Програмна реалізація першої фази алгоритму не викликає великих труднощів. Так, для генерації кубів, перетину об'єктів, визначення центрів мас і опуклості граней і інших геометричних операцій можна використати бібліотечні функції і об'єкти. Для визначення простого компонента можна визначати кількість граней і вершин компонента, що знаходяться усередині куба, але не враховувати ребра. В цьому випадку компонент на рисунку 2.9c опиняється в групі з внутрішнім ребром, але це не робить ніякого впливу на другу фазу алгоритму.

Друга фаза алгоритму генерує тетраедри з простих компонентів, отриманих в першій фазі. Суть цієї фази полягає в тому, щоб розділити кожну грань компонентів на плоскі трикутники, а потім додати до них центри мас компонентів в якості четвертої вершини. В результаті виходять тетраедри.

Вимог до трикутників тільки два: вони повинні покривати повністю усю грань і бути за формою близькими до рівносторонніх трикутників. Якщо посилено домагатися ідеального коефіцієнта форми і для цього, проводячи математичні обчислення, додавати нові вершини в компонент, то алгоритм стане сильно переобтяженим. Швидкодія теж є важливою характеристикою алгоритму. Потрібне оптимальне рішення. До того ж необхідно врахувати, що в Методі скінчених елементів не може бути незалежної сітки для кожного досліджуваного об'єкту, тим більше якщо об'єкти стикаються і утворюють межу розділу середовищ. Вузли, що отримуються на такій межі, повинні відноситися до обох об'єктів. При створенні нових вузлів їх необхідно переносити і на компоненти сусідніх об'єктів.

В силу цього доцільніше використати тільки існуючі вершини. Більше того, слід ще привести у відповідність усі існуючі вершини на усіх компонентах, щоб в сітці не з'явилися пропуски - області об'єктів, не зайняті тетраедрами. Для цього необхідно провести попередню процедуру по додаванню вершин. Для кожного вузла необхідно відшукати примикаючи вузли і додати компоненту цього вузла вершини компонента примикаючого вузла, відсутні у першого. В цьому випадку сітка гарантована від пропусків.

Що стосується тріангуляції граней, то, як вже вказувалося, напрацьовані алгоритми двомірної тріангуляції плоских об'єктів, хоча і занадто загальні для цього завдання. Для нашого завдання кваліфікований фахівець може розробити свій алгоритм, що більше задовольняє його.

Автори використали два алгоритми. У одному береться центр грані і від нього проводяться промені до усіх вершин. А в другому вершини обходяться по спіралі і з'єднуються в трикутники. Різні алгоритми використовувалися для різних вузлів, з метою кращого балансу сітки.

На останньому етапі трикутники кожного компонента формуються в тетраедри за допомогою центру мас компонента. При цьому слід врахувати два моменти. По-перше, оскільки ще на етапі ділення об'єктів перевіряється умова знаходження центру мас, в межах компонента, то ніяких несподіванок з формуванням тетраедрів не виникне. По-друге, при формуванні сітки з тетраедрів необхідно враховувати, що Метод скінчених елементів використовує не самі тетраедри, а вузли сітки і, відповідно, глобальну нумерацію вузлів сітки для усієї групи досліджуваних об'єктів. Нумерація вузлів сітки - важливий момент в застосуванні Методу скінчених елементів, від неї залежить розрідженість глобальної матриці рівнянь. Тому необхідно реалізувати або окрему процедуру нумерації, або при формуванні сітки відразу нумерувати вузли сітки.

Таким чином, розроблений практичний і простий в реалізації алгоритм генерації тривимірної сітки. Основними достоїнствами алгоритму є:

· відсутність обмежень на геометричну форму досліджуваних об'єктів;

· висока якість генерованої сітки елементів;

· простота реалізації.

Алгоритм не відрізняється високою швидкодією. Проте слід враховувати, що швидкодія програми залежить від продуктивності комп'ютера. Тому автори не визнали цей критерій таким істотним. Алгоритм випробуваний на практиці і задовольняє сформульованим вимогам.



3. РЕАЛІЗАЦІЯ ПЛАСТИНЧАСТИХ КОНСТРУКЦІЙ В ПРОГРАМНОМУ КОМПЛЕКСІ ЛІРА

3.1 Постановка задачі для розрахунку

Необхідно розробити пластинчасту конструкцію у вигляді пластини з отвором і обрати основні характеристики елементів: форми елементу, числа ступенів свободи і виду (типу) невідомих параметрів у вузлах елементу.

У розрахунках інженерних конструкцій по методу скінчених елементів в програмному комплексі Ліра ми створимо стальну пластину довжиною 17,3 метра, шириною 10 метрів та діаметр розташованого по центру кола 2 метра і проаналізуємо епюри напружено - деформованого стану.

Механічні характеристики сталі: модуль Юнга Е=2,1?10⁷ т/м²; щільність матеріалу Ro=7850 т/м².

Навантаження на конструкцію буде докладено на розтягнення в різні боки та дорівнюватиме 10т.

Вивести епюри поперечних сил завантаження.

3.2 Розрахунок задачі в програмному комплексі ЛІРА-САПР 2013

Створюємо файл. В меню Файл > Новий. У діалоговому вікні вказуємо ім'я задачі «Пластина з отвором», шифр задачі, встановлюємо признак схеми. У даному випадку - признак схеми 5 (шість ступенів вільності у вузлі) (Рисунок 3.1).

Для створення геометрії схеми прямокутної пластини з отвором з чітким розташуванням решітки по колу необхідно обрати конус і створити прямокутник та накласти його на конус, а потім видалити все, що виходить за прямокутник.

Рисунок 3.1 Діалогове вікно «Опис схеми»

В меню «Створення» обираємо «Поверхні обертання» і в ньому конус з внутрішнім радіусом r = 1, зовнішнім R = 10, кількість внутрішніх точок з'єднання n1 = 10 та по зовнішньому колу n2 = 12. Далі для створення пластинчастих конструкцій обираємо елементи «пластини» та тип решітки.

Для більшої наочності та проведення порівняння створимо всі три типи решітки.

1) Чотирикутний (Рисунок 3.2);

2) Чотирикутний з діагоналлю (Рисунок 3.3);

3) Чотирикутний з двома діагоналями (Рисунок 3.4).

Рисунок 3.2 Чотирикутний тип решітки

Рисунок 3.3 тип решітки чотирикутний з діагоналлю



Рисунок 3.4 Тип решітки чотирикутний з двома діагоналями

Додаємо елементи для створення прямокутника. В меню «Створення» обираємо «Додати елемент» (Рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 Діалогове вікно «Додати елемент»

З'єднаємо вузли скінчених елементів пластинами далі через меню Вибір обираємо поліфільтр та в з'явившомуся діалоговому вікні обираємо тип скінчених елементів - тип 10 (універсальний просторовий) (Рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 Діалогове вікно «Фільтр для елементів»



Переходимо в меню Вибір та обираємо відмітити вузли, що належать відміченим елементам і через кнопку створити блок, яке розташоване в меню редагування створюємо прямокутник.

Для об'єднання конуса та прямокутника через меню Вибір визначимо обидві фігури через відмітка блоку. Потім натиснути перетнути вибрані блоки в меню Редагування (Рисунок 3.7).

Рисунок 3.7 Схема перетину блоків

Виділяємо та видаляємо все, що виходить за прямокутник. Після чого отримуємо три прямокутника з пластинчастих елементів з колом по центру зображених на рисунку 3.8а, рисунку 3.8б та рисунку 3.8в.

а)

б)



в)

Рисунок 3.8 прямокутник з пластинчастих елементів з колом по центру

Для об'єднання всіх елементів натискаємо упаковка схеми (Рисунок 3.9). Отримавши прямокутник з пластинчастих елементів з колом по центру необхідно обрати відмітка елементів та в меню Редагування натиснути зміна типу скінченого елементу і обрати універсальний трикутний КЕ плоскої задачі (тип 24) (Рисунок 3.10 а, б).

Рисунок 3.9 Діалогове вікно «Упаковка»

а)б)

Рисунок 3.10 Діалогове вікно «Зміна типу скінченного елементу» (а - трикутного, б - чотирикутного)

Пластинчастим скінченим елементам надаємо жорсткості через кнопку жорсткості та матеріали (Рисунок 3.11 а). В меню зазначеному на рисунку 3.11б обираємо тип пластина, а в меню на рисунку 3.11в задаємо параметри жорсткості пластини.

Задаємо навантаження на розтягнення натиснувши на навантаження на вузли та елементи, у діалоговій панелі «Задання навантажень» (Рисунок 3.12) вказати систему координат Глобальна, напрямок дії навантаження - по осі Х.



а)б)

Рисунок 3.11 Діалогове вікно:

а) жорсткості та матеріали;

б) додати жорсткість;

в) Задання жорсткість для пластин.

в)

Натискаємо на кнопку , у з'явившомуся вікні вводимо значення 10 т/м (Рисунок 3.13 а). Аналогічно задаємо рівномірно розподілене навантаження -10 т/м на інші елементи (Рисунок 3.13 б).

Рисунок 3.12 Діалогове вікно «Задання навантажень»

а)б)

Рисунок 3.13 Навантаження по осі Х а) з ліва та б) з права

Рисунок 3.14 Навантаження по осі Х з ліва та з права на пластинах

3.3 Виконання розрахунку та візуалізація результатів розрахунку

Для виконання розрахунку необхідно вибрати команду РЕЖИМ/ВИКОНАТИ ПОВНИЙ РОЗРАХУНОК (піктограма ). Після виконання розрахунку ЛІРА-САПР залишається в режимі формування розрахункової схеми конструкції.

Для відображення на екрані результатів розрахунку графічно необхідно:

- ввійти в меню РЕЖИМ/РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКУ (піктограма );

- вивести на екран епюри навантажень у різних завантаженнях на деформованій або на недеформованій схемі.

3.4 Аналіз проведених розрахунків

За допомогою програмного продукту ЛІРА проведено розрахунок пластинчастої конструкції «Пластина з отвором». Трьох типів решітки:

1)Чотирикутної з кількістю вузлів 128 та кількість елементів 148 (Рисунок 3.15);

2)Чотирикутний з діагоналлю з кількістю вузлів 152 та кількість елементів 244 (Рисунок 3.16);

3)Чотирикутний з двома діагоналями з кількістю вузлів 260 та кількість елементів 440 (Рисунок 3.17).

Рисунок 3.15 Ізополя напружень по Nх першої пластинчастої конструкції

Рисунок 3.16 Ізополя напружень по Nх другої пластинчастої конструкції

Рисунок 3.17 Ізополя напружень по Nх третьої пластинчастої конструкції

В зв'язку з тим, що навантаження на конструкції виконується по осі Х на розтягнення вони мають симетричний вигляд в обидва боки від цента згідно отриманих даних після розрахунку конструкцій.

Проведемо порівняння та детальний аналіз пластинчастих конструкцій за допомогою додаткової функції програми «Епюри по перерізу» (Рисунок 3.18) побудуємо три епюри перерізу пластинчастих скінчених елементів на відстані по метру одна від одної починаючи з центру конструкції в один бік.

Рисунок 3.18 Функції програми «Епюри по перерізу»

Рисунок 3.19 Епюри першої пластинчастої конструкції



Рисунок 3.20 Епюри другої пластинчастої конструкції

Рисунок 3.21 Епюри третьої пластинчастої конструкції

Для підтвердження висновків та проведення додаткового аналізу проведемо побудування пластинчастої конструкції зі збільшенням скінченних елементів і з кількістю вузлів 868 та кількістю елементів 1562. Також побудуємо три епюри перерізу пластинчастих скінчених елементів на відстані по метру одна від одної починаючи з центру конструкції в один бік.

Рисунок 3.22 Ізополя напружень по Nх пластинчастої конструкції з кількістю вузлів 868 та кількістю елементів 1562

Рисунок 3.23 Епюри збільшеної пластинчастої конструкції

На побудованих епюрах ми бачимо, що коли градієнт зміни розміру скінченних елементів вздовж розтину значний, тоді розподіл напружень не рівномірний і епюра має вигляд не надто гладкої (різкі коливання).

Таким чином, скінченні елементи необхідно розраховувати в конструкції так, щоб їх геометрія не надто відрізнялася одна від одної у поруч розташованої.

В програмному комплексі ЛІРА необхідно підходити до побудови пластинчастих скінченних елементів таким чином, щоб вони були однакового розміру, тоді напруження будуть розподілені рівномірно і розрахункові епюри матимуть більш гладкий вигляд.

Аналіз результатів дозволяє зробити висновки відносно стану конструкції та її деформації під впливом різного виду навантажень. Розрахувати якими мають бути пластинчасті скінченні елементи, їх кількість та розташування відносно розподілу напружень на конструкцію, що піддається деформації. За допомогою візуалізації результатів розрахунку, можна виявити небезпечні дільниці на конструкції та посилити їх, або зменшити кількість скінченних елементів в місцях менш навантажених.

4. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях

Охорона праці - це система законодавчих актів, соціально-економічних, організаційних, технічних, гігієнічних та лікувально-профілактичних заходів і засобів, що забезпечують безпеку, збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці.

Задачі охорони праці - забезпечення нормальних, здорових, безпечних умов праці, вивчення причин травматизму, професійних захворювань, пожарів та розробки систем заходів і вимог по їх усуненню.

Законодавство України про охорону праці базується на:

- Конституція України, яка гарантує права громадян на працю, відпочинок, охорону здоров'я, медичну допомогу і страхування;

- Закон України „Про охорону праці”, де вказано, що державна політика в області охорони праці базується на пріоритеті життя і здоров'я людей в умовах їх трудової діяльності. Відповідальність за створення нормальних і безпечних умов труда несе роботодавець незалежно від форми власності підприємства чи установи які здійснюють розробку виробництва та застосування ПЕОМ і ПК;

- Норми штучного та природного освітлення визначені ДБН;

- Закон України „Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення” де вказані основні вимоги гігієни та санітарії;

- Параметри мікроклімату на робочих місцях регламентовані Держстандартом і ДСН;

- Категорія робіт по величині загальних енергозатрат встановлена ДСН;

- Закон України „Про загальнообов'язкове державне соціальне страхування від нещасного випадку на виробництві та професійного захворювання, які спричинили втрату працездатності”, який гарантує право трудящих на соціальний захист і компенсацію постраждалим матеріальних втрат при травмуванні і професійного захворювання;

- Кодекс законів про працю (КЗпП) де викладені окремі вимоги охорони праці;

- Пожежна безпека викладена в законі України „Про пожежну безпеку” і „Правила про пожежну безпеку в Україні”

Крім того є ряд Державних стандартів, правил, норм, інструкцій та інших нормативних документів, регламентуючих питання охорони праці.

4.1 Аналіз шкідливих і небезпечних факторів при написанні програм

Працівники, задіяні на роботах, пов'язаних з періодичною або постійною роботою за комп'ютером, піддають впливу факторів виробничої небезпеки, основними з яких є:

1. Фізичний:

- підвищений рівень напруги в електричному ланцюзі, замикання якої може пройти через тіло працюючого.

- підвищений рівень рентгенівського випромінювання.

- підвищений рівень ультрафіолетового випромінювання.

- підвищений рівень інфрачервоного випромінювання.

- можливість ураження статичною електрикою.

- запиленість повітря робочого приміщення.

- підвищений вміст важких (+) аероіонів.

- нерівномірний розподіл яскравості в полі зору.

- підвищений рівень пульсації світлового потоку.

2. Хімічний:

- підвищений вміст у повітрі вуглекислого газу, озону, аміаку, фенолу, формальдегіду та ін.

3. Психофізіологічний:

- напруга зору.

- напруга пам'яті.

- напруга уваги.

- тривале статичне напруження.

- великий обсяг інформації, що обробляється в одиницю часу.

- монотонність праці в окремих випадках.

- нераціональна організація робочого місця.

До основних шкідливих факторів при роботі з комп'ютером відносять: тривале сидяче положення, електромагнітне випромінювання, навантаження на зір, перевантаження китичних суглобів, можливість захворювань органів дихання, алергії, порушення нормального перебігу вагітності та ін.

Тривале сидяче положення приводить до напруги м'язів шиї, голови, рук і плечей, остеохондрозу, у дітей - ще й до сколіозу. Тривале сидяче положення ще призводить до застою крові в тазових органах і, як наслідок, до простатиту і геморою. Не секрет, що малорухливий спосіб життя призводить до ожиріння. Остеохондроз виникає при порушенні міжхребцевих дисків, яке призводить до випинання в будь-яку сторону (грижі міжхребцевого диска). Грижа може зашкодить спинний мозок і нервові відростки. Наслідки можуть бути найрізноманітнішими, від болю в спині і кінцівках, до паралічу кінцівок і смерті. Одна з поширених причин остеохондрозу - дистрофія м'язів спини. Людина, що веде в основному сидячий спосіб життя, цілком може захворіти остеохондрозом. Ознаки починається захворювання: дискомфорт в спині і больові відчуття, головні болі, порушення роботи внутрішніх органів. До факторів ризику захворювання гемороєм відносять: сидячий спосіб життя, ожиріння, надмірне вживання копчених, гострих, солоних і пряних продуктів, запальні захворювання малого таза та ін Ожиріння виникає із-за нераціонального харчування, малорухомого і в тому числі сидячого способу життя, неадекватної реакції на стресові ситуації, надмірно довгий сон, застосування гормональних препаратів, перевантаження організму харчовими жирами та ін. Ожиріння призводить до збільшення навантаження на серце, зміни конфігурації і положення серця в грудній порожнині, підвищення вмісту холестерину в крові, в результаті він відкладається на стінках судин (атеросклероз). Підвищений скупчення жиру всередині грудної порожнини впливає на роботу органів дихання, що призводить до появи задишки і гіпоксії органів і тканин.

Навантаження на зір. Людське око реагує на найдрібнішу вібрацію тексту і на мерехтіння екрану. М'язи ока, Керуючі кришталиком, знаходяться в постійній напрузі, що обов'язково призводить до втрати гостроти зору. Важливе значення для профілактики зорових дисфункцій надають: правильний або рекомендований підбір кольору, шрифтів, компонування вікон у використовуваних додатках, орієнтація дисплея монітора. Тривала робота за комп'ютером - це величезне навантаження на очі, оскільки зображення на моніторі складається не з безперервних ліній, як на папері, а з окремих крапок, що світяться і мерехтять. У користувача неминуче погіршується зір, очі починають сльозитися, з'являється головний біль, стомлення, зображення двоїться і спотворюється.

Перевантаження суглобів кистей рук призводить головним чином до такого явища, як синдром зап'ястного каналу (вище).

Робота за комп'ютером і стреси. Стрес - це емоційні переживання, внутрішнє напруження, викликані подіями в житті. Стрес виникає, в першу чергу, при втраті або пошкодженні інформації. Причини: відсутність резервних копій, комп'ютерні віруси, поломки жорстких дисків, робочі помилки. Іноді стреси є причиною інфарктів. Стреси бувають емоційно позитивними і емоційно негативними, короткочасними і довготривалими, гострими і хронічними, фізіологічними і психологічними (інформаційними та емоційними). Робота за комп'ютером є одним з факторів, що викликають стрес (стресором). Реакція організму на стрес являє собою запуск біохімічних процесів, які спрямовані на придушення екстремальній ситуації. Стресові ситуації і пов'язані з ними переживання викликають в організмі численні негативні зрушення.

Робота за комп'ютером і органи дихання. Захворювання органів дихання в даному контексті носять в основному алергічний характер. Це пояснюється тим, що за час довгої роботи комп'ютера корпус і плати останнього виділяють в повітря ряд шкідливих речовин, а так само комп'ютер створює навколо себе електростатичне поле, що притягує пил, яка осідає в легенях. Так само комп'ютер деіонізує навколишнє середовище і зменшує вологість повітря. Алергія-це підвищена чутливість організму до різних подразників, що виявляється в специфічних реакціях при контакті з ними. Це викликає такі симптоми алергії, як риніт, сльозоточивість, шкірний висип, анафілактичний шок. Комп'ютер є досить серйозним джерелом ряду алергенів. Наприклад, корпус монітора, нагріваючись до 50-55°С починає виділяти в повітря пари трифенілфосфату. Крім монітора нагрівається і материнська плата, блок живлення, процесор, відеокарта, які так само можуть виділяти в навколишнє середовище шкідливі органічні і неорганічні речовини (фтор-, хлор-, фосфоровмісні). Крім того, в комп'ютері є дуже багато місць, де накопичується пил і бруд, розмножуються мікроби і грибки. Пил отримує від екрану монітора слабкий статичний заряд, якого достатньо, що б пил осідав на тілі користувача і його дихальних шляхах. При алергії підвищується стомлюваність, посилюється дратівливість і знижується імунітет. Алергія провокує ряд захворювань: екзему, гемолітичну анемію, бронхіальну астму та ін Найбільш важким проявом алергії є анафілактичний шок, який супроводжується утрудненням дихання, судомами, втратою свідомості, зниженням артеріального тиску і часто смерті.

При проектуванні робочого місця користувача ПК необхідно враховувати і унормувати усі вище сказані групи факторів, тому що при певних умовах вони можуть призвести до небажаних функціональних зрушень у організмі, знизити ефективність та якість його роботи, справити шкідливий вплив на його здоров'я.

4.2 Електробезпека в приміщеннях з ЕОМ

Вимоги електробезпеки і пожежної безпеки у приміщеннях, де встановлені ВДТ ЕОМ і ПЕОМ, відображені у ДНАОП 0.00-1.31-99: ЕОМ і все устаткування для обслуговування, ремонту та налагодження роботи їх, електропроводи і кабелі мають відповідати електробезпеці зони за ПВЕ та мати апаратуру захисту від струму короткого замикання.

Необхідно забезпечити неможливість виникнення джерела загорання внаслідок короткого замикання та перевантаження проводів шляхом переходу на негорючу ізоляцію.

Лінії електромережі ВДТ ЕОМ і ПЕОМ виконуються як окрема групова трипровідна мережа шляхом прокладання фазового, нульового робочого та нульового захисного провідників (заземлення або занулення), причому площі перерізу нульового робочого і нульового захисного провідника повинні бути не меншими за площу перерізу фазового провідника.

При одночасному використанні понад п'яти ПЕОМ на помітному місці встановлюється аварійний резервний вимикач, який в разі небезпеки повністю знеструмлює електричну мережу (крім освітлення). В такому випадку при використанні три провідникового захищеного проводу або кабелю в оболонці з негорючого або важко горючого матеріалу дозволено прокладати їх без металевих труб та гнучких металевих рукавів.

Електромережі для під'єднання ВДГ, ЕОМ і ПЕОМ оснащуються справжніми штепсельними з'єднаннями та електророзетками, які, крім контактів фазового і нульового робочого провідників, мають спеціальні контакти для під'єднання нульового захисного провідника, що під'єднаний раніше ніж вони. Порядок роз'єднання при відімкненні мережі має бути зворотним. Заборонено під'єднувати обладнання до звичайної двопровідникової електричної мережі, зокрема з використанням перехідних пристроїв. Електромережі штепсельних з'єднань та електричних розеток необхідно виконувати за магістральною схемою, по 3-6 в одному колі. При розташуванні їх уздовж стін провідники прокладають по підлозі в металевих трубах і гнучких металевих рукавах, а при розташуванні їх у центрі приміщення прокладають у каналах або під знімною підлогою в металевих рукавах. При цьому не дозволяється використовувати провід і кабель в ізоляції з вулканізованої гуми та інші матеріали, що містять сірку. Металеві трубки і гнучкі металеві рукави повинні бути заземлені відповідно до Правил безпечної експлуатації електроустановок споживачів. Неприпустимо використовувати функціональне заземлення для під'єднання захисного заземлення.

Штепсельні з'єднання або електричні розетки для напруги 12 і 36 В мають бути пофарбовані в колір, що відрізняється від їхнього кольору для напруги 127 і 220 В.

Плити знімної підлоги повинні бути важко горючими, з межею вогнестійкості не меншою за 30 хв, або негорючими і виконані з матеріалів, які під час горіння не виділяють шкідливих токсичних речовин і газів, що сприяють корозії. Простір під ними розділяють негорючими діафрагмами на відсіки площею не більшою за 250 м2 з межею вогнестійкості не меншою за 45 хв. Простір під підлогою має бути оснащений системою пожежної сигналізації та засобами пожежогасіння відповідно до вимог пожежного захисту з викорис­танням димових пожежних сповіщувачів.



4.3 Проектування заземлення будівлі

Захисне заземлення - навмисне електричне з'єднання з землею або її еквівалентом металевих не струмопровідних частин електроустановок, які можуть виявитися під напругою.

Заземленню підлягають усі об'єкти (корпуси електричних машин, трансформатори, апарати та їхні приводи, світильники, вторинні обмотки вимірювальних трансформаторів, каркасів розподільних щитів і шаф, сталевих труб електропроводки та інших металевих конструкцій) при змінній напрузі 380 В і вище і постійній напрузі 440 В і вище у всіх випадках, а при змінній напрузі вище 42 В і постійній напрузі вище 110 В - тільки в приміщеннях із підвищеною небезпекою, особливо небезпечних і у зовнішніх установках. У вибухонебезпечних приміщеннях заземлення здійснюють при будь-якій змінній і постійній напрузі.

Робоче заземлення - це заземлення, що призначене для утворення нормальних умов роботи апарату або електроустановки. До робочого заземлення відносяться заземлення нейтралів трансформаторів, генераторів, дугогасних котушок. Без робочого заземлення апарат не може виконувати свої функції або порушується режим роботи електроустановки.

Для захисту обладнання від пошкоджень ударом блискавки застосовується грозозахист. Пристрій захисту від блискавки, або блискавковідвід, складається з опори, блискавко приймача, струмовідводу та заземлювача.

Залежно від місця розташування заземлювачів щодо заземлюючого устаткування розрізняють два типи заземлюючих пристроїв: виносні та контурні.

При виносному заземлюючому пристрої заземлювач винесений за межі площадки, на якій розміщене заземлене устаткування або зосереджене на деякій частині цієї площадки.

При контурному заземлюючому пристрої електроди заземлювача розміщають за контуром (периметром) площадки, на якій перебуває заземлене устаткування, а також усередині цієї площадки.

Зазвичай для виконання усіх типів заземлення (захисного, робочого та грозозахисту) використовують один заземлюючий пристрій.

У якості заземлювачів, у першу чергу, слід використовувати природні заземлювачі у вигляді прокладених під землею металевих комунікацій (за винятком трубопроводів для пальних і вибухових речовин, труб теплотрас), металеві конструкції будівель сполучених із землею, свинцевих оболонок кабелів, обсадних труб артезіанських колодязів, свердловин.

Якщо опір природних заземлювачів вдовольняє потрібному значенню опору розтікання струму, то встановлення природних заземлювачів не потрібно.

Коли природні заземлювачі відсутні або використання їх не дає потрібних результатів, застосовують штучні заземлювачі: стрижні з кутової сталі розміром 50*50, 60*60, 75*75 з товщиною стінки не менше ніж 4 мм та завдовжки 2,5-3 м; сталеві труби діаметром 50-60 мм та завдовжки 2,5-3 м з товщиною стінок не менше ніж 3,5 мм; пруткова сталь діаметром не менше ніж 10 мм та завдовжки до 10 м та більше.

Заземлювачі забивають в ряд або за контуром на таку глибину, при якій від верхнього кінця заземлювача до поверхні землі залишається 0,5-0,8 м. Відстань між вертикальними заземлювачами має бути не менше ніж 2,5-3 м.

Для з'єднання вертикальних заземлювачів між собою застосовують сталеві смуги завтовшки не менше ніж 4 мм і перетином не менше ніж 48 мм² або сталевий дріт діаметром не менше ніж 6 мм. Смуги (горизонтальні заземлювачі) сполучають з вертикальними заземлювачами зваркою.

Захисне заземлення для всіх установок повинно бути 4 Ом.

При цьому для вирішення завдання дано тип ґрунту суглинок, довжина заземлювача 3 м, діаметр заземлюючого стрижню 35 мм, товщина з'єднувальної смуги 50 мм.

Перед розрахунком заземлення необхідно визначити розрахункове заземлення ґрунту для вертикальних заземлювачів.

Розрахунковий питомий опір ґрунту з урахуванням коефіцієнту сезонності для вертикальних заземлювачів розраховуємо за формулою:

(1)

де - коефіцієнт сезонності, який залежить від климатичних зон та виду заземлювача;

- питомий опір ґрунту,

- для суглинок

Для горизонтальних заземлювачів розраховуємо питомий опір ґрунту за формулою (1):

Визначаємо опір розтікання одного вертикального заземлювача за формулою:

(2)

де - розрахунковий питомий опір ґрунту для вертикального заземлювача;

- довжина заземлювача,

- відстань між поверхні землі до середини вертикального заземлювача;

При цьому ,

- відстань від поверхні землі до верхнього кінця вертикального заземлювача;

(3)

Встановив характер розташування заземлювачів (в ряд чи за контуром), визначаємо кількість вертикальних заземлювачів за формулою:

(4)

де - опір заземлення;

- опір розтікання одного вертикального заземлювача,

- коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів, що залежить від кількості заземлювачів та відстані між ними; приймаємо за;

Приймаємо 9 стрижнів.

Довжину горизонтального заземлювача (смуги) розраховуємо за формулою:

(5)

де - кількість вертикальних заземлювачів;

- відстань поміж заземлювачів;

Приймаємо 28 м.

Визначаємо опір розтікання горизонтального заземлювача. Для стрижньового круглого перетину опір розтікання розраховуємо за формулою:

(6)

де - розрахунковий питомий опір ґрунту для горизонтального заземлювача;

- довжина горизонтального заземлювача, при цьому ,

- заглиблення електроду горизонтального заземлювача;

- діаметр горизонтального заземлювача;

(7)

де - ширина смуги,



Дійсний опір розтікання горизонтального заземлювача з урахуванням коефіцієнту використання горизонтального смугастого електроду визначаємо за формулою:

(8)

де - опір розтікання горизонтального заземлювача, ;

- коефіцієнт використання горизонтального заземлювача, визначаємо за;

Опір розтікання вертикальних заземлювачів уточнюємо з урахуванням уточнюючого опору горизонтального заземлювача за формулою:

(9)

де - опір заземлення за ПУЕ;

- опір розтікання заземлювачів з урахуванням опору горизонтального заземлювача;

Визначаємо уточнюючу кількість вертикальних заземлювачів за формулою:

(10)

де - опір розтікання вертикального заземлювача,

- коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів, що залежить від кількості заземлювачів та відстані між ними; приймаємо за

- уточнюючий опір розтікання заземлювачів з урахуванням опору горизонтального заземлювача,

Остаточно приймаємо 7 вертикальних заземлювачів.

4.4 Первинні засоби пожежогасіння приміщення

Первинні засоби пожежогасіння використовуються щоб ліквідувати невеликі осередки пожежі, а також, щоб гасити пожежі на початковій стадії їх розвитку (тобто до прибуття штатних підрозділів пожежної охорони). Вони поділяються на наступні види:

?вогнегасники;

?пожежний інструмент (сокири, ломи, гаки, тощо);

?пожежний інвентар (покривала із теплоізоляційного негорючого полотна, грубововняної повсті чи тканини, ящики з піском, бочки з водою, совкові лопати, пожежні відра);

На пожежних щитах (стендах) мають розміщуватися первинні засоби пожежогасіння.

Серед первинних засобів пожежогасіння найважливіша роль відводиться вогнегасникам, які є найефективнішими із них. Встановлено, що із застосуванням вогнегасників успішно ліквідують загоряння протягом перших 4 хв. від миті їх виникнення, тобто ще до прибуття пожежних підрозділів.

Вогнегасники розподіляють за видом вогнегасної речовини на:

?водні;

?повітряно-пінні;

?порошкові;

?вуглекислотні;

?хладонові;

?комбіновані.

Вогнегасники мають бути установлені у легкодоступних місцях (біля входів чи виходів із приміщень, у коридорах) й на видноті, а також в пожежонебезпечних місцях, де найімовірнішою є поява осередків пожежі. А також слід забезпечити їх захист від потрапляння прямих сонячних променів і безпосередньої дії нагрівальних й опалювальних приладів.

Громадські та адміністративно-побутові будинки на кожному поверсі повинні мати не менше двох переносних (порошкових, повітряно-пінних або водяних) вогнегасників з масою заряду вогнегасної речовини 5 кг і більше. Крім того, слід передбачати по одному вуглекислотному вогнегаснику з величиною заряду вогнегасної речовини 3 кг і більше:

-- на 20 м2 площі підлоги в таких приміщеннях: офісні приміщення з ПЕОМ, комори, електрощитові, вентиляційні камери та інші технічні приміщення;

-- на 50 м2 площі підлоги приміщень архівів, машзалів, бібліотек, музеїв.

Додатково вказані вище приміщення можуть оснащуватися аерозольними водопінними вогнегасниками з масою заряду вогнегасної речовини 400 г і більше.

При захисті від пожежі приміщення з наявністю ПЕОМ, телефонних станцій тощо слід використовувати вуглекислотні вогнегасники або аерозольні водопінні вогнегасники.

Приміщення, у яких розміщені ПЕОМ, слід оснащувати переносними вуглекислотними вогнегасниками з розрахунку один вогнегасник ВВК-1,4 (старе позначення -- ОУ-2) чи ВВК-2 (старе позначення -- ОУ-3) або один ВВПА-400 на три ПЕОМ, але не менше ніж один вогнегасник зазначених типів на приміщення.

4.5 Оцінка та прогнозування інженерної обстановки

Оцінка та прогнозування інженерної обстановки при вибуху бутану 5 тон на відстані 600 метрів

Виконання розрахунків

Розрахунки проводяться з використанням довідникових матеріалів.

1. Визначимо радіус зони детонаційної хвилі R1 для ?Рф, який приймається постійним і рівним 1700 кПа:

де Q - кількість вибухонебезпечної речовини, т;

2. Визначимо радіус зони дії продуктів вибуху R2:



3. Визначимо надлишковий тиск на фронті повітряної ударної хвилі в районі об'єкта:

- визначається певний коефіцієнт:

де R - відстань від об'єкта до центру вибуху, м;

R₁ - радіус детонаційної хвилі, м;

визначається величина ?Р_ф:

Згідно отриманих даних при вибуху бутану вагою 5 тон на відстані 600 метрів буде зруйноване повністю скляного оздоблення будівлі та непрямим ураження людей склом та таким іншим.



ВИСНОВКИ

1. Вдалося побудувати розрахункову модель пластинчастих скінченних елементів в програмному комплексі Ліра.

2. Проведено аналіз отриманих епюр напружень.

3. Результати розрахунків виявились близькими до точних розрахунків розглянутої задачі.

4. Аналіз результатів дозволяє зробити висновки відносно стану конструкції та її деформації під впливом різного виду навантажень. Розрахувати якими мають бути пластинчасті скінченні елементи, їх кількість та розташування відносно розподілу напружень на конструкцію, що піддається деформації. За допомогою візуалізації результатів розрахунку, можна виявити небезпечні дільниці на конструкції та посилити їх, або зменшити кількість скінченних елементів в місцях менш навантажених.



ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Лантух-Лященко А.І. ЛІРА. Программный комплекс для расчета и проектирования конструкций.- Киев-М.: 2011.- 312 с.

2. Городецкий А.С., Шмуклер А.В., Бондарев А.В. Информационные технологии расчета и проектирования строительных конструкций.- Харьков: НТУ «ХПИ», 2003 - 889 с.

3. Сізова Н.Д., Петрова О.О., Гречко Н.В., Солодовник Г.В. Система автоматизованих розрахунків і проектування конструкцій ЛІРА 9.2.- Навчально-методичний посібник. - Харків: ХДТУБА, 2008.- 212 с.

4. Методичні вказівки, контрольні завдання та типові приклади до вивчення курсу «Будівельна механіка»/Упоряд. С.В. Олешкевич та ін. - Харків: ХДТУБА, 2010.- 116 с.

5. Васильева В.Н. Введение в теорию метода конечных элементов. - Иркутск, 1986.

6. Деклу Ж. (J. Descloux) Метод конечных элементов. - М.: Мир, 1976.

7. Зенкевич О. (O.C. Zienkiewicz), Морган К. (K. Morgan) Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. - М.: Мир, 1986.

8. Галлагер Р. (Richard H. Gallagher) Метод конечных элементов. Основы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984.

9. Норри Д. (D.H. Norrie), Ж. де Фриз (G. de Vries) Введение в метод конечных элементов. - М.: Мир, 1981.

10. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. - М.: Мир, 1979.

11. ДБН В.1.2-2:2006 "Навантаження і впливи".

12. СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и ж/б конструкций".

13. Байков В.Н., Сигалов Э. Е. Ж/б конструкции - общий курс: Учебник - М., 1991. - 712 с.

14. Голышев А.Б. Проектирование железобетонных конструкций.: Справочное пособие. - К.: Будівельник, 1985. - 496 с.

15. Мандриков А.П. Примеры расчета ж/б конструкций. - М., 1989. -423с

16. Городецкий А.С., Шмуклер В.С., Бондарев А.В. Информационные технологии расчета и проектирования строительных конструкций. Учебное пособие. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2003. - 889 с.

17. Шамровський О.Д. Розрахунок стрижневих конструкцій методом послідовних переміщень із урахуванням геометричної нелінійності / О. Д. Шамровський, Д. М. Колесник, Ю. О. Лимаренко // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні №1, 2009 - с.78-85.

18. Охорона праці користувачів ПК [Електронний ресурс] Режим доступу: https://pidruchniki.com/1321011738196/bzhd/ohorona_pratsi_koristuvachiv

19. Порядок дій працівників у разі пожежі [Електронний ресурс] Режим доступу: http://nmc-chernihiv.net.ua/pamyatky/dlyapidpryemstv/133-diipracivnykivprypozhezhi

20. Шамровский А.Д. Метод последовательных приближений для расчета стержневых систем / А. Д. Шамровський, А. И. Безверхий, В. В. Кривуляк // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні №2, 2008 - с.110-118.

21. Журнал «Охорона праці та пожежна безпека», № 7, 8, 2016

Размещено на Allbest.ru