AGENCIA FEDERAL DE EDUCACIÓN

INSTITUCIÓN EDUCATIVA ESTATAL DE EDUCACIÓN PROFESIONAL SUPERIOR

Universidad Estatal de Viatka

Facultad de Construcción y Arquitectura

Departamento de Ecología y Seguridad Industrial

B.I.Degterev organización segura de movimientos de tierras

Pautas

a clases practicas

Disciplina "Seguridad de la vida"

Publicado por decisión del consejo editorial y editorial de la Universidad Estatal de Vyatka.

UDC 658.345:614.8(07)

Degterev B.I. Organización segura de los trabajos de excavación. Instrucciones metodológicas para clases prácticas en la disciplina “Seguridad Humana”. – Kirov: Editorial VyatGU, 2010. – 12 p.

Las directrices analizan las principales causas de los accidentes laborales durante los trabajos de excavación. Se dan métodos para calcular perfiles de pendiente y sujetar paredes de pozos y zanjas. Se proporcionan los materiales de referencia necesarios y se presentan ilustraciones. Se han compilado tareas de cálculo.

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El texto está impreso a partir del diseño original proporcionado por el autor.

610000, Kirov, calle Moskovskaya, 36

©B.I.Degterev, 2010

©Universidad Estatal de Vyatka, 2010

Construcción de un perfil de pendiente. Cálculo de fijación de paredes de fosos y zanjas.

Los principales tipos de movimiento de tierras en la construcción industrial y civil son el desarrollo de fosos, zanjas, planificación del terreno, etc. Un análisis de las lesiones en la construcción muestra que los movimientos de tierras representan alrededor del 5,5% de todos los accidentes; Del total de accidentes con resultados graves para todo tipo de trabajos, el 10% están asociados a trabajos de excavación.

La principal causa de lesiones durante los trabajos de excavación es el colapso del suelo, que puede ocurrir debido a:

a) exceder la profundidad estándar de excavación sin fijaciones;

b) violación de las normas para el desarrollo de trincheras y fosos;

c) diseño inadecuado o estabilidad y resistencia insuficientes de las fijaciones de las paredes de zanjas y fosos;

d) desarrollo de pozos y zanjas con pendientes insuficientemente estables;

e) la aparición de cargas adicionales no contabilizadas (estáticas y dinámicas) de materiales, estructuras y mecanismos de construcción;

f) violación de la tecnología de excavación establecida;

g) falta de drenaje o su disposición sin tener en cuenta las condiciones geológicas del sitio de construcción.

1. Construcción de pistas

Los elementos principales de un tajo abierto, pozo o zanja sin soporte son los anchos que se muestran en la Figura 1. yo y altura h repisa, forma de la repisa (plana, rota, curva, escalonada), ángulo de reposo α , pendiente de la pendiente (la relación entre la altura de la pendiente y su base h : yo).

Arroz. 1 – elementos geométricos de la repisa:

h– altura de la cornisa; yo– ancho de la cornisa; θ – ángulo límite

equilibrio de pendientes; α – ángulo entre el plano de colapso y

horizonte; ABC – prisma colapsado; φ - Angulo de reposo

Establecer la altura segura de la cornisa, la pendiente de la pendiente y el ancho más conveniente de la berma es un procedimiento importante a la hora de desarrollar fosos y zanjas, cuya correcta ejecución determina la eficiencia y seguridad de los trabajos de excavación.

Los trabajos que impliquen la presencia de trabajadores en excavaciones con pendientes sin fijaciones en suelos a granel, arenosos y limo-arcillosos por encima del nivel del agua subterránea (teniendo en cuenta la elevación capilar) o suelos drenados mediante deshidratación artificial están permitidos a la profundidad de excavación y la inclinación de la pendiente especificadas en la tabla. 1.

Al estratificar diferentes tipos de suelo, la pendiente de los taludes se determina según el tipo menos resistente al colapso del talud.

La pendiente de las pendientes de las excavaciones con una profundidad superior a 5 m en todos los suelos (homogéneos, heterogéneos, de humedad natural, encharcados) y con una profundidad inferior a 5 m cuando la base de la excavación se encuentre por debajo del nivel freático deberá establecerse mediante cálculo.

tabla 1

Pendiente de pendiente estándar en h≤ 5 m según SNiP

tipos de suelos	Inclinación de la pendiente h : yo con profundidad de excavación hasta
tipos de suelos
A granel sin compactar
Arenoso

Marga

Loess

El cálculo se puede realizar según el método de N.N. Maslov, expuesto en. En todos los casos, un talud estable debe tener un perfil de pendiente variable, disminuyendo con la profundidad de excavación. La técnica tiene en cuenta los siguientes factores:

a) cambios en las características del suelo en sus capas individuales;

b) la presencia de carga adicional de la berma de pendiente con carga distribuida.

Al realizar el cálculo, la pendiente del perfil de la pendiente se determina para sus capas individuales de espesor. Δ z= 1...2 m, que debe estar ligado a la estratificación natural de las capas en un suelo determinado.

El diagrama para construir un perfil de pendiente se muestra en la Figura 2.

Fórmulas de cálculo de coordenadas. X i, m, tiene la siguiente forma:

a) para el caso general de una berma cargada ( R 0 > 0)

, (1)

R 0

X 0

z i h

α i

X i

Arroz. 2 – esquema para construir un perfil de pendiente

b) para el caso especial de una berma descargada ( R 0 = 0)

. (2)

En las fórmulas (1) y (2) se utilizan las siguientes notaciones:

Una =γ · z i · tgφ;

B=P 0 · tgφ + C;

γ – peso volumétrico del suelo, t/m3;

CON– adherencia específica al suelo, t/m2;

R 0 – carga distribuida uniformemente sobre la superficie de la pendiente, t/m2.

Es recomendable resumir los resultados del cálculo en una tabla (Tabla 2).

A partir de los datos de cálculo se construye un perfil de pendiente igualmente estable.

Tabla 2

Cálculo del perfil de una pendiente igualmente estable mediante el método de N.N. Maslov

z i, metro	γ· z i, t/m2	A, t/m2	EN, t/m2	X i, metro	α i

Ejercicio 1

Al realizar trabajos de excavación relacionados con el desarrollo de un pozo, es posible que el suelo se derrumbe y se produzcan lesiones a los trabajadores. Para evitar accidentes, es necesario calcular la pendiente permitida de la pendiente del pozo a una profundidad de 5 y 10 m para suelo arcilloso.

Para un pozo de 5 m de profundidad:

a) determinar el ángulo entre la dirección de la pendiente y la horizontal y la relación entre la altura de la pendiente y su ubicación;

b) hacer un boceto del borde del pozo.

Para un pozo de 10 m de profundidad:

a) calcular el perfil de una pendiente igualmente estable, resumir los datos en una tabla en forma de tabla. 2;

b) según los datos de la tabla de cálculo, construir un perfil de pendiente.

Tome los datos iniciales de la Tabla 3.

Tabla 3

Datos iniciales para la tarea 1


	Marga	Marga	Marga
γ , t/m3

CON, t/m2
R 0 , t/m2

Los principales tipos de movimiento de tierras en vivienda y construcción civil son el desarrollo de fosos, zanjas, planificación del terreno, etc.
Un análisis de las lesiones en la construcción muestra que los movimientos de tierras representan alrededor del 5,5% de todos los accidentes, y del número total de accidentes con resultados graves para todo tipo de trabajos, el 10% están asociados con los movimientos de tierras.

Arroz. 1. Diagrama de pendiente
La principal causa de lesiones durante los trabajos de excavación es el colapso del suelo. Las causas del colapso del suelo son principalmente el desarrollo del suelo sin fijaciones, el exceso de la altura crítica de las paredes verticales de zanjas y fosas, el diseño inadecuado de fijaciones para las paredes de zanjas y fosas, etc.
Los suelos desarrollados se dividen en tres grandes grupos: cohesivos (arcillosos y similares); sueltos (arenosos, a granel) y loess.
Los trabajos de excavación sólo se pueden iniciar si se cuenta con un plan de trabajo o mapas tecnológicos para el desarrollo del suelo.
Según las normas de seguridad, la excavación de pozos y zanjas poco profundas en suelos con humedad natural y en ausencia de agua subterránea se puede realizar sin fijaciones. Hay dos formas de prevenir el colapso y garantizar la estabilidad de las masas de suelo: formando taludes seguros o instalando fijaciones. En la mayoría de los casos, el colapso del suelo se produce debido a una violación de la pendiente de las pendientes de las excavaciones y trincheras que se están desarrollando.
Los elementos principales del desarrollo a cielo abierto de una cantera, pozo o zanja sin fijación son el ancho l y la altura H de la repisa, la forma de la repisa, el ángulo de reposo α y la pendiente. El colapso de la repisa ocurre con mayor frecuencia a lo largo de la línea AC, ubicada en un ángulo θ con respecto al horizonte. El volumen ABC se llama prisma de colapso. El prisma de colapso se mantiene en equilibrio mediante fuerzas de trepio aplicadas en el plano de corte.
Para suelos cohesivos se utiliza el concepto de “ángulo de fricción interna” φ. Estos suelos, además de fuerzas de fricción, también presentan fuerzas de adherencia entre partículas. Las fuerzas adhesivas son bastante altas, por lo que el suelo cohesivo es bastante estable. Sin embargo, durante la extracción (corte), los suelos se aflojan, se altera su estructura y pierden cohesión. Las fuerzas de fricción y adhesión también cambian y disminuyen al aumentar la humedad. Por tanto, la estabilidad de las pendientes sueltas también es inestable y permanece temporal hasta que se produce un cambio en las propiedades fisicoquímicas del suelo, asociado principalmente a las precipitaciones en el verano y un posterior aumento de la humedad del suelo. Así, el ángulo de reposo φ para la arena seca es de 25...30°, la arena húmeda de 20°, la arcilla seca de 45° y la arcilla húmeda de 15°. Establecer una altura y un ángulo de reposo seguros para el banco es una tarea importante. La seguridad del desarrollo del pozo depende de la elección correcta del ángulo de pendiente.
Basándose en la teoría de la estabilidad de las rocas, la altura crítica de la pared vertical en α=90° se determina mediante la fórmula de V.V. Sokolovsky:

Donde N cr es la altura crítica del muro vertical, m; C - fuerza de adhesión al suelo, t/m2; ρ - densidad del suelo, t/m 3 ; φ - ángulo de fricción interna (C, ρ, φ se determinan a partir de las tablas).
Al determinar la profundidad máxima de un pozo o zanja con una pared vertical, se introduce un factor de seguridad, tomado igual a 1,25:

La pendiente de un pozo o zanja construida en suelos sueltos será estable si el ángulo que forma su superficie con el horizonte no excede el ángulo de fricción interna del suelo.
En canteras desarrolladas a grandes profundidades (20...30 mo más), el mayor peligro lo representan los deslizamientos de tierra que pueden cubrir la zona inferior de trabajo junto con máquinas, equipos y personal de servicio. El mayor número de deslizamientos de tierra ocurre en primavera y otoño durante los períodos de inundaciones, lluvias y deshielo activos.
La profundidad máxima permitida de fosos y zanjas con paredes verticales sin fijaciones H pr, así como la pendiente permitida de las pendientes (la relación entre la altura de la pendiente y su base - H:l) para varios suelos se dan en la tabla. En el caso de que haya una estratificación de diferentes suelos a lo largo de la altura de la pendiente, la pendiente de la pendiente está determinada por el suelo más débil.
Al desarrollar fosos y zanjas como medidas preventivas para combatir deslizamientos y derrumbes, se realizan los siguientes trabajos con justificación de cálculo: construcción de muros de contención; colapso deliberado de marquesinas colgantes; reduciendo el ángulo del talud mediante limpieza con dragalinas o dividiendo el talud en cornisas con la instalación de bermas intermedias.
Las paredes verticales de zanjas y pozos se aseguran mediante dispositivos tanto de inventario como de no inventario.

Tabla 1. Parámetros aceptables de pendientes realizadas sin fijaciones.

Suelos	norte pr, m	Profundidad de excavación, m
		hasta 1,5		hasta las 3		hasta 5
		α, grados	H:l	α, grados	H:l	α, grados	H:l
A granel sin compactar Arena y grava franco arenoso Marga Arcilla	1 1 1,25 1,5 1,5	56 63 76 90 90	1:0,25 1:0,5 1:0,25 1:0 1:0	45 45 56 63 76	1:1 1:1 1:0,67 1:0,5 1:0,25	39 45 50 53 63	1:1,25 1:1 1:0,85 1:0,75 1:0,5

Los tipos de fijaciones pueden ser diferentes. Sus diseños dependen del tipo de suelo, profundidad de excavación y cargas de diseño. En suelos cohesivos con humedad natural, se instalan sujetadores de paneles (con un espacio de una tabla, y en suelos húmedos y sueltos, continuos. Los espaciadores de dichos sujetadores se hacen deslizantes.
Las fijaciones están diseñadas para una presión activa del suelo. Presión activa en suelos arenosos, donde las fuerzas de adhesión entre partículas son insignificantes, Pa,

Donde H es la profundidad de la zanja, m; ρ - densidad del suelo, t/m3; φ - ángulo de reposo (ángulo de fricción interna para suelos cohesivos), grados.
Para suelos cohesivos, presión activa del suelo.

Donde C es la cohesión del suelo.
A la hora de calcular fijaciones en suelos cohesivos se debe tener en cuenta que al calcular fosos y zanjas el suelo de la superficie se afloja y pierde cohesión, por lo que en algunos casos se puede ignorar la segunda parte de la fórmula.
El diagrama de presión activa del suelo es un triángulo, cuyo vértice se encuentra a lo largo del borde de la zanja, y el valor máximo de presión p max está en el nivel del fondo de la zanja.

Arroz. 2. Diagrama de montaje del panel:
1 - espaciadores; 2 - rejillas; 3 - escudos; 4 - diagrama de presión
Arroz. 3. Anclaje de zanjas:
1 - ancla; 2 - chico; 3 - prisma colapsado; 4 - escudos; 5 - soporte
En las fijaciones tipo espaciador, los tableros de sujeción, las rejillas y los espaciadores están sujetos a cálculo. Los espaciadores están diseñados para brindar resistencia y estabilidad.
La distancia entre los postes de fijación del inventario de paneles depende del ancho de los tableros utilizados h:

En los casos en que los espaciadores en las fijaciones de zanjas dificulten la realización de trabajos de construcción e instalación en ellos, por ejemplo, el tendido de tuberías u otras comunicaciones, se utilizan tensores y anclajes en lugar de espaciadores.
Cabe señalar que la instalación y desmontaje de los sujetadores utilizados no inventariados, que consisten en tableros, bastidores y espaciadores individuales, está asociado con trabajos peligrosos y que requieren mucha mano de obra. El trabajo de desmontar dichos sujetadores es especialmente peligroso. Además, los sujetadores que no están en inventario requieren un alto consumo de material y tienen una baja rotación de material de sujeción, lo que aumenta su costo.
Las cargas adicionales externas durante el desarrollo de excavaciones (vertimiento de tierra, instalación de máquinas de construcción en el borde de una pendiente, etc.) pueden provocar el colapso de las masas de suelo si no se tiene en cuenta su ubicación.
La consideración de las cargas adicionales al determinar la presión activa del suelo se lleva a cabo llevando la carga adicional para que se distribuya uniformemente sobre el prisma de colapso con una densidad igual a la densidad del suelo denso.

Arroz. 4. Esquema de formación de la “visera” a
Arroz. 5. Instalación de una excavadora al desarrollar un pozo o zanja.
La altura de la carga adicional así obtenida se suma a la profundidad de la zanja. Al desarrollar pozos profundos con una excavadora equipada con una pala recta e instalada en el fondo de la excavación, se forma un "pico".

Tabla 2. Distancias permitidas L
Esto se debe a que con esta instalación la excavadora forma pendientes iguales a 1/3 de la altura del brazo. El peligro de colapso del “dosel” lleva a la necesidad de instalar excavadoras equipadas con una retroexcavadora en la parte superior de la excavación que se está desarrollando. Cuando las máquinas de construcción están ubicadas cerca de una excavación con pendientes no reforzadas, es necesario determinar la distancia L desde el soporte de la máquina más cercano a la excavación hasta el borde de la pendiente (Fig. 1). Esta distancia depende de la altura de la excavación H, del tipo y condición del suelo y se determina a partir de la tabla. 1 y según la fórmula

Al construir edificios y estructuras a partir de estructuras y piezas prefabricadas utilizando una gran cantidad de máquinas y mecanismos de construcción, el sitio de construcción se convierte en un sitio de ensamblaje.
La instalación de estructuras consta de procesos preparatorios y principales mutuamente interconectados. Los procesos preparatorios incluyen la construcción de vías de grúa, entrega de estructuras, montaje de piezas a gran escala, disposición de andamios para el trabajo de los instaladores; los principales incluyen eslingado de estructuras, elevación, instalación de estructuras sobre soportes, fijación temporal, alineación y Fijación final de elementos montados. La mayoría de los accidentes durante la instalación de estructuras de construcción ocurren debido a errores en el diseño de edificios y estructuras; en la fabricación de estructuras en fábricas, en proyectos de obra, etc.
Las principales cuestiones de una organización segura del trabajo, además de elegir el método de instalación más racional y la secuencia adecuada de instalación de elementos individuales, son: determinar los dispositivos necesarios para la producción de todo tipo de procesos de instalación y operaciones de trabajo (tipos de conductores u otros dispositivos de fijación, equipos de aparejo, etc.); métodos de instalación que eviten la posibilidad de que surjan tensiones peligrosas durante el levantamiento de elementos estructurales; métodos de fijación temporal de elementos montados, asegurando la rigidez espacial de la parte montada del edificio y la estabilidad de cada elemento estructural individual; la secuencia de fijación final de elementos y retirada de dispositivos temporales.
El factor más importante para eliminar lesiones durante la instalación de estructuras de construcción es el cálculo correcto de las estructuras durante el transporte, almacenamiento e instalación.
Durante el transporte, las estructuras de gran tamaño deben instalarse sobre dos soportes y calcularse de acuerdo con el esquema de vigas de un solo tramo. El esquema de diseño aceptado para el transporte, por regla general, no coincide con el esquema de diseño adoptado al calcular la estructura para el impacto principal. Se debe comprobar que los soportes de madera sobre los que descansa la estructura no estén doblados.

Arroz. 6. Esquema de fijación del truss durante el transporte:
1 - espaciador; 2 - cable; 3 - soporte; 4 - granja; 5 - cordón; 6 - tracción; 7 - bucle
Al transportar columnas largas sobre extensiones, el soporte del remolque debe ser móvil, permitiendo una libre rotación, para eliminar el momento de flexión transversal. El número de filas apiladas en altura es hasta 5.

Arroz. 7. Levantando la granja con un travesaño:
1 - atravesar; 2 - granja
Los paneles de pared y tabiques se transportan en posición vertical o inclinada. En este caso, son posibles choques laterales peligrosos en el plano de menor rigidez del panel. Para localizarlos se utilizan amortiguadores especiales instalados en las piezas de soporte. Al transportar cerchas de gran tamaño, se utilizan portadores de paneles especiales y las secciones se verifican de acuerdo con las secciones más peligrosas de los elementos de la cercha. La determinación de fuerzas en tirantes y nodos de armadura se realiza mediante métodos de mecánica estructural, teniendo en cuenta el coeficiente dinámico y el sistema adoptado de soporte de la armadura durante el transporte. En los soportes de paneles, las cerchas se aseguran mediante topes y vientos (Fig. 1).
La seguridad del trabajo durante la instalación de estructuras está garantizada principalmente mediante travesaños y eslingas correctamente diseñados. Al levantar e instalar granjas (Fig. 5.2), las fuerzas en elementos individuales pueden ser significativamente mayores que las calculadas para cargas operativas. También les es posible cambiar el signo de las tensiones: los elementos estirados pueden comprimirse y viceversa. Por lo tanto, como regla general, al levantar, el travesaño se fija a los nodos medios de la granja.
Las columnas no se calculan adicionalmente para la carga que surge durante la elevación. Los dibujos de trabajo de las columnas brindan la posibilidad de levantarlas de manera segura desde una posición horizontal a una vertical (Fig. 3).

Arroz. 8. Levantando la columna:
1 - columna; 2 - cable; 3 - agarre del marco; 4 - revestimientos de madera
Al instalar una columna en una cimentación, antes de empotrar su base, la columna debe asegurarse con tirantes o cuñas (Fig. 4). En ambos casos, la columna está calculada para la acción de la carga del viento. Si el soporte no está suficientemente asegurado, las columnas pueden caerse o inclinarse. En general, la ecuación de estabilidad tiene la forma

Donde K es un factor de seguridad igual a 1,4; M 0 - momento de vuelco debido al viento, Nm; M y - momento de retención creado por la masa de la columna, N m; M cerrado - igual, con fijación, Nm.
En los casos en que, según los cálculos realizados, no se garantiza la estabilidad, se utilizan inserciones de cuña y conductores de acero.

Arroz. 9. Fijación temporal de columnas durante la instalación:
1 - corsé; 2 - abrazadera; 3 - columna; 4 - cuñas; 5 - fundación
Arroz. 10. Fijación temporal de estructuras:
a - armadura extrema; b - explotaciones medianas; 1 - columna; 2 - granja; 3 - estiramiento; 4 - espaciador
Los elementos individuales ensamblados de la estructura (columnas, vigas, vigas) deben formar sistemas estables hasta que se complete toda la gama de trabajos de instalación. Para ello, las partes individuales de los elementos montados se unen mediante uniones permanentes, correas o tirantes temporales formando sistemas espacialmente rígidos.
Al levantar estructuras, se utilizan eslingas, cuerdas de acero y cáñamo, travesaños y diversos agarres.
El método de eslingado y el diseño de la eslinga dependen de las dimensiones y el peso del elemento que se está montando, la ubicación de los puntos de eslingado en el elemento que se está elevando, el equipo de elevación utilizado, las condiciones de elevación y la posición del elemento en varios etapas de instalación. Las eslingas se dividen en flexibles de uno, dos, cuatro y seis brazos y rígidas como travesaños o empuñaduras.
Fuerza en cada rama del cabestrillo

Donde α es el ángulo entre la vertical y la eslinga; G - peso de la carga levantada, N; n - número de eslingas; k - coeficiente.
A medida que aumenta el ángulo de inclinación de las ramas de la eslinga, aumentan las fuerzas de compresión en ellas. Tome α = 45... 50°, y el ángulo entre las ramas de las eslingas no supera los 90°.
Longitud de la rama de la honda

donde h es la altura del cabestrillo; b - distancia entre eslingas en diagonal.
Arroz. 11. Esquema de fuerzas en las ramas del cabestrillo.
Arroz. 12. Dependencia de fuerzas en las ramas de la eslinga del ángulo entre las eslingas.
A veces se utilizan cadenas en lugar de cuerdas para eslingar. La elección de cuerdas o cadenas se basa en la tensión más alta del ramal de cuerda S:

donde P es la carga de rotura, que se toma según la fuerza de rotura del cable indicada en el pasaporte del fabricante o según el diámetro del eslabón de la cadena, N; K - factor de seguridad (3...8), según el tipo de eslingas y mecanismos de elevación.
Para aumentar la vida útil de las eslingas, evitar aplastamientos y abrasión entre sí o contra esquinas afiladas de los bordes de las estructuras, torsiones e impactos, se utilizan almohadillas metálicas de inventario.
Las eslingas rígidas se utilizan cuando la altura de elevación de la grúa de montaje es insuficiente o cuando la estructura que se eleva no permite el uso de eslingas flexibles. Como regla general, se utiliza una eslinga rígida en forma de travesaño. Las vigas transversales se utilizan más ampliamente durante la instalación de vigas y cerchas prefabricadas de hormigón armado, especialmente las pretensadas, así como estructuras metálicas de grandes luces. Los travesaños se utilizan en dos tipos: flexión y compresión.
Recientemente, se ha utilizado cada vez más un método progresivo de instalación de estructuras de bloques grandes, que permite reducir su intensidad de mano de obra, aumentar la seguridad laboral y el tiempo de construcción. Las dimensiones y el peso de las estructuras de acero enviadas desde las fábricas están limitadas por la capacidad de carga de los vehículos y las dimensiones de las instalaciones de producción. Normalmente la longitud de los elementos enviados es de 12... 18 m, en ocasiones, a petición de los clientes, se suministran cerchas de hasta 24 m de longitud.
Al realizar diversos trabajos de construcción e instalación, se utilizan andamios y andamios hechos de elementos tubulares metálicos, en cuyo funcionamiento hay defectos que a menudo conducen al colapso. Los andamios y andamios son estructuras de construcción temporales pero reutilizables.
A veces pueden producirse accidentes colectivos graves debido al derrumbe de andamios. El análisis de una serie de casos de emergencia mostró que su colapso se produce por varias razones, que se dividen en tres grupos.
El primer grupo es un conjunto de razones causadas por un diseño insatisfactorio de andamios sin tener en cuenta las condiciones reales de funcionamiento de la estructura. Por ejemplo, la fijación de andamios a la superficie vertical de un sitio de construcción se realiza mediante tacos de anclaje de varios diseños, escalonados en dos niveles de altura y en dos tramos a lo largo del edificio. Sin embargo, esta fijación no siempre es posible debido a las diversas características de las estructuras a las que se deben fijar estos andamios. Al cambiar el esquema de fijación de andamios a un edificio, cambian las condiciones de funcionamiento de los andamios para diferentes tipos de cargas, cambia el diseño de la estructura, lo que puede provocar un accidente de esta última.
El segundo grupo son los motivos descubiertos en la etapa de fabricación e instalación de andamios. Los andamios de inventario deben fabricarse mediante métodos industriales. Sin embargo, en la práctica esto no siempre es posible. A menudo, los andamios se fabrican directamente en el sitio de construcción sin un diseño correspondiente o con grandes desviaciones de los valores y dimensiones del diseño. A menudo, al instalar andamios, los constructores reemplazan los elementos faltantes por otros sin cálculo ni justificación teórica para dicho reemplazo. Antes de instalar la estructura del andamio, es necesario preparar cuidadosamente los cimientos para su posterior instalación, ya que la estabilidad de toda la estructura depende del estado del soporte. Al instalar andamios, es necesario garantizar el drenaje necesario de las aguas superficiales y subterráneas; de lo contrario, se podrían dañar los cimientos debajo del andamio.
El tercer grupo, las causas del colapso de los bosques, se relacionan con la etapa de su explotación. A menudo son el resultado de una orientación técnica insuficiente o de una falta de supervisión durante la instalación y operación de los andamios.
Según las estadísticas, un número importante de accidentes forestales se producen por sobrecarga. La violación o cambio en el patrón de carga de los andamios, que generalmente están diseñados para un cierto tipo de carga de acuerdo con un diseño predeterminado, puede provocar su colapso.
El andamio consta de estanterías dispuestas en dos filas con un escalón entre las estanterías en dos direcciones mutuamente perpendiculares iguales a 2 m en los ejes, así como travesaños longitudinales y transversales instalados cada 2 m de altura. Para garantizar que los nodos no se muevan, se instalan conexiones diagonales horizontales en cada nivel a través de 4...5 paneles.
Según el método de conexión de elementos de andamio entre sí, los más comunes en la práctica de la construcción son dos tipos de andamios tubulares metálicos.
Los andamios con conexiones sin tornillos tienen un diseño de marco inmutable tanto para trabajos de mampostería como de acabado. Los ramales están soldados a las rejillas y los ganchos redondos de acero doblados en ángulo recto están soldados a las barras transversales. Con este método de fijación, la instalación de cada elemento horizontal del andamio se reduce a introducir ganchos en los correspondientes ramales de las estanterías hasta el tope.
Andamios de otro tipo: sobre conexiones en forma de abrazaderas con bisagras. En este caso, se aceptan diferentes distancias entre los postes en relación a las cargas durante los trabajos de mampostería y acabado.
La rigidez espacial de todo el marco del andamio se garantiza adicionalmente mediante la colocación de conexiones diagonales en el plano vertical a lo largo de la fila exterior de postes en los tres paneles exteriores en ambos extremos de las secciones del andamio.

Arroz. 13. Andamios con conexiones sin tornillos:
a - diagrama de instalación de andamios; b - detalle de soporte del soporte tubular; c - acoplamiento de elementos horizontales con el soporte; g - nodo, fijación del andamio a la pared
Según sus características de diseño, los andamios se dividen en estructura, escalera, bastidor y suspendido. Los bosques se dividen según su finalidad: para la producción de piedra y hormigón armado, trabajos de acabado y reparación; instalación de estructuras; construcción de bóvedas de concha.
Arroz. 14. Andamio con abrazaderas articuladas:
a - diagrama de instalación (dimensiones entre paréntesis - para trabajos de acabado); b - elemento de bisagra
Los andamios utilizados para mampostería se instalan (aumentan) a medida que avanza el trabajo. Los andamios para trabajos de acabado y reparación se erigen en toda la altura de la instalación antes de comenzar el trabajo. Los izquierdos para trabajos de instalación se utilizan como soportes temporales para estructuras montadas. Deben coincidir con el peso de las estructuras que se están instalando. Los andamios para la construcción de estructuras prefabricadas y monolíticas de hormigón armado tienen un marco espacial rígido complejo. Dichos andamios se fabrican según proyectos individuales, dependiendo de los diseños de la carcasa, teniendo en cuenta la tecnología de construcción de la carcasa.
Según la naturaleza del soporte, los andamios se dividen en estacionarios (fijos), móviles, suspendidos y elevables.
Los bosques descritos anteriormente son estacionarios. La altura máxima de dichos andamios se determina mediante cálculo y alcanza los 40 m para mampostería, 60 m para trabajos de acabado. Cuando la altura del objeto supera los 60 m, se utilizan andamios suspendidos. Estos andamios se suspenden de consolas montadas encima del objeto. Los andamios móviles y elevables se utilizan para trabajos de reparación de fachadas de edificios con una altura de 10... 15 m, están diseñados para su propia estabilidad, por lo que sus marcos de soporte inferiores se ensanchan a 2,5 m.
La estabilidad de un tramo de andamio depende tanto de las cargas verticales aplicadas como del sistema de fijación del tramo y del andamio al objeto.
Para organizar los lugares de trabajo en áreas pequeñas del frente de los trabajos de construcción, instalación y reparación, se instalan andamios en el interior. Según sus características de diseño, se dividen en: prefabricados, bloque, suspendidos, suspendidos, telescópicos.
Los andamios prefabricados constan de elementos individuales y requieren mucha mano de obra durante su instalación, desmontaje y transporte, lo que limita su uso.
Un andamio de bloques es un elemento tridimensional que se desplaza de piso a piso mediante una grúa torre. Algunos tipos de andamios de bloques tienen ruedas para moverlos por el suelo. A partir de un conjunto de andamios de bloques, se dispone un pavimento de tiras a lo largo de la pared con cercado del borde libre y, si es necesario, se realiza un pavimento en toda el área de la habitación.
Los andamios colgantes están diseñados para trabajos en altura. Estos también incluyen cunas colgantes. Las cunas se utilizan para trabajos de reparación de fachadas de edificios. Las cunas autoelevadoras tienen cabrestantes en los extremos, que pueden ser manuales o eléctricos (en este último caso, los motores eléctricos pueden funcionar de forma sincrónica y separada para eliminar distorsiones).
Los andamios suspendidos se utilizan para la instalación de vigas o cerchas. Se refuerzan junto con las escaleras sobre columnas, incluso antes de que se eleven las columnas.
Los andamios sobre torres telescópicas se utilizan tanto en el interior de edificios altos como para trabajos al aire libre. Consisten en una plataforma de trabajo con vallas y una parte de soporte. La plataforma de trabajo se puede subir y bajar. La pieza de soporte puede ser un coche.
En los casos en que sea imposible o poco práctico instalar andamios, andamios y cercas durante los trabajos de construcción e instalación, los trabajadores deben contar con cinturones de seguridad.

Arroz. 15. Instalación de columnas:
1 - andamio suspendido; 2 - escalera colgante
El elemento amortiguador es una cinta cosida con una costura especial que absorbe la carga dinámica en caso de caída debido a la rotura de la costura.
Además del cinturón, los cinturones de seguridad de las marcas VM (spinner-mounter) y BP (top Worker) tienen correas para los hombros y la cadera y correas para el pecho. Cuando una persona cae desde una altura, dicho cinturón distribuye uniformemente la carga por todo el cuerpo, lo que elimina la posibilidad de una fractura de columna. Los cinturones y mosquetones se prueban dos veces al año para determinar su resistencia con una carga estática de 2 kN.

El elemento principal de la minería a cielo abierto, a cielo abierto o en zanjas sin asegurar taludes es la altura. norte y ancho yo cornisa, su forma, pendiente y ángulo de reposo α (arroz. 9.3). El colapso de una repisa ocurre con mayor frecuencia a lo largo de la línea Sol, ubicado en un ángulo θ con la horizontal. Volumen A B C llamado prisma de colapso. Prisma colapsar se mantiene en equilibrio mediante fuerzas de fricción aplicadas en el plano de corte.

La violación de la estabilidad de las masas terrestres suele ir acompañada de una destrucción significativa de puentes, carreteras, canales, edificios y estructuras ubicadas en macizos deslizantes. Como resultado de una violación de la resistencia (estabilidad de una pendiente natural o artificial), se forman elementos característicos. deslizamiento de tierra(arroz. 9.4).

Estabilidad de taludes analizado utilizando la teoría del equilibrio límite o tratando un prisma de colapso o deslizamiento a lo largo de una superficie de deslizamiento potencial como un cuerpo rígido.

Arroz. 9.3. Diagrama de pendiente del suelo: 1 - pendiente; 2 - línea deslizante; 3 - línea correspondiente al ángulo de fricción interna; 4 - posible contorno del talud durante el colapso; 5 - prisma de colapso del suelo

Arroz. 9.4. Elementos de deslizamiento de tierra
1 - superficie deslizante; 2 - cuerpo de deslizamiento de tierra; 3 - pared del cubículo; 4 - posición de la pendiente antes del desplazamiento del deslizamiento de tierra; 5 - lecho rocoso de la pendiente

Estabilidad de taludes Depende principalmente de su altura y tipo de suelo. Para establecer algunos conceptos, consideremos dos problemas elementales:

estabilidad de pendientes de suelo idealmente suelto;
estabilidad de la pendiente de una masa de suelo perfectamente cohesiva.

Estabilidad de pendientes en suelos idealmente sueltos

Consideremos en el primer caso la estabilidad de partículas de un flujo idealmente libre. suelo componiendo la pendiente. Para hacer esto, creemos una ecuación de equilibrio para una partícula sólida. METRO, que se encuentra en la superficie de la pendiente ( arroz. 9.5,a). Ampliemos el peso de esta partícula. F en dos componentes: normal norte a la superficie de la pendiente AB y tangente t A ella. Al mismo tiempo, la fuerza t tiende a mover la partícula METRO al pie de la pendiente, pero se verá obstaculizado por una fuerza contraria T", que es proporcional a la presión normal.

Estabilidad de laderas de una masa de suelo perfectamente cohesiva.

Consideremos estabilidad de la pendienteINFIERNO altura n.k. para suelo cohesivo ( arroz. 9.5,6). Se producirá una violación del equilibrio a una determinada altura máxima a lo largo de una superficie deslizante plana. enfermedad venérea, inclinado en un ángulo θ con respecto al horizonte, ya que el área más pequeña de dicha superficie entre puntos EN Y D tendra un avion enfermedad venérea. A lo largo de este plano actuarán fuerzas de adhesión específicas. CON.

Al resolver problemas prácticos, la determinación de las fuerzas transmitidas por el suelo a las caras verticales o inclinadas de la estructura generalmente se separa como una tarea separada del estado estresado general de la masa de suelo. Las estructuras típicas para las cuales la evaluación de la presión del suelo E es esencial son varios tipos de muros de contención (Fig. 6.1, a), muros de sótano (Fig. 6.1, b), estribos de puentes (Fig. 6.1, c), estructuras hidráulicas (Fig. .6.1, d), vallados de fosos, dinteles, etc.

Arroz. 6.1. Presión del suelo sobre diversas estructuras.

1 - área (“prisma”) de colapso del suelo;

2 - área (“prisma”) de elevación del suelo.

Como lo han demostrado convincentemente los experimentos y las observaciones de campo, la presión del suelo E sobre una estructura depende significativamente de la dirección, magnitud y naturaleza de los desplazamientos de las caras de contacto verticales o inclinadas de la estructura a lo largo de las cuales se produce la interacción con la masa de suelo.

Consideremos el efecto de los desplazamientos usando el ejemplo de un muro de contención simple (Fig. 6.2). En el caso de un muro inmóvil (Fig. 6.2, c), las deformaciones del suelo ocurren sin expansión lateral y, por lo tanto, bajo la acción únicamente del propio peso del suelo, se puede tomar σ x = ξσ z = ξγ gr z, donde ξ es el coeficiente de presión lateral del suelo (ver Sección 3.3, fórmula 3.23). En este caso, la presión lateral total por unidad de longitud de la pared (en la dirección perpendicular al plano xz) se determinará como E 0 = ξγ gr h 2 /2. La presión E 0 generalmente se llama presión de reposo, ya que el valor del coeficiente ξ en E 0 corresponde al caso de ausencia de desplazamientos laterales del suelo.

Arroz. 6.2. Dependencia de la presión del suelo de la magnitud y dirección.

Desplazamiento horizontal de una pared o estructura.

Bajo la influencia de la presión del suelo, pueden ocurrir desplazamientos U de la estructura lejos del suelo de relleno (en la Fig. 6.2 se toman con un signo menos, es decir, U< 0). При этом в массиве грунта образуются поверхности скольжения, и постепенно формируется область обрушения, которую называют prisma colapsado (cuña)(1 en la figura 6.2, b). Las fuerzas de resistencia al corte que surgen en el suelo en movimiento conducen a una disminución de la presión del suelo, que, con el valor de desplazamiento U a de la estructura, determinado por la formación del prisma de colapso, alcanza un valor límite (mínimo) llamado presión activa o con un empujón mi a (figura 6.2, a). Como han demostrado los experimentos, para lograr E a, se requieren valores muy insignificantes de desplazamiento de la pared desde el suelo (U a ≥ (0,0002 ... 0,002)h, donde h es la altura de la pared en m ).

A menudo, como resultado de la acción de fuerzas externas, las estructuras se mueven hacia el suelo. Esto puede manifestarse en estructuras que perciben grandes cargas horizontales, por ejemplo, en el caso del estribo de un puente arqueado (Fig. 6.1, c), estructuras hidráulicas (Fig. 6.1, d) como resultado de la presión del agua aguas arriba.

Al mover la pared en U hacia el suelo (Fig. 6.2, d), un prisma de elevación del suelo(2 en la Fig. 6.2, d) y surgen fuerzas de resistencia al corte que impiden el levantamiento. Como resultado, a lo largo del borde de la pared se produce una reacción del suelo cada vez mayor, que en el momento de la formación del prisma ascendente alcanza un valor máximo llamado presión pasiva o resistencia del suelo mi p (figura 6.2, a). Para desarrollar y crear presión pasiva en el suelo, se requiere un gran desplazamiento U p de la pared hacia el suelo, que excede significativamente (en 1 ... 2 órdenes de magnitud) U a. Esto se debe, en particular, a la compactación del suelo detrás del muro. Bajo la acción de una carga externa que desplaza con fuerza la pared hacia el suelo, el suelo primero se compacta y sólo entonces comienza a formarse una superficie de deslizamiento: el levantamiento del suelo.

Así, bajo presión activa se refiere a la presión máxima del suelo del relleno sobre el muro (estructura) en condiciones en las que el muro se desplaza del relleno (debido a la deformación de la base por la presión del relleno) y el suelo detrás del muro ha entrado en un estado de equilibrio límite. Presión pasiva- este es el valor límite de la reacción (presión reactiva) durante el desplazamiento forzado de la pared hacia el suelo en condiciones en las que el suelo detrás de la pared entra en un estado de equilibrio límite (dentro del prisma de elevación). Destacamos que en relación con la estructura, la presión activa es activa y la presión pasiva es fuerza reactiva. La presión activa del suelo puede ser una de las razones de la pérdida de estabilidad de una estructura o muro (corte, inclinación y vuelco).

Para determinar las presiones activas y pasivas sobre estructuras masivas de gran rigidez en la práctica del diseño, generalmente se usan soluciones aproximadas, basadas en los conceptos de la teoría del equilibrio límite (LTE - ver Sección 3.1), que se analiza a continuación.

cuña deslizante) - una parte inestable del macizo de la cornisa desde el lado de su pendiente, encerrada entre los ángulos de trabajo y de pendiente estable de la cornisa.

El concepto de prisma de colapso se utiliza en los cálculos de taludes resistentes al colapso y en la prevención de deslizamientos.

ver también

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Notas

Literatura

A. Z. Abukhanov, “Mecánica de suelos”
Shubin M.A. Trabajos preparatorios para la construcción de la subrasante ferroviaria. - M.: Transporte, 1974.

Enlaces

// Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron: en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.

Un extracto que caracteriza el prisma de colapso.

Después de que los húsares entraron en el pueblo y Rostov se dirigió a la princesa, hubo confusión y discordia entre la multitud. Algunos hombres empezaron a decir que estos recién llegados eran rusos y que no se sentirían ofendidos por el hecho de que no dejaran salir a la joven. Drone era de la misma opinión; pero tan pronto como lo expresó, Karp y otros hombres atacaron al ex jefe.
– ¿Cuántos años llevas comiéndose el mundo? - le gritó Karp. - ¡A ti te da lo mismo! Sacas el frasquito, te lo llevas, ¿quieres destruir nuestras casas o no?
- Se decía que debía haber orden, que nadie debía salir de las casas, para no sacar pólvora azul - ¡eso es todo! - gritó otro.
"Había una fila para tu hijo, y probablemente te arrepentiste de tu hambre", el viejecito de repente habló rápidamente, atacando a Dron, "y afeitaste a mi Vanka". ¡Ah, vamos a morir!
- ¡Entonces moriremos!
“No soy un rechazador del mundo”, dijo Dron.
- ¡No es un rechaznik, le ha crecido la barriga!...
Dos hombres largos dieron su opinión. Tan pronto como Rostov, acompañado por Ilyin, Lavrushka y Alpatych, se acercó a la multitud, Karp, metiendo los dedos detrás de la faja y sonriendo levemente, se adelantó. El dron, por el contrario, entró en las últimas filas y la multitud se acercó.
- ¡Ey! ¿Quién es tu jefe aquí? - gritó Rostov, acercándose rápidamente a la multitud.
- ¿El jefe entonces? ¿Qué necesitas?.. – preguntó Karp. Pero antes de que pudiera terminar de hablar, su sombrero salió volando y su cabeza se giró hacia un lado debido a un fuerte golpe.
- ¡Me quito el sombrero, traidores! - gritó la voz pura de Rostov. -¿Dónde está el jefe? – gritó con voz frenética.