close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

410.Буянов. Башенные краны

код для вставкиСкачать
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра пожарной и промышленной безопасности
БЕЗОПАСНОСТЬ
ГРУЗОПОДЪЁМНЫХ КРАНОВ
Методические указания к выполнению курсового проекта
для студентов 3-го курса специальности 280101
«Безопасность жизнедеятельности в техносфере»
Воронеж 2009
1
УДК 69.057 /075/+69.059.32/075/
ББК 33.5.7
Составитель:
В.И. Буянов
Рецензент:
В. А. Королевцев,
доц. кафедры организации строительства, экспертизы
и управления недвижимостью ГОУ ВПО ВГАСУ
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
Воронежского государственного
архитектурно-строительного университета
Безопасность грузоподъемных кранов : метод. указания к выполнению курс. проекта для студ. спец. 280101 / Воронеж. гос. арх.-строит, ун-т ; сост.: В.И.Буянов. - Воронеж,
2009. – 34 с.
Приведены исходные данные и последовательность выполнения курсового проекта
"Безопасность грузоподъемных кранов" на основании анализа причин аварий кранов и травматизма. Изложены расчетные и графические методы обеспечения безопасной эксплуатации
кранов, система принудительного ограничения зоны работы кранов и способы закрепления
башенных кранов.
Предназначены для студентов специальности 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере».
Ил. 21. Табл. 11. Библиогр.: 12 назв.
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................... 4
1. ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ...................................................................... 4
1.1.
Задание и структура проекта ......................................................................... 4
1.2.
Анализ причин аварий кранов и травматизма ............................................. 5
2. РАСЧЁТ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ КРАНОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ....................... 7
2.1.
Автомобильные и гусеничные краны ........................................................... 7
2.2.
Башенные краны ............................................................................................ 10
2.3.
Козловые краны ............................................................................................ 11
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ОПАСНЫХ ЗОН ПРИ РАБОТЕ КРАНОВ ............... 13
3.1.
Установка крана вблизи траншеи (котлована)............................................ 13
3.2.
Зона отлета груза при обрыве стропов ........................................................ 15
3.3.
Границы опасной зоны линии электропередачи (ЛЭП)............................. 17
4. ПРИНУДИТЕЛЬНОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ ЗОНЫ РАБОТЫ
БАШЕННЫХ КРАНОВ ...................................................................................................... 19
4.1.
Установка двух башенных кранов на одном рельсовом пути ................... 19
4.2.
Работа крана вблизи существующих жилых зданий .................................. 20
4.3.
Ограничение зоны работы крана в городской застройке ........................... 21
5. ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ БАШЕННЫХ КРАНОВ ................................ 24
5.1.
Крепление приставных башенных кранов к каркасу здания ..................... 24
5.2.
Стационарная установка башенных кранов ................................................ 25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................................... 27
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................................................. 27
ПРИЛОЖЕНИЯ ................................................................................................................... 28
1. Технические параметры башенных кранов ...................................................... 28
2. Технические характеристики стреловых гусеничных кранов ........................ 29
3. Схема заземления башенного крана ................................................................. 30
4. Приборы и устройства безопасности на кране ................................................ 31
5. Схема обеспечения безопасности на подкрановых путях .............................. 32
6. Схемы аварий грузоподъемных кранов ............................................................ 32
7. Обрушение грузоподъемного крана на стройплощадке ................................. 33
8. Схема аварии крана на промышленном объекте ............................................. 33
3
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина " Производственная безопасность" включает теоретический курс, практические занятия, лабораторные работы и курсовое проектирование. Изучение данной дисциплины позволит приобрести теоретические знания и практические навыки при разработке
и оценке решений, закладываемых в проектах производства работ (ППР) в соответствии с
требованиями безопасности, в том числе по вопросам обеспечения устойчивости грузоподъемных кранов.
Целью выполнения курсового проекта является закрепление лекционного материала,
приобретение практических навыков по экспертизе аварий грузоподъемных кранов и связанного с ними производственного травматизма, а также обучение методам самостоятельной
работы с нормативно-технической, справочной литературой и умению выполнять расчеты на
безопасность.
Методические указания содержат необходимые исходные данные для выполнения
курсового проекта по дисциплине "Производственная безопасность": тему проекта, данные о
ветровых нагрузках, грунтах, технические параметры кранов, структуру проекта и требования к его оформлению.
1. ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.1. Задание и структура проекта
В качестве исходного материала для выполнения проекта используются статистические данные об авариях кранов и связанных с ними несчастными случаями на производстве.
Выбор индивидуального задания определяется следующим образом:
ü
номер варианта и соответствующее грузоподъемное оборудование – по шифру
зачетной книжки студента;
ü
характеристики крана – по каталогу грузоподъемных машин;
ü
скоростной напор ветра – в зависимости от района строительства;
ü
электропроводность грунта используется для расчета заземления;
ü
для расчета устойчивости откоса задаются характеристики грунта;
ü
опасные зоны вблизи ЛЭП и при обрыве стропа определяются в зависимости
от напряжения и габаритов груза соответственно.
Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.
Пояснительная записка в объеме 25...30 страниц машинописного текста выполняется
на листах формата А4 /297x210 мм/. Ссылки на источники указываются в квадратных скобках. Страницы должны быть пронумерованы.
Рисунки, таблицы и приложения имеют сквозную нумерацию.
Расчетно-пояснительная записка должна включать: титульный лист, задание на проектирование, содержание.
В основном тексте выделяются:
ü
введение (анализ причин аварий и травматизма при работе кранов);
ü
расчет грузоподъемных кранов на устойчивость;
ü
определение границ опасных зон при работе кранов;
ü
система принудительного ограничения зоны работы башенных кранов;
ü
способы повышения устойчивости грузоподъемных кранов,
ü
библиографический список нормативной и учебной литературы.
Графическая часть курсового проекта выполняется на листе формата A3 (размером
297x420 мм) и содержит следующее материалы:
4
1. Грузовысотные характеристики кранов и расчетные схемы;
2. Схемы определения границ опасных зон вблизи траншей (котлованов), при обрыве стропов, вблизи ЛЭП, при работе двух башенных кранов на одном рельсовом пути, вблизи
существующих зданий в стесненных условиях городской застройки.
3. Схемы и характеристики приборов безопасности на кранах (рис. П. 4).
4. Схему защитного заземления башенных кранов, а также автомобильных кранов
при работе в охранной зоне ЛЭП (рис. П.3).
5. Графические материалы вариантов закрепления башенных кранов к каркасу
строящегося здания, к фундаментной крестовине на анкерных болтах, к закладной секции
башни, установки крана на фундаментной плите и с центральным балластом (рис. 5.1-5.4).
1.2. Анализ причин аварии кранов и травматизма
В городах Российской Федерации увеличиваются объемы строительства зданий и сооружений, а также капитального ремонта, реконструкции, разборки ветхих и аварийных зданий. Эти работы в основном производятся с применением башенных кранов в стесненных
условиях городской застройки.
Стесненными условиями являются такие, когда в зоне работы башенных кранов находятся действующие здания и сооружения, дороги, тротуары и (или) другие башенные краны.
При эксплуатации башенных кранов требуются особые меры безопасности: выселение из зданий, дополнительные защитные устройства, системы ограничения зоны работы
кранов и т. п.
На подконтрольных Ростехнадзору предприятиях и организациях эксплуатируется
719 564 подъемных сооружений, в том числе 250 462 крана.
В 2005 году на подъемных сооружениях произошло 48 аварий с материальным ущербом около 60 млн рублей (рис. П.6-П.8).
Больше половины (59%) аварий произошло по техническим причинам, в основном изза неудовлетворительного состояния технических устройств (30%); из-за неисправности
приборов безопасности (16%) и нарушения технологии производства работ (25%). Высоким
остается количество аварий по организационным причинам (40%) (см. табл. 1.1).
Таблица 1.1
Распределение количества аварий по опасным факторам
Опасные факторы
Некачественное изготовление
технических устройств
Неисправность технических устройств
Неисправность приборов и устройств безопасности
Неудовлетворительный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности
Нарушения технологической и трудовой дисциплины, неправильные или несогласованные действия обслуживающего персонала
Низкий уровень знаний требований промышленной безопасности
Прочие
Всего
5
Количество аварий
2004
2005
2
2
12
17
6
15
15
5
6
6
4
3
3
50
2
48
В 2005 году при эксплуатации подъемных сооружений были смертельно травмированы 98 человек.
Самый высокий уровень смертельного травматизма составляет: на автокранах - 24
случая (24,5%), на мостовых кранах - 20 случаев (20%), на башенных кранах - 16 случаев
(16%), на гусеничных кранах – 10 случаев (10%) и козловых кранах -10 случаев (10%).
Таблица 1.2
Распределение смертельных случаев по причинам возникновения
Количество
погибших, чел.
Причины смертельных случаев
Падение груза в результате:
- применения неисправных или не соответствующих весу и
характеру груза грузозахватных приспособлений, нарушения
схем строповки
2004 г.
2005 г.
24
22
- неправильного складирования, нарушения складирования
грузов
Падение крана в результате:
- неправильной его установки
- перегруза, неисправности приборов безопасности
Травмирование:
- самопроизвольно переместившимся грузом из-за подъема
его при наклонном положении грузовых канатов (подъем
защемленного груза)
1
5
24
1
22
5
-
-
- электрическим током из-за нарушений требований безопасности при работе кранов вблизи ЛЭП
10
6
- механизмами работающих кранов при выходе людей на
крановые пути
6
2
- грузом, механизмами технических устройств при нахождении людей в опасной зоне работы кранов
17
24
Разрушение:
- кранов или их механизмов из-за содержания технического
устройства в неисправном состоянии
10
7
- кранов (механизмов) из-за некачественного изготовления
их на заводе-изготовителе
1
-
-из-за неисправности лифта или блокировочных устройств
- из-за неквалифицированных действий персонала, обслуживающего лифты
4
3
2
4
- из-за нарушения правил пользования лифтами
- при проникновении подростков в шахту недозволенным
образом
Прочие факторы
Всего
2
1
3
1
12
97
14
98
6
2. РАСЧЕТ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ КРАНОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ
2.1.Автомобильные и гусеничные краны
Безопасная эксплуатация грузоподъемных механизмов при выполнении монтажных работ обеспечивается правильным выбором параметров кранов и их устойчивостью (прил. 2).
При расчетах кранов различают устойчивость грузовую, т. е. устойчивость крана от
действия полезных нагрузок при возможном опрокидывании его вперед в сторону стрелы и
груза, и собственную, т.е. устойчивость крана при отсутствии полезных нагрузок и возможном опрокидывании его назад, в сторону противовеса (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Расчетная схема устойчивости самоходного крана:
а - с грузом, б - без груза
Грузовая устойчивость самоходного крана обеспечивается при условии
K1Mг≤Mn,
где К1 - коэффициент грузовой устойчивости, принимаемый для горизонтального пути без
учета дополнительных нагрузок равным 1,4, а при наличии дополнительных нагрузок (ветра,
инерционных сил) и влияния наибольшего допускаемого уклона пути - 1,15; Мг - момент,
создаваемый рабочим грузом относительно ребра опрокидывания, Н·м; Мn - момент всех
прочих (основных и дополнительных) нагрузок, действующих на кран относительно того же
ребра с учетом наибольшего допускаемого уклона пути, Н·м.
Грузовой момент
Mг=Q(a-b),
где Q - вес наибольшего рабочего груза, Н; а - расстояние от оси вращения крана до центра
тяжести наибольшего рабочего груза, подвешенного к крюку при установке крана на горизонтальной плоскости, м; b - расстояние от оси вращения до ребра опрокидывания, м.
Удерживающий момент, возникающий от действия основных и дополнительных нагрузок:
Мп= М´в-Му-Мцс-Ми -Мв,
где М´в - восстанавливающий момент от действия собственного веса крана:
М´в = G(b + c)cosα,
где G - вес крана, Н; с - расстояние от оси вращения крана до его центра тяжести, м; α- угол
наклона пути крана, град (для передвижных стреловых кранов, а также кранов-экскаваторов
7
α=3° при работе без выносных опор и α=1,5° - при работе с выносными опорами; для башенных кранов α = 2° - при работе на временных путях и α=0° - при работе на постоянных путях); Му - момент, возникающий от действия собственного веса крана при уклоне пути:
My= Gh1 sinα,
где h1 - расстояние от центра тяжести крана до плоскости, проходящей через точки опорного
контура, м; Мцс - момент от действия центробежных сил:
Qn 2 × а × h
,
М цс =
(900 - n 2 Н )
где n - частота вращения крана вокруг вертикальной оси, мин-1; h - расстояние от оголовка
стрелы до плоскости, проходящей через точки опорного контура, м; H - расстояние от оголовка стрелы до центра тяжести подвешенного груза (при проверке на устойчивость груз
приподнимают над землей на 20..30 см); Ми - момент от силы инерции при торможении
опускающегося груза:
Мц =Qv(a-b)/gt,
здесь v - скорость подъема груза (при наличии свободного опускания груза расчетную скорость принимают равной 1,5 м/с), м/с; g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2, t время неустановившегося режима работы механизма подъема (время торможения груза), с;
Мв - ветровой момент:
Мв=Мвк+Mвг=W· ρ+W1·ρ1,
здесь Мвк - момент от действия ветровой нагрузки на подвешенный груз; W - ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которой установлен кран, на наветренную
площадь крана, Па; W1-ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которой
установлен кран, на наветренную площадь груза, Па; ρ= h1 и ρ1= h - расстояния от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки, м.
Коэффициент грузовой устойчивости крана, не предназначенного для перемещения с
грузом, определяют по формуле
K1 =
Mn
£
Mг
G éë( b + c ) cos a × h1 sin a ùû -
Qn2 ah
Qv
( a - b ) - W r - W1r1
2
900 - n H gt
> 1,15.
Q(a - b)
Если кран предназначен для перемещения с грузом, то при проверке грузовой устойчивости в направлении его движения учитывают зависимости c1v1h1/qt1 и Q1v1h1/ qt1, которые
вычитаются из удерживающего момента.
Давление ветра на кран:
W = qnc F ,
c
где F - наветренная поверхность крана, м2; qn - статическая составляющая ветровой нагрузc
ки, H/м2, qn = q o ·k·с, где q0 - скоростной напор, принимаемый в зависимости от района строительства в РФ (табл. 2.1), k - коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по
высоте, принимаемый с учетом типа местности, с - аэродинамический коэффициент сопротивления: для сплошных балок и ферм прямоугольного сечения с = 1,49, для прямоугольных
кабин машинистов, противовесов, оттяжек кранов и т.п. с = 1,2, для конструкций труб диаметром 170 мм с = 0,7, диаметром 140. ..170 мм с = 0,5.
8
Таблица 2.1
Скоростной напор ветра
Район
Скоростной
напор q0, Па
I
270
II
350
III
450
IV
550
V
700
VI
850
VII
1000
При расчете грузовой устойчивости кранов давление ветра для большинства районов
страны принимают: для самоходных стреловых кранов 250 Па, для высоких башенных монтажных кранов 150 Па.
Таблица 2.2
Коэффициент изменения напора ветра
Тип местности
Открытая
местность
Покрытая препятствиями высотой более
10 м
К при высоте над поверхностью
40
60
100
10
20
1
1
1,55
1
0,65
0,9
1,2
1,45
200
350
2,1
2,6
3,1
1,8
2,45
3,1
Для кранов высотой 20...100 м (или устанавливаемых на высоте) расчетный напор определяют интерполяцией, причем общую высоту крана разбивают на зоны по 20 м, расчетный напор в пределах каждой зоны принимают постоянным и определяют по высоте средней
точки зоны.
Наветренная поверхность крана F определяется площадью, ограниченной контуром
крана F' и степенью заполнения этой площади элементами решетки:
F= F' ·α,
где α - коэффициент заполнения (для сплошных конструкций α =1, для решетчатых конструкций α =0,3... 0,4).
Наветренную площадь груза определяют по действительной площади наибольших
грузов, поднимаемых краном.
Устойчивость передвижных стреловых кранов без груза определяется уравнением
собственной устойчивости:
к2М0<Му,
где k2 - коэффициент собственной устойчивости; Мо - момент, создаваемый ветровой нагрузкой,
Н·м; Му - момент, возникающий от действия собственного веса крана при уклоне пути, Н·м.
Коэффициент собственной устойчивости, т.е. коэффициент устойчивости рабочего
груза, в сторону, противоположную стреле:
k2 = G [ (b - c) cos a - h1 sin a] / (w2r2 ) ³ 1,15 ,
где w2 - ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которой установлен кран,
на подветренную площадь крана при нерабочем состоянии, Па; ρ2 - расстояние от плоскости,
проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки, м.
9
2.2. Башенные краны
Устойчивость башенных кранов проверяют по тем же формулам, что и для самоходных кранов. Расчетная схема устойчивости башенных кранов приведена на рис. 2.2, технические параметры – в прил. 1.
Числовые значения коэффициентов грузовой и собственной устойчивости определяют
при направлении стрелы, перпендикулярном линии опрокидывания, без учета действия рельсовых захватов.
Коэффициент собственной устойчивости крана определяют при наименьшем вылете крюка.
Рис. 2.2. Расчетная схема устойчивости башенного крана:
а - с грузом, б - без груза
При ураганном ветре кран расчаливают или крепят грузовым полиспастом к якорю (рис. 2.3).
При расчаливании крана уравнение устойчивости имеет вид
к2М0 ≤ My+S·r,
где к2 - коэффициент собственной устойчивости, принимаемый равным 1,15; Мо - момент, создаваемый ветровой нагрузкой, Н·м; Му - момент, создаваемый весом всех частей крана относительно ребра опрокидывания А с учетом уклона пути в сторону опрокидывания, Н·м; S - усилие в расчалках, Н; r - плечо усилия, м.
Рис. 2.3. Расчетная схема усилий в расчалках крана
10
Расчетное давление ветра принимают по СНиП 11-6-74. По установленным параметрам можно найти усилие в расчалках по формуле
S=(k2Mo-My)/r = (к2М0-Му)/(В sina).
Усилие в одной расчалке
S1=S/(2sinβ).
Пример 1. Проверить грузовую устойчивость башенного крана с учетом дополнительных нагрузок и уклона пути при подъеме груза весом 10 кН.
Исходные данные: G = 20 кН; с = 0,26 м ; v = 0,5 м/с; t = 5 с ;W=100 Па; ρ=10 v,
W1=50 Па, n=0,2 мин-1, h=20 м, H=20 м, α=2º, b =1075 м, a =20 м, h1=20 м, ρ1=20 м.
Решение. Подставляя числовые значения в формулу устойчивости, получим:
K1 =
20 éë( 1,75 + 0, 25 ) cos 2° - 10 sin 2° ùû -
10 × 0, 2 2 × 20 × 20
900 - 0, 2 2 × 20
10 (20 - 1,75)
-
10 × 0,5(20 - 1,75)
- 100 ×10 - 50 × 20
981
×
5
= 1,7 > 1,15.
10(20 - 1,75)
2.3. Козловые краны
Проверку устойчивости козловых кранов на опрокидывание производят в нерабочем
положении при действии ураганного ветра вдоль пути. Расчетное давление ветра принимают
по СНиП 11 -6-74.
Уравнение устойчивости относительно точки опрокидывания имеет вид (рис. 2.4)
k(W1h1 = W2h2 + ... + Wnhn) ≤ (G1 + G2)a + 2G3 (b + c),
где k - коэффициент собственной устойчивости, принимаемый равным 1,15; W1... W2 - давление ветра на отдельные части конструкции крана, Па; G1 - вес портала, Н; G2 - вес тележки и
грузового полиспаста, Н; G3- вес противовеса на одной тележке, Н; а, b, с, h1, h2 - плечи сил
относительно точки опрокидывания О, м.
Рис. 2.4. Расчетная схема устойчивости козлового крана
11
Пример 2. Проверить устойчивость козлового крана грузоподъемностью 20 кН. Вес
ригеля 120 кН, машинного помещения 50 кН, грузовой тележки 20 кН, поднимаемого груза
200 кН. Расчетная схема крана приведена на рис. 2.5.
Рис. 2.5. Расчетная схема устойчивости козлового крана к примеру 2
Для решетчатой конструкции крана принимаем: а - 0,35 ; к - 1,5; q - 250 Па. Площадь
ригеля крана F1 = 2(20 + 4) = 48 м2. Давление ветра на ригель крана:
W1= kqaFl1= 1,5 • 250 • 0,35 • 48 - 6300 Н.
Усилие при торможении крана, передвигающегося с грузом,
T=0,1Q=0,1·390 = 39 kH,
где Q - вес крана с грузом; Q = 20 + 200 + 120 + 50 = 3900 кН.
При действии ветровой нагрузки кран будет стремиться опрокинуться вокруг колеса.
Расстояние от рельса до центра тяжести ригеля
h1 = 0,5 + 1 + (1/2)2= 12,5 м.
Расстояние от рельса до центра тяжести жесткой ноги
h2 = 0,5 + (2/3)11 =7,8 м.
Опрокидывающий момент от силы давления ветра на ригель
Mi = W1h1 = 6300 · 12,5 = 78,75 кН·м.
Опрокидывающий момент от силы давления ветра на жесткую ногу
М2 =W1h2 = 6300 ·7,8 = 49,14 кН·м.
Опрокидывающий момент от инерционных сил, возникающих при торможении, полагая, что силы действуют по оси ригеля
М3 = T·h = 39 • 12,6 = 487,5 кН·м.
Суммарный опрокидывающий момент Mo = M1 +М2+М3 =78,75 + 49,14 + 487,5 =
=615,39 кН·м.
Расчетный удерживающий момент
My=Qh3 =390 • 3 = 1170 kH·м,
где hз - плечо момента, равное половине расстояния между колесами.
Коэффициент грузовой устойчивости:
Mу
1170
k1 =
=
= 1, 9 > 1, 4 (допускаемый).
М о 615, 39
Произведем проверку козлового крана на собственную устойчивость в нерабочем положении при действии ураганного ветра силой 700 Па при аэродинамическом коэффициенте
обдувания 1,4 • 700 ≈ 1000 Па = 1кПа.
12
Опрокидывающий момент от действия ветра:
( М 1 + М 2 ) × l (78, 75 + 49,14) × l
Мв =
=
= 511, 56 kH × м .
0, 25
0, 25
Удерживающий момент при собственном весе крана Q = 200 кН,
Му = Qh3 = 200 · 3 = 600 кН·м,
k2 =МУ/Мв = 600/511,56= 1,17 > 1,15.
В действительности коэффициент устойчивости крана будет несколько меньше, так
как при расчете не учитывалось давление ветра на гибкую ногу и поднимаемый груз.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ОПАСНЫХ ЗОН
ПРИ РАБОТЕ КРАНОВ
3.1. Установка крана вблизи траншеи (котлована)
Определяем устойчивость временного откоса котлована (траншей) с учетом дополнительных нагрузок на откос. Допустим, что на откос действует нагрузка P+Q, где Q - собственный вес земляной призмы; Р - вес всех дополнительных нагрузок.
Рис. 3.1. Схема действия сил на откос:
а - расчетная схема; б - схема действия сил
Тогда можно рассмотреть действие сил и составить уравнение относительно оси X:
F+С·S-(P+Q)sinφ=F+ С·S-(P+Q)H/L=0,
2
где F-сила трения, кг/см ; С- сила сцепления грунта, кг/см2; S- площадь земляного откоса,
воспринимающего давление, м2.
Составим уравнение проекций сил на ось Y:
N-(P+Q)cos φ=0.
После ряда преобразований получим приведенное квадратное уравнение. Для упрощения выражение P+Q обозначим через К, тогда уравнение примет вид
13
X 1,2
2 fK 2 ± 4 f 2 K 4 - 8C 2 S 2 fK 2
=
.
2(C 2 S 2 + K 2 f ) 2
Пример. Расчет устойчивости суглинистого откоса естественной влажности. В расчет
вводятся следующие исходные данные: К = 80 т/м; S = 2 м2; f=0,5; C= 4 т/м2; Н=1,5 м. Определить предельный угол откоса φп (рис. 3.1).
X1 =
2 × 0,5 × 80 2 + 4 × 0, 52 × 80 4 - 8 × 4 2 × 2 2 × 0,5 × 80 2 6400 + 6270
=
= 3,82.
2(4 2 × 2 2 + 80 2 × 0,5) 2
3328
φп = 75º20´.
Рис. 3.2. График для определения крутизны суглинистого откоса
с учетом дополнительных нагрузок
Таблица 3.1
Минимальное расстояние по горизонтали от основания откоса выемки до ближайших
опор машины
Глубина
выемки,
м
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
Песчаный
Грунт ненасыпной
Супесчаный
Суглинистый
Глинистый
Расстояние по горизонтали В1 от основания откоса выемки
до ближайшей опоры машины, м
1,5
1,25
1,00
1,00
3,0
2,40
2,00
1,50
4,0
3,60
3,25
1,75
5,0
4,40
4,00
3,00
6,0
5,30
4,75
3,50
14
3.2. Зона отлета груза при обрыве стропов
Границы опасных зон, в местах, над которыми происходит перемещение грузов подъемными кранами, а также вблизи строящегося здания принимаются от крайней точки горизонтальной проекции наружного наименьшего габарита перемещаемого груза или стены здания с прибавлением наибольшего габаритного размера перемещаемого (падающего) груза и
минимального расстояния отлета груза при его падении согласно табл. 3.2 (рис. 3.3-3.4).
Таблица 3.2
Минимальное расстояние отлета груза
Высота возможного падения груза
(предмета),
м
до 10
> 20
>70
>120
> 200
> 300
> 450
Минимальное расстояние отлета груза
(предмет), м
перемещаемого
падающего
краном
со здания
4
7
10
15
20
25
30
3,5
5
10
10
15
20
25
Рис. 3.3. Схема определения границы опасной зоны
перемещаемого краном груза:
Ron - радиус опасной зоны;
Lmax - максимальный вылет стрелы крана;
а - наименьший габарит перемещаемого груза;
b - наибольший габарит перемещаемого груза;
х - минимальное расстояние отлёта груза согласно СНиП 12-03
15
Рис. 3.4. График определения минимального расстояния отлета груза
при его падении:
1 - при перемещении кранами груза в случае его падения;
2 - в случае падения предметов со здания
При определении границы опасной зоны вдоль луча, ограничивающего поворот стрелы, у кранов, имеющих подъемную стрелу, необходимо учитывать изменение высоты подъема в зависимости от вылета, поэтому расстояние от линии ограничения (по лучу) до границы опасной зоны является переменной величиной при изменении вылета (при отсутствии
мероприятий по ограничению высоты подъема).
Опасная зона при работе крана
Рис. 3.5. Схема для расчета опасных зон башенного крана:
1 - знак по технике безопасности на границе опасной зоны; 2 - груз;
3 - ось подкрановых путей (ось поворота крана);
4 - ограждение подкрановых путей
16
3.3. Границы опасной зоны линии электропередач (ЛЭП)
Строительно-монтажные работы с применением машин в охранной зоне действующей линии электропередачи следует производить под непосредственным руководством лица,
ответственного за безопасность производства работ; при наличии письменного разрешения
организации-владельца линии и наряда-допуска, определяющего безопасные условия работ
(рис. 3.6).
При установке строительных машин и применении транспортных средств с поднимаемым кузовом в охранной зоне воздушной линии электропередачи необходимо снять напряженнее воздушной линии электропередачи.
При обоснованной невозможности снятия напряжения с воздушной линии электропередачи работу строительных машин в охранной зоне линии электропередачи разрешается
проводить при условии выполнения следующих требований:
а) расстояние от подъемной или выдвижной части строительной машины в любом ее
положении до находящейся под напряжением линии электропередачи должно быть не менее
указанного в табл. 3.3.
б) корпуса машин, за исключением машин на гусеничном ходу, при их установке непосредственно на грунте должны быть заземлены при помощи инвентарного переносного
заземления.
Таблица 3.3
Границы опасных зон, в пределах которых действует опасность
поражения электрическим током (СНиП 12-03-2001)
Напряжение воздушной линии
электропередачи,
кВ
до 20
свыше 20 до 35
>35>110
>110>220
> 220>400
> 400>750
> 750>1150
Расстояние, м
минимальное
минимально
измеряемое техническими средствами
2,0
2,0
2,0
2,0
3,0
4,0
4,0
5,0
5,0
7,0
9,0
10,0
10,0
11,0
Установка стрелового самоходного крана в охранной зоне линии электропередачи на
выносные опоры и отцепление стропов перед подъемом стрелы должны осуществляться непосредственно машинистом крана без привлечения стропальщиков.
Для технического обслуживания и ремонта мобильные машины должны быть выведены из рабочей зоны.
При необходимости использования машин в экстремальных условиях (срезка грунта на
уклоне, расчистка завалов вблизи ЛЭП или эксплуатируемых зданий и сооружений) следует применять машины, оборудованные дополнительным и средствами коллективной защиты, предупреждающими воздействие на работников и других лиц опасных производственных факторов, возникающих при работе машин в указанных условиях.
17
Рис. 3.6. Работа грузоподъемных кранов в охранной зоне ЛЭП:
- участок опасной зоны ЛЭП, в которой запрещается работа грузоподъемных
машин, но допускается передвижение крана поперек ЛЭП;
- участок опасной зоны ЛЭП, в которой запрещается во всех случаях работа грузоподъемных машин, нахождение людей и конструкций крана при передвижении без отключения напряжения; Zox - граница охранной зоны ЛЭП (см. табл. 3.4); Sо - граница опасной зоны ЛЭП (см. табл. 3.3)
Таблица 3.4
Охранные зоны вдоль воздушных линий электропередачи
Напряжение линии, кВ
До 1
Свыше 1 до 20
Свыше 20 > 35
>35> 110
Напряжение линии, кВ
Расстояние, м
2
10
15
20
Расстояние, м
> 110 > 220
25
> 220 > 500
30
> 500 > 750
40
> 750> 1150
55
18
4. ПРИНУДИТЕЛЬНОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ ЗОНЫ РАБОТЫ
БАШЕННЫХ КРАНОВ
4.1. Установка двух башенных кранов на одном рельсовом пути
Безопасность при работе двух башенных кранов КБ-403 (с длиной стрел 30 м) на одном подкрановом пути длиной 97 м во избежание аварийной ситуации обеспечивается следующими мероприятиями (рис.4.1):
- строительно-монтажные работы выполнять в соответствии со СНиП 12-03-01
«Безопасность труда в строительстве. Ч. 1. Общие требования» и СНиП 12-04-2002 «Строительное производство»;
- назначить по приказу из числа ИТР лицо, ответственное за безопасность перемещения грузов;
- установить разную высоту подвеса стрелы для крана № 1 - 38,0 м, для крана №2 - 43,6 м;
- ограничить угол поворота стрелы крана №1 на 80º, а крана №2 – на 180º;
- при работе крана № 1 на ст. 1 кран №2 работает на ст. 3; при переходе крана №1 на
ст. 2 кран № 2 работает на ст. 4;
- использовать пневмоколесный кран КС-4361 (длина стрелы 15,5 м), когда башенные
краны работают на ст. 1 и ст. 4, или во вторую смену, когда башенные краны не работают;
- пути башенного крана оградить и заземлить на концах подкрановых путей, установить тупиковые упоры на расстоянии 1,5 м от концов рельсов;
- башенные краны оборудовать ограничителями: грузоподъемности, вылета и поворота стрелы;
- работа кранов прекращается при ветре 9,9-12,4 м/с, а краны надежно закрепляются
(захватами или на расчалках);
- расстояние между зоной крана №1 и крана №2 на ст. 3 не менее 11 м:
- установить тупиковые упоры на расстоянии 14 м между ст. 2 и ст. 3.
Рис. 4.1. Схема ограничений зоны работы кранов
19
4.2. Работа крана вблизи существующих жилых зданий
1. Главным условием строительства примыкающих зданий без отселения людей или
остановки производства в существующих зданиях является исключение возможности образования опасных зон в местах нахождения людей (в том числе при максимальных высоте или
вылете стрелы) за счет разработки соответствующих технологических мероприятий (принудительное ограничение поворота стрелы, вылета или высоты подъема, устройства защитных
ограждений, а также других мероприятий) (рис. 4.2-4.3).
Рис. 4.2. Схема возведения девятиэтажного объекта,
расположенного между двумя жилыми зданиями разной высоты
(разрез I-I)
12
2. Над зданием К
груз не может перемещаться, так как максимальная высота пеж
ремещения груза ниже высоты стен этого здания.
5
12
3. Оконные проемы зданий К
иК
, попадающие в опасную зону, должны быть
ж
ж
закрыты защитными ограждениями.
4.Монтаж и перемещение конструкций в 7-метровой зоне у прилегающих зданий производится под руководством лица, ответственного за безопасное производство работ кранами, все работы в зоне примыкания выполняются по наряду-допуску на производство работ
повышенной опасности.
За семь метров (размер от габарита груза) от примыкающих зданий груз должен быть
опущен на высоту 0,5 м от встречающихся на пути препятствий при последующем перемещении и успокоен от раскачивания, а дальнейшее горизонтальное перемещение должно производиться на минимальной скорости с удерживанием его от разворота оттяжками.
5
5. Перемещение стрелы в сторону здания К
должно быть принудительно ограничеж
но. Стрела не должна доводиться до примыкающего здания на 2 м.
5
6. Со стороны здания К
должно быть установлено защитное ограждение из элеж
ментов трубчатых лесов на высоту не менее 3 м выше монтажного горизонта, а перемещение
20
груза должно быть принудительно ограничено на высоте не менее чем на 0,5 м ниже верха
защитного ограждения.
9. При необходимости, когда стрела не доводится на 2 м до примыкающего здания и
может образовываться участок мертвой зоны у здания, работы на этом участке должны выполняться вручную.
Рис. 4.3. Схема ограничений работы башенного крана (план):
1 – граница зоны обслуживания краном; 2 — граница опасной зоны от действий крана; 3 — зона складирования грузов; 4 — площадка приема раствора и бетонной смеси; 5 —
стоянка транспорта под разгрузкой; 6 — место хранения грузозахватных приспособлений и
тары; 7 — линия ограничения зоны обслуживания; 8 — линия предупреждения об ограничении зоны обслуживания; 9 — стенд схем строповок; 10 — шкаф электропитания крана; 14 —
контрольный груз; 12 — ограждение крановых путей; 13 —• временный забор; 14 — навес
над входом в здание; 15 - пешеходная дорожка; 16 — граница опасной зоны от строящегося
здания: 17 — знак, предупреждающий о работе с пояснительной табличкой; 18 — пункт
мойки колес автотранспорта;
* — стоянка крана в нерабочее время;
а — угол принудительного ограничения поворота стрелы;
ar – угол привязки ограничения к оси пути
4.3. Ограничение зоны работы крана в городской застройке
В случае если в процессе строительства (реконструкции) зданий и сооружений в опасные зоны вблизи мест перемещения грузов кранами и от стоящих зданий могут попасть эксплуатируемые гражданские или производственные здания и сооружения, транспортные или
пешеходные дороги и другие места возможного нахождения людей, необходимо предусматривать решения, предупреждающие условия возникновения там опасных зон, в том числе:
а) вблизи мест перемещения груза краном:
ü рекомендуется оснащать башенные краны дополнительными средствами ограничения зоны их работы, посредством которых зона работы крана должна быть принудительно
ограничена таким образом, чтобы не допускать возникновения опасных зон в местах нахождения людей;
21
ü скорость поворота стрелы крана в сторону границы рабочей зоны должна быть
ограничена до минимальной при расстоянии от перемещаемого груза до границы зоны не
менее 7 м:
ü перемещение грузов на участках, расположенных на расстоянии менее 7 м от границы опасных зон следует осуществлять с применением предохранительных или страховочных устройств, предотвращающих падение груза;
б) на участках вблизи строящегося (реконструируемого) здания:
ü
по периметру здания необходимо установить защитный экран, имеющий равную или большую высоту по сравнению с высотой возможного нахождения груза, перемещаемого грузоподъемным краном;
ü
зона работы крана должна быть ограничена таким образом, чтобы перемещаемый груз не выходил за контуры здания в местах расположения защитного экрана.
На рис. 4.4 представлен план зон работы и запрета движений башенного крана КБ403. На плане показаны:
-кран КБ-403 в положении "место стоянки"" и одновременно в крайнем левом положении (точка А):
- строящееся и су шествующее здания;
- площадка складирования строительных материалов.
-
Рис. 4.4. План зон работы и запрет движений башенного крана
Зона внутри ломаной линии (точки А, Г, Д - М) обозначает зону работы крана, а вне
этой ломаной линии является зоной запрета. Зона предупреждения, находящаяся внутри зоны работы, не показана.
В программу движений крана введены в соответствии с указанными зонами следующие ограничения.
Перемещения крана по подкрановому пути осуществляется от точки А до точки Р.
Поворот стрелы запрещен на угол, равный 117º (точки Г, А, М).
22
Вылет крюковой подвески ограничен ломанной линией А, Г, Д - М, например, в крайних положениях стрелы осуществляется от точек Б и Н до точек соответственно Г и М.
Подъем крюковой подвески ограничен до высоты 6 м в зоне обслуживания площадки
складирования материалов (по линии А, П, Е, Ж - М) и в зоне по линии В, Г, Д.
План введен в программное устройство системы, ламинирован и размещен в кабине
крановщика.
В качестве варианта стесненных условий и ограничения зоны работы башенного крана приведена схема, в которой уменьшается зона работы крана путем ограничения поворота
стрелы (зона запрета А), высоты крюковой подвески и высоты подъема груза (зона запрета
Б) (рис. 4.5).
Зоны работы крана и предупреждения показаны соответственно пунктирной и утолщенной пунктирной линиями.
Рис. 4.5. Схема принудительного ограничения зоны работы крана:
А – зона запрет – ограничение поворота стрелы;
Б – зона запрета – ограничение вылета крюковой подвески и высоты подъема груза; В
– зона предупреждения;
1 – строящийся объект; 2 – жилой дом, 3 – ясли; 4 - школа
Системное ограничение зоны работы крана - комплект технических средств (датчиков, электронных приборов, переходных устройств и т.д.) монтируются на башенном кране
(рис. 4.6).
В систему входят:
1. МПМУ – микропроцессорное многофункциональное устройство;
2. ДПК - датчик положения крана;
3. ДВГ - датчик вылета груза;
4. ДПС - датчик положения стрелы;
5. ЭШ - электрошкаф;
6. БП - блок питания;
23
7. ЖКИ - жидкокристаллический индикатор;
8. УС - усилитель согласования;
9. УВ - усилитель выходной;
10. Р - блок реле.
Сигналы от датчиков после преобразования в микропроцессорном устройстве воздействуют на электрооборудование крана и отключают соответствующий электропривод.
Рис. 4.6. Схема расположения датчиков на кране
5. ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ БАШЕННЫХ КРАНОВ
5.1.
Крепление приставных башенных кранов к каркасу здания
Возможность крепления кранов согласовывается с проектной организацией, разрабатывающей рабочие чертежи здания, автором проекта здания. При необходимости проектировщики разрабатывают технические решения по обеспечению устойчивости здания от воздействия крановых нагрузок.
Последовательность установки приставного крана у многоэтажного здания следующая:
-кран устанавливается на высоту, при которой он может работать без крепления;
- крепление ставится перед окончанием возведения здания до отметки, при которой
дальнейшее строительство без крепления крана не допускается;
-после установки первого крепления крана наращивают башню до высоты, при которой кран может работать с одним первым креплением;
-при возведении здания и установки следующего креплении, когда высотная характеристика будет исчерпана, снова наращивают башню и продолжают возведение здания;
- крепления крана ставятся в местах, определенных паспортом крана. Для выбора
наивыгоднейших мест крепления башни к конструкции здания уточняется уровень установки крана (рис. 5.2-5.3);
24
-наращивание крана производится при наличии необходимой прочности конструкций,
за которые производится крепление, и конструкций выше лежащего перекрытия, что определяется в проекте производства работ /ППР/ и подтверждается проектной организацией;
- разработка крепления кранов выполняется специализированной организацией, которая
уточняет расположение и отметки установки крана и его креплений;
- при наличии двух кранов и более на объекте крепления выполняются в соответствии
со схемой поэтапного возведения здания кранами, исключающей их взаимное столкновение.
5.2.
Стационарная установка башенного крана
Стационарная установка башенного крана (рис. 5.4) производится в 3-х вариантах:
1. Крепление анкерными болтами к фундаментной крестовине;
2. Анкерное крепление к закладной секции башни;
3. На фундаментной плите с центральным балластом.
Рис. 5.1. Башенный приставной кран КБ-573:
I-фундамент; 2- здание; 3-настенные опоры; 4- монтажная мачта
25
Рис. 5.2. Схема крепления башенного крана к каркасу здания
Рис. 5.3. Схема крепления башенного крана к строящемуся зданию
1-
Рис. 5.4. Схемы стационарных установок башенных кранов:
крепление анкерными болтами к фундаментной крестовине;
2- анкерное крепление к закладной секции башни;
3- на фундаментной плите с центральным балластом.
26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В методических указаниях к выполнению курсового проекта на основании анализа
причин аварии грузоподъемных кранов, изложены расчетные и графические методы обеспечения безопасности при производстве строительных работ в стесненных условиях городской
застройки. Наиболее важными являются принудительное ограничение зоны работы башенных кранов и повышение их устойчивости.
Дальнейшее развитие рассмотренных методов позволит повысить качество специалистов по "Безопасности жизнедеятельности в техносфере", снизить аварийность кранов и уровень производственного травматизма в строительстве.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. ПБ 10-382-00. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных
кранов / Госгортехнадзор России. – М., 2000.
2. ГОСТ 25640-95. Эксплуатация строительных машин. Общие требования.
3. СП 12-103-2002. Пути наземные рельсовые крановые. Проектирование, устройство
и эксплуатация. М., 2007.
4. ГОСТ Р 51248-99. Наземные рельсовые крановые пути. Общие технические требования.
5. МДС 12-219.2004. Механизация строительства. Эксплуатация башенных кранов в
стесненных условиях.- Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2007.- 15 с.
6. СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть I. Общие требования.
- М.: Стройиздат.
7. Филиппов, Б.И. Охрана труда при эксплуатации строительных машин / Б.И. Филиппов. – М.: Изд-во «Высшая школа», 1984. – 247 с.
8. Золотницкий, Н.Д. Инженерные решения по технике безопасности в строительстве /
Н.Д. Золотницкий. - М.: Стройиздат, 1969. – 264 с.
9. Орлов, Г.Г. Инженерные решения по охране труда в строительстве: справочник
строителя / Г. Г. Орлов, В. И. Булыгин. - М.: Стройиздат, 1985.-278 с.
10. Колотушкин, В.В. Безопасность жизнедеятельности: сборник задач / В.В. Колотушкин. – Воронеж, 2005. – 160 с.
11. Коптев, Д.В. Безопасность труда в строительстве / Д. В. Коптев. - М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2003. – 352 с.
12. Русин, В.И. Охрана труда в строительстве. Инженерные решения: справочник / В.
И. Русин, Г. Г. Орлов. - Киев: Будивильник, 1990. - 208 с.
27
Приложение 1
28
Приложение 2
Технические характеристики стреловых
гусеничных кранов
29
Приложение 3
Рис. П. 3. Схема заземления башенного крана, питающегося от сети переменного тока
напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью:
1 — питающий четырехжильный кабель;
2 — гибкий шланговый четырехжильный кабель;
3 — подключательный пункт; 4 — вводной ящик на кране;
5—естественный заземлитель (водопровод);
6 — повторный заземлитель; 7—перемычка между стыками рельсов; 8 — соединительный заземляющий проводник; 9 — перемычка между
нитками рельсов; 10—заземляющий болт; 11—заземляющая жила шлангового кабеля;
12 — заземляющая жила четырехжильного питающего кабеля
30
Приложение 4
Рис. П. 4. Приборы и устройства, обеспечивающие безопасную работу
башенного крана:
1 – анемометр; 2 – датчик усилий; 3 – выключатель ограничителя высоты подъема
крюка; 4 – звуковой сигнал; 5 – датчик угла подъема стрелы, 6 – панель сигнализации ограничителя грузоподъемности; 7 – релейный блок ограничителя грузоподъемности; 8 – концевой выключатель ограничителя поворота башни; 9 – тупиковый упор; 10 – концевой выключатель ограничителя передвижения крана; 11 – инвентарная путевая линейка; 12 – груз ограничителя подъема крюка
31
Приложение 5
Рис. П. 5. Схема обеспечения безопасности на подкрановых путях
Приложение 6
Рис. П. 6. Схема аварии башенного крана
(г. Павловск Воронежской области)
32
Приложение 7
Рис. П. 7. Обрушение грузоподъемного крана на стройплощадке (г. Воронеж)
Приложение 8
Рис. П. 8. Схема аварии крана на промышленном объект
33
БЕЗОПАСНОСТЬ
ГРУЗОПОДЪЁМНЫХ КРАНОВ
Методические указания к выполнению курсового проекта
для студентов 3-курса специальности 280101
"Безопасность жизнедеятельности в техносфере"
Отпечатано в авторской редакции
Подписано в печать 00.00. 2009. Формат 60´84 1/8. Уч.-изд. л. 4,1.
Усл. печ. л. 4,2. Бумага писчая. Тираж 100 экз. Заказ
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии
Воронежского государственного архитектурно-строительного университета
ул. 20-летия Октября, 84, г. Воронеж, 394006
34
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
36
Размер файла
14 106 Кб
Теги
410, башенные, крана, буянова
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа