Анализ работы ломом для перемещения и разбора строительных конструкций

Размещено на http: //www. allbest. ru/

1. Анализ работы ломом для перемещения и разбора строительных конструкций

Рассмотрим подъём блока ломом (рис. 1). Считаем, что усилие, прикладываемое к концу лома, равно 70 кг, а длины рычагов приведены на рис. 1.

Рис. 1 Расчётная схема лома (рычага): - сила, приложенная спасателем к лому (рычагу); - сила, приложенная к блоку

Тогда по правилу рычага сила подъёма блока равна:

F₂ = F₁ = 70 = 350 кг.

При этом блок поднимется на высоту

S₂ = S₁ = 0,5 = 0,06 м,

т.е. при ходе большого плеча лома (S₁ = 50 см) блок поднимется только на 6 см.

Вычислим, на сколько можно повернуть блок (рис. 2). Из соотношения рычагов

S₂ = S₁.

Пусть рычаг повернули на 90^о, тогда

S₁ = l₁= 1,41·1 = 1,41 м и S₂ = 1,41 = 0,28 м.

Это означает, что угол блока сдвинется (повернётся) на 0,28 м.

При сдвиге одного блока относительно другого (рис. 3) сила сдвига равна F ₂ = F₁ = = 70 = 350 кг. Причем,

,

где сила трения, действующая на перемещаемый блок со стороны поверхности, на которой находится этот блок.

Сила трения равна:

F_тр = fN,

где f - коэффициент трения;

N - реакция поверхности, на которой находится тело.

Тогда вес блока, который можно сдвинуть с помощью лома, составляет для:

- дерева по металлу

N = F₂/f = 350/0,5 = 700 кг;

- для металла по металлу N = 350/0,2 = 700 кг;

- для кирпичной кладки по бетону N = 350/0,7 = 500 кг;

- для кирпичной кладки (бетона) по песку (гравию) N = 350/0,6 = 560 кг и т.п.

Таким образом, вес блока, сдвигаемого ломом, лежит в диапазоне 500 - 700 кг. При повороте лома на 45^о блок удастся сдвинуть на 20·cos45^о = 20·0,707 = 14 см.

лом строительный гвоздь древесина

Рис. 2 Расчётная схема поворота блока рычагом

Рис. 3 Расчётная схема поворота блока рычагом

Вычислим усилие, необходимое для выдёргивания гвоздей и шурупов из древесины.

Гвоздь - заострённый металлический, обычно железный, стержень со шляпкой на тупом конце для вколачивания. В соответствии с ГОСТ 4028-63 внешний вид гвоздя с конической головкой показан на рис. 4.

Шуруп - крепёжное изделие в виде стержня с головкой и наружной резьбой.

В соответствии с ГОСТ 1145-80 внешний вид шурупа с потайной головкой показан на рис. 5, 6.

Рис. 4 Гвоздь круглый

Рис. 5 Шуруп с потайной головкой

Рис. 6 Шуруп с потаённой головкой

В соответствии с 11473-75 внешний вид шурупа с шестигранной головкой показан на рис. 7, 8.

Рис. 7 Шуруп с шестигранной головкой

Рис. 8 Шуруп с шестигранной головкой

По СНиП II-25-80, расчётную силу выдёргивание одного гвоздя в МН (кг), забитого в древесину поперёк волокон, определяют по формуле:

Т_в.г = R_в.гdl₁,

где R_в.г - расчётное сопротивление выдергиванию на единицу поверхности соприкасания гвоздя с древесиной, которое принимают для воздушно-сухой древесины равным 0,3 МПа (3 кг/см²), а для сырой, высыхающей в конструкции, - 0,1 МПа (1 кг/см²); d - диаметр гвоздя, м (см); l₁ - расчётная длина защемлённой, сопротивляющейся выдергиванию части гвоздя, м (см).

При диаметре гвоздей более 5 мм в расчёт вводят диаметр, равный 5 мм.

Длина защемлённой части гвоздя составляет не менее двух толщин пробиваемого деревянного элемента и не менее 10d.

Рассчитаем по уравнению (1) силу выдёргивания самого маленького и самого большого гвоздя:

Т_{в.г. min} = R_в.г.dl₁ = 0,3·10⁶·3,14·1,8·10-³ 32·10-³ = 54 Н,

Т_{в.г. max} = R_в.г.dl₁ = 0,3·10⁶·3,14·5·10-³ 250·10-³ = 1180 Н.

В соответствии с рис. 1, сила, прикладываемая к гвоздю, составляет 350 кг (3500 Н), существенно превышает силу выдёргивания Т_в.г..

Сила, развиваемая гвоздодёром (l₁ = 0,5 м, l₂ = 0,1 м), равна F = 20·50/10 = 100 кг (1000 Н), т.е. самый большой гвоздь уже нельзя вытащить. Оценим максимальную величину длины гвоздя, выдергиваемого гвоздодёром:

l₁ = F/R_в.г.d = 1000/0,3·10⁶·3,14 5·10-³ = 200 мм.

Таким образом, с помощью гвоздодёра можно вытащить из сосны любой гвоздь не длиннее 200 мм.

Винты представляют собой стандартизованные стальные изделия и состоят из головки, ненарезанной и нарезанной частей. Их диаметр d измеряют по ненарезанной части. Винты диаметром меньше 12 мм называют шурупами. Они имеют сферические или плоские головки с прорезями для завёртывания их отвёрткой. Винты диаметром 12 мм и более называют глухарями, которые имеют шестигранные или квадратные головки для завёртывания их ключом.

По СНиП II-25-80, расчётную силу выдёргивания одного шурупа или глухаря в МН (кг), завинченного в древесину поперёк волокон, вычисляют по формуле:

Т_в.ш. = R_в.ш.dl₁,

где R_в.ш. - расчётное сопротивление выдергиванию шурупа или глухаря на единицу поверхности соприкасания нарезной части шурупа с древесиной, которое принимают для воздушно-сухой древесины равным 1 МПа (10 кг/см²); d - наружный диаметр нарезной части шурупа, м (см); l₁ - длина нарезной части шурупа, сопротивляющаяся выдергиванию, м (см).

Рассчитаем по (2) силу выдёргивания самого маленького и самого большого шурупа с потайной головкой:

Т_{в.ш. min} = R_в.ш.dl₁ = 1·10⁶·3,14·1,6·10-³·7·10-³ = 35 Н,

Т_{в.ш. max} = R_в.ш.dl₁ = 1·10⁶·3,14·10·10-³·100·10-³ = 3140 Н.

Сила, развиваемая гвоздодёром, равна F = 20·50/10 = 100 кг (1000 Н), т.е. самый большой шуруп с потайной головкой уже нельзя вытащить. Оценим максимальную величину длины шурупа диаметром 4 мм, выдергиваемого гвоздодёром:

l₁ = F/R_в.ш.d = 1000/1·10⁶·3,14 4·10-³ = 60 мм,

для шурупа диаметром 5 мм:

l₁ = F/R_в.ш.d = 1000/1·10⁶·3,14 5·10-³ = 60 мм,

для шурупа диаметром 6 мм:

l₁ = F/R_в.ш.d = 1000/1·10⁶·3,14 6·10-³ = 50 мм.

Таким образом, с помощью гвоздодёра можно вытащить из сосны шуруп с потайной головкой любой длины диаметром до 4 мм включительно, диаметром 5 мм - не длиннее 60 мм и диаметром 6 мм - длиной 20 - 50 мм.

Рассчитаем по (2) силу выдёргивания самого маленького и самого большого шурупа с шестигранной головкой:

Т_{в.гл. min} = R_в.гл.dl₁ = 1·10⁶·3,14·6·10-³·20·10-³ = 63 Н,

Т_{в.гл. max} = R_в.гл.dl₁ = 1·10⁶·3,14·20·10-³·200·10-³ = 12600 Н.

В соответствии с рис. 1, сила, прикладываемая к шурупу с потайной и шестигранной головкой, составляет 350 кг (3500 Н) и существенно превышает силу выдёргивания Т_в.ш. и Т_в.гл., кроме самого большого шурупа с потайной головкой, у которого Т_{в.гл. max} = 3770 Н.

Сила, развиваемая гвоздодёром, равна F = 20·50/10 = 100 кг (1000 Н), т.е. самый большой шуруп с шестигранной головкой уже нельзя вытащить. Оценим максимальную длину шурупа с шестигранной головкой диаметром 6 мм, выдергиваемого гвоздодёром:

l₁ = F/R_в.гл.d = 1000/1·10⁶·3,14 6·10-³ = 50 мм,

для шурупа диаметром 8 мм:

l₁ = F/R_в.гл.d = 1000/1·10⁶·3,14 8·10-³ = 35 мм,

для шурупа диаметром 10 мм:

l₁ = F/R_в.гл.d = 1000/1·10⁶·3,14 10·10-³ = 30 мм.

Таким образом, с помощью гвоздодёра можно вытащить из сосны шуруп с шестигранной головкой диаметром 6 мм длиной 20 - 50 мм, включительно, диаметром 8 мм - длиной 25, 30 и 35 мм и диаметром 6 мм - длиной 30 мм.

Литература

1. ГОСТ 16714-71 Инструмент пожарный ручной немеханизированный. Технические условия.

2. ГОСТ Р 22.0.02-94 БЧС. Термины и определения основных понятий.

3. ГОСТ Р 22.9.01-95 БЧС. Аварийно-спасательный инструмент и оборудование. Общие технические требования.

4. ГОСТ Р 22.9.28-2014 БЧС. Инструмент аварийно-спасательный. Классификация.

5. ГОСТ Р 51542-2000 Инструмент аварийно-спасательный переносной. Классификация.

6. Федорук, В.С. Организация и ведение аварийно-спасательных работ. Часть 3. Аварийно-спасательный инструмент и оборудование. Книга 1 / В.С. Федорук. - Химки: АГЗ МЧС России, 2012. - 156 с.

7. Федорук, В.С. Организация и ведение аварийно-спасательных работ. Часть 3. Аварийно-спасательный инструмент и оборудование. Книга 2 / В.С. Федорук, С.А. Харитонов, В.Г. Желтов. - Химки: АГЗ МЧС России, 2012. - 173 с.

Размещено на Allbest.ru