Способ защиты сооружений от аварий
Использование: область строительства, а именно защита сооружений от аварий, вызванных неблагоприятным сочетанием действующих нагрузок. Сущность изобретения: способ включает измерение неуправляемых нагрузок с учетом экстремальных значений по одному уровню, причем перед измерением вычисляют по нескольким уровням экстремальные значения управляемых нагрузок и с учетом этого отключают или включают исполнительные механизмы управляемых нагрузок. 1 ил. Настоящий способ включает проведение предварительных расчетов и установку на здании или сооружении системы контроля и регулирования действующими временными нагрузками. Способ применяют в тех случаях, когда фактическая несущая способность конструкций меньше соответствующей суммарной расчетной величины нагрузок, действующих на здание или сооружение . Предварительный расчет способа базируется на фактической, несущей способности конструкций. По этой величине обратным путем вычисляют допустимые величины временных нагрузок, которые в сочетании с постоянными нагрузками не вызывают в конструкциях аварийных состояний . По сравнению с обычными методикой расчета и эксплуатацией конструкций положительный эффект от применения способа достигается за счет того, что при действии максимальных временных неуправляемых 00 00 00 ел Сл 00 OJ
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (st)s Е 04 В 1/98, G 08 С 19/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССP (I OCflATEHT CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 5016579/33 (2 ) 09.09,91 (46) 30.08.93. Бюл. hL 32 (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт комплексных проблем строительных коНструкций и сооружений им. В.А.Кучеренко (72) И,Л.Пименов (73) Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт комплексных проблем строительных конструкций и сооружений им. В.А.Кучеренко (56) Коган И.Я. Строительные башенные краны. М.:,Машиностроение, 1964, с.233 — 242.
Изобретение относится к области строительства, а именно к предотвращению наступления в конструкциях аварийных или предельных состояний, вызванных неблагоприятным сочетанием действующих нагрузок.
Цель изобретения — снижение материалоемкости и трудозатрат, а также повышение надежности конструкций при действии неблагоприятного сочетания временных нагрузок.
Эта цель достигается тем, что по способу защиты зданий и сооружений от аварий, включающему установку автоматических приборов с ограничителями, перед установкой приборов вычисляют экстремальные значения неуправляемых и управляемых нагрузок, а приборы устанавливают в местах максимального воздействия нагрузок. Кроме того, по вычисленным значениям можно установить несколько групп приборов с разными уровнями ограничителей.,, «Ы, 1838538 А3 (56) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СООРУЖЕНИЙ ОТ
АВАРИЙ (57) Использование: область строительства, а именно защита сооружений от аварий, вызванных неблагоприятным сочетанием дей- ствующих нагрузок. Сущность изобретения: способ включает измерение неуправляемых. нагрузок с учетом экстремальных значений по одному уровню, причем перед измерением вычисляют по нескольким уровням экстремальные значения управляемых нагрузок и с учетом этого отключают или включают исполнительные механизмы управляемых нагрузок. 1 ил;
Настоящий способ включает проведение предварительных расчетов и установку на здании или сооружении системы контроля и регулирования действующими временными нагрузками. Способ применяют в тех случаях, когда фактическая несущая способность конструкций меньше соответствующей суммарной расчетной величины нагрузок, действующих на здание или сооружение. Предварительный расчет способа базируется на фактической несущей способности конструкций. Ilo этой величине обратным путем вычисляют допустимые величины временных нагрузок, которые в сочетании с постоянными нагрузками не вызывают в конструкциях аварийных состояний.
По сравнению с обычными методикой расчета и эксплуатацией конструкций поло.жительный эффект от применения способа достигается эа счет того, что при действии максимальных временных неуправляемых
i838538 нагрузок одного вида, например атмосферных, полностью или частично прекращается действие другого вида временных нагрузок, которые допускают управление собой по времени, величине или месту действия, Это могут быть, например, нагрузки от мостовых и подвесных кранов, от автомобилей, >келезнодорожных составов и т.д.
Еслй на здание или сооружение в числе других действует временная нагрузка, которая поддается управлению, то для данной нагрузки определяют один или несколько ее частичных уровней меньше максимального, которые могут временно прикладываться к конструкциям. Такими частичными уровнями нагрузки могут быть, например, работа одного из нескольких расчетных кранов, ограниченная грузоподъемность одного крана,. заезд на эстакаду ненагруженного железнодорожного состава и т,д. Применительно к частичным уровням управляемых технологических нагрузок вычисляются соответствующие уровни неуправляемых, например, атмосферных нагрузок, которые при совместном действии воспринимаются конструкциями без аварийных состояний.
Вычисленные значения неуправляемых нагрузок считаются экстремальными, В процессе эксплуатации с помощью приборов производится автоматический контроль за величинами этих нагрузок. При дости>кении нагрузками экстремальных значений от приборов по сигналам связи автоматически подается команда на,ограничение или nortный запрет приложения управляемых нагрузок, Устанавливаемая на здании система контроля и регулирования состоит из реги-. стрирующих приборов-датчиков, линий связи, пульта управления и исполнительных устройств.
Автоматические приборы-датчики устанавливаются в местах концентрации неуправляемых нагрузок, например в местах расчетных снеговых мешков на покрытиях, по опасному направлению действия ветра на продольной стороне здания, в местах скопления воды или пыли у парапетов кровли, в торцах продольных конструкций каркаса. воспринимающих перепады температур и т,п. Эти приборы регистрируют значения нагрузок либо по параметрай наблюдаемых явлений (толщина снега, скорость и направление ветра, слой воды и т.п.), либо по результатам их воздействия на конструкцию путем измерения деформаций, перемещений, давлений и т,п. Автоматические исполнительные устройства, например выключатели, устанавливаются на агрегатах-механизмах, вызывающих регулируемые нагрузки, например на лебедках кранов, сиренах и т,п. Вблизи исполнительных устройств располагают пульт управления, который соединен линиями связи с приборами-датчиками и исполнительными устройствами.
Система включается, работает и отключается автоматически под действием нагрузок. Если прибор-датчик регистрирует появление экстремального значения нерегулируемой нагрузки, он преобразует его в соответствующий сигнал, который по.линии связи передает устройству управления, откуда с помощью исполнительного устройства устанавливается ограничение на предельное значение соответствующей управляемой нагрузки. Кроме управления величиной нагрузки регулированию могут подвергаться виды воздействий, места перемещения груза и т.п. Потребность в способе защиты может возникнуть, например, в особых условиях эксплуатации зданий и соору>кений, когда временно нельзя произвести усиление поврежденных конструкций или на исправные конструкции нужно временно передать повышенные нагрузки. Для производственных зданий применение способа может потребоваться, например, при увеличении грузоподъемности или установке дополнительных кранов, а также при увеличении собственного веса покрытия, когда эти мероприятия производятся без усиления существующих конструкций.
Применение способа можно рассмотреть на примере предотвращения наступления предельного состояния по несущей способности конструкции промышленного здания складского типа, оборудованного мостовыми кранами со средним режимом работы. В соответствии с требованиями норм конструкции здания должны быть проверены на действие основного сочетания нагрузок: постоянной нагрузки от собственного веса конструкций и кратковременных нагрузок от снега, ветра и кранов, При этом постоянная нагочзка учитывается полностью. Малая вероятность одновременного совпадения всех кратковременных нагрузок с максимальными значениями учитывается коэффициентами сочетания так, что в расчет принимается 100 снеговых нагрузок, 80 ветровых и 60 крановых.
С учетом названных коэффициентов сочетания несущая способность каркаса такова, что он может воспринять не все действующие нагрузки, а только часть иэ них: собственный вес, нагрузки от снега и ветра. Добавка от крановой нагрузки не укладывается в пределы несущей способности каркаса. При этом суммарное
1838638 воздействие крановых нагрузок Kmax, состоящее из вертикальных нагрузок Кеер и горизонтальных нагрузок Кгор, оказывает меньшее воздействие на каркас по сравнению с максимальными ветровыми нагрузка- 5 ми Рт,х, что запишется в виде неравенства
Kmax = Keep Кгор — Ртах, Чтобы обеспечить восприятие каркасом без усиления всех постоянных и кратковременных нагрузок требуется использовать 10 данный способ защиты. В этом случае системы контроля и регулирования должны обеспечить положение, при котором суммарная нагрузка от ветра и крана не превысила бы максимальной ветровой нагрузки. 15
Для этого предварительным расчетом вычисляют экстремальные значения ветровой нагрузки Р1 и Рг, появление которых должно контролироваться, приборами-анемометрами системы. Экстремальные значе- 20 ния определяются из следующих условий.
Если. ветровая нагрузка P не превышает некоторое значения Р1, то каркас может воспринимать без ограничения все виды крановых нагрузок, что запишется так; 25 при P < Р1 Р1+ Keep+ Кгор < Pmax"
Если нагрузка Р превысит значение Р1, но не достигнет значения Pz, каркас может воспринять нагрузки только от вертикального воздействия кранов: 30 при Р1 Р < P2 Р2+ Keep Pmax °
Если ветровая нагрузка превысит Р2, каркас не может воспринимать никакие крановые нагрузки: при P > Р2 P Структурная схема системы контроля и регулирования для рассмотренного случая показана на чертеже. На здании устанавливают ориентированные приборы-анемометры 1, которые ав- 40 таматически измеряют скорость ветра, определя ат опасные по совместному воздействию скорость и продал>кительность ветровых потоков, направленных flo QTHQ" шению к оси здания под углом не менее, чем 45 60-90 . При скорости ветра, соответствующей ветровой нагрузке Р < Р1, система не включается. П ри увеличении скорости до заданных критических уровней давления (сначала Р1, а потом Pz) последовательно 50 срабатывают стартеры 2 и 3 анемометров. Стартеры соединены линиями связи с устройствами управления 4 и 5, которым дают команду на выработку управляющих сигна- лов. При давлении ветра Р1 сигнал устройства управления 4 поступает к пускателю 6, который принудительно отключает механизмы поперечного передвижения тележек кранов, При нарастании ветрового давления до Pz срабатывает устройство управления 5, которое включает ббщий запрещающий сигнал 7 (сирену или световое табло) на полное прекращение рабаты кранов по подъему и перемещению грузов, Снижение скорости ветра вызывает действия системы н обратном направлении: последовательно отключаются стартеры 3 и 2 анемометров, устройства управления 5 и 4, а за ними сигнал 7 и пускатель 6, Вместо общих анемометров 1, имеющих парное подключение к стартерам 2 и 3, могут быть установлены раздельные анемометры, отдельно контролирующие соответствующие уровни давления и имеющие раздельное подключение стартеров 2 и 3. Расчет стальных конструкций внонь проектируемого каркаса одноэтажного промышленного здания пролетом 30 м, длиной 108 м, с отметкой головки кранового рельса 11,5 м, поперечным шагом рам 12 м, оборудованного двумя мостовыми кранами грузоподъемностью Q = 30,5 т показал следующее, Использование способа защиты от неблагоприятного сочетания ветровых и крановых нагрузок позволяет получить экономию по расходу стали на колоннах около 10, что составляет от общего расхода металла и на каркас здания около 3 — 5;4. Кроме того, дополнительная экономия может быть получена за счет сокращения расхода металла на фермы покрытия, а также за счет уменьшения нагрузок на фундаменты и общего сокращения затрат труда на изготовление и монтаж конструкций каркаса. Формула изобретения Способ защиты сооружений от аварий, включающий измерение.. неуправляемых нагрузок с учетом экстремальных значений па одному уровню, отличающийся тем, что перед измерением неуправляемых нагрузок вычисляют по нескольким уровням экстремальные значения управляемых нагрузок и с учетом этого отключают или включа ют исполнительные механизмы управляемых нагрузок. 1ВЗ8538 Составитель И. Пименов Техред М. Моргентал Корректор И. Шулла Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2912 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
