8

9. ОХРАНА ТРУДА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

9.1. Определение опасных зон

Границы опасной зоны башенных кранов определяются площадью между подкрановыми путями, увеличенной в каждую сторону на то есть

длина

ширина

где l_п – длина подкранового пути, м;

b – ширина колеи, м;

R – максимальный вылет крюка, м;

S_н – отлет груза при его падении с высоты (табл. 9.1).

Таблица 9.1

Границы опасной зоны S_н в связи с падением предметов

Высота возможного падения предмета h, м

Границы опасной зоны S_н, м

Вблизи мест перемещения грузов

Вблизи строящегося здания или сооружения (от внешнего периметра)

До 20

20ё70

70ё120

120ё200

200ё300

300ё400

Границы опасной зоны, где проявляется потенциальное действие опасных производственных факторов, связанных с падением предметов, определяются наружными контурами строящегося объекта, увеличенными на S_н.

Отлет груза при падении с высоты h от точки его подвешивания может быть определен по формуле где w – угловая скорость вращения стрелы, с^-1.

Задача Требуется оценить возможную опасную зону при работе автомобильного крана на вылете R=11 м, при подъеме груза массой 2 т на высоту h =12м, при угловой скорости вращения стрелы w = 0,1 с^-1.

Решение

Отлет груза вычисляем по формуле для компактного груза

Ветер и парусность груза могут значительно увеличить отлет, поэтому по табл. 9.1 принимаем S_н= 7м.

Таким образом, в зависимости от погодных условий и габаритов груза опасную зону определяют:

для компактных грузов при безветренной погоде

для плит и панелей высокой парусности при ветреной погоде

Границы опасных зон вблизи движущихся частей и рабочих органов определяются расстоянием в пределах 5 м, если другие повышенные требования отсутствуют в паспорте и инструкции завода-изготовителя.

Граница опасной зоны в местах прохождения временных электрических сетей определяется пространством, в пределах которого рабочий может коснуться проводов монтируемыми длинномерными деталями. Опасная зона в этом случае определяется максимальной длиной детали плюс 1 м.

Границы опасной зоны высоковольтных линий электропередач, проходящих через территорию строительной площадки, устанавливают в зависимости от напряжения сети в обе стороны от крайних проводов: при напряжении до 20 кВ – 10, до 35 кВ – 15, до 110 кВ – 20, до 220 кВ – 25 м.

Граница опасной зоны вблизи выемок с откосами, разрабатываемых без механических креплений, связана с выходом следа поверхности скольжения от возможной призмы обрушения грунта на берму.

Положение границы опасной зоны относительно подошвы выемки в случае отсутствия пригрузки бермы можно определить по формуле:

где h – глубина выемки, м;

– коэффициент заложения откоса, который принимается по данным табл. 9.2.

Таблица 9.2

Коэффициент заложения откоса, a

Грунт	Коэффициент заложения откоса, a при глубине выемки, не более, м
Грунт	1,5	3	5
Насыпной неуплотняемый Песчаный и гравийный Смесь Глина Лесс и лессовидный	0,67 0,5 0,25 0 0	1 1 0,67 0,5 0,25	1,25 1 0,85 0,5 0,5

Положение границы опасной зоны относительно подошвы выемки в случае пригрузки бермы весом строительных машин может быть определено через наименьшее допустимое приближение опоры крана l_н (конца шпалы, гусеницы, колеса) к основанию откоса по табл. 9.3.

Таблица 9.3

Наименьшее допустимое расстояние до подошвы траншеи

Глубина выемки, м	Наименьшее допустимое расстояние l_н, м для грунта (ненасыпного)
Глубина выемки, м	песчаного	супесчаного	суглинистого	глинистого
1 2 3 4 5	1,5 3 4 5 6	1,25 2,4 3,6 4,4 5,3	1 2 3,25 4 4,75	1 1,5 1,75 3 3,5

Задача Требуется определить положение границы опасной зоны на берме выемки глубиной 3 м в суглинистых грунтах.

Решение

По исходным данным находим по табл. 9.2 значение коэффициента заложения a = 0,5.

Вычисляем след плоскости скольжения от возможной призмы обрушения на берме, свободной от нагрузки:

По табл. 9.3 наименьшее допустимое приближение к подошве незакрепленного откоса l_н = 3,25 м, в котором учитывается дополнительная пригрузка бермы массой строительной машины (крана).

Принимаем положение границы опасной зоны для двух случаев:

берма выемки свободна от нагрузки – l_н = 2,8 м;

берма выемки имеет нагрузку – l_н = 3,25 м.

9.2. Устойчивость кранов

Для свободно стоящих стреловых кранов проверка грузовой устойчивости обязательна при двух положениях крана. В первом случае кран установлен на рабочей площадке с наибольшим допустимым уклоном a при направлении стрелы в сторону уклона перпендикулярно ребру опрокидывания (рис. 9.1, а).

а)

б)

Рис. 9.1. Схема расчета грузовой (а) и собственной (б)

устойчивости стрелового крана

На кран со стороны противовеса действует ветровая нагрузка рабочего состояния и инерционные нагрузки, возникающие при работе механизмов подъема, поворота, изменения вылета и передвижения крана. Инерционная нагрузка, возникающая при передвижении крана, учитывается только при проверке устойчивости вдоль подкранового пути. Во втором случае при работе крана на площадке с наибольшим допустимым уклоном a стрела с грузом на максимальном вылете направлена в плане под углом 45° к ребру опрокидывания в сторону уклона рабочей площадки. В дополнение к первому расчетному случаю на кран действует касательная инерционная нагрузка от массы груза и стрелы, возникающая при работе механизма поворота крана в неустановившемся режиме.

9.3. Расчет ветровых нагрузок

За ветровую нагрузку на кран в рабочем состоянии принимается предельная нагрузка, при которой обеспечивается эксплуатация крана с номинальным грузом. Ветровой нагрузкой на кран в нерабочем состоянии считается предельная ветровая нагрузка, на которую должны быть рассчитаны элементы крана. Ветровая нагрузка определяется суммой статической и динамической составляющих.

Статическая составляющая ветровой нагрузки рассчитывается по формуле

(9.1)

где r – плотность воздуха;

u – скорость ветра, направленного параллельно земле;

к – коэффициент, учитывающий изменение динамического давления ветра по высоте;

с – коэффициент аэродинамической силы;

п – коэффициент перегрузки (для рабочего состояния п=1, для нерабочего п=1,1).

Для нерабочего состояния динамическое давление и скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью земли в зависимости от района РФ следует принимать по табл. 9.4.

Таблица 9.4

Скорость и давление ветра

Показатель ветровой нагрузки	Районы РФ
Показатель ветровой нагрузки	I	II	III	IV	V	VI	VII
Скорость ветра, м/с	21	24	27	30	33	37	40
Динамическое давление , Па	270	350	450	550	700	850	1000

П р и м е ч а н и е. Московская, Ивановская и Владимирская области – 1 район.

Для рабочего состояния крана динамическое давление и скорость ветра u на высоте 10 м над поверхностью земли, вне зависимости от района установки крана, но с учетом его назначения принимается по табл. 9.5.

Таблица 9.5

Скорость и давление ветра

Назначение кранов	Скорость ветра, м/с	Динамическое давление, Па
Краны: строительные, монтажные, для полигонов железобетонных изделий, штучных грузов, а также стреловые самоходные общего назначения	14,0	125
Краны всех типов, устанавливаемые в речных и морских портах	20,0	250
Краны, устанавливаемые на объектах, исключающих возможность перерыва в работе	28,5	500

Задача Оценить собственную устойчивость стрелового самоходного крана, выполненного по схеме рис. 9.1.б, если: G₁=42,49 кН – вес поворотной части крана; G₂=118,59 кН – вес неповоротной части крана, b=2,42 м, С₁=1,44 м и С₂=0,02 м, a =6°, h'₁=2,1 м и h''₁=1,0 м – расстояния от центра тяжести поворотной и неповоротной частей крана до плоскости, проходящей через точки ребра опрокидывания; А₁=3,8 м²; А₂=9,6 м², r'₂=2,3 м, r''₂=1,1 м – наветренные площади и расстояния от плоскости, проходящей через точки опорного контура до центров приложения ветровой нагрузки поворотной и неповоротной частей крана соответственно. Район установки крана II.

Решение Расчет ветровой нагрузки ведем по формуле (9.1) Динамическое давление ветра для нерабочего состояния крана выбираем по табл. 9.4. Для района II РФ =350 Па. Коэффициент аэродинамической силы с=1,2. Коэффициент к=1,00, так как наветренные площади крана расположены ниже уровня 10 м от поверхности земли. Коэффициент п=1,1.

Дальнейший расчет по алгоритму, приведенному в [9.1], показывает, что кран устойчив.

9.4. Определение расчетных параметров стропов и чалочных канатов

Строповку строительных конструкций производят по заранее разработанным схемам (рис. 9.2). Для подъема и перемещения крупногабаритных и длинномерных грузов применяют траверсы.

Чтобы определить технические данные гибких стропов, необходимо провести расчет (рис. 9.3).

Определяют усилие (натяжение) в одной ветви стропа

где S – расчетное усилие, приложенное к стропу, без учета коэффициента перегрузки и воздействия динамического эффекта, кН;

Q – вес поднимаемого груза, Н;

m – общее число ветвей стропа;

a – угол между направлением действия расчетного усилия стропа;

k – коэффициент, зависящий от угла наклона a ветви стропа к вертикали (табл. 9.6):

Таблица 9.6

a , град	0	15	30	45	60
k	1	1,03	1,15	1,42	2

Рис. 9.2. Схемы строповки конструкций:

а – двухветвевым стропом; б – траверсой в двух точках; в – траверсой в трех точках с уравнительным роликом; г – траверсой в четырех точках с двумя уравнительными роликами; д – трехветвевым стропом; е – траверсой в четырех точках; ж – продольной и двумя поперечными траверсами в четырех точках; з – подъем вертикального элемента; и – подъем наклонного элемента; 1 – центр тяжести груза; 2 – траверса; 3 – ролик; 4 – строп; a – угол между стропом и вертикалью

Рис. 9.3. Схема для расчета усилий в ветвях стропа

Определяют разрывное усилие в ветви стропа

где k_з – коэффициент запаса прочности для стропа, определяемый в зависимости от типа стропа.

По найденному разрывному усилию по табл. 9.7 подбирают канат и определяют его технические данные: временное сопротивление разрыву, ближайшее большее к расчетному, и его диаметр.

Таблица 9.7

Техническая характеристика стальных канатов

Диаметр каната, мм	Масса 100 м смазанного каната, кг	Маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву, МПа
Диаметр каната, мм	Масса 100 м смазанного каната, кг	1400	1600	1700	1800
Канат типа ТК 6ґ 19
11	43,3	52 560	60 050	63 850	65 800
14,5	71,5	86 700	99 000	105 000	108 000
17,5	107	129 000	147 500	157 000	161 500
19,5	127,5	154 500	176 500	187 500	193 500
21	149,5	1 810 000	207 000	220 000	227 000
22,5	173,5	210 000	240 000	255 000	263 000
24	199	241 000	275 500	292 500	302 000

продолжение табл. 9.7

Диаметр каната, мм	Масса 100 м смазанного каната, кг	Маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву, МПа
Диаметр каната, мм	Масса 100 м смазанного каната, кг	1400	1600	1700	1800
Канат типа ТК 6ґ19
27	255,5	309 500	364 000	376 000	387 500
29	286	347 000	396 500	421 500	434 000
32	353	428 000	489 500	520 000	536 000
35	427	518 000	592 000	614 500	648 000
38,5	508	616 000	704 000	748 000	771 000
Канат типа ТК 6ґ 37
9	27,35	—	36 850	39 150	41 450
11,5	42,7	—	57500	61 050	62 550
13,5	61,35	—	82 400	87 700	89 600
15	83,45	98 400	112 000	119 000	122 000
18	109	128 000	146 500	155 500	159 500
20	138	162 000	185 500	197 000	202 000
22,5	170,5	200 000	229 000	243 500	249 000
24,5	206	242 500	277 000	294 500	301 500
27	245,5	289 000	330 500	361 000	360 000
29	288	339 000	387 500	412 000	422 000
31,5	334	393 600	449 500	478 000	489 500
33,5	383,5	451 500	616 500	548 500	661 500
36,5	436	514 000	687 500	624 000	639 500
38	492	580 000	662 500	704 000	721 500
39,5	551,5	650 000	743 000	789 500	808 500

Задача Требуется определить диаметр каната стропа для подъема груза весом 102 кН с зацепкой крюками при угле отклонения ветвей стропа от вертикали 45° , число ветвей m=4. Для a =45° коэффициент k=1,42.

Решение Усилие, действующее на одну ветвь стропа,

S = 1,42Ч 102 / 4=36,2 кН.

Разрывное усилие ветви стропа, изготовленного из стального каната, R і k_зS. При k_з = 6, R = 6 Ч 36,2 = 217,26 кН.

дальше