Способ защиты сооружений от аварий

(19) (1 1) РЕСПУБЛИ 9/О 5 Е 04 В 1/98,ЕТЕНИ Е ИЗОБ ОПИСА К ПАТЕНТУ сследовательальный инстистроительных В.А.Кучеренко ства, , выдей-ния: емых ений следаальный атель- инстильных черенни- кс- ых м. В,А.К башенн 64, с.23 кра 42. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Коган И,Я, Строительныены. М,Машиностроение, 19 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. 2) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СООРУЖЕНИЙ ОТАРИЙ(57) Использование: область строитель а именно защита сооружений от аварий званных неблагоприятным сочетанием ствующих нагрузок. Сущность изобрете . способ включает измерение неуправля нагрузок с учетом экстремальных знач по одному уровню, причем перед измер ем вычисляют по нескольким уровням тремальные значения управляе нагрузок и с учетом этого отключают включают исполнительные механизмы равляемых нагрузок. 1 ил; Настоящии 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 эа счет того, что при действии максимальных временных неуправляемыхнагрузок 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, железнодорожных составов и т.д.Еслй на здание или сооружение в числе других действует временная нагрузка, которая поддается управлению, то для данной нагрузки определяют один илинесколько 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 достикении нагрузками экстремальных значений от приборов по сигналам связи автоматически подается команда на,ограничение или полный 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 параметрам 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 исполнительныхустройств располагают пульт управления,который соединен линиями связи с прибо 5 рами-датчиками и исполнительными устройствами,Система включается, работает и отключается автоматически под действием нагрузок. Если прибор-датчик регистрирует10 появление экстремального значения нерегулируемой нагрузки, он преобразует его всоответствующий сигнал, который по.линиисвязи передает устройству управления, откуда с помощью исполнительного устройства устанавливается ограничение напредельное значение соответствующей управляемой нагрузки, Кроме управления величиной нагрузки регулированию могутподвергаться виды воздействий, места пе 20 ремещения груза и т.п. Потребность в способе защиты может возникнуть, например,в особых условиях эксплуатации зданий исооружений, когда временно нельзя произвести усиление поврежденных конструкцийили на исправные конструкции нужно временно передать повышенные нагрузки. Дляпроизводственных зданий применение способа может потребоваться, например, приувеличении грузоподьемности или установ 30 ке дополнительных кранов, а также при увеличении собственного веса покрытия, когдаэти мероприятия производятся без усиления существующих конструкций,Применение способа можно рассмотреть на примере предотвращения наступления предельного состояния по несущейспособности конструкции промышленногоздания складского типа, оборудованногомостовыми кранами со средним режимомч 0 работы. В соответствии с требованияминорм конструкции здания должны быть проверены на действие основного сочетаниянагрузок: постоянной нагрузки от собственного веса конструкцийи кратковременных45 нагрузок от снега, ветра и кранов, При этомпостоянная нагрузка учитывается полностью. Малая вероятность одновременногосовпадения всех кратковременных нагрузокс максимальными значениями учитывается50 коэффициентами сочетания так, что в расчетпринимается 1000 снеговых нагрузок, 80 о ветровых и бОокрановых,С учетом названных коэффициентов сочетания несущая способность каркаса тако 55 ва, что он может воспринять не вседействующие нагрузки, а только часть иэних: собственный вес, нагрузки от снега иветра, Добавка от крановой нагрузки не укладывается в пределы несущей способности каркаса. При этом суммарноевоздействие крановых нагрузок Квах, состоящее из вертикальных нагрузок Квер и горизонтальных нагрузок Кгор, оказывает меньшее воздействие на каркас по сравнению с максимальными ветровыми нагрузка ми Рвах, что запишется в виде неравенстваКвах = КверКгорРвахЧтобы 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. 15Для этого предварительным расчетом вычисляют экстремальные значения ветровой нагрузки Р 1 и Р 2, появление которых должно контролироваться, приборами-анемометрами системы. Экстремальные значе ния определяются из следующих условий,Если. ветровая нагрузка Р не превышает некоторое значения Р 1, то каркас может воспринимать без ограничения все виды крановых нагрузок, что запишется так; 25При РР 1 Р 1+ Квер+ КгорРтах Если нагрузка Р превысит значение Р 1, но не достигнет значения Р 2, каркас может воспринять нагрузки только от вертикального воздействия кранов; 30ПРИ Р 1РР 2 Р 2+ Квер РвахЕсли ветровая нагрузка превысит Р 2, каркас не может воспринимать никакие крановые нагрузки:при РР 2 Р 5 Рвах в 35 Структурная схема системы контроля и регулирования для рассмотренного случая показана на чертеже.На здании устанавливают ориентированные приборы-анемометры 1, которые ав таматически измеряют скорость ветра, определяат опасные по совместному воздействию скорость и продалкительность ветровых потоков, направленных по отношению коси здания подуглом неменее,чем 45 60-90. При скорости ветра, соответствующей ветровой нагрузке РР 1, система не включается. При увеличении скорости до заданных критических уровней давления (сначала Р 1, а потом Р 2) 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 Р 1 сигнал устройства управления 4 поступает к пускателю б, который принудительно отключает механизмы поперечного передвижения тележек кранов, При нарастании ветрового давления до Р 2 срабатывает устройство управления 5, которое включает ббщий запрещающий сигнал 7 (сирену или световое табло) на полное прекращение рабатыкранов по подъему и перемещению грузов,Снижение скорости ветра вызывает действия системы в 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 вновь 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 0 = 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%. 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что перед измерением неуправляемых нагрузок вычисляют по нескольким уровням экстремальные значения управляемых нагрузок и с учетом этого отключают или включают исполнительные механизмы управляемых нагрузок.1838538 Составитель И. ПименовТехред М. Моргентал Ре р орректор И. Шулла водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго гарина, 101 каз 2912 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5