Выбор монтажных кранов для монтажа строительных конструкций

Монтаж строительных конструкций и оборудования

Под технологическим процессом монтажа строительных конструкций понимают процессы и операции, в результате выполнения которых получают часть сооружения или само сооружение. Монтаж может выполняться со складских площадок или с транспортных средств.

Монтаж строительных конструкций осуществляют монтажным комплектом, в состав которого входят ведущая машина (монтажный кран или другие монтажные механизмы), вспомогательные машины (погрузочно-разгрузочные и транспортные машины) и технологическое оборудование (грузозахватные устройства, кондукторы, устройства для временного закрепления, выверки и др.). Необходимое количество вспомогательных средств механизации и технологической оснастки определяют исходя из эксплуатационной производительности крана. Выбор монтажного комплекта определяется методом ведения работ, так как он влияет на параметрические требования к машинам и на технико-экономические показатели их работы.

Сначала (на I этапе) по основным техническим показателям - грузо­подъемности, вылету крюка и высоте подъема или глубине опускания выби­рают несколько вариантов технически пригодных типов или марок кранов, а затем (на II этапе) из них методом технико-экономического сравнения по приведенным затратам выбирают наиболее экономичный вариант монтаж­ного крана.

Выбор монтажного крана для монтажа сооружения по техническим характеристикам (параметрам), начинают с уточнения массы монтируемых сборных элементов (фундаментов, колонн, ригелей, плит и т.п.), монтажных приспособлений и грузозахватных устройств, габаритов и проектных положений сборных элементов в монтируемом здании. На осно­вании этого определяют группу элементов, характеризующуюся максималь­ными монтажными параметрами, для которых определяют минимальные требуемые параметры крана. Схемы к их определению представлены на рис. 7.1.

Требуемая грузоподъемность крана

(7.1)

Рис. 7.1 – Определение технических параметров крана

а - башенного крана, б - стрелового крана без гуська, в - то же, с гуськом, г - то же, без гуська с поворотом в плане, д - взаимосвязь грузоподъемности, вылета и высоты подъема (грузовая характеристика крана); 1 - основной подъем крюка, 2 - вспомогательный подъем

где m_э - масса монтируемого элемента, т; m_ос - масса монтажной оснастки, т; m_гр - масса грузозахватных устройств, т.

Для монтажа зданий наиболее подходят башенные или приставные, а также стреловые краны.

При монтаже здания башенным или приставным краном (рис. 7.1, а) вылет его крюка определяется по формуле:

(7.2)

где а - ширина подкранового пути, м; b - расстояние от оси головки подкра­нового рельса до ближайшей выступающей части здания, м; с - расстояние от центра тяжести монтируемого элемента до выступающей части здания со стороны крана, м.

Высоту подъема крюка крана над уровнем стоянки крана определяют следующим образом:

(7.3)

где h_o - превышение низа монтируемого элемента над уровнем стоянки кра­на, м; h_з - запас по высоте, требующийся по условиям безопасности монта­жа для заводки конструкции к месту установки или переноса через ранее смонтированные конструкции (0,3 - 0,6 м); h_э - высота (или толщина) сбор­ного элемента в монтажном положении, м; h_cm - высота строповки в рабо­чем положении от верха монтируемого элемента до крюка крана, м.

Для стреловых самоходных кранов (на автомобильном, пневмоколесном и гусеничном ходу) высоту подъема крюка Н_к определяют так же, как для башенных кранов.

Длина стрелы крана без гуська (рис. 7.1, б)

(7.4)

где Н_о – сумма превышения монтажного горизонта, м; h_c – превышение шарнира пяты стрелы над уровнем стоянки крана, м; b – ширина (длина) монтируемого элемента, м; α – угол наклона стрелы к горизонту; S – расстояние от края монтируемого элемента до оси стрелы, S ≥ 1,5 м.

Наименьшая длина стрелы крана обеспечивается при наклоне ее оси под углом α

(7.5)

Вылет крюка

(7.6)

где d – расстояние от оси поворота крана до оси опоры стрелы, принимается 1,5 м.

Помимо определения вылета крюка при окончательном выборе кра­на надо проверить также достаточность размера грузового полиспаста:

(7.7)

где h_ст - высота строповки, м.

Полученное значение следует сравнить с величиной грузового поли­спаста выбираемого крана (обычно h_п= 1,5 - 5,0 м).

Для стрелового крана, оборудованного стрелой с гуськом (рис. 7.1, в), необходимые характеристики определяют следующим образом.

Наименьшая допустимая длина стрелы при β = 0

(7.8)

где Н - превышение оси вращения гуська над уровнем стоянки крана, м.

Вылет стрелы с гуськом

(7.9)

где L _{c г} - длина гуська (от оси опоры до оси грузового блока), м.

Данная методика определения вылета крюка пригодна при условии передвижения крана вдоль фронта монтажа элементов. Если же монтаж бу­дет вестись краном, стоящим против средних элементов с одной стоянки пу­тем поворота его стрелы на угол φ (рис. 7.1, г), что часто имеет место при монтаже плит покрытий одноэтажных зданий (например, зданий фильтров, насосных станций и др.), методика будет другой. При повороте стрелы кра­на на угол φ, что необходимо для монтажа удаленных от оси пролета эле­ментов, будут изменяться вылет крюка, длина и угол наклона стрелы, а так­же высота подъема крюка.

Используя ранее полученные значения, определяют угол наклона стрелы

(7.10)

где D - горизонтальная проекция расстояния от оси пролета до центра мон­тируемого элемента, м.

Получив значение угла φ, определяют проекцию длины стрелы из зависимости

(7.11)

Выбор монтажного крана для монтажа водопроводных емкост­ных сооружений имеет ряд особенностей. Требуемый вылет крюка L_к определяется в основном в зависимости от применяемой схемы монтажа сооружения, которая, в свою очередь, зави­сит от размеров монтируемого сооружения. Так, для сооружений неболь­ших размеров, когда их ширина (В_соор) не превышает 15 м (В_соор< 15 м), применяют I схему монтажа, при которой кран и транспортные средства в процессе работ передвигаются по берме котлована (рис. 7.2, а). В этом слу­чае вылет крюка

(7.12)

где В_к - ширина котлована по дну; m - коэффициент крутизны его откоса; h - его глубина; Б_кр - ширина базы крана (колея).

Для сооружений больших размеров, когда В_соор > 15 м, применяют II схему монтажа, при которой кран и транспортные средства передвигаются вокруг сооружения по дну котлована, а для монтажа особо крупных соору­жений, когда ширина их в несколько (n) раз превышает 15 м (В_соор > 15 n м) применяют III схему, при которой они передвигаются внутри сооружения, по его днищу. Работа крана по схемам II и III с передвижением его в макси­мальном приближении к монтируемым конструкциям позволяет вести мон­таж на минимальном вылете крюка:

(7.13)

где R_м - радиус поворота машинной платформы крана; 1 - просвет между кра­ном и сооружением, м; δ₁- толщина устанавливаемых конструкций.

Рис. 7.2 – Схемы определения вылета крюка крана и высоты его подъема при монтаже емкостных сооружений

а – схемы движения крана и транспортных средств по берме котлована, б – то же по дну котлована и доставке конструкций панелевозами, в – то же по днищу сооружения и доставке конструкций бортовыми машинами, г – положение стрелы, определяемое условием ОБ' > ОА = 1,5 м и при ОА' > ОБ = 1,5 м

Учитывая необходимость поворотов крана для снятия конструкций с транспортных средств, а затем для установки их в проектное положение, не­обходимо производить проверку на безопасность этих операций по условию

(7.14)

Вылет крюка должен быть достаточным для снятия элементов с транспортных средств. При доставке их панелевозами (рис. 7.2, б)

(7.15)

здесь δ₂ - расстояние между осями панелевоза и доставленной, но еще не снятой с него панели; Б_п - ширина базы панелевоза; 1 - свободный просвет между движущимися машинами (по условию безопасности), м.

Из вычисленных значений L_к и L_к^’ принимают большее. Если пане­ли доставляются в лежачем положении на автомобилях

(7.16)

где Б_а - ширина автотранспортных средств.

Полученные значения L_к проверяют на возможность использования кранов для монтажа плит покрытия (в горизонтальных отстойниках, резер­вуарах) и других конструкций - балок, лотков и т.п. с обязательным соблю­дением условия

ОА = ОБ ≥ 1,5 м (7.17)

где ОА и ОБ - свободные расстояния между образующей стрелы и габари­том монтируемых конструкций (по горизонтали и вертикали).

В этом случае

(7.18)

где Е - расстояние между осью вращения платформы и шарнирного крепле­ния стрелы крана; l ' - расстояние между шарниром крепления стрелы кра­на и стеной монтируемого сооружения; δ - толщина стеновой панели; b - ширина секции (коридора, пролета) сооружения.

В стесненных условиях, для лучшего использования грузоподъемно­сти, кран передвигают на предельно близком расстоянии к фронту монтаж­ных работ, сохраняя ОА = 1,5 м и увеличивая ОБ до предельно возможного значения, ограниченного длиной стрелы (точка Б'). Монтаж легких конст­рукций можно производить на большом вылете крюка (L_K^’’).

При этом сохраняют ОБ = 1,5 м, увеличивая до возможных пределов ОА (точка А’). В обоих случаях вылет крюка определяют по схемам, вы­черченным в масштабе (рис. 7.2, б).

При монтаже особо крупных сооружений применяют комбинирован­ную IV схему, при которой наиболее тяжелые элементы (стеновые панели) крайних стен, а также конструкции ближайшего пролета монтируют с пере­движением крана и транспортных средств по берме котлована, а конструк­ции, расположенные внутри сооружения, - с использованием другого крана, передвигающегося по днищу сооружения. Соответственно вылет крюка крана №1 определяют, как для схемы I, а для крана №2 - схемы III. При мон­таже по схеме IV отпадает необходимость в завозе тяжелых стеновых пане­лей на днище и, кроме того, появляется возможность монтировать конструк­ции одновременно двумя кранами, в результате чего значительно сокраща­ются сроки строительства.

Для подъема и установки элементов при монтаже сооружений, а так­же для погрузочно-разгрузочных работ применяют съемные захватные при­способления (стропы, траверсы и др.).

Высоту подъема крюка (Н') определяют по масштабной схе­ме (рис. 7.2, г):

Н' = H + a + h + l +s' (7.19)

где Н - расчетная высота проектной опоры; а - свободный просвет между опорой и поднятым элементом (для емкостных сооружений принимается не менее 0,5 м); h - высота монтажного элемента; l - высота захватных приспо­соблений; s' - длина сжатого полиспаста (для предварительных расчетов принимаемая равной 1,5 м).

Грузоподъемность крана подбирают в зависимости от массы монтируемых элементов с учетом массы грузозахватных приспособлений и вылета крюка.

Имея вылет крюка, высоту подъема и требуемую грузоподъемность крана, пользуясь справочниками по строительным кранам, в которых приведены графики их грузовых характеристик, подбирают марки или комплекты кранов, равно­значно удовлетворяющих расчетным требованиям. Окончательный выбор наиболее экономичного крана производят на II этапе, сравнивая технико-экономические показатели, рассчитанные для каждого из рассмотренных вариантов.

Выбор наиболее экономичного крана производится пу­тем сравнения приведенных затрат для каждого варианта с учетом эксплуа­тационных расходов и себестоимости монтажных работ.

Себестоимость монтажных работ определяют по формуле:

(7.20)

где Э_р - эксплуатационные расходы на монтаж здания, сооружения или про­кладку трубопровода, руб.; V — объем монтажных работ.

Эксплуатационные расходы равны:

Э_р = n С_м-см+З_р + Н_р (7.21)

где n - число смен работы крана на объекте (здании, сооружении или трубопроводе); С_м-см - стоимость машино-смены крана, руб./смену; З_р - за­работная плата рабочих, включая машинистов, руб.; Н_р - накладные расходы (принимаются в размере 10 – 15 % от общей суммы всех других за­трат).

Определив Э_р и зная объем монтажных работ, уточняют их себес­тоимость С (руб.) для каждого варианта и по минимальному значению определяют наиболее экономичный вариант крана.