Сущность метода заключается в следующем. При известных размерах строительной площадки и нормируемой освещенности на ней ориентировочное число прожекторов может быть определено по формуле

, (2.6)

где – коэффициент, учитывающий световую отдачу источника света, определяемый по табл. 2.4;

– нормируемая освещенность горизонтальной поверхности площадки, лк;

– коэффициент запаса, принимаемый для ламп накаливания (ЛН) равным 1,5, и для газоразрядных ламп – 1,7;

– освещаемая площадь, м2;

– мощность лампы, Вт.

Таблица 2.4

Ориентировочное значение коэффициента

Лампа	Тип прожектора	Ширина освещаемой площадки, м	Значение коэффициента при расчетной освещенности площадки, лк
0,5…1,5	2…30
ЛН	ПЗС, ПСМ	75…150	0,90	0,30
175…300	0,50	0,25
ГЛН	ПКН, ИСУ	75…125	0,50	0,25
ДРЛ	ПЗС, ПСМ	75…250	0,25	0,13
275…350	0,30	0,15
ДРИ	ПЗС, ПСИ	75…150	0,30	0,10
175…350	0,16	0,06
ДКсТ-20000	ОУКсН (Н=30 м)	150…175	0,75	0,50
200…350	0,50	0,40

Минимальная высота установки прожекторов над освещенной поверхностью может быть рассчитана по формуле, м

, (2.7)

где – максимальная сила света, кд, определяемая по табл. 2.2.

Пример. Для строительной площадки размерами 100х200 м необходимо спроектировать общее равномерное освещение.

Решение. Для освещения площадки в соответствии с рекомендациями ГОСТ 12.1.046-85 [7] выберем к установке четыре прожекторных вышки, расположенных по углам площадки. С учетом рекомендаций табл. 2.2 и 2.4, вышеприведенных рекомендаций по источникам света принимаем к установке прожектора типа ПЗС-45 с дуговыми ртутными лампами типа ДРЛ-700.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Нормативная освещенность строительной площадки составляет = 2 лк. Тогда для ее обеспечения ориентировочное число прожекторов может быть определено по формуле (2.1)

где = 0,13 ( из табл. 2.3); = 1,7 (пояснения к формуле 2.6)); м2; = 700 Вт (следует из маркировки лампы).

Принимаем к установке 12 прожекторов, по 3 прожектора на каждой мачте.

Минимальную высоту установки прожекторов на мачтах определим по формуле (2.7), м

где = 30000 кд (по табл. 2.2).

2.3. Расчет зон защиты молниеотводов

Разряды атмосферного электричества (молнии) способны вызывать взрывы, загорания и разрушения наземных объектов, все это требует разработки специальной системы защитных мер безопасности от действия молний.

Молниезащитой называется комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, загораний и разрушений, вызванных электрическим, тепловым или механическим воздействием молний. Одним из основных нормативных документов в области защиты сооружений и объектов от воздействия молний является Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87 [10].

Основные сведения о молниезащите

Молниеотвод - устройство, воспринимающее удар молнии и отводящее ее ток в землю. В общем случае молниеотвод состоит из опоры, молниеприемника, непосредственно воспринимающего удар молнии, токоотвода, по которому ток молнии передается в землю, и заземлителя, обеспечивающего растекание тока молнии в земле.

Зона защиты молниеотвода - пространство, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с надежностью не ниже определенного значения. Зона защиты типа А обладает надежностью 99,5% и выше, а типа Б - 95 % и выше.

Конструктивно молниеотводы разделяются на следующие виды:

- стержневые - с вертикальным расположением молниеприемника;

- тросовые (протяженные) - с горизонтальным расположением молниеприемника, закрепленного на двух заземленных опорах;

- сетки - многократные горизонтальные молниеприемники, пересекающиеся под прямым углом.

В соответствии с рекомендациями РД 34.21.122-87 [10] здания и сооружения делятся на три категории, отличающиеся по тяжести возможных последствий поражения молнией.

К I категории отнесены производственные помещения, в которых в нормальных технологических режимах могут находиться и образовываться взрывоопасные концентрации газов, паров, пылей, волокон. Любое поражение молнией, вызывая взрыв, создает повышенную опасность разрушений и жертв не только для данного объекта, но и для близко расположенных.

Во II категорию попадают производственные здания и сооружения, в которых появление взрывоопасной концентрации происходит в результате нарушения нормального технологического режима, а также наружные установки, содержащие взрывоопасные жидкости и газы.

К III категории отнесены объекты, последствия поражения которых связаны с меньшим материальным ущербом, чем при взрывоопасной среде. Сюда входят здания и сооружения с пожароопасными помещениями или строительными конструкциями низкой огнестойкости, причем для них требования к молниезащите ужесточаются с увеличением вероятности поражения объекта (ожидаемого количества поражений молнией).

Молниеотводы разделяются на отдельно стоящие, обеспечивающие растекание тока молнии, минуя объект, и установленные на самом объекте. При этом растекание тока происходит по контролируемым путям так, что обеспечивается низкая вероятность поражения людей (животных), взрыва или пожара.

Установка отдельно стоящих молниеотводов исключает возможность термического воздействия на объект при поражении молниеотвода; для объектов с постоянной взрывоопасностью, отнесенных к I категории, принят этот способ защиты, обеспечивающий минимальное количество опасных воздействий при грозе (рис. 2.3 и 2.4). Указанные на рисунках расстояния, не должны быть менее рекомендованных Инструкцией РД 34.21.122-87. Чаще всего речь идет о расстояниях около четырех метров.

Рис. 2.3. Защита объекта отдельно стоящим стержневым молниеотводом:

1 - защищаемый объект; 2 - подземные металлические коммуникации

Для объектов II и III категорий, характеризующихся меньшим риском взрыва или пожара, в равной мере допускается использование отдельно стоящих молниеотводов и молниеотводов, установленных непосредственно на защищаемом объекте.

Рис. 2.4. Защита объекта отдельно стоящим тросовым молниеотводом:

обозначения те же, что и на рис. 2.3

Молниеотвод состоит из следующих элементов: молниеприемника, опоры, токоотвода и заземлителя. Однако на практике они могут образовывать единую конструкцию, например, металлическая мачта или ферма здания представляет собой молниеприемник, опору и токоотвод одновременно.

Стержневые и тросовые молниеотводы могут быть как отдельно стоящие, так и установленные на объекте.

Порядок расчета зон защиты

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h представляет собой круговой конус (рис. 2.5), вершина которого находится на высоте hо< h. На уровне земли зона защиты образует круг радиусом rо. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения представляет собой круг радиусом .

Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов высотой h < 150 м имеют следующие габаритные размеры, м:

зона А: ; ;

; (2.8)

зона Б: ; ; . (2.9)

Для зоны Б высота одиночного стержневого молниеотвода при известных значениях и может быть определена по формуле, м

. (2.10)

Методика расчета зон защиты одиночного тросового молниеотвода приведена в [9] и здесь не рассматривается.

Пример. Рассчитать размеры зоны защиты с надежностью типа Б одиночного стержневого молниеотвода высотой = 25 м. Расчеты произвести для зоны на поверхности земли и для высоты = 12 м.

Рассматриваемый молниеотвод (рис. 2.5) размещен на расстоянии 4 м от середины большей стороны прямоугольного здания с высотой h=12 м, длиной l=10 м, шириной a=8 м.

Рис. 2.5. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода:

1 - граница зоны защиты на уровне hx; 2 - то же на уровне земли

Определить максимальную высоту hо, на которой данный молниеотвод обеспечивает защиту с заданной надежностью.

Решение. Используя формулы (2.9), определим габаритные размеры зоны защиты, м:

; ; .

Покажем на рис. 2.5 в масштабе рассчитанные размеры зон защиты молниеотвода. Заштрихованная область обозначает защищаемое здание. Как видно из рисунка, защищаемый объект

на высоте крыши полностью попадает в зону защиты молниеотвода, т. е. здание защищено.

2.4. Безопасность земляных работ

При наличии опасных и вредных производственных факторов безопасность земляных работ должна быть обеспечена на основе выполнения содержащихся в организационно-технологической документации следующих решений по охране труда:

- определение безопасной крутизны незакрепленных откосов котлованов, траншей (далее - выемки) с учетом нагрузки от машин и грунта;

- определение конструкции крепления стенок котлованов и траншей.

Производство работ, связанных с нахождением работников в выемках с вертикальными стенками без крепления в песчаных, пылевато-глинистых и талых грунтах выше уровня грунтовых вод и при отсутствии вблизи подземных сооружений, допускается при их глубине не более [11], м: 1,0 - в неслежавшихся насыпных и природного сложения песчаных грунтах; 1,25 - в супесях; 1,5 - в суглинках и глинах.

При среднесуточной температуре воздуха ниже минус 2 оС допускается увеличение наибольшей глубины вертикальных стенок выемок в мерзлых грунтах, кроме сыпучемерзлых, по сравнению с вышеназванными величинами на высоту промерзания грунта, но не более чем 2 м.

Производство работ, связанных с нахождением работников в выемках с откосами без креплений в насыпных, песчаных и пылевато-глинистых грунтах выше уровня грунтовых вод (с учетом капиллярного поднятия), или грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, допускается при глубине выемки и крутизне откосов, указанных в табл. 2.5.

Крутизна откосов выемок глубиной более 5 м во всех случаях и глубиной менее 5 м при сложных гидрологических условиях и видах грунтов, не указанных в табл. 2.5, а также откосов, подвергающихся увлажнению, должны устанавливаться проектом.

Таблица 2.5

Минимально необходимая крутизна откосов (углов, град)

при разработке грунтов [11]

Виды грунтов	Крутизна откоса (отношение его высоты Н к заложению а) при глубине выемки Н, м, не более
1,5	3,0	5,0
1. Насыпные неслежавшиеся	1:0,67 (a=56о)	1:1 (a=45о)	1:1,25 (a=39о)
2. Песчаные	1:0,5 (a=63о)	1:1 (a=45о)	1:1 (a=45о)
3. Супесь	1:0,25 (a=76о)	1:0,67 (a=56о)	1:0,85 (a=50о)
4. Суглинок	1:0 (a=90о)	1:0,5 (a=63о)	1:0,75 (a=53о)
5. Глина	1:0 (a=90о)	1:0,25 (a=76о)	1:0,5 (a=63о)
6. Лессовые	1:0 (a=90о)	1:0,5 (a=63о)	1:0,5 (a=63о)

Примечания: 1. При напластовании различных видов грунта крутизну откосов назначают по наименее устойчивому виду от обрушения откоса.

2. К неслежавшимся насыпным относятся грунты с давностью отсыпки до двух лет - для песчаных; до пяти лет - для пылевато-глинистых грунтов.

Конструкция крепления вертикальных стенок выемок глубиной до 3 м в грунтах естественной влажности должна быть, как правило, выполнена по типовым проектам. При большей глубине, а также сложных гидрогеологических условиях крепление должно быть выполнено по индивидуальному проекту. При установке креплений верхняя часть их должна выступать над бровкой выемки не менее чем на 15 см.

Расчет откоса на устойчивость

В основу расчета плоских откосов связных грунтов (суглинок, супесь) на устойчивость положена теория устойчивости горных пород. Для проведения необходимых инженерных расчетов должна быть задана геометрия выемки. Наиболее часто при расчетах используется выемка с геометрией, как показано на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Геометрия выемки

Принимая, что в момент предельного равновесия сила массы съезжающего связного грунта края выемки будет уравновешиваться силами сцепления и трения в плоскости между неподвижным грунтом и съезжающей часть, можно установить аналитическую зависимость между глубиной выемки H с вертикальными стенками (a = 90о) и характеристиками грунта в виде [12]:

, (2.11)

где H - глубина выемки, м;

- приведенное значение удельного сцепления грунта, определяемое по формуле, Па

; (2.12)

- нормативное значение удельного сцепления грунта, Па, принимаемое по табл 2.6;

- коэффициент устойчивости, при расчетах может быть принят в пределах от 1,1 до 1,3 [19];

- ускорение свободного падения, = 9,81 м/с2;

- предельный угол естественного откоса, град

; (2.13)

- плотность грунта, кг/м3: для наиболее распространенных нескальных грунтов = кг/м3, для скальных грунтов = кг/м3. При расчетах плотность грунта может быть определена с учетом его типа и влажности или экспериментальным путем;

- угол внутреннего трения, значения которого приведены в табл. 2.6.

Таблица 2.6

Нормативные значения удельных сцеплений С, кПа,

и углов внутреннего трения , град, для различных грунтов [12]

Вид грунта

Характеристика

Значения С и

при коэффициенте пористости е

0,45

0,55

0,65

0,75

0,85

Гравелистый и крупный песок

Песок средней крупности

Песок мелкий

Песок

пылеватый

Супесь

19-21

28-30

15-17

26-29

13-15

24-27

11-13

21-24

Суглинок

39-47

24-26

34-37

23-25

25-31

19-24

20-25

18-23

16-22

Глина

45-68

15-20

41-54

14-19

36-47

12-18

Расчет крутизны плоского откоса (максимально допустимый угол наклона откоса a) может быть произведен при глубине выемки до 5 м по номограмме, изображенной на рис. 2.7. Для этого необходимо рассчитать коэффициент сцепления грунта

, (2.14)

и по найденному (формула (2.13)) предельному углу естественного откоса (рис. 2.7) определить максимально допустимый угол наклона откоса a.

a, град

Рис. 2.7. Максимально допустимый угол наклона плоского откоса [12]

При расчете максимально необходимого угла крутизны плоского откоса всегда следует учитывать, что в случае, если определенный по рис. 2.7 угол откоса a получится больше, чем приведенный в табл. 2.5, то для проектируемого откоса должен быть взят меньший угол a, т. е. соответствующий меньшей крутизне откоса.

Крепление вертикальных стенок выемок

Выбор типа и конструктивного исполнения креплений стенок вертикальных выемок зависит от ее глубины и ширины, типа грунта и др. Некоторые типы устройства креплений показаны на рис. 2.8.

При глубине выемок до 3 м в грунтах естественной влажности рекомендуется применять инвентарные крепления, выполненные по типовым проектам [11], при большей глубине или сложных гидрогеологических условиях крепление должно быть выполнено по индивидуальному проекту.

При проектировании неинвентарных креплений откосов выемок используют доски толщиной 40-50 мм. Все элементы креплений подлежат специальному расчету, с которым можно ознакомиться в специальной литературе [9, 12].

За внешнюю нагрузку, действующую на элементы неинвентарных креплений, принимают удельное боковое давление грунта , которое может быть рассчитано по формуле для связных грунтов [9], Па

, (2.15)

для несвязных грунтов, Па

, (2.16)

где .

Подпись: h Подпись: Н

Рис. 2.8. Устройство креплений стенок вертикальных выемок:

а - с деревянными распорками; б - анкерное; в - подкосное:

1 - доски ограждения; 2 - вертикальная стойка; 3 - бобышка для упора;

4 - деревянная распорка: 5 - анкер; 6 - стяжка; 7 - подкос

Расчет толщины досок , устанавливаемых горизонтально и необходимых для крепления вертикальных стенок выемки, может быть выполнен исходя из условия их прочности с использованием соотношения

, (2.17)

где - расчетный максимальный изгибающий момент в сечении элемента крепления – доски, Н×м

; (2.18)

- коэффициент условий эксплуатации, значения его приведены в табл. 2.8;

- допустимое сопротивление древесины доски на изгиб (табл. 2.1), МПа;

- расчетный момент сопротивления изгибу поперечного сечения доски (см. п. 2.1), м3

; (2.19)

и - ширина и толщина доски, м;

- ширина пролета (шаг) между вертикальными стойками, крепящими доски, м. При расчетах расстояние между стойками следует принимать не более 1,5 м одна от другой.

Для вертикальных стоек крепления стенок выемок обычно применяют деревянный брус размерами bxd. Расчет вертикальных стоек проводится исходя из условия работы стойки на изгиб в соответствии с уравнением (2.17). Работа стойки в конструкции рассматривается как работа шарнирно-подвижной однопролетной балки, нагруженной линейно распределенной нагрузкой . Расчетный изгибающий момент для стойки будет, Н×м

, (2.20)

где - расстояние по вертикали между горизонтальными распорками, м.

Таблица 2.8

Коэффициент условий эксплуатации [7]

Условия эксплуатации

Коэффициент

Во влажной зоне, при соприкосновении

с грунтом или находящихся в грунте

0,85

Постоянно увлажненных или

находящихся в воде

0,75

Горизонтальные распорки (используется брус или круглый лес) между двумя противоположными стойками по вертикали выемки устанавливаются на расстоянии не более чем 1 м одна от другой.

Распорка работает на восприятие активного давления грунта как центрально сжатый элемент постоянного сечения, и условие устойчивости при этом имеет вид

, (2.21)

где - расчетная продольная сила, равная продольному горизонтальному усилию, воспринимаемому распоркой на уровне подошвы выемки, Н

, (2.22)

- расчетная площадь поперечного сечения распорки, м2;

- допустимое сопротивление древесины распорки на сжатие (табл. 2.1), МПа.

При расчете анкерного крепления (рис. 2.8, б), когда известны размеры поперечного сечения стойки, поперечные размеры стяжки могут быть определены из условия

, (2.23)

где - расчетная продольная сила, воспринимаемая стяжкой, Н

, (2.24)

- расчетная площадь поперечного сечения стяжки, м2;

- допустимое сопротивление древесины на растяжение (табл. 2.1), МПа.

При расчете подкосного крепления (рис. 2.8, в), когда известны размеры поперечного сечения стойки, размеры самого подкоса в сечении могут быть определены с использованием формулы

, (2.25)

где - расчетная продольная сила, воспринимаемая подкосом, Н

, (2.26)

- расчетная площадь поперечного сечения под-коса, м2.

Пример. Определить размеры плоского откоса для выемки глубиной Н = 6 м в слое супеси.

Решение. Принимаем в соответствии с рекомендациями данного параграфа расчетные характеристики супеси: = 2000 кг/м3; удельное сцепление С = 14 кПа и угол внутреннего трения - = 26о (табл. 2.6).

Для условий задачи примем значение коэффициента устойчивости =1,2.

Приведенное удельное сцепление грунта с учетом коэффициента запаса устойчивости составит в соответствии с формулой (2.12), кПа

Предельный угол естественного откоса в соответствии с формулой (2.13) составит, град

Тогда коэффициент сцепления грунта (формула (2.14))

Используя найденные значения и по рис. 2.7, найдем максимально допустимый угол наклона откоса

a = 55о.

Если воспользоваться табл. 2.5, то для супеси при глубине выемки 5 м максимально допустимый угол наклона откоса составит

a = 50о.

Окончательно принимаем угол откоса выемки 50о.

Пример. Подобрать конструкцию горизонтальной деревянной стяжки анкерного крепления (рис. 2.8, б) стенки траншеи глубиной 4 м в несвязном грунте – песок мелкий. Коэффициент пористости песка принять 0,65, плотность – 2000 кг/м3. Стяжка выполнена из сосны. Расстояние между стойками l принято равным 1,2 м, расстояние по вертикали между горизонтальными распорками h = 1 м.

Решение. По табл. 2.8 примем, что коэффициент условий эксплуатации =0,85.