Испытания и подтверждение безопасности строительных лесов

Современные города находятся в постоянном изменении: сносятся старые и возводятся новые здания, модернизируется инфраструктура. При этом любая деятельность, связанная со строительством, несет в себе потенциальную опасность. 

Особые риски связаны с работами на высоте. Поэтому строительные леса должны гарантированно выдерживать вес работающих на них людей. Речь идет не только о безопасности персонала, но и прохожих, которые могут оказаться в зоне проведения работ. 

Национальный институт по борьбе с производственным травматизмом (INAIL) — общественная некоммерческая организация. Поскольку её главной деятельностью является защита работников от производственных травм и профессиональных заболеваний, организация обратилась к LEANE International, итальянскому партнеру Dewesoft, с просьбой разработать полную систему испытания строительных лесов.  

Широкое использование лесов в гражданском строительстве и при возведении временных сооружений обусловило разработку широкого ряда национальных и международных стандартов. Эти стандарты регулируют огромное чмсло важных вопросов безопасности. 

Так, в Европе лестницы должны соответствовать новому стандарту EN 131, который вступил в силу 1 января 2018 года. Все передвижные строительные леса должны быть изготовлены в соответствии со стандартом EN 1004, а платформы — согласно требованиям стандарта EN 280, а также одобрены органами, лицензированными для выдачи сертификатов CE. Для лестниц и передвижных вышек сертификация CE не требуется, однако они должны соответствовать европейским стандартам. 

Перед выходом на рынок строительные леса проходят обязательную сертификацию в соответствии со стандартом. Кроме того, структурные изменения, внесенные после выдачи сертификата, делают его недействительным, и строительные леса направляют на повторные испытания.

Итальянский национальный институт по борьбе с производственным травматизмом (INAIL) является научно-техническим органом при Национальной службе здравоохранения. Институт отчитывается перед Министерством здравоохранения по всем аспектам охраны труда, здоровья и профилактики несчастных случаев. 

Для фасадных лесов, изготовленных из сборных компонентов, INAIL выпустил стандарт UNI EN 12810, который состоит из двух частей:

• Часть 1. Технические характеристики фасадных лесов, изготовленных из сборных компонентов, и

• Часть 2. Методы структурного проектирования. 

Точное выполнение инструкций обеспечивает прочность и устойчивость лесов, а значит и безопасность как самих рабочих, так и проходящих внизу пешеходов. Также периодически должны проводиться испытания, чтобы следить за устойчивостью лесов с течением времени. В ходе испытаний к каждому пролёту прилагают одинаковую нагрузку до тех пор, пока леса не обрушатся.

Испытание прочности лесов

Для проведения испытания были сооружены леса, состоящие из четырех пролётов и десяти опор (5 спереди и 5 сзади). Опоры устанавливались на металлической конструкции, и под каждой парой опор устанавливался гидравлический поршень.

Поршень соединялся с верхней частью лесов двумя прочными стальными канатами: когда к поршню прикладывалось давление, оно передавалось на конструкцию.

Каждый пролёт должен выдержать нагрузку не менее 8000 кг, прежде чем леса обрушатся, что и будет считаться концом испытания. Чем больший вес выдержит конструкция, тем лучше. Чтобы нагрузка на леса была равномерной, к каждому из четырех гидравлических поршней применяется одинаковое давление.

Решение Dewesoft — интерфейс шины CAN

Для испытания конструкции использовался гидравлический насос, приводимый в действие комплексным решением Dewesoft для сбора данных, которое включало:

• систему сбора данных SIRIUS (два устройства SIRIUSi-8xSTG с 8 аналоговыми выходами),

• 5 тензометрических датчиков,

• 5 датчиков давления,

• датчики положения PT8CN, передающие данные на ПЛК (программируемый логический контроллер) через интерфейс шины CAN.

Настройка и передача данных PT8CN выполнялись через сеть шины CAN. Управление гидравлическими пропорциональными клапанами осуществлялось по 8 каналам аналогового выхода.

ПО для сбора данных DewesoftX обеспечивает неограниченные возможности обработки сигналов. Процессы обработки данных запускаются одним щелчком мыши. Также предусмотрена встроенная библиотека математических функций. 

В данном случае в качестве механизма контура управления использовался математический модуль ПИД-регулятора, который непрерывно вычисляет значения ошибок и автоматически применяет точную и оперативную коррекцию.

Система действовала по следующему принципу. На каждый гидравлический поршень устанавливался тензодатчик. Он использовался в качестве обратной связи для пропорционального клапана, который приводил в действие гидравлическую систему каждого конкретного поршня. Чтобы гарантировать приложение одинаковой нагрузки ко всем поршням, применялся математический модуль ПИД-регулятора DewesoftX. ПИД-регулятор сначала считывал входной сигнал от тензодатчика на поршне, затем заданное значение, после чего корректировал аналоговый выход для управления пропорциональным гидравлическим клапаном. 

Повышение нагрузки осуществлялось как автоматически, так и вручную. В левой части экрана канала управления DewesoftX расположен регулятор, с помощью которого можно контролировать прилагаемые усилия. Испытание заканчивается, когда леса разрушаются, и (если они выдерживают нагрузку не менее 8000 кг на каждую опору) конструкция успешно проходит сертификацию.

Быстрые автоматизированные испытания

Для измерения горизонтальных и вертикальных деформаций всех балок компания LEANE International установила цепь из более чем 50 датчиков положения с выходом CAN. Датчики были последовательно соединены c помощью оригинальной кабельной системы и подключались напрямую к Dewesoft через стандартный порт CAN, интегрированный в систему сбора данных SIRIUS.

До использования технологии сбора данных Dewesoft во время испытаний нагрузка даже не контролировалась, и оператор вручную увеличивал давление, которое создавали поршни. Благодаря сочетанию измерительной аппаратуры и средств управления (ПИД-регулятора) нагрузка на каждую опору конструкции точно измеряется и контролируется; кроме того, чётко фиксируется каждое повышение нагрузки.

До использования технологии Dewesoft нам приходилось выполнять все испытания вручную. Для создания равномерной нагрузки мы использовали ручные гидравлические клапаны для каждого поршня. Это было очень сложно, и испытания, как правило, занимали много времени. С новой технологией мы можем контролировать каждый шаг испытания, оно полностью автоматизировано и проходит значительно быстрее! Система сама плавно регулирует нагрузку...

Использование датчиков PT8CN в одной сети CAN для измерения деформации лесов позволило создать очень простую и дешёвую систему. Кроме того, такая архитектура даёт возможность увеличить количество точек измерения без риска превысить ограничение числа доступных аналоговых каналов. Калоджеро резюмирует:

... теперь мы можем гораздо эффективнее измерять степень деформации благодаря использованию неограниченного количества датчиков смещения.

Безопасность превыше всего! Успешные испытания — залог продуктивного сотрудничества в будущем.