Способ разрушения завалов от рухнувших строительных конструкций после землетрясения роботами
Владельцы патента RU 2553692:
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА" (RU)
Относится к оборудованию для спасения людей, находящихся под обвалившимися конструкциями. Быстрое разрушение бетона достигается срезом, растяжением, циклическими воздействиями. Механизмы оснащены мощными гидроприводами возвратно-поступательного циклического действия для поддомкрачивания, раздавливания и расклинивания бетона колонн и обнажения арматуры; устройствами для резки арматуры, например, фрикционными дисками. Нож бульдозера оснащен стальными прочными рогами и парой мощных гидравлических опор. Стреловой кран оснащен тремя телескопическими стрелами, закрепляемыми на транспортном средстве. Одна из телескопических стрел крана оснащена клепальной скобой и мощным домкратом-пульсатором, приводящим в действие стальной гидроклык, а вторая - гидроклешней.
Бульдозер подгоняют к рухнувшей конструкции. Анкерят бульдозер, включают продольный ход рогов и, скользя по грунтовому основанию, подсовывают домкратом-пульсатором рога под рухнувшую колонну. Включают циклическую подачу масла в гидроопоры и приподнимают рухнувшую колонну на 1…2 метра. Подводят к колонне стрелу с гидроклешней, жестко захватывают стержень, в циклическом режиме дробят бетон стержня рухнувшей колонны и обнажают ее арматуру. При необходимости, управляя с пульта, подводят к колонне вторую стрелу, надевают клепальную скобу на стержень колонны, с пульта включают с пульсацией гидроклык, дробят им бетон. Подводят к обнаженной арматуре колонны третью стрелу. Одним из устройств разрезают обнаженную арматуру, удерживая стержень колонны от падения гидроклешней стрелы.
Затем циклы повторяют со вторым, зажатым в завале концом колонны, извлекают и убирают отделенный кусок конструкции из завала в отвал или на транспортное средство, затем циклы повторяют и полностью разбирают завал от рухнувших конструкций. 5 ил.
Предлагаемое изобретение относится к оборудованию, применяемому при спасении людей, находящихся под обвалившимися конструкциями, например, после землетрясения или аварии.
В настоящее время при демонтаже обвалившихся железобетонных конструкций применяют экскаваторы, краны [1, т.2, с.139], отбойные молотки [2, с.859]. Процесс разборки завалов чрезвычайно трудоемок и длителен, поэтому гибнут люди. Механизированное разрушение завалов от рухнувших строительных конструкций роботами для ускорения процесса разрушения массивных железобетонных конструкций и их быстрого удаления из завалов актуально!
За аналог примем разрушение железобетонных конструкций подъемными кранами с применением отбойных молотков. Недостаток аналога - значительная трудоемкость процесса.
Известны также мощные машины для испытаний на усталость, оснащенные гидроцилиндрами циклического действия [3, с.258].
Известно, что предельная растяжимость бетон εbtu=0,00015 в сотни раз ниже предельной растяжимости стальной арматуры, [4], [5, с.29], поэтому бетон легко разрушается при растяжении и срезе. Прочность бетона при растяжении и срезе в 10…20 раз меньше, чем при сжатии [4, с.18, табл.13]. Срез легко вызвать скручивающими воздействиями.
Динамические же циклические воздействия ускоряют процесс разрушения еще в несколько раз.
Таким образом, для быстрого разрушения бетона и обнажения арматуры с наименьшими усилиями необходимо вызвать в бетоне сдвиг (срез), растяжение локальными циклическими воздействиями.
Известны также мощные клепальные скобы [6, с.79], применяемые при изготовлении клепаных конструкций и оснащенные гидравлическими и пневматическими цилиндрами, причем и циклического действия.
Технический результат изобретения - ускорение спасения людей, находящихся под завалами, автоматизацией и максимальным снижением трудоемкости разрушения и разборки рухнувших конструкций.
Технический результат по способу разрушения завалов роботами от рухнувших строительных конструкций после землетрясения достигнут следующим образом.
Способ разрушения завалов от рухнувших строительных конструкций роботами заключается в следующем.
Оснащают механизмы мощными гидроприводами возвратно-поступательного циклического действия для поддомкрачивания, раздавливания и расклинивания бетона железобетонных колонн и обнажения арматуры, а также устройствами для резки арматуры, например, фрикционными дисками.
Оснащают нож бульдозера стальными прочными рогами и парой мощных гидравлических опор, а стреловой кран тремя телескопическими стрелами и упомянутые стрелы закрепляют на транспортном средстве с возможностью произвольной ориентации в пространстве.
Оснащают одну из телескопических стрел крана клепальной скобой [3, с.266] и мощным домкратом-пульсатором [7, с.472], например МУП-100 (1000…500 кН), приводящим в действие стальной гидроклык, а вторую телескопическую стрелу гидроклешней, приводимой в действии мощным домкратом-пульсатором.
Подгоняют бульдозер к рухнувшей железобетонной конструкции. Анкерят бульдозер, вдавливая стопоры в грунтовое основание, включают продольный ход рогов и, скользя по грунтовому основанию, подсовывают домкратом-пульсатором рога под рухнувшую железобетонную колонну. Включают циклическую подачу масла в гидроопоры ножа бульдозера и приподнимают рогами ножа рухнувшую колонну на 1…2 метра.
Управляя с пульта, подводят к колонне стрелу с гидроклешней, жестко захватывают стержень, в циклическом режиме дробят бетон стержня рухнувшей колонны и обнажают ее арматуру.
При необходимости, управляя с пульта, подводят к колонне вторую стрелу, надевают клепальную скобу на стержень колонны, с пульта включают с пульсацией гидроклык, расклинивают и дробят им бетон и обнажают арматуры колонны.
Управляя с пульта, подводят к обнаженной арматуре колонны третью стрелу, оснащенную фрикционным диском, ножницами для перекусывания стальной арматуры или устройством для кислородной резки ее, одним из устройств разрезают обнаженную арматуру, удерживая стержень колонны от падения гидроклешней стрелы.
Затем циклы повторяют со вторым, зажатым в завале концом колонны, извлекают и убирают отделенный кусок конструкции из завала в отвал или на транспортное средство, затем циклы повторяют и полностью разбирают завал от рухнувших конструкций.
Если перекусывание обнаженной арматуры затруднено, то, поддерживая конструкцию навесу гидроклешней, монтажник подводит свою люльку к обнаженной стальной арматуре и перерезает ее газорезкой вручную. При этом машинист крана и монтажник в люльке управляют гидроклешней крана согласованно. Например, гидроклешней одной телескопической стрелы поддерживают извлекаемую из завала конструкцию, а гидроклыком другой стрелы дробят бетон и обнажают арматуру для перерезания ее.
Или в момент перекусывания или перерезания обнаженной арматуры ножницами телескопической стрелы, или ее газорезкой монтажником, извлекаемую конструкцию поддерживают навесу гидроклешней телескопической стрелы. Извлекают отделенный кусок конструкции из завала и транспортируют ее на транспортное средство или в отвал.
На Фиг.1 показано устройство для раздробления обрушившихся железобетонных конструкций; на Фиг.2 - вид сверху, на Фиг 3. - схема клещевого захвата, на Фиг.4 - рукоять с фрикционным диском, на Фиг.5 - рукоять с клещевым захватом.
Телескопические стрелы транспортного средства могут быть установлены, например, на массивном танке.
На центральной стреле закреплена гидравлическая клешня, с возможностью ориентации в пространстве. Гидроклешня снабжена гидроприводом и установлена на телескопической стреле с возможностью поворота ее вокруг продольной оси вращения на 360° для обеспечения скручивания сечения стержня железобетонной конструкции.
Гидроклешня оснащена гидроцилиндром пульсирующего возвратно-поступательного действия. Гидроклешню соединяют маслопроводами с пульсирующей насосной станцией, установленной на кране.
На клепальной скобе шарнирно закреплена съемная балка 13 с разрушающим гидроклыком 14, взаимодействующим с железобетонной колонной 15 и приводимым в действие домкратом-пульсатором.
Гидроклык 16 закреплен на гидроклешне 18 зева и взаимодействует с разрушаемой колонной 15.
На транспортном средстве 1 на телескопической стреле 3 подвешена люлька 19 с возможностью перемещения в пространстве.
В люльке находится газорезчик с резаком или другим оборудованием.
Работа устройства
Бульдозер и кран с устройствами для раздробления обрушившихся железобетонных конструкций своим ходом подъезжают к рухнувшему сооружению.
В первую очередь отделяются железобетонные конструкции 14, грозящие обрушением. Для этого включают гидропривод двух телескопических стрел 2, работающих в паре, и подводят гидроклешню 7.
Захватывают и зажимают нависшую конструкцию гидроклешней с гидроприводом.
Оператор с пульта включает насосную станцию 11 пульсирующего действия и, ориентируя гидроклешней в пространстве, зажимает ей колонну.
Затем на одной из гидроклешней 7 включают гидроцилиндр 9 пульсирующего действия и, постепенно повышая статическую и динамическую составляющую сжимающей гидроклешню 7 усилия, перекусывают или скручивают железобетонную конструкцию 15 (или другую конструкцию), поддерживая ее другой гидроклешней от обрушения вниз. Освобождают гидроклешню 7 первой телескопической стрелы 2, переводят стрелу в другое место и вновь зажимают колонну 15, удерживая от обрушения. В случае оставшегося участка не разрушившейся арматуры колонны 15 оператор подводит люльку 19 третьей телескопической стрелы, и газорезчик перерезает арматуру.
Оператор включает гидроклешню 7 на второй телескопической стреле 2, аналогичным образом производит перехват гидравлической клешни в другое место перекусываемой железобетонной конструкции 15 для ее удерживания от обрушения, и газорезчик с люлькой 19 перерезает оставшуюся целой арматуру. Оператор, манипулируя одной или другой телескопической стрелой, или парой стрел, работающих совместно, извлекает освобожденный кусок конструкции, откладывая его в сторону или на транспортное средство.
Сопоставление разработанного устройства и способа локального раздробления рухнувших железобетонных конструкций с известными способами показывает следующие существенные отличия, а именно:
- в качестве силового оборудования применены мощные гидроцилиндры циклического действия, развивающие значительные усилия [3], [7];
- раздробление и скручивание железобетонных конструкций производят гидроклешнями, а также оснащенными гидроклыками, действующими на нее локально сверху и снизу и создающими в разрушаемом бетоне неблагоприятное напряженное состояние среза, растяжения, изгиба;
- силовые динамические воздействия ускоряет разрушение бетона;
- оборудование размещено на телескопических стрелах с гидроприводами и произвольно ориентируется в пространстве;
- разрушение железобетонных конструкций оператор производит из кабины, чем достигнута наибольшая производительность по разбору завалов.
Список литературы
1. Справочник по кранам: В 2 т. T.I. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций // В.И.Брауде, М.М.Гохберг, И.Е.Звягин и др.: Ред. М.М.Гохберг - М.: Машиностроение, 1988 - 536 с.Т.2. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов // М.П.Александров, М.М.Гохберг, А.А.Ковин и др.: Ред. М.М.Гохберг - Л.: Машиностроение, 1988. - 559 с.
2. Большой энциклопедический словарь. (БЭС). Главный редактор A.M.Прохоров. НАУЧНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО «БОЛЬШАЯ РОССИЙСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ» М., 1998. С.1456.
3. С.В.Серенсен, М.Э.Гарф, Л.А.Козлов. Машины для испытаний на усталость. Расчет и конструирование. М., Машгиз, 1957, с.404.
4. СНИП 2.03.01.-84 Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. - М. ЦИТП Госстроя СССР. - 1985. - 79с.
5. Железобетонные и каменные конструкции: Учебник для строительных специальностей вузов / В.М.Бондаренко, В.Г.Назаренко, В.И.Римшин; под редакцией В.М.Бондаренко - М., Высш. шк., 2007, 887 с.
6. Абаринов А.А. и др. Технология изготовления стальных конструкций, Госстройиздат, 1963 г.
7. Металлические конструкции. В 3т. Т.3. Стальные сооружения, конструкции из алюминиевых сплавов. Реконструкция, обследование усиление и и испытание конструкций зданий и сооружений. (Справочник проектировщика). / Под общ. ред. В.В.Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П.Мельникова). - М.: изд-во АСВ, 1999. - 528 с.
Способ разрушения завалов от рухнувших строительных конструкций после землетрясения роботами, заключающийся в том, что применяют механизмы, оснащенные мощными гидроприводами возвратно-поступательного циклического действия, для поддомкрачивания, раздавливания бетона железобетонных колонн, обнажения их арматуры, устройствами для резки арматуры, например, фрикционными дисками, оснащают нож бульдозера стальными прочными рогами и парой мощных гидроопор, оснащают стреловой кран тремя телескопическими стрелами и упомянутые стрелы закрепляют на транспортном средстве с возможностью произвольной ориентации в пространстве, оснащают одну из телескопических стрел крана клепальной скобой и мощным домкратом-пульсатором, приводящим в действие стальной гидроклык, оснащают вторую телескопическую стрелу гидроклешней, приводимой в действии мощным домкратом-пульсатором, подгоняют бульдозер к рухнувшей железобетонной конструкции, анкерят бульдозер, вдавливая стопоры в грунтовое основание, включают продольный ход рогов и, скользя по грунтовому основанию, подсовывают домкратом-пульсатором рога под рухнувшую железобетонную колонну, включают циклическую подачу масла в гидроопоры ножа бульдозера и приподнимают рогами ножа рухнувшую колонну на 1…2 метра, управляя с пульта, подводят к колонне стрелу с гидроклешней, жестко захватывают стержень и в циклическом режиме дробят бетон стержня рухнувшей колонны, обнажают ее арматуру, при необходимости, управляя с пульта, подводят к колонне вторую стрелу, надевают клепальную скобу на стержень колонны, с пульта включают с пульсацией гидроклык, дробят им бетон и обнажают арматуры колонны, управляя с пульта, подводят к обнаженной арматуре колонны третью стрелу, оснащенную фрикционным диском, ножницами для перекусывания стальной арматуры или устройством для кислородной резки ее, одним из устройств разрезают обнаженную арматуру, удерживая стержень колонны от падения гидроклешней стрелы, затем циклы повторяют со вторым, зажатым в завале концом колонны, извлекают и убирают отделенный кусок конструкции из завала в отвал или на транспортное средство, затем циклы повторяют и полностью разбирают завал от рухнувших конструкций.
