Сильные порывы ветра могут в значительной степени мешать работе башенных кранов. В то же время этот фактор часто недооценивают при проведении строительства или разгрузки. Устанавливая башенный кран, ветер не учитывают, и в результате при подъеме груза с высокой парусностью получается превышение нормативных показателей. А это может приводить к аварийным ситуациям. Сила ветра действует на конструкцию так же, как сам груз. В большинстве случаев нагрузка при этом увеличивается (хотя многое зависит от направления воздушного потока). Поэтому нужно с самого начала посмотреть документацию и узнать, при каком ветре не работает башенный кран, чтобы обеспечить безопасность на площадке. Также обращают внимания на температуру и другие погодные условия, поскольку они также могут быть важны.
Устойчивость башенных кранов напрямую зависит от скорости ветра. С точки зрения физики ветер возникает из-за разности температур воздушных масс. Эта разница влияет на плотность и атмосферное давление. Зимой, когда на юг надвигаются холодные воздушные массы с севера, ветер может быть особенно сильным. Поэтому при установке крана в это время года нужно обязательно контролировать основные параметры ветра, в том числе его скорость и турбулентность.
В приморских районах — свои особенности эксплуатации. Земля под действием солнечных лучей нагревается быстрее, чем вода. Поэтому днем ветер всегда дует в сторону берега. Ночью море остывает медленнее, чем земля, и ветер меняет направление. Поэтому при установке башенного крана на такой территории (например, в порту) важно учитывать, как будет меняться направление ветра на протяжении суток.
Скорость ветра может зависеть также от:
В больших городах с высотными зданиями кажется, что ветер не очень сильный. Но это субъективное ощущение. Из-за узких переулков и небольших расстояний между зданиями могут возникать своего рода аэродинамические трубы с очень мощными потоками.
Скорость ветра измеряется чаще всего в м/с (или в км/ч), иногда используют шкалу Бофорта, выражая этот показатель в баллах. В зависимости от конкретного показателя можно сказать, что:
Однако скорость не бывает одинаковой на протяжении длительного периода времени. Обычно ветер дует порывами, что означает, что он периодически то усиливается, то стихает. С увеличением скорости растет и порывистость ветра. Она также прямо пропорциональна турбулентности.
Этот показатель следует рассмотреть подробнее. Турбулентность имеется практически всегда, поскольку постоянно происходит движение воздушных масс. Нагретый воздух стремится вверх, а вниз опускается холодный. Кроме того, турбулентность возникает из-за того, что на пути воздушного потока возникают какие-либо препятствия. В городе этого могут быть дома, за городом — холмы или вышки. В результате воздушный поток разделяется на многочисленные струи и завихрения. Они могут иметь различный диаметр. Иногда это струя в несколько сантиметров, иногда — вихри в несколько метров. Причем они двигаются хаотично как в направлении ветра, так и перпендикулярно ему. Также некоторые струи могут двигаться в обратном направлении.
Глазу турбулентность не видна, но ее наличие может приводить к тому, что увеличится нагрузка на кран, ухудшатся показатели устойчивости.
У многих турбулентность ассоциируется исключительно с сильным ветром, то есть с высокой скоростью. Частично это действительно так. Но высокой турбулентностью может обладать и слабый ветер, например, если из-за каких-то препятствий он разделился на несколько потоков, движущихся беспорядочно. Возможна и такая ситуация, когда скорость ветра высокая, а турбулентность низкая, потому что нет разделения воздушного потока.
Теоретически работа башенного крана при ветре возможна. Но все зависит не только от скорости, но и от направления движения воздушного потока. Например:
Имеет значение не только вес груза, но и его форма. Сильный ветер будет раскачивать груз, под его весом будет раскачиваться стрела, повышаться загрузка крана. Поскольку из-за формы груза или парусности нагрузка будет неравномерной, возможна потеря устойчивости.
Если предусмотрена технологией работа башенного крана при ветре, нормы считаются не только для его скорости, но и для турбулентности.
Башенный кран — это в любом случае прочная конструкция, которая изначально проектируется с расчетом на высокие нагрузки. Но ветер влияет не только на грузоподъемность и устойчивость. Нельзя сбрасывать со счетов и разрушительные действия другого типа. У металлических конструкций может случиться усталостное разрушение, которое гораздо сложнее предотвратить.
Усталостное разрушение начинается из-за того, что металлическая конструкция подвергается воздействию сил по циклическому принципу. То есть нагрузки могут быть сравнительно невелики, но если они повторяются по определенному циклу, то в итоге становятся причиной разрушения конструкции из-за усталости металла. С этой точки зрения опасны ветры с высокой турбулентностью. Из-за движения воздушного потока возникают беспорядочные толчки, башенный кран раскачивается. К этому добавляются другие нагрузки, которые действуют на кран в процессе эксплуатации. В итоге конструкция разрушается ускоренными темпами.
Еще один важный момент — резонансные колебания. Все конструкции имеют свою частоту, с которой происходит их вибрация при воздействии внешних сил, и башенный кран не является исключением. Если дует ветер не одним ровным потоком, а турбулентный, возникает переменная сила, частота которой приближается к частоте крановой конструкции, из-за чего усиливается амплитуда колебаний. Возникает резонанс, причем даже при небольших нагрузках, а такая вибрация также способствует ускоренному разрушению конструкции.
Чтобы создать безопасные условия работы башенного крана, нужно измерить основные параметры — скорость ветра, порывистость, направление и т.д. Поэтому недостаточно знать, как правильно выбрать кран, нужно еще подобрать оборудование для проведения соответствующих измерений.
При определении любых параметров ветра нельзя ориентироваться на личные впечатления, поскольку они обманчивы. Нужны измерительные приборы с минимальной погрешностью. И рассматривать полученные результаты нужно тоже в комплексе, поскольку сам по себе показатель средней скорости ветра ничего не говорит о погодных условиях. Нужно знать, в каком направлении дует ветер, насколько его зафиксированная скорость отличается от нормативных значений, насколько сильна турбулентность и т.д.
Числовое значение турбулентности получают расчетным способом. Для этого нужно определить среднюю скорость ветра за определенный промежуток времени, а также его среднеквадратичную пульсацию. Эти нормы заложены в ГОСТ Р 544818.2-2014. Хотя документ посвящен возобновляемой энергетике, предложенные там методики измерения показателей силы ветра можно использовать и при расчетах для установки башенных кранов.
Порывистость ветра также нужно измерять. Этот показатель представляет собой данные о кратковременном резком усилении ветра. Оно может быть очень значительным, например, при средней скорости 33 км/ч возможно короткое увеличение до 60 км/ч. И даже небольшого промежутка будет достаточно для нанесения ущерба. В метеосводках обычно указывают и среднее значение, и порывы. Для расчетов скорость берут как среднее значение скорости ветра, которая измеряется в течение 3 секунд с определенной частотой. Иногда при особо резких порывах ветра, измерения нужно проводить за 10 минут.
Для измерения скорости и порывистости ветра нужно руководствоваться требованиями ГОСТ 32575.-2013. Этот документ касается работы всех кранов, часть 3 посвящена башенным конструкциям. Для них предусмотрена периодичность получения усредненных показателей скорости ветра в 5 секунд, но лучше это делать даже чаще, чтобы руководитель мог принять правильное решение относительно возможности работы крана. Дело в том, что чем меньше промежуток между измерениями, тем выше шанс зафиксировать короткие всплески увеличения скорости и порывистости ветра, что характерно для бури и урагана.
Для безопасной работы башенных кранов важно также определить, с какой стороны дует ветер, поскольку от этого многое зависит в работе оборудования. Если ветер дует с той стороны, где будет наибольшая парусность, то работы придется устанавливать. Направление ветра определяют в румбах. Точкой отсчета является географический север. Всегда будет указано, с какой стороны дует ветер, а не в каком направлении. Например, если ветер дует с востока, то по шкале это будет 90 градусов, а если с юга — то 180 градусов.
Для измерений используют такие приборы как анемометры — они помогают определить скорость движения ветра исходя из оценки скорости вращения их ротора. Для определения направления ветра используют анеморумбометр, который иногда называют флюгер-ветромером. Он и в самом деле представляет собой комбинацию флюгера и анемометра.
Последний, в соответствии с нормативными документами, в том числе и принятыми бывшим Ростехнадзором, должен иметься на каждом башенном кране. Тип этого измерительного прибора не регламентируется. Но в ситуации, когда скорость ветра превысить нормативное значение, должна срабатывать автоматика, чтобы можно было блокировать работу крана.
Анемометры бывают различного типа:
При этом в условиях современной строительной площадки все данные мониторинга должны своевременно передаваться в информационную систему. Для этого приборы должны быть обеспечены соответствующими модулями, позволяющими внедрять удаленное управление.
Погодные условия работы башенных кранов установлены нормативными документами. Требования техники безопасности касаются не только скорости ветра, но и температуры. Существует зависимость между ними — чем ниже температура на улице, тем более строгие требования установлены к работе при сильном ветре. Морозы — это самая низкая скорость, которая допускается нормативами.
При каком ветре запрещено работать башенным краном — при порывах от 22 м/с в секунду при условии, что температура воздуха будет не ниже ноля. В остальных случаях срабатывают дополнительные ограничения:
При температуре ниже — 35 градусов работать можно только при очень слабом ветре. Но должны соблюдаться и другие условия. Например, площадка должна быть полностью очищена от ветра и льда, чтобы обеспечить устойчивость конструкции.
Эксплуатация таких сложных конструкций как башенные краны возможна и при сильном ветре, но только при неукоснительном соблюдении правил техники безопасности. Обязательно нужно контролировать такие показатели как направление ветра, его скорость и турбулентность. Измерения должны проводиться с очень коротким временным интервалом. Обеспечить это помогает внедрение автоматизированных систем.
Не нашли нужную вам информацию? Задайте нам вопрос по ссылке!
Подбор башенного крана – занятие не менее ответственное, чем и финансирование самог...
Устройства доставляют на объекты, после чего их устанавливают и приводят в рабочее ...
Какие есть виды КБ, как их классифицируют, где их используют? Эта статья расскажет ...
