Пример расчета каната для стропа
Подобрать канат для изготовления стропа с четырьмя ветвями для подъема груза массой 5 т (50 000 Н). Угол наклона ветви стропа принять 45°.
Максимальное натяжение каната при подъеме груза:
, (9.3)
где G — масса поднимаемого груза, Н;
n — число ветвей стропа;
a — угол наклона ветви стропа (не больше 45°), рис. 9.7.
Рис. 9.7 Схема для расчета стропов.
1Определяем максимальное натяжение каната при подъеме груза:
Н.
2 Определяем необходимое разрывное усилие с учетом запаса прочности:
Н,
из ГОСТ 3077–80 (табл. 9.1) выбираем канат двойной свивки типа ЛК 6 ´ 19 = 114 диаметром 15 мм, имеющий при расчетном пределе прочности при растяжении, равном 1400 МПа, разрывное усилие P = 139 500 Н.
Таблица 9.1
Техническая характеристика стальных канатов
| Диаметр каната, мм | Масса 100 м смазанного каната, кг | Маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву, МПа | |||
Продолжение табл. 9.1
| Канат типа ТК 6 ´ 19 (1+6+12) + 1 о. с. (ГОСТ 3070—74) | |||||
| 43,3 | 52 550 | 60 050 | 63 850 | 65 800 | |
| 14,5 | 71,5 | 86 700 | 99 000 | 105 000 | 108 000 |
| 17,5 | 129 000 | 147 500 | 157 000 | 161 500 | |
| 19,5 | 127,5 | 154 500 | 176 500 | 187 500 | 193 500 |
| 149,5 | 181 000 | 207 000 | 220 000 | 227 000 | |
| 22,5 | 173,5 | 210 000 | 240 000 | 255 000 | 263 000 |
| 241 000 | 275 500 | 292 500 | 302 000 | ||
| 255,5 | 309 500 | 354 000 | 376 000 | 387 500 | |
| 347 000 | 396 500 | 421 500 | 434 000 | ||
| 428 000 | 489 500 | 520 000 | 536 000 | ||
| 518 000 | 592 000 | 614 500 | 648 000 | ||
| 38,5 | 616 000 | 704 000 | 748 000 | 771 000 | |
| Канат типа ТК 6 ´ 37 (1+6+12+18) + 1 о. с. (ГОСТ 3071—74) | |||||
| 27,35 | — | 36 850 | 39 150 | 41 450 | |
| 11,5 | 42,7 | — | 57 500 | 61 050 | 62 550 |
| 13,5 | 61,35 | — | 82 400 | 87 700 | 89 600 |
| 83,45 | 98 400 | 112 000 | 119 000 | 122 000 | |
| 128 000 | 146 500 | 155 500 | 159 500 | ||
| 162 000 | 185 500 | 197 000 | 202 000 | ||
| 22,5 | 170,5 | 200 000 | 229 000 | 243 500 | 249 000 |
| 24,5 | 242 500 | 277 000 | 294 500 | 301 500 | |
| 245,5 | 289 000 | 330 500 | 351 000 | 360 000 | |
| 339 000 | 387 500 | 412 000 | 422 000 | ||
| 31,5 | 393 500 | 449 500 | 478 000 | 489 500 | |
| 33,5 | 383,5 | 451 500 | 516 500 | 548 500 | 561 500 |
| 36,5 | 514 000 | Б87 500 | 624 000 | 639 500 | |
| 580 000 | 662 500 | 704 000 | 721 500 | ||
| 39,5 | 551,5 | 650 000 | 743 000 | 789 500 | 808 500 |
| Канат типа ЛКР 6 ´ 19 = 114 (ГОСТ 2688—80) | |||||
| 9,1 | __ | 42 350 | 45 350 | 46 400 | |
| 461,6 | __ | 64 150 | 68 150 | 70 250 | |
| 72 550 | 82 950 | 88 100 | 90 850 | ||
| 844,5 | 102 500 | 117 000 | 124 500 | 128 500 | |
| 148 000 | 169 500 | 180 000 | 185 500 | ||
| 19,5 | 170 500 | 195 000 | 207 500 | 213 500 | |
| 198 500 | 227 000 | 241 000 | 248 500 | ||
| 22,5 | 224 500 | 256 500 | 272 500 | 281 000 |
Окончание табл. 9.1
| 256 000 | 293 000 | 311 000 | 320 500 | ||
| 354 000 | 404 500 | 430 000 | 433 000 | ||
| 30,5 | 610 000 | 485 000 | 515 000 | 531 000 | |
| 424 000 | 534 500 | 567 500 | 585 000 | ||
| 467 500 | 697 000 | 740 500 | 763 500 | ||
| 39,5 | 698 000 | 797 500 | 847 500 | 873 500 | |
| Канат типа ЛК 6 ´ 19 = 114 (ГОСТ 3077—80) | |||||
| 11,5 | — | 67 500 | 71 750 | 73 950 | |
| 597,5 | — | 82 850 | 88 050 | 90 750 | |
| 852,5 | 139 500 | 118 000 | 125 500 | 129 500 | |
| 17,5 | — | 159 500 | 169 500 | 175 000 | |
| 19,5 | 1 666 000 | 189 500 | 201 500 | 208 000 | |
| 211 500 | 241 500 | 256 500 | 264 500 | ||
| 25,5 | 290 000 | 331 500 | 352 000 | 363 000 | |
| 349 000 | 399 000 | 424 000 | 437 000 | ||
| 32,5 | 484 000 | 553 000 | 587 500 | 605 000 | |
| Канат типа ТЛК 6´37 = 222 (ГОСТ 3079—80) | |||||
| 15,5 | 851,5 | — | 116 000 | 123 500 | 127 000 |
| — | 145 000 | 154 500 | 159 000 | ||
| 19,5 | 161 000 | 184 000 | 195 500 | 201 500 | |
| 21,5 | 199 000 | 227 500 | 242 000 | 249 500 | |
| 268 000 | 306 500 | 325 500 | 335 500 | ||
| 360 500 | 412 000 | 437 500 | 451 000 | ||
| 30,5 | 407 000 | 465 000 | 494 000 | 509 500 | |
| 466 500 | 533 000 | 566 500 | 583 500 | ||
| 530 000 | 605 500 | 643 500 | 653 500 | ||
| 645 000 | 737 000 | 783 000 | 807 500 |
Расчет МОЛНИЕЗАЩИТЫ зданий и сооружений
Назначение, область применения, категории
И типы молниезащиты
Молниезащита включает комплекс мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, предохранения зданий, сооружений, оборудования и материалов от взрывов, загораний и разрушений, возможных при воздействии молнии. Проектирование и изготовление молниезащиты должны выполняться с учетом норм и требований Руководящего документа РД 34.21.122-87 [22], который распространяется на новые, реконструируемые и расширяемые здания и сооружения. Нормы и требования не распространяются на проектирование и устройство молниезащиты линий электропередач, контактных сетей, а также зданий и сооружений, эксплуатация которых связана с применением, производством или хранением взрывчатых веществ.
В соответствии с назначением зданий и сооружений необходимость выполнения молниезащиты, ее категория, а при использовании стержневых и тросовых молниеотводов – тип зоны защиты определяются по табл. 10.1 [3] в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз, а также от ожидаемого количества поражений здания или сооружения молнией в год.
Таблица 10.1
Категории молниезащиты и типы зон защиты
| Здания и сооружения (класс) | Местоположение | Типы зон защиты при использовании стержневых и тросовых молниеотводов | Катего- рия молние-защиты |
| Здания и сооружения или их части, которые согласно Правилам устройства электро-установок (ПУЭ) относятся к зонам классов В-I и B-II Здания и сооружения или их части, которые согласно ПУЭ относятся к зонам классов В-Iа, В-Iб, В-IIа Наружные установки, создающие согласно ПУЭ зону класса В-Iг Здания и сооружения или их части, которые согласно ПУЭ относятся к зонам классов П-I, П-II, П-IIа Наружные установки, открытые склады, создающие согласно ПУЭ зону класса П-III Здания и сооружения III, IV, V степени огнестойкости (в том числе здания из легких металлоконструкций с покрытием, имеющим сгораемый утеплитель), в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво- и пожароопасных классов Здания вычислительных центров | На всей территории РФ В местностях со средней продолжительностью гроз 10 ч/год и более На всей территории РФ В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч/год и более То же То же То же | Зона А При ожидаемом количестве поражений молнией в год здания или сооружения: при N > 1 – зона А; при N  1 – зона Б Зона Б Для зданий и сооружений I и II степени огнестойкости при 0,1 <  и для III, IV, V степени огнестойкости при 0,02 <  − зона Б; при N>2 – зона А При 0,1 < − зона Б При N > 2 – зона А При 0,1 < − зона Б При N > 2 – зона А Зона Б | I II II |
| III III III II |
Примечания: 1 Зона защиты типа А обладает надежностью 99,5 % и выше, типа Б – 95 % и выше.
2 Устройства молниезащиты обязательны при одновременном выполнении условий, указанных в таблице.
Ожидаемое количество поражений молнией в год зданий и сооружений прямоугольной формы определяется по формуле
. (10.1)
Для сосредоточенных зданий и сооружений (башен, вышек, дымовых труб)
, (10.2)
где S, L – соответственно ширина и длина зданий, м; для зданий и сооружений сложной конфигурации в плане при расчете N в качестве S и L принимаются ширина и длина наименьшего описанного прямоугольника;
− наибольшая высота здания или сооружения, м;
n – среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю) в месте расположения здания или сооружения.
Значения n в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз приведены в табл. 10.2.
Таблица 10.2
Удельная плотность ударов молнии в землю
| Среднегодовая продолжительность гроз, ч | 10−20 | 20−40 | 40−60 | 60−80 | 80−100 | и более |
| n | 5,5 | 8,5 |
Средняя за год продолжительность гроз в отдельных регионах и промышленных центрах РФ определяется либо по карте (см. РД 34.21.122-87) [22], либо по утвержденным для некоторых областей региональным картам продолжительности гроз, либо по средним многолетним (порядка 10 лет) данным метеостанций, ближайших от места нахождения здания или сооружения.
Укрупненные данные о среднегодовой продолжительности гроз приведены ниже:
Анадырь, Верхоянск, Магадан, Мурманск, Норильск, Петропавловск-Камчатский, Хатанга, Южно-Сахалинск – менее 10;
Архангельск, Астрахань, Игарка – от 10 до 20;
Иркутск, Казань, Калининград, Киров, Комсомольск-на-Амуре, Красноярск, Ленинград, Москва, Петрозаводск, Ульяновск, Хабаровск – от 20 до 40;
Барнаул, Волгоград, Горький, Кемерово, Куйбышев, Минск, Новгород, Новосибирск, Омск, Псков, Ростов-на-Дону, Свердловск, Симферополь, Тула, Уфа, Челябинск, Чита – от 40 до 60;
Краснодар, Курск, Орел, Смоленск – от 60 до 80;
Майкоп – более 100.
Здания и сооружения, отнесенные к I и II категориям молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных появлений молнии и заноса высокого потенциала через наземные, надземные и подземные металлические коммуникации. Здания и сооружения, отнесенные к III категории молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные и надземные металлические коммуникации.
Для зданий и сооружений, совмещающих в себе помещения I и II или I и III категории молниезащиты, необходимо, как правило, выполнять молниезащиту по I категории. Если площадь помещений I категории молниезащиты составляет менее 30 % площади всех помещений здания, то молниезащиту всего здания допускается выполнять по II категории независимо от категории остальных помещений. При этом на вводе в помещения I категории должна быть предусмотрена соответствующая этой категории защита от заноса высокого потенциала по надземным и подземным металлическим коммуникациям.
Для зданий и сооружений, совмещающих помещения II и III категории молниезащиты, необходимо, как правило, выполнять молниезащиту по II категории. Если площадь помещений II категории менее 30 % площади всех помещений здания, то молниезащиту всего здания допускается выполнять по III категории, предусмотрев при этом защиту от заноса высокого потенциала в помещения II категории по всем коммуникациям в соответствии с требованиями, установленными для II категории зданий и сооружений.
Для зданий и сооружений, более 70 % площади которых составляют помещения, не подлежащие молниезащите, а остальную часть составляют помещения I, II или III категории молниезащиты, должна быть предусмотрена защита только от заноса высоких потенциалов по металлическим коммуникациям, устройство которой необходимо выполнять с учетом категории молниезащиты.
Наружные установки, отнесенные ко II категории молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов и вторичных проявлений молний, а наружные установки III категории молниезащиты – от прямых ударов молнии.
При определении размеров и формы зоны защиты необходимо учитывать высоту и форму в плане защищаемого здания или сооружения.
При наличии на зданиях и сооружениях I категории молниезащиты прямых газоотводящих или дыхательных труб для свободного отвода в атмосферу газов, паров и взвесей взрывоопасной концентрации в зону защиты молниеотводов должно входить пространство над обрезом труб, ограниченное радиусом 5 м. Для газоотводных и дыхательных труб, оборудованных колпаками, в зону защиты молниеотводов должно входить пространство над обрезом труб, ограниченное цилиндром высотой H и радиусом R:
- для газов тяжелее воздуха при избыточном давлении внутри установки менее 5 кПа Н = 1 м; R = 2 м;
- для газов тяжелее воздуха при избыточном давлении внутри установки от 5 до 25 кПа и для газов легче воздуха при избыточном давлении внутри установки до 25 кПа Н = 2,5 и R = 5 м;
- при избыточном давлении внутри установки свыше 25 кПа Н = 5 м; R = 5 м.
Указанные требования к размерам зон защиты распространяются и на наружные установки или резервуары II категории молниезащиты, имеющие газоотводные или дыхательные трубы.
Защите от прямых ударов молнии подлежат также дыхательные клапаны и пространство над ними, ограниченное цилиндром высотой 2,5 м и радиусом 5 м. Для резервуаров с плавающими крышками или понтонами в зону защиты молниеотвода должно входить пространство, ограниченное поверхностью, любая точка которого удалена на 5 м от легковоспламеняющейся жидкости (ЛВЖ) в кольцевом зазоре.
Для защиты от вторичных проявлений молний:
- металлические корпуса всего оборудования и аппаратов, установленных в здании или сооружении, должны быть присоединены к заземляющему устройству электроустановок, выполненному в соответствии с ПУЭ, или к железобетонному фундаменту зданий, используемому в качестве заземлителя молниеотвода;
- внутри здания между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их взаимного сближения на расстоянии менее 100 мм через каждые 20 м должны быть установлены перемычки из стальной проволоки;
- во фланцевых соединениях трубопроводов внутри здания должна быть обеспечена нормальная затяжка − не менее четырех болтов на каждый фланец.
Защита от заноса высокого потенциала по подземным коммуникациям достигается за счет их присоединения на вводе в здание или сооружение к заземлителю защиты от прямых ударов молнии.
Защита от заноса высокого потенциала по внешним надземным или наземным коммуникациям обеспечивается путем их присоединения на вводе в здание или сооружение к заземлителю защиты от прямых ударов молнии, на ближайшей к вводу опоре коммуникации – к ее железобетонному фундаменту, а при невозможности использования фундамента – к искусственному заземлителю, состоящему из одного вертикального или горизонтального электрода длиной не менее 5 м.
Защита от заноса высокого потенциала по воздушным линиям электропередач, сетям телефона, радио и сигнализации выполняется так же, как и в зданиях и сооружениях I категории молниезащиты.