ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

СРЕДСТВ КОЛЛЕКТИВНОЙ ЗАЩИТЫ

Прочность и устойчивость средств подмащивания являются основным фактором обеспечения безопасности работ при их монтаже и эксплуатации.

Несущие элементы средств подмащивания рассчитывают на нормативную нагрузку на рабочий настил соответственно их типу по несущей способности и нагрузку от собственной массы элементов, а ступени лестниц — на нагрузку 1000 Н. Кроме того, в расчете должны быть учтены соответствующие коэффициенты условий работы элементов конструкций.

Схемы нагружения средств подмащивания и значения нагрузки на них принимают в соответствии со стандартами или техническими условиями (табл. 14.1).

Правильный выбор конструкции лесов можно осуществить в результате расчета, в основу которого положены схемы, соответствующие фактическим условиям работы лесов под эксплуатационными нагрузками.

Таблица 14.1. Нормативные нагрузки на средства подмашивания

Каркас металлических трубчатых лесов представляет собой пространственную стержневую конструкцию, собираемую из отдельных прямолинейных элементов. При нагружении лесов часть их элементов работает на сжатие. Сжатые стержни достаточно большой гибкости разрушаются до наступления предела упругости в результате потери устойчивости, поэтому леса и их сжатые элементы должны рассчитывать не только на прочность, но и на устойчивость, остальные элементы только на прочность. Прочность узловых соединений лесов определяется экспериментально.

Обрушение трубчатых строительных лесов происходит, как правило, в результате потери устойчивости. Различают три вида потери устойчивости ле-

сов: критическая, местная и потеря устойчивости лесов в целом.

Критическая потеря устойчивости лесов вызывается горизонтальными усилиями, возникающими на различных ярусах лесов под влиянием осевых нагрузок, действующих на стойки в в результате внецентренно приложенной нагрузки. Под местной потерей понимается потеря устойчивости стержня (стойки) между двумя его узлами. Потеря устойчивости лесов в целом вызывается упругим растяжением стоек, а именно: разностью усилий в стойках, которые проявляются между растяжением от одной стойки к другой, например когда леса находятся под действием какой-либо случайной нагрузки (ветровой).

Существующие методы расчета устойчивости лесов сводятся к расчету устойчивости стоек лесов, расчетная схема которых представляет собой центрально или внецентренно сжатый стержень с шарнирно опертыми концами. При этом в одних случаях стержень не имеет промежуточных опор и его длина принимается равной высоте яруса лесов или опирается на промежуточные упругие опоры. Длина рассчитываемых стержней принимается равной расстоянию между соседними креплениями стоек лесов к зданию. При этом считается, что стойки лесов свою устойчивость теряют в поперечном направлении.

Наиболее близкие к действительным результаты критических нагрузок получаются при расчетах устойчивости лесов по схеме (рис. 14.9). В этой схеме учитывается роль количества креплений стоек лесов к конструкциям здания, а высота стержня принимается равной расстоянию между соседними креплениями стоек.

Исходными предпосылками при расчете лесов, как правило, принимаются следующие положения: стойки лесов собирают из отдельных элементов, а их соединения в стыках принимаются шарнирными; перемещаемость пространственного каркаса лесов достигается креплением лесов к стене объекта при помощи специальных анкеров; все на грузки на стойки передаются внецентренно с одной стороны; высота всех ярусов одинакова.

Рис. 14.9. Консольные стержни, загруженные продольными силами:

а — одиночной силой; б — в каждом ярусе лесов

Леса и подмости рассчитывают на предполагаемую максимальную нагрузку, которая зависит от вида работ и принимается с учетом фактической массы применяемых материалов, инвентаря, транспортных средств, а также людей, участвующих в работе. Расчет ведется по допускаемым напряжениям на равномерно распределенную нагрузку: для каменной кладки 2450 Н/м² и для отделочных работ I960 Н/м², кроме того, все горизонтальные элементы проверяются на сосредоточенную нагрузку 1274 Н/м².

При составлении расчетной схемы для проверки устойчивости строительных лесов вся вертикальная нагрузка передается с поперечин на стойки через соединительный хомут, например, в лесах системы ЦНИИОМТП.

Под действием опорного момента, приложенного в узле, стойка в ярусе получает некоторый изгиб в плоскости действия момента. Продольная сжимающая сила создает дополнительный изгибающий момент.

В современной теории устойчивости разработано много приближенных методов расчета, которые с успехом применяются для определения критической нагрузки в капитальных сооружениях. Наиболее точным из приближенных методов расчета является энергетический. Поэтому его целесообразно применять для проверки устойчивости пространственной конструкции лесов, которые являются временными сооружениями. При обосновании и выборе расчетной схемы сложная рамная система может быть расчленена на простейшие равноустойчивые консольные системы, стержни. Расчет на устойчивость консольных стержней, загруженных несколькими продольными силами, также представляется достаточно трудоемким при точном решении задачи. В связи с этим с достаточной точностью обеспечивающей необходимый резерв безопасности при монтаже и эксплуатации строительных лесов, при их проектировании можно использовать приближенный метод определения критической нагрузки для системы, показанной на рис. 14.9.

Рассмотрим два случая загрузки стержня. Как известно, для первого случая критическая сила равна

а для второго случая

F_кp2 = π₂EI/(4h₂²).

Тогда

Из приведенных формул видно, что критическая сила для случая верхнего приложения нагрузки меньше критической силы в случае нижнего приложения нагрузки на расстоянии h\ в отношении (/Її/Аз)2. Поэтому, если задана сила, действующая на некоторой высоте h\, то ее можно перенести в верхнюю точку, уменьшив в (fti//z2)2 раз. Распространяя указанное правило на случай действия нескольких сил и перенеся все их в верхнюю точку стержня, можно получить как бы условную силу F и почти равноустойчивую систему в пределах принятых допущений. На этом основании можно записать

где икр — критический параметр заданной группы сил.

При составлении уравнений устойчивости для отыскания критической нагрузки можно использовать проверенное выше выражение, в котором считать икр за искомый параметр v для приведенной силы F. Формулу для F следует записать так:

Для принятой расчетной модели закон сохранения энергии в момент потери устойчивости стойки строительных лесов можно представить в общем виде:

где W — работа приведенной внешней силы; G — потенциальная энергия деформации консольного стержня лесов или энергия внутренних сил; Р — сумма работ изгибающих и крутящих моментов, представленных кинематическими устройствами на уровне всех этажей. Заменяя в указанной формуле отдельные выражения W. G, P их известными значениями, можно определить критическое значение параметра икр группы продольных сжимающих сил, приложенных в уровне каждого яруса

Полученная формула является окончательной для определения критического параметра группы сил и справедлива для нахождения критического параметра лесов без диагональных связей. В практических расчетах необходимо определить наименьшее значение этого параметра.

Приведенную формулу можно представить в развернутом виде, если подставить в нее значения моментов инерции для трубчатых сечений лесов, а также выражения для тікр, тіиз:

F_Kp2 = π²EI/(4h_l)².

Критическую нагрузку на стойку лесов, загруженную силой в пределах одного яруса, следует устанавливать по формуле

проекции отдельных элементов лесов ко всей площади фасада лесов); m — коэффициент пространственности, зависящий от геометрических размеров элементов лесов.

Для участков лесов, расположенных в пределах высоты здания, у которого установлены леса, ветровую нагрузку определяют по формуле

Как видно, в этой формуле первый член является эйлеровой критической силой для консольного стержня без кинематических устройств.

Расчет несущих поперечин лесов производят аналогично расчету балок на двух опорах с консолью, как статически определимой системы.

Выбранное сечение стойки или прогона только тогда может считаться прочным и обеспечивающим необходимый коэффициент запаса /г, условно принимаемый равным 2, когда фактическое напряжение в сечении не превышает предела прочности материала при возрастании нормальной эксплуатационной нагрузки в k раз.

Воздействие ветровой нагрузки на леса учитывается дополнительно и принимается как горизонтальное усилие от ветрового напора или ветрового отсоса с учетом коэффициента заполнения элементов каркаса лесов расчетной площадки."

Ветровая нагрузка для расчетных участков лесов, не защищенных строящимися или возведенными зданиями, равна

где 1,4 — аэродинамический коэффициент; v — скоростной напор ветра, Н/м²; k — коэффициент заполнения (отношение суммы площадей вертикальных

При расчете свободно стоящих лесов на опрокидывание от ветровой нагрузки коэффициент устойчивости принимается равным 1,3...1,4.

При проектировании средств коллективной защиты с целью обеспечения удобства и безопасности их эксплуатации соблюдают основные технические требования:

конструкции средств коллективной защиты в течение установленного срока эксплуатации должны сохранять свои защитные свойства, определяемые их назначением, при воздействии факторов производственной среды, температур в диапазоне от —45 до +50 °С и относительной влажности до 100 %;

расстояние между ступенями средств подмащивания, металлических навесных лестниц, а также приставных должно быть 0,34 м; то же, приставных деревянных лестниц — 0,25 м; расстояние между тетивами в свету — не менее 0,4 м; ширина переходных мостиков и трапов — не менее 0,6 м; лестницы, устанавливаемые под углом к горизонту более 75° на высоте более 5 м, должны иметь дуговое ограждение, а лестницы, устанавливаемые под углом менее 75°,— перильные ограждения при общей длине лестницы более 5 м;

высота ограждения подвесных площадок и люлек должна быть не менее 1,2 м;

высота самостоятельно используемого ограждения на высоте должна быть не менее 1,1 м;

высота ограждений подмостей, вышек, площадок (кроме подвесных), переходных мостиков, трапов, лесов и приставных лестниц — не менее 1 м;

высота сигнальных ограждений — не менее 0,8 м;

дуги на навесных лестницах должны быть расположены на расстоянии не более 0,8 м друг от друга и соединяться между собой не менее чем тремя продольными полосами; расстояние от лестницы до дуги не должно быть менее 0,7 и более 0,8 м при радиусе дуги 0,35...0,4 м;

ограждения средств подмащивания, рабочих площадок, приставных лестниц, переходных мостиков и трапов, а также защитных ограждений, используемых на высоте, должны иметь бортовой элемент высотой не менее 0,15 м от уровня основания ограждения;

нижние концы приставных лестниц

должны иметь оковки с острыми наконечниками, а также съемные башмаки из нескользящего материала, обеспечивающие устойчивость лестницы при ее установке на металлических, асфальтовых, бетонных и подобных полах;

верхние концы навесных и приставных лестниц должны быть снабжены специальными устройствами (в виде крючьев или других приспособлений), обеспечивающими надежное закрепление к конструкциям, на которые лестницы опираются;

рабочие настилы средств подмащивания и рабочих площадок приставных лестниц должны быть ровными, зазор между досками не более 5 мм; соединение щитов настилов внахлестку допускается только по их длине, причем концы стыкуемых элементов должны быть расположены на опоре и перекрывать ее не менее чем на 0,2 м в каждую сторону;

выпускные леса должны изготовляться из сплошных досок толщиной не менее 50 мм и иметь ограждения;

средства подмащивания с перемещаемым по высоте рабочим местом должны иметь пост управления перемещением, ограничители высоты подъема и предохранительные устройства, препятствующие самопроизвольному опусканию рабочего места;

рабочие настилы средств подмащивания должны иметь отверстия для обеспечения стока воды;

металлические настилы средств кол-

лективной защиты должны иметь шероховатую (нескользкую) поверхность;

лебедки для подъема и опускания средств подмащивания должны отвечать требованиям правил Госпроматом-надзора СССР;

для изготовления страховочного каната, устанавливаемого на высоте до 1,2 м, целесообразно и безопасно применение стальных канатов диаметром 10,5 мм по ГОСТ 3077—80* или диаметром 11 мм по ГОСТ 2688—80, а для каната, устанавливаемого на высоте более 1,2 м,— стальные канаты диаметром 8,8 мм по ГОСТ 3077—80 или диаметром 9,1 мм по ГОСТ 2688— 80;

детали крепления страховочного каната, а также конструктивные элементы зданий или другие устройства, к которым его крепят, должны выдерживать горизонтально приложенную динамическую нагрузку, равную 22 кН, действующую в течение 0,5 с.

Для предупреждения несчастных случаев в процессе эксплуатации средств коллективной защиты наряду с указаниями в ППР и заводских инструкциях должны соблюдаться следующие основные меры безопасности:

средства коллективной защиты изготовляют по технической документации, разработанной и утвержденной в установленном порядке, запрещается использование средств коллективной защиты, изготовляемых кустарно, без рабочих чертежей на монтажных участках;

перед началом эксплуатации средства коллективной защиты испытывают статической нагрузкой, превышающей нормативную на 20 %, а подъемные подмости, кроме того, динамической нагрузкой, превышающей нормативную на 10 %; испытания проводят по методике, приведенной в ППР или инструкциях по эксплуатации, однако время испытания статической нагрузкой принимают равным не менее 10 мин; результаты испытания считают положительными, если после них в результате.визуального осмотра не будет обнаружено разрушения деталей, трещин в элементах и узлах их крепления, а так-

же значительных деформаций несущих элементов средств коллективной защиты; по результатам испытаний составляют акт, который хранится до истечения срока пригодности средств коллективной защиты к эксплуатации;

в процессе эксплуатации при отсутствии особых условий средства коллективной защиты, изготовленные из дерева (несущие элементы), испытывают через каждые 6 мес, а из металла — через 12 мес; испытание проводят при их положении, аналогичном эксплуатационным;

средства коллективной защиты, устанавливаемые механизированным способом, до расстроповки надежно закрепляют к конструкциям согласно ППР.