CC BY
21
Keywords: explosive loading, the process equipment, external and internal emergency factors, the device of protection against explosions, speed of distribution of a flame.
УДК 621.86.06:69.059.28
АВТОМАТИЗАЦИЯ АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ РАБОТ, СВЯЗАННЫХ С ОБРУШЕНИЕМ СТРОИТЕЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ Курлович Ирина Геннадьевна, магистрант (e-mail: Kira.15@mail.ru) Университет Гражданской защиты МЧС Республики Беларусь, г.Минск Смиловенко Ольга Олеговна, к.т.н., доцент, профессор (e-mail: SmilovenkoOlga@tut.by) Университет Гражданской защиты МЧС Республики Беларусь, г.Минск Полуян Александр Иванович, старший научный сотрудник Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси Лосик Сергей Анатольевич, старший преподаватель Университет Гражданской защиты МЧС Республики Беларусь, г.Минск
В данной статье предложен способ разборки завалов и конструкция самораскрывающегося грузозахватного механизма, которые направлены на снижение риска для спасателей, проводящих аварийно-спасательные работы, за счет автоматизации процессов прорезания технологических отверстий в элементах разрушенных конструкций и закрепления их при помощи грузозахватного устройства для последующей транспортировки.
Ключевые слова: разборка завалов, аварийно-спасательные работы, захват, транспортировка, строительные конструкции, груз.
Полное или частичное обрушение здания - это чрезвычайная ситуация, возникающая по причине ошибок, допущенных при проектировании зданий и сооружений, нарушений правил монтажа при вводе в эксплуатацию здания, а также вследствие природной или техногенной ЧС (по этой причине 29 августа 2014 г в г. Кричеве (Беларусь) рухнула двухэтажная пристройка гимназии). Внезапное обрушение зданий проводит к возникновению пожаров, разрушению коммунально-энергетических сетей, образованию завалов, травмированию и гибели людей.
При ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, связанных с обрушением зданий и сооружений, проводится достаточно большой объем грузоподъемных работ. Такие работы связаны с подъемом, транспортировкой и погрузкой крупногабаритных элементов разрушенных строительных конструкций, которые могут быть расположены хаотичным образом. При этом требуется применение специальной техники и механизированного инструмента, что существенно облегчает труд спасателей, но не исключает
их непосредственного участия в закреплении элементов конструкций при помощи захватов и крюков, снятии грузозахватных устройств после транспортировки груза. Процесс закрепления обломков, находящихся в произвольно ориентированном положении, связан с нахождением спасателей в зоне обрушения, т.к. необходимо надежно закрепить груз, для чего часто прорезают технологические пазы и отверстия [1].
Наибольшую сложность представляет ликвидация завалов, образованных при разрушении современных крупнопанельных зданий, так как при этом получается хаотическое нагромождение крупных железобетонных глыб, соединенных между собой металлической арматурой. Эти завалы разбирают поэлементно с помощью кранов, лебедок и тракторов при отделении частей здания бензорезами, автогенными аппаратами или керосинорезами [2].
Таким образом, разработка новых устройств, аварийно-спасательного оборудования для ликвидации обрушений во многом упростит разборку обрушений, уменьшит время проведения аварийно-спасательных работ, чем увеличит шанс на спасение пострадавших. К недостаткам существующей техники, применяемой для разборки завалов, следует отнести невозможность ее перемещений с поднятым грузом (обломками) от места разборки завала к транспортной технике для вывоза обломков, особенно, когда разрушено не одно здание, а несколько, а также необходимость участия людей при захвате груза, пробивании технологических отверстий и т.д.
Предлагаемый способ разборки завалов и конструкция самораскрывающегося грузозахватного механизма направлены на снижение риска для спасателей, проводящих АСР, за счет автоматизации процессов прорезания технологических отверстий в элементах разрушенных конструкций и закрепления их при помощи грузозахватного устройства для последующей транспортировки.
Перед началом разборки завалов визуально оценивают возможность подъема крупногабаритных элементов, т.е. их отрыва от общей массы завала, и намечают те части, которые будут удалены первыми. К завалу выходит модернизированный мини-экскаватор, механическая «рука» которого оснащена либо режущим алмазным кругом, если необходимо освободить элемент от удерживающих частей и арматуры, либо алмазным сверлом большого диаметра для сверления отверстий под грузозахват. Мини-экскаватором управляет спасатель. Для полной автоматизации процесса может быть использована разработанная в Объединенном институте машиностроения Национальной академии наук Беларуси роботизированная платформа, управляемая дистанционно (Рисунок 1). Платформа также как и мини-экскаватор оснащена механической «рукой», на которой может быть установлено кольцевое сверло, привод которого запитывается либо от собственного аккумулятора (автономно), либо от двигателя несущего устройства.
Рисунок 1. Роботизированная мобильная платформа
Крупногабаритные элементы разрушенных зданий обычно представляют собой части плит перекрытий и панелей и имеют относительно небольшую толщину и плоскую поверхность большой площади. Надежное закрепление для подъема и переноски таких элементов требует применения не менее двух, а иногда и более, грузозахватных устройств [3].
Сверление технологических отверстий производят последовательно на определенном расстоянии друг от друга, которое обеспечивается поворотом механической руки (или перемещением всего несущего устройства) под контролем лазерного дальномера.
На сегодняшний день самый современный, быстрый, удобный и качественный метод изготовления отверстий и проемов - алмазное сверление. Это процесс обработки твердого материала (кирпича, бетона, железобетона, камня), при котором образуются отверстия различного диаметра с идеально ровной поверхностью. Исходя из этого, далее в работе мы будем прибегать именно к этому методу сверления отверстий.
Затем на плоскую поверхность плиты опускают раму, на которой шар-нирно закреплены самораскрывающиеся крюки в сложенном состоянии, в котором их габаритный размер меньше, чем диаметр просверленного отверстия. Расстояние между технологическими отверстиями соответствует расстоянию между грузозахватами, они свободно проходят в отверстия, и располагаются под нижней поверхностью плиты. При помощи специального спускового механизма грузозахваты раскрываются, обеспечивая фиксацию плиты не менее чем по четырем точкам в каждом грузозахвате. Управление грузозахватами производят дистанционно.
Традиционно для погрузочно-разгрузочных работ, при крепеже и транспортировке груза применяются грузозахватные приспособления - грузовые захваты. Исходя из параметров груза для транспортировки или перемещения используются различные виды захватов.
Грузовые захваты: горизонтальные, вертикальные, для бетонных колец, для бочек, для барабанов, для труб. Наиболее подходящими для транспортировки являются коромысловые захваты.
Коромысловые захваты удерживают груз с помощью несущего элемента-коромысла, воспринимающего массу груза. Коромысловые захваты применяют для подъема грузов, имеющих сквозные отверстия, под которые можно разместить несущий элемент — коромысло, воспринимающий вес груза (захват для подъема кабельных барабанов в вертикальном положении). Как правило, такое приспособление состоит из коромысла и гибкого элемента (канатного или цепного стропа), так же возможна реализация приспособления с жесткой металлической тягой. В случае если отверстие груза имеет небольшой диаметр или само коромысло имеет большой вес и не способно повернуться вокруг своей оси при установке/извлечении, применяют тросик для поворота коромысла снаружи [4].
Предполагаемая конструкция грузозахвата разработана на основе коро-мыслового захвата и состоит из основного элемента, двух рабочих стержней, двух замков, удерживающих рабочие стержни, на которые действует сила пружины, работающей на скручивание. Основными элементами для захвата и обеспечения стабильности обломка при подъёме и перемещении являются два стержня квадратного сечения, которые,при приведении в рабочее положение, раскладываются перпендикулярно друг другу и входят в зацепление пазами. Крепятся эти стержни к основной части - двум соединенным по углу стержням большего квадратного сечения с вырезами, позволяющими складывать рабочие стержни так, чтобы при рабочем положении стержни были в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси. На осях рабочих стержней имеются пружины, работающие на скручивание, которые позволяют привести устройство в рабочее положение. Для перемещения грузозахвата через отверстия замки, удерживают рабочие стержни в вертикальном положении. Открываются эти замки при помощи тросов.
Если массогабаритные характеристики плиты соответствуют мощност-ным характеристикам мини-экскаватора или мобильной платформы, то ее подъем и перемещение производят эти устройства; в противном случае для транспортировки элемента привлекается пожарный подъемный автокран.
Транспортирование элемента подъемным краном производится вместе с рамой, что позволяет использовать штатный крюк подъемного крана, который зацепляют за специальное кольцо-ухо, установленное на раме.
После опускания элемента на специально отведенную площадку или в кузов грузового автомобиля, грузозахватные устройства приводят (дистанционно либо вручную) в закрытое положение и рама, на которой они закреплены, отводится от поверхности плиты. Грузозахваты в закрытом, собранном состоянии свободно выходят из отверстий. Затем процесс повторяют для следующего крупногабаритного элемента разрушенного здания.
Следует отметить, что наклонное положение подлежащего закреплению и транспортировке элемента не является препятствием для применения предлагаемого способа разборки завалов. Кольцевое сверление может быть выполнено перпендикулярно плоскости поверхности плиты или панели
путем поворота и ориентации механической руки, несущей сверлильную установку, либо может быть выполнено сверление вертикально установленным сверлом и получено наклонное (угловое) по отношению к плоскости плиты отверстие. Такое расположение отверстия также является допустимым.
Конструкция грузозахватного устройства предусматривает возможность неперпендикулярного углового положения самораскрывающегося захвата по отношению к раме, на которой он закреплен, за счет шарнирного соединения грузозахвата с рамой. Сам грузозахват так же может располагаться наклонно, так как в нем использован принцип коромыслового захвата, при этом коромысла установлены на несущем стержне параллельно друг другу или крестообразно.
Исходя из опасности ручной установки оборудования в зоне аварии, принимая во внимание факт возможного повторного обрушения, либо сдвига конструкций, возникает необходимость использования захватывающего и погрузочного оборудования, обеспечивающего самостоятельный захват обломков и их перемещение в сторону или погрузку в транспортные средства.Немаловажна автоматизация аварийно-спасательных работ, т.к. она способствует сохранению жизни и здоровья спасателей.
Список литературы
1. Голов Г.И. Демонтажные работы при реконструкции зданий. - М.: Стройиз-дат,1990. - 143 с.2;
2. Корт Д. и др. Организация работ по сносу зданий / Пер. с нем. - М.: Стройиз-дат,1985. - 115 с.3;
3. Портал научной литературы [Электронный ресурс]: внезапное обрушение здания. Режим доступа: http://scibook.net/jiznedeyatelnosti-bjd-bezopasnost/vnezapnoe-obrushenie-zdaniya-17921.html. Дата доступа:13.12.2016
4. 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 -с. 139.
^rlovich Irina Gennad'evna, undergraduate (e-mail: Kira.15@mail.ru)
Smilovenko Olga Olegovna., Ph.D., Associate Professor,
(E-mail: SmilovenkoOlga@tut.by)
Paluyan Alexander Ivanovich, Senior Researcher
The Joint Institute of Mechanical Engineering of the National Academy of Sciences of Belarus
Losik Sergey Anatol'yevich, Senior Lecturer
University of Civil Protection, Minsk, Republic of Belarus
AUTOMATION EMERGENCY RESCUE OPERATIONS RELATED WITH THE COLLAPSE OF BILDING CONSTRUCTION
This article provides a method of disassembling blockages and self-expanding design Load handling mechanisms are directed at reducing the risk to rescuers conducting, еmergency rescue operations by automating the processes of technological cutting holes in the elements of the destroyed structures and fixing them with lifting device for subsequent transport.
Keywords: complex disassembly of blockages^mergency rescue operations, capture, transportation, building construction, cargo.
