Використання ударного руйнування при знесенні будівельних конструкцій, контент-платформа

ВИКОРИСТАННЯ УДАРНОГО РУЙНУВАННЯ

При знесенні БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ

Пояснення різних способів розбирання будівель. Показано особливості використання ударного руйнування при знесенні будівельних конструкцій.

знесення будівель, ударне руйнування, математична модель

Розбирання будинків зазвичай включає в себе комплекс робіт з видалення конструктивних елементів будівлі, вивільненню і розчищення місця будівництва з подальшим вивезенням непридатних конструкцій, матеріалів, будівельних відходів та сміття на спеціально відведені для цього місця, складування на ремонтно-будівельному майданчику придатних для подальшого використання матеріалів, деталей і конструкцій.

Залежно від виду будівлі, конструктивних рішень, використаних матеріалів та конструкцій, а також наявності відповідної техніки з урахуванням місця розташування об'єкта визначають спосіб розбирання. Вибір того чи іншого способу слід обгрунтувати вивать в кожному конкретному випадку техніко-економічними розрахунками. Він вибирається в залежності від умов робіт, а також від будівельних матеріалів. з яких виконано будова [1-4].

Розрізняють два способи розбирання будівель: напівмеханізовані і механізований. Напівмеханізовані - заснований на застосуванні пневматичного і електричного інструменту. відбійних молотків, лопат-ломів, бетоноломи, механічних пив, лебідок, домкратів. Такий спосіб поширений найбільш широко, хоча і є трудомістким і дорогим. До того ж виробництво робіт супроводжується шумом і виділенням пилу. Використання відбійних молотків часом є єдиним рішенням по демонтажу стін з бетону, цегли та інших залізобетонних конструкцій. Для демонтажу бетону використовуються електро -, пневмо - або бензоотбойнікі різної потужності. Потужність відбійників різниться в залежності від поставлених завдань і допустимого рівня вібрації.

Однак матеріально ручне розбирання не дуже вигідна. Знесення кубічного метра конструкції обходиться в два рази дешевше, ніж вартість кубометра при демонтажі.

При механізованому способі роботи виконуються за допомогою машин і механізмів. Тут поширення набули методи ударного руйнування. До засобів руйнівної дії належать вибухові речовини, гідровзрив, електрогідравлічний ефект, імпульсні водойми. відбійні молотки, бетоноломи, навісні пневмо - і гідромолоти, клинові раскаливателі, навісні клин - і куля-молоти.

Без сумніву, найбільш швидким способом є знесення будівель і будинків за допомогою вибуху. Знесення будинків вибухом занадто ризикований для застосування в центрі міста.

Гідрораскаливаніе застосовують для руйнування монолітних бетонних і цегляних конструкцій. Воно засноване на застосуванні гідравлічних раскаливателей, що представляють клинові пристрої з гідроциліндрами. Клинове пристрій вставляється в заздалегідь пробурену свердловину і за допомогою гідроциліндра наводиться в дію. Зусилля, що розвивається гідроциліндром, збільшується в кілька разів за допомогою клина. Руйнування відбувається безшумно і без розльоту шматків. Невеликі габарити установки забезпечують її застосування в умовах обмеженого простору. Гідровзривной спосіб можна застосовувати для руйнування конструкцій коробчатої форми, резервуарів, а також цегляної кладки. бетону та залізобетону, що знаходяться в землі. Цей спосіб рекомендується застосовувати при необхідності досягнення мінімального радіусу розльоту осколків. Його відмінність від вибухового способу полягає в тому, що вільний простір в шпурі заповнюють водою або глинистим розчином.

Термічний спосіб руйнування монолітних конструкцій заснований на використанні потужного джерела тепла в формі високотемпературного газового потоку або електричної дуги. Термічне різання бетону та залізобетону успішно здійснюють пристроєм, який отримав назву кисневого списи. Принцип дії його полягає в плавленні бетону продуктами згоряння заліза (труба і прутки) в струмені кисню, що надходить в спалиму трубу в кількості, достатній для горіння і виносу шлаку з прорізуваної конструкції.

Електрогідравлічний спосіб. Для руйнування монолітних конструкцій може бути застосований електрогідравлічний спосіб демонтажу. При ньому не утворюється вибухової хвилі і не відбувається розкид уламків, що властивості при вибуховому способі. Це особливо важливо при про-ізводстве робіт на території діючого підприємства або всередині виробничих приміщень. Для різання бетону та залізобетону, пропалювання в ньому отворів і штраб використовується термічний спосіб руйнування. Він заснований на застосуванні потужного джерела тепла у вигляді газового потоку ( «кисневе спис») або електричної дуги (графітові або вугільні електроди).

Застосування установки електрогідравлічного ефекту (ЕГЕ) для руйнування кам'яних і бетонних масивів, бутобетонної і кам'яної кладки дозволяє в десятки разів збільшити продуктивність праці. Так, при руйнуванні бетонного масиву за допомогою пневмоінструменту (в залежності від міцності бетону), буропідривного способу і електрогідравлічної установки трудомісткість на 1 м конструкції відповідно становить 29 ... 42; 4,5 ... 6,5 і 0,37 ... 2,1 чел.-ч. Перевага електрогідравлічного способу полягає також у відсутності вибухової хвилі, розльоту осколків, що є безпекою для працюючих поблизу людей і встановленого обладнання.

Перераховані вище методи досить складні при організації і вимагають наявності спеціального обладнання і високого професіоналізму робітників, що істотно збільшує витрати на демонтаж та знесення будівель. Тому їх доцільно і економічно ефективно застосовувати при руйнуванні габаритних і багатоповерхових об'єктів за межею міста або в місцях з не щільною забудовою.

Існує федеральна програма зі знесення старого житла (в основній своїй масі це малоповерхові цегляні або панельні будинки до - і повоєнної будівлі). При обмеженому виділення бюджетних коштів необхідно використовувати найбільш економічний метод руйнування.

Широке поширення набув спосіб руйнування конструкцій із застосуванням клин-молота (для руйнування склепінних цегляних, бетонних і залізобетонних перекриттів), а також шар-молота (для руйнування цегляних стін і перегородок). Метод полягає у використанні самохідного крана або екскаватора, на стрілу яких підвішується куля - чи клин-молот за допомогою сталевого троса. У порівнянні з напівмеханізованим методом, даний спосіб більш продуктивний і раціональний при розбиранні старих будівель і споруд. Недолік цього способу руйнування конструкцій полягає в тому, що в результаті великих динамічних навантажень, що виникають при підйомі, розгойдуванні і скиданні вантажу, швидко зношуються механізм і несучі вузли машини.

В даний час відсутня необхідна методика і нормативна документація з підготовки та проведення робіт з використанням цього методу. Такі параметри, як товщина троса, кут нахилу стріли визначаються з досвіду, відсутні методики їх розрахунку.

Розроблено математичні моделі удару кулі об шорстку поверхню [2], за допомогою яких можна знайти траєкторію руху кулі і обчислити ударне навантаження, що випробовується канатом. Всі ці дані вимагають експериментального підтвердження.

Сталева (кулеподібної, грушоподібної, клиноподібної форми) баба підвішується до стріли екскаватора або крана і може використовуватися для розбирання окремих будинків (рис.1).

Маса сталевий баби визначається несучою здатністю механізму.

Технологічна послідовність робіт наступна (рис.1):

• робочий механізм з рухомою сталевий бабою встановлюється на певній відстані від руйнується будівлі;

• знос будівлі ведеться зверху вниз, причому руйнуються як вертикальні, так і горизонтальні його конструкції;

• після знесення частини будівлі проводиться витяг довгомірних елементів (балок) за допомогою трелювального трактора і екскаватора з підгортанням матеріалів обвалення.

Переваги способу: висока продуктивність; відсутність ручної праці; незалежність від погодних умов. Основні недоліки способу: порівняно велика площа для установки основного механізму; обмежена висота знесення; неможливість знесення будівель, що примикають до сусідніх; неекономічність при знесенні окремих елементів; великий шум.

• комплексний знесення кам'яних або дерев'яних будівель;

• знос заповнень в каркасних будівлях;

• роздрібнення великого числа елементів будівель, розташованих близько один до одного;

• руйнування горизонтальних бетонних конструкцій.

Середня продуктивність на одного робітника становить:

• при знесенні кам'яних або цегляних стін (без урахування обвалення перекритійм / ч;

• то ж з урахуванням обвалення залізобетонних перекриттів - 20. 40 м / ч;

• при знесенні кам'яних або цегельних будівель - 15. 25 м / ч.

Рис.1. Знесення будинків за допомогою екскаватора, обладнаного куля-молотом

Для знесення будівлі досить задіяти наступний склад обладнання: один екскаватор-драглайн з робочим обладнанням (куля-баба), один екскаватор гідравлічний з ємністю ковша 1 м3 і гусеничний бульдозер Т-300. Для різання арматури і допомоги при завантаженні матеріалу в кузов автомобіля досить двох робочих зі спеціалізованим інструментом. Як показав досвід вивезення будівельного брухту, при навантаженні одним екскаватором і середньому плечі пробігу 25-40 км досить мати 7-10 автосамоскидів типу КамАЗ, Урал або КрАЗ.

Незважаючи на багаторічний світовий досвід ударного руйнування будівель, до сих пір фіксуються різні події. Частина з них пов'язана з порушенням правил техніки безпеки під час виконання робіт, частина - з невірно обраним технологічним обладнанням. Зокрема, зустрічаються випадки обриву троса або ланцюга, на яких кріпиться ударне тіло (наприклад, сталева баба). Для уточнення розрахункових схем може бути застосовано чисельну комп'ютерне моделювання. Фізична модель явища - динаміка твердого сферичного тіла, підвішеного в точці О на нерозтяжна тросі довжиною L, після удару об шорстку стінку (див. Рис. 2); b - відстань від точки О до стінки; h - висота, на яку опуститься центр ваги тіла перед ударом.

В роботі [1] отримані формули для швидкостей після удару сферичного тіла об стінку в припущенні, що вона ще не руйнується. Якщо виконується умова

то стінка слабо шорстка, і швидкості після удару обчислюються за формулами

Якщо умова (1) не виконується, маємо випадок сильно шорсткою стінки

У всіх випадках складова швидкості по нормалі до стінки після удару обчислюється за формулою

В умовах даної задачі

Тут r - радіус тіла; V, U, W - проекції швидкості центру мас на осі x, y, відповідно, і кутова швидкість обертання частинки до удару; v, u, w - то ж після удару; m = const - коефіцієнт тертя ковзання при ударі; k = const - коефіцієнт відновлення.

Мал. 2. Розрахункова схема для тіла, підвішеного на тросі, при ударі об стінку

Посібник ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Наумов підходу до опису удару сферичного тіла об шорстку стінку // Прикладна механікаТ. 25. - № 5 .- С. 116-119.

2. і ін. Розрахункові схеми і технологія ударного руйнування будівель і споруд // Механізація строітельства№ 2. - С. 14-15.

3. Корт Д. Ліппок Ю. Дексхаймер. Організація робіт по знесенню будівель. - М. Стройиздат, 198с.

USE OF DESTRUCTION PERCUSSION

AT PULLING DOWN OF BUILDING CONSTRUCTIONS

N. L. Velikanov, V. A. Naumov, D. A. Tarasov

The description of variants of disassembling of buildings is given. Features of use of destruction percussion at pulling down of building constructions are shown.

pulling down of building, destruction percussion, mathematical model