Выбор монтажных кранов

При выборе кранов для выполнения строительно-монтажных ра­бот необходимо установить техническую возможность использования данного типа и типоразмера крана, а также выполнить технико-эко­номическое обоснование его применения.

Исходными данными для выбора являются габариты и объемно-планировочное решение зданий и сооружений; параметры и рабочее положение монтируемых грузов; метод и технология монтажа; усло­вия производства работ (подъездные пути, склады, близость соседних сооружений, грунтово-климатические особенности, конструкция под­земной части и др.).

При определении технических параметров кранов (грузоподъем­ность, вылет, высота подъема) рассматриваются базовые модели и их модификации с различными видами сменного оборудования: стрело­вое и башенно-стреловое, с различными гуськами, с балочными и подъемными стрелами.

Башенные краны. Схемы определения параметров башенных кранов при их выборе показаны на рис. 35.

Требуемая высота подъема

H _п = h ₁ + h ₂ + h ₃ + h ₄,

где h ₁– высота монтируемого здания от основания крана, м; h ₂ – вы­сота монтируемого элемента, м; h ₃ – расстояние от верхней отметки здания до низа груза (0, 5…1 м); h ₄ – высота грузозахватных устройств (2…4, 5 м в общем случае или 6, 5…9, 5 м для траверс при монтаже ферм, балок и многоярусной подвески плит).

Необходимый вылет определяют в зависимости от ширины здания и расстояния от крана до возводимого здания.

При возведении подземной части вылет

L = а + с + b _п,

где а –расстояние от оси вращения крана до бровки котлована, м; с – величина заложения откоса плюс расстояние от подошвы откоса до оси стены здания, м; b _п– ширина подземной части здания, м.

При возведении надземной части зданий вылет

L = d + b _н,

где d – расстояние от оси вращения крана до здания, м; b _н – ширина надземной части здания с учетом выступающих элементов (балконы и др.), м.

 

 

Рис. 35. Схемы определения параметров башенного крана при его выборе для возведения надземной (а) и подземной (б) частей здания

 

Для башенных кранов с вращающейся платформой и нижним расположением балласта

d = R _п + (0, 7…1),

где R _п – радиус выступающей части платформы, м; 0, 7...1 – зазор между поворотной платформой и зданием, м.

Для башенных кранов с верхним положением противовеса:

при здании выше нижней части поворотной консоли крана

d = R _п + (0, 5...1),

где R _п – длина противовесной консоли, м.

 

При здании ниже нижней части поворотной консоли крана

d = Δ l + + (0, 7…1),

где В – колея крана, м; Δ l – расстояние от колеи до выступающей части ходовой рамы, м.

Грузоподъемность выбираемого крана принимают больше суммы массы груза и грузозахватных органов с учетом ее возможного откло­нения: Q = K _м q,

где K _м – коэффициент, учитывающий массу грузоза­хватных органов и величину ее отклонения, K _м = 1, 08... 1, 12; q – масса монтируемого груза, т.

После выбора крана по грузоподъемности проверяют соответствие необходимого момента, создаваемого грузом, грузовому моменту вы­бранного крана.

Стреловые краны. Требуемые параметры рабочего оборудования стреловых кранов определяют с учетом допустимого зазора 1, 5 м между зданием и стре­лой и приближения груза к стреле.

Высота подъема конструкции

Н _п = L _с sin α – tg α + h _с,

где L _с – длина стрелы, м; α – угол наклона, град; h _с – расстояние от основания крана до оси пяты стрелы; l – высота (длина) конструк­ции, м.

Минимальная длина стрелы (без учета зазора между стрелой и зда­нием) для обслуживания здания высотой Н _зили подачи конструкций на заданный монтажный уровень

L _c = Н _з – – ,

где l _K– расстояние от наружной стены здания до наиболее удаленно­го места установки конструкции, м; α – угол наклона стрелы мини­мальной длины, град;

α = arctg .

 

При оборудовании крана гуськом минимальная длина стрелы

 

L _c = Н _з – – ,

 

где l ₁= l _г – l ₂; l _г – длина гуська, м; l _г = l _к соs β; β – угол накло­на гуська к горизонту, град; l _к– расстояние от наружной стены до оси, проходящей через крюк, м; l ₂ – расстояние от оси гуська до наруж­ной стены.

Вылет при монтаже элементов подземной части здания в открытом котловане с учетом минимального расстояния от крана до бровки котло­вана

L = e + k + c + b _н,

 

где е – длина колеи крана, м, е = 0, 5; k –расстояние от опоры крана до ос­нования откоса котлована, м (таблица).

При эксплуатации кранов одним из весьма важных факторов явля­ется выбор параметров стреловых самоходных кранов таким образом, чтобы машина полностью удовлетворяла требованиям, предъявлен­ным к ней.

 

Минимально допустимые расстояния от опоры крана

до основания откоса котлована, м

Таблица 1

 

Глубина котлована, м	Грунт
Песчаный, гравийный	Супесчаный	Суглинистый	Лессовый, сухой	Глинистый
	1, 5	1, 25
		2, 4			1, 5
		3, 6	3, 25	2, 5	1, 75
		4, 4
		5, 3	4, 75	3, 5	2, 25

 

Примечание. Данными таблицы 1 не рекомендуется пользоваться в осенне-весенние периоды.

 

Такими параметрами являются: минимальная длина стрелы L _мин, расстояние от пяты стрелы до передней стенки здания R и превышение головки стрелы над зданием Δ h.

Они определяются формулами (рис. 28):

L _мин = b [1 + ] = b (1 + φ ²) ;

R = b b φ ²; Δ h = b = b φ,

 

где h –высота от пяты стрелы до вершины здания; b – ширина зда­ния или расстояние, на которое необходимо подать груз внутрь зда­ния; φ – монтажный параметр, φ = (на рис. 28 Н –условная высота здания с учетом зазора АB; h ₀–высота пяты стрелы). Зная высоту монти­руемого объекта и его ширину, можно расчетным путем получить не­обходимые значения.

Минимальная ширина проезжей части при передвижении кранов принимается на 1…2 м больше ширины крана с дополнительной про­веркой по формулам (рис. 29):

S = R _нар – R _вн + (1...2),

 

где R _нар – радиус, описываемый наружной наиболее удаленной точ­кой b от центра поворота крана; R _вн – радиус, описываемый внут­ренней наименее удаленной точкой b' от центра поворота.

Рис. 36. Схема определения ме­ста стоянки стрелового самоход­ного крана у сооружаемого зда­ния	Рис. 37. Схема определения шири­ны закругленной проезжей части при передвижении по закруглению

R _нар = , R _вн = R _мин – ,

где дополнительно АP – координата точки С относительно продоль­ной оси крана а – а'; СP– координата точки Сотносительно попе­речной оси крана b – b'; R _мин – минимальный радиус поворота.

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.

При выборе кранов руководствуются их параметрическими, детермини­рованными и свободными характеристиками.

Параметрические характеристики учитывают максимальную массу элементов, максимальное удаление монтируемых элементов от оси вращения крана и высоту подъема.

К детерминированным относятся соответствия параметров кранов технологическим ограничениям при производстве монтажных работ, по точности установки элементов, по дорожным и габаритным условиям строительной площадки.

Свободные характеристики включают в себя организационные ограни­чения по темпу монтажа, производительности кранов, дальности их переба­зирования. Выполнение этих требований влияет на технико-экономические показатели процесса монтажа.

Выбор монтажного комплекта определяется методом ведения работ, так как он влияет на параметрические требования к машинам и на технико-эко­номические показатели их работы. В общем виде выбор крана осуществля­ется по параметрическому соответствию требованию объекта, соответствию по технологическим ограничениям и окончательной оценке по результатам технико-экономического расчета с учетом организационных факторов.

Выбор монтажного крана по параметрическим характеристикам (техническим параметрам) начинают с уточнения следующих данных: массы монтируемых элементов, монтажной оснастки и грузозахватных устройств; габаритов и проектных положений элементов в монтируемом здании. На основании этих данных выбирают группу элементов, характеризующихся максимальными монтажными параметрами, для которых определяют минимальные требуемые параметры крана.

Требуемая грузоподъемность крана

Q _к= m _э+ m _ос+ m _гр,

где Q _к – требуемая минимальная грузоподъемность крана, т;

m _э – масса монтируемого элемента, т;

m _ос – масса монтажной оснастки, т;

m _гр – масса грузозахватных устройств, т.

Высоту подъема грузового крюка над уровнем стоянки крана определяют по формуле (см. рис. 38, а)

H _к = h ₀ + h _з + h _э + h _ст,

где h ₀ – превышение низа монтируемого элемента над уровнем стоянки башенного 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), м;

h _э – высота (или толщина) элемента в монтажном положении, м;

h _ст – высота строповки в рабочем положении от верха монтируемого элемента до крюка крана, м.

Вылет стрелы крана (крюка крана)

L _к= a /2+ b + c,

где a – 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.

Для стреловых самоходных кранов (на автомобильном, пневмоколесном и гусеничном ходу) определяют высоту подъема крюка H _к, длину стрелы L _с и вылет крюка L _к.

Высоту подъема крюка H _к определяют так же, как для башенных кранов.

Длина стрелы крана без гуська (рис. 38, б)

L _с = (H ₀ – h _с)/sin α + (b +2 S)/(2cos α),

где H ₀ – сумма превышения монтажного горизонта, м;

h _с – 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:

tg α =

По длине стрелы находят вылет крюка:

L _к = L _с cos α + d,

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

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

h _п = [(b +2 S)/cos α ]sin α – h _ст,

где h _ст – высота строповки, м.

Полученное значение необходимо сравнить с длиной грузового полиспаста выбираемого крана (обычно h _п = 1, 5 … 5, 0 м).

Для стреловых кранов, оборудованных гуськом (рис. 38, в), наименьшая допустимая длина стрелы при β = 0

L _с = (H – h _с)/sin α,

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

Вылет стрелы с гуськом

L _с.г = (H – h _с)/tg α + L _г /cos β + d,

где β – угол наклона гуська к горизонту;

L _г – длина гуська (от оси опоры до оси грузового блока), м.

Рассмотренный способ определения вылета крюка справедлив при условии передвижения крана вдоль фронта монтажа элементов. Однако это не единственный случай определения вылета стрелы стрелового самоходного крана.

 

 

а)

а

б)

 

 

Рис. 38. К определению технических параметров: а – башенного крана;

б – стрелового крана без гуська; в – то же, с гуськом; г – то же, без гуська с

поворотом в плане; д – грузовая характеристика:

1 – основной подъем (крюк стрелы); 2 –вспомогательный подъем (крюк гуська)

Если же будет осуществляться монтаж ряда параллельно укладываемых элементов с одной стоянки краном, стоящим против средних элементов этого ряда, то для укладки удаленных от оси пролета элементов придется поворачивать стрелу крана в горизонтальной плоскости на угол γ (см. рис. 38, г).

 

в)

 

 

д)

д)

г) к определению технических параметров стрелового крана

без гуська с поворотом в плане

Рис. 38. (Продолжение)

При повороте будут изменяться вылет крюка, длина и угол наклона стрелы (обозначим его α _γ ), а также высота подъема крюка.

Используя ранее полученные значения, определяют угол поворота стрелы

 

tg γ = D / L _к,

где D – горизонтальная проекция рас- стояния от оси пролета до центра мон-тируемого элемента, м.

Получив значение угла γ, определяют проекцию длины стрелы:

д

L _сγ = L _к/cos γ – d. грузовая характеристика

Рис. 38. (Окончание)

 

Так как разность H – h _с остается неизменной, можно определить tg α _γ по формуле

tg α _γ = (H – h _с + h _п)/ L _сγ ,

где α _γ – угол наклона стрелы при повороте на угол γ.

Зная величину угла α _γ , определяют минимальную длину стрелы крана L _γ для монтажа крайнего элемента:

 

L _γ = L _сγ /cos α _γ .

Вылет крюка L _кγ получают, прибавляя к проекции длины стрелы величину d:

L _кγ = L _сγ + d.

После выявления необходимых технических параметров по таблицам или графикам взаимозависимых кривых грузоподъемности, вылета и высоты подъема крюка крана (см. рис. 38, д), приведенных в справочной литературе, определяют соответствующие марки кранов.

Если окажется возможным осуществлять монтаж конструкций кранами нескольких марок и даже типов, то находят экономическую эффективность использования подобранных кранов в условиях данного строительства. Эко­номическую эффективность использования того или иного типа крана (или комплекта кранов) определяют путем сравнения технико-экономических по­казателей, основными из которых являются продолжительность монтажа, трудоемкость монтажа и стоимость монтажных работ на единицу конструк­ции.

Указанные показатели характеризуют конструктивные особенности кранов (производительность, число обслуживающего персонала и др.), степень охвата краном монтажных работ и использования его по времени и грузоподъемности, производительность труда рабочих, эксплуатационные затраты на транспортирование, монтаж и демонтаж, а также расход электроэнергии, топлива, горючего, смазочных материалов и прочее.