CC BY
34
№ 11 - 12 листопад - грудень 2011
Экспериментальная стойка была нагружена в возрасте t = 247 сут., на постоянную во времени нагрузку Р0 = 60 кН. Начальный прогиб составил f0 = 8,4 мм. Стойка простояла под нагрузкой 634 сут. и разрушилась. Конечный прогиб стойки с течением времени увеличился, к моменту разрушения, до 26,8 мм, что в 3,2 раза превышает начальный прогиб.
Выводы. Сопоставление экспериментальных и теоретических данных убеждает в хорошем их совпадении. Эксперимент показал, что даже при р = 0,25 стойка, обладая устойчивым характером деформирования, через определенное время потеряла несущую способность и разрушилась. Причиной послужило то, что именно в критический момент времени напряжения в арматуре вогнутой грани достигли предела упругого сопротивления сжатию, и упругая стадия деформирования перешла в пластическую. Причиной потери несущей способности стоек является также образование трещин в бетоне на выпуклой грани. Учет несимметричности армирования стержня или сгущения армирования в направлении выпуклой грани стойки способствует увеличению прогибов и снижению длительной критической силы. Таким образом, учет эксцентричности армирования при деформационном расчете стоек является обязательным.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Слободянюк С. А. Деформационный расчет и устойчивость стержневых железобетонных систем с учетом длительных процессов: Дис. ... докт. техн. наук: 05.23.01 -Строительные конструкции, здания и сооружения / С. А. Слободянюк - Д., 2002. - 280 с.
2. Слободянюк С. А., Климпотюк Д. В. Аналитический обзор теоретических исследований длительной устойчивости железобетонных стержней / Слободянюк С. А., Климпотюк Д. В. // Вісник ПДАБА. - Д. : ПДАБА, 2008. - № 9. - С. 4 — 9.
3. Слободянюк С. А., Климпотюк Д. В. Обзор экспериментальных исследований длительной устойчивости железобетонных стоек / Слободянюк С. А., Климпотюк Д. В. // Вісник ПДАБА, - Д.: ПДАБА, 2008. - № 11. - С. 17 — 22.
УДК 621.868.27
ОРГАНІЗАЦІЙНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ЛІКВІДАЦІЇ НАСЛІДКІВ
ЗСУВУ ҐРУНТУ
(на прикладі м. Дніпропетровська, вул.Войцеховича, 67-к)
С. В. Шатов, к. т. н., доц., В. Л. Сєдін, д. т. н., проф., М. А. Моторний, к. т. н., доц.,
К. М. Бікус, студ.
Ключові слова:техногенні аварії, зсув ґрунту, руйнування споруд, технологія ліквідації зсувів, засоби механізації
Проблема. Техногенніаварії, катастрофиабо стихійні лиха призводять до руйнування будівель і споруд. Під завалами зруйнованих об’єктів можуть знаходитися потерпілі. Сьогодніліквідація наслідківтехногенних аварій проводиться технікою, яка не відповідає вимогам рятувальних або відновлювальних робіт.А це зумовлює виконання цих робіт за недосконалими технологічними схемами, що збільшує терміни та трудомісткість їх ведення. Тому потрібна розробка організаційно-технологічних рішень ліквідації наслідківтехногенних аварійта стихійних лих із використанням нових типів машин та їх робочого обладнання.
Аналіз публікацій. Проявами техногенних аварій та катастроф є вибухи газу, пожежі, зсуви ґрунту, руйнування мереж водопостачання, водовідведення та опалення.Характер руйнування споруд та будівель залежить від причин аварії, її потужності, часу дії та інших основних і другорядних чинників[3 - 5; 9; 10]. Разом з тим є визначені окремі закономірності їх руйнування. Знання цих закономірностей дозволяє обґрунтовано та за короткий термін спланувати, організувати та виконати роботи з ліквідації наслідків техногенних аварій та стихійних лих.
Причиною багатьох техногенних аварій, пов’язаних із зсувомґрунтів у Дніпропетровську, є підтоплення територій та перенасичення ґрунтів на схилах водою, і, як результат, руйнування мереж водопостачання та водовідведення.Найбільші зсувиґрунтів відбулись у 1972 році по вул. Гусенко, у 1983 і 1997 роках по вул. Сірка та вул. Телевізійній. Значна аварія відбулась у 1997-
10
Вісник ПДАБА
му на житловому масиві «Тополя-1», де був гідравлічний прорив часток ґрунту.
Зсув ґрунту у 1972 році по вул. Гусенка обсягом понад 50 000 м3 спричинив руйнування двох індивідуальних будинків (рис. 1), гаража та автомобіля.
Рис. 1. Наслідки зсуву ґрунту по вул. Гусенка (1972 р.)
По вул. Сірка та вул. Телевізійній двічі, у 1983 і 1997 роках, відбувалися зсуви з обсягом переміщеного ґрунту відповідно 60 000 м3 та 10 000 м3.
Шостого червня 1997 року на житловому масиві «Тополя-1» відбулась техногенна аварія першої категорії, в наслідок якої були повністю зруйновані будівлі житлового двосекційного дев’ятиповерхового будинку, середньої школи, трансформаторної підстанції та двох дитячих садків (рис. 2). Одна людина загинула. Збитки склали 150 млн. доларів. Техногенна аварія відбулась як наслідок підтоплення житлового масиву у результаті помилки у проектуванні основ і фундаментів житлового комплексу вздовж вул. Запорізьке шосе та незадовільної експлуатації водопостачальних мереж.
а
11
№ 11 - 12 листопад - грудень 2011
б
Рис. 2. Залишки будівель на ж/м «Тополя-1»: а - дев’ятиповерхового будинку (на передньому плані); б - дитячого садка
У результаті неконтрольованих втрат води з водопостачальних мереж у масиві ґрунту накопичилось 2 800 000 м3 води, що й змінило стан схилу балки «Зустрічна». Це призвело до гідравлічного прориву схилу балки з обсягом переміщеного ґрунту 400 000 м3. Аварія також повністю зруйнувала усі інженерні мережі та припинила рух залізничного транспорту у напрямках вокзалів «Південний» та «Лошкарівка».
Організаційно-технологічні рішення із ліквідації наслідків зсувів ґрунтів зазначених та інших випадків включали роботи зі стабілізації розвитку зсувних процесів, заповнення порожнин будівельними матеріалами (гранітом, щебенем, шлаком тощо), відновленням інженерних мереж [1; 2; 6 - 8]. Виникнення зсувних процесів пов’язане із руйнуванням цілісності водопостачальних мереж та обводненням ґрунтів схилу. Це викликає порушення балансу утримувальних ТУ та зрушувальних ТЗ сил (природне ТУ> ТЗ переходить у ТУ < ТЗ).
Тому використання машин та механізмів для ліквідації наслідків зсувів здійснюється у складних умовах відсутності транспортних мереж.
Аналіз робіт із ліквідації наслідків зсувів ґрунтів показав, що недоліком відомих технологічних схем є відсутність обґрунтованих рішень щодовикористання транспортних засобів (самоскидів) під час розвантаженя будівельних матеріалів безпосередньо на межі котлованів, коли виникає імовірність їх обрушення.
Метою статті є розробка організаційно-технологічних рішень з використанням транспортних засобів (самоскидів) під час розвантаження будівельних матеріалів для ліквідації наслідків зсувів ґрунтів.
Результати дослідження. У листопаді 2011 року відбувся зсув ґрунту по вулиці Войцеховича та провулку Самаркандському вздовж Рибальської балки. Обсяг ґрунту, що зсунувся, склав 15 000 м3. Причина зсуву - руйнування водопровідної труби. Маса обводненого лесового ґрунту, що внаслідок переміщення перейшов у сель, пошкодила та зруйнувала 28 гаражів кооперативів «Світлофор» та «Яструб» (рис. 3). Під загрозою пошкодження опинився газопровід, розташований над порожниною зсуву (рис. 4).
12
Вісник ПДАБА
Рис. 3. Схема зсуву ґрунту по вул. Войцеховича та пров. Самаркандському
Рис. 4. Загальний вигляд зсуву ґрунту (вид на провулок Самаркандський)
Масив ґрунту, що зсунувся із схилу, заповнив простір між двома рядами гаражів та зруйнував будівельні конструкції та металеві ворота окремих гаражів (рис. 5, а). Грунт заповнив ці гаражі, пошкодив майно, а з одного гаража викинув легковий автомобіль (рис. 5, б).
а б
Рис. 5. Зруйновані у результаті зсуву ґрунту: а - гаражі; б - автомобіль
13
№ 11 - 12 листопад - грудень 2011
Обстеження зсуву показало, що можливий подальший розвиток деформацій ґрунту на схилі, тому необхідні були оперативні заходи з ліквідації наслідків зсуву. Розробленими організаційно-технологічними рішеннями було запропоновано заповнити порожнину, що утворилася, гранітним бутом. Доставка та розвантаження кам’яних матеріалів традиційним способом з верхньої частини утвореного котловану були неможливі, у зв’язку з імовірним обрушенням краю котловану під вагою самоскидів. Тому транспортування гранітного буту виконувалось самоскидами знизу зсуву, де він розвантажувався (рис. 6, а). За допомогою бульдозера та гідравлічного екскаватора бут пересувався із нижньої частини котловану до верхньої (рис. 6, б). Було розвантажено до 7 500 м3 кам’яних матеріалів.
а б
Рис. 6. Техніка, що використовувалась під час ліквідації наслідків зсуву ґрунту: а - самоскиди; б - бульдозер та гідравлічний екскаватор
Виконані заходи дозволили стабілізувати зсув шляхом привантаження водонасиченого ґрунту бутом (рис. 7). Одночасно з цим виконувались роботи з розчищення гаражів від ґрунту. Станом на лютий 2012 року ці роботи та нагляд за ґрунтами на схилі продовжуються.
Аналіз виконаного обсягу робіт показав, що значні матеріальні витрати та час були витрачені на доставку й заповнення бутом котловану знизу. При цьому гранітний бут, після його розвантаження із самоскидів, потрібно було пересувати угору по схилу бульдозером та гідравлічним екскаватором. Це спричинило до зниження продуктивності робіт, збільшення економічних витрат та небезпеку виконання робіт (важка техніка працювала на слабкому ґрунті).
За результатами розроблених пропозицій та виконаних робіт запропоновані організаційно-технологічні рішення з доставки у котлован кам’яних матеріалів самоскидами у верхню частину.
Рис. 7. Місце зсуву ґрунту після заповнення кам ’яними матеріалами 14
Вісник ПДАБА
Запропоновано удосконалити конструкцію самоскидів. Самоскид містить базовий автомобіль 1 з рамою 2 та шасі 3, кузов 4 і телескопічний гідроциліндр 5 підйому кузова. Всередині кузова 4 встановлена додаткова секція 6 з можливістю поздовжнього переміщення. Поздовжнє переміщення додаткової секції 6 виконується пристроєм, виконаним у вигляді роликоопор 7 і 8, розміщених у місцях контакту додаткової секції 6 з кузовом 4 та обладнаним гідроциліндром керування 9. Гідроциліндр керування 9 встановлений під кузовом 4 та зв’язаний з додатковою секцією 6.Всередині кузова 4 над додатковою секцією 6 встановлені направляючі 10.
Рис. 8. Самоскид удосконаленої конструкції для ліквідації наслідків зсувів
Під час транспортування будівельних матеріалів для ліквідації наслідків зсувів додаткова секція 6 розташовується всередині кузова 4. Коли розвантаження проводиться для укріплення укосів (або котлованів), самоскид розташовується на безпечній відстані від його краю ЬБ за призмою обрушення. Телескопічним гідроциліндром 5 виконується підйом кузова 4. Гідроциліндром керування 9 забезпечується висування додаткової секції 6. Це дозволяє спрямовувати будівельний матеріал у місце закріплення ґрунту. Наявність роликоопор 7 і 8 забезпечує зниження тертя додаткової секції 6 по поверхні кузова 4, а направляючі 10 утримують додаткову секцію 6.
Таким чином, конструкція самоскида дозволяє розташовувати його на безпечній відстані від краю котловану, який необхідно укріпити. Це суттєво підвищує безпеку та ефективність ведення робіт з ліквідації наслідків зсувів та не потребує додаткової будівельної техніки для переміщення кам’яних матеріалів від місця їх розвантаження до місця укріплення ґрунтів.
Висновки. 1. Проаналізовано характер процесів зсувів ґрунтів та ліквідації їх наслідків у місті Дніпропетровську за останні 40 років. Установлено закономірності руйнування будівель під впливом зсувів ґрунтів.
2. Розробленоорганізаційно-технологічні рішення з ліквідації наслідків зсуву ґрунту у місті Дніпропетровську по вул. Войцеховича (2011 р.).
3. Розроблено удосконалену конструкціютранспортного засобу (самоскида) для доставки та заповнення кам’яними матеріалами порожнин у ґрунті під час ліквідації наслідків зсувів.
ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Маслов Н. Н. Механика грунтов в практике строительства. - М. : Госстройиздат, 1977. -320 с.
2. Маслов Н. Н. Прикладная механика грунтов. - М. : Изд-во Мнистерства строительства предприятий машиностроения, 1949. - 327 с.
3. Марков А. И., Маркова М. А. Аварии зданий и сооружений. Запорожье : ООО «Настрой», 2008. - 84с.
15
№ 11 - 12 листопад - грудень 2011
4. Мустафаев А. А. Основы механики просадочных грунтов. - М. : Стройиздат, 1978. -262 с.
5. Неукротимая планета // Д. Берни, Д. Гилпин, С. Койн, П. Симонс. Пер. с англ. ЗАО «Изд. Дом Ридерз Дайджест», 2008. - 319 с.
6. Терцаги К., Пек Р. Механика грунтов в инженерной практике. - М. : Госстройиздат, 1958. - 606 с.
7. Ухов С. Б., Семенов В. В. и др. Механика грунтов, основания и фундаменты. - М. : Изд-во АСВ, 1994. - 520 с.
8. Цытович Н. А. Механика грунтов. - М. : Госстройиздат,1963. - 636 с.
9. Чумак С. П. Основы разработки технологии и управления процессами аварийноспасательных работ при разрушениях зданий и сооружений // Пробл. безопасности при чрезвычайных ситуациях. - М. : ВИНИТИ. - 2008. - Вып. 4. - С. 55 - 62.
10. Шатов С. В. Технологічні особливості розбирання завалів зруйнованих будівель при обмежених транспортних мережах // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Д. : ПДАБА, 2010. - № 12. - С. 42 - 52.
УДК 681.51:683.974
ДОСЛІДЖЕННЯ ВОДОНАГРІВНОГО КОТЛА ТА РОЗРОБКА АВТОМАТИЗОВАНОЇ СИСТЕМИ КОМБІНОВАНОГО УПРАВЛІННЯ
В .С. Ткачов, к.т.н., О. В. Костенко, маг.
Ключові слова: водонагрівний котел, рівняння теплового балансу, передатна функція, автоматизована система, комбіноване управління, регулювання
Постановка проблеми. Сьогодні теплові станції в Україні мають необхідність у модернізації технологічного обладнання і особливо засобів автоматичного контролю і управління. З кожним роком газ дорожчає, а тому питання економічного його використання сьогодні дуже актуальні. Частково їх вирішення бере на себе сучасна автоматика.
Аналіз публікацій. Сьогодні для управління водонагрівними котлами використовуються системи автоматизованого управління з принципом управління по відхиленню від заданої величини [7].
У таких системах керуючі впливи розраховуються залежно від вихідної величини -температури теплоносія. Вони є достатньо інерційними, а також не враховують вплив збурень на об’єкт регулювання.
В автоматизованих системах комбінованого управління керуючі впливи розраховуються залежно від вихідної величини (температури теплоносія) і величини збурень, що впливають на об’єкт регулювання. Застосування таких систем дає змогу поліпшити якість регулювання, швидкість реакції системи на збурення, значно знизити енергозатрати [2].
Мета статті. Розробити на основі рівняння теплового балансу модель роботи котла та на її основі автоматизовану систему комбінованого управління, що враховує вплив збурень на об’єкт управління, підвищити точність та якість регулювання, знизити енергозатрати шляхом більш якісного управління роботою водонагрівного котла.
Виклад основного матеріалу. Тепло, що виділяється при згоранні палива, витрачається на нагрів теплоносія, на нагрів котла, виноситься з продуктами згорання, виділяється через стінки котла в навколишнє середовище.
За законом збереження енергії прихід тепла в робочий простір котла дорівнює витратам тепла:
Qг = 0,в + Qk + Qd + Quo (1)
де Qz - кількість теплоти, що виходить при згоранні газу, Дж;
Яв - корисне тепло, що витрачається на нагрів теплоносія (води);
Qk - тепло, що витрачається на нагрів котла;
Qd - тепло, що виноситься з продуктами згорання;
Янс - тепло, що виділяється через стінки котла в навколишнє середовище.
Кількість теплоти, що утворюється при спалюванні палива:
16
