Применение башенных кранов в строительстве
При производстве строительных работ большую роль играют подъемные механизмы, способные поднять на заданную высоту строительные материалы, инструменты, строительные конструкции, арматуру, бетон вспомогательные машины и механизмы и другие необходимые для строительства материалы. При строительстве многоэтажных зданий применяются башенные краны, позволяющие поднимать на высоту предметы, которые невозможно поднять в ручном режиме. Башенные краны применяются для выполнения монтажных работ при разных видах строительства для вертикального и горизонтального перемещения грузов. Они также применяются на складах и строительных полигонах.
Башенные краны www.riza-gold.ru характеризуются высоким расположением стрелы и большим расстоянием вылета крюка, охватывающим большую площадь подстрелового пространства, в котором расположена строительная площадка. По основным характеристикам башенные краны делятся на самоходные, движущиеся по проложенным по территории стройки рельсам, самоподъемные, опирающихся на каркасную основу и приставные, опирающиеся на каркас возводимого строения. Для строительства домов высотой до 16 этажей используют самоходные или самоподъемные, для более высоких зданий используют приставные и самоподъемные краны. По типу башни краны бывают с поворотной и неповоротной башней.
Движение крюка может быть организовано как с помощью нагрузочной тележки, двигающейся по стреле, так и с использованием управляемой (маневровой) стрелы. Остов башенного крана может быть решетчатого или трубчатого вида. Наиболее важным параметром башенного крана является его грузоподъемность. Она является основным показателем производственных возможностей и определяется грузоподъемностью при максимальном вылете крюка. Для большинства кранов, применяемых в строительстве жилых домов, используется конструкция с неизменной грузоподъемностью для всех вылетов крюка. Также выпускаются краны с переменной грузоподъемностью, которая определяется по установленному для данного крана максимальному грузовому моменту для каждого вылета крюка.
Применяемые в жилищном и гражданском строительстве башенные краны в основном имеют грузоподъемность до 10 т. и вылет крюка 20-30 м. Также имеются краны и с большим или меньшим расстоянием вылета. Для стационарных приставных кранов длина вылета играет большую роль с целью охвата большей площади строительной площадки. При строительстве многоэтажных домов с небольшим количеством секций используется обычно один башенный кран. При большем количестве секций ставят два крана с одной стороны строящегося дома. Современные модели башенных кранов оснащаются защитными системами, повышающими безопасность работы. Они исключают повреждение подъемного механизма и опрокидывание крана.
Краны для возведения многоэтажных зданий
Строительство
Для строительства панельных и блочных зданий повышенной этажности применяют ряд специальных кранов, в частности кран КБ-160.2.
Кран КБ-160.2 предназначен для возведения сборных зданий высотой до 14 этажей. Грузовые характеристики крана изменяются в пределах 5,5—8 т в зависимости от вылета стрелы и числа промежуточных секций в башне и стреле. Решетчатые башня и стрела, противовес, все механизмы и электроаппаратура смонтированы на поворотной платформе.
Кран может проходить по криволинейным путям с радиусом кривизны по внутреннему рельсу 7 м. Плавная посадка груза обеспечивается электротормозом грузовой лебедки. Перевозится в собранном виде без промежуточных секций в башне на специальной подкатной тележке в прицепе к автомобилю.
Кран КБ-160.1М предназначен для строительства 9—10-этажных зданий, имеет трубчатую конструкцию. Вылет стрелы — от 10 до 20 м, высота подъема крюка — до 33 м, грузоподъемность 8 т. Применение трубчатых конструкций позволяет уменьшить ветровое давление, снизить вес крана, понизить центр тяжести.
Кран КБ-180 грузоподъемностью от 6 до 10 т крепится к возводимому зданию с помощью специальных связей, поэтому его башня неподвижна. Кроме этого, при строительстве домов повышенной этажности применяют краны БК-300.
Рассмотрим стройгенплан и привязку башенных кранов БК-300 на строительстве 27-этажного (24 жилых, 2 технических этажей и 1 цокольного) жилого крупнопанельного бескаркасного дома серии II—57 из прокатных панелей в Москве возле ВДНХ. Оси рельсовых путей длиной по 112,5 м находились на расстоянии 17,5 и 22 м от средней продольной оси дома. Вначале один кран обслуживал первую и вторую захватки, второй кран — третью и четвертую захватки. При возведении верхних этажей один кран с наклонной стрелой обслуживал все четыре захватки со стороны главного фасада, другой — те же четыре захватки с противоположной стороны.
Башни кранов имели вставки для обеспечения большей высоты подъема крюка. Значительная грузоподъемность кранов связана с весом ряда конструкции. Наибольший вес (10 т) имели ригели и панели перекрытий, которые являлись элементами пола нижнего технического этажа. Применение мощных кранов БК-300 для сооружения обычных сборных домов экономически нецелесообразно.
Самоходный полноповоротный башенный кран С-981А на рельсовом ходу используется при строительстве многоэтажных жилых домов высотой до 12 этажей. Вылет стрелы (крюка) 12,5—25 м, грузоподъемность крана 4—8 т, высота подъема крюка —до 48 м. Высоту башни изменяют подращиванием ее снизу. Перевозится кран на прицепе автомашиной КрАЗ-221. Стационарный монтажный приставной башенный кран КБ-573 имеет грузоподъемность 4—10 т.
По мере возведения здания башня крана наращивается секциями при помощи монтажной стойки. При высоте подъема груза до 37,5 м кран работает свободностоящим. При увеличении высоты башни кран крепится к зданию специальными связями. Вылет стрелы изменяется от 2,5 до 40 м с помощью каретки, перемещающейся горизонтально вдоль стрелы. Оголовок со стрелой и противовес вращающиеся. Перевозится отдельными узлами. Монтаж и демонтаж производится с помощью собственных механизмов и 10-тонного автокрана.
Для сооружения зданий высотой более двадцати этажей используются полноповоротные башенные краны типа КБК-250 грузоподъемностью до 10 т. с максимальным вылетом стрелы 39 м.
Классификация башенных строительных кранов
Верейкин А.А. МГТУ им. Н.Э. Баумана, Верейкин И.А. University of Applied Sciences in Jyvaskyla.
При высотном строительстве в РФ глобальный объём всех подъёмно-транспортных работ (свыше 98%) производится с использованием башенных кранов (БК) [1]. Соответственно, башенные краны играют роль одного из ключевых механизмов в строительстве. Следует отметить, что в других странах доля работ с использованием БК может существенно отличаться, например, в США больше используются подъёмные платформы, которые крепятся либо к стенам строящегося здания снаружи, либо устанавливаются в лифтовых шахтах.
БК, применяемые в строительстве, различаются по функциональному назначению, по конструктивным особенностям башен, конструкции стрел и ходового устройства, а также способу монтажа. В соответствии с этими различиями краны башенного типа классифицируются по следующим признакам:
1. Строительно-монтажные башенные краны. Это наиболее распространенная функция, краны данного назначения составляют до 90% всех БК, используемых в гражданском, промышленном, а также жилищном строительстве (рис.1).
Рис.1. Башенные краны в жилищном строительстве
2. Промышленные БК. Обеспечение работы промышленных предприятий, погрузочно-разгрузочных и складских комплексов, производств, например, заводов железобетонных изделий (ЖБИ) (рис.2).
Рис. 2. Башенные краны на заводах ЖБИ.
3. Специальные БК. Краны данной группы используются на нестандартных объектах и могут выполнять уникальные операции (рис. 3).
Рис. 3. Кран на обеспечении работ на гидротехническом сооружении.
- Конструктивные варианты механизма поворота [3]
1. Краны с поворотной башней (рис. 4). БК данного типа имеют поворотное устройство внизу башни, на ходовой раме крана или на крановом портале. Поворотное устройство обеспечивает более высокую маневренность крана на стройплощадке.
Рис. 4. Краны с поворотной башней.
2. Краны с неповоротной башней (рис. 5), имеющие поворотное устройство в верхней части башни. В данном варианте поворачиваются стрела и противовесная консоль крана, сама башня не поворачивается. БК данного типа имеют большую грузоподъёмность, но меньшую маневренность.
Рис. 5. Кран с неповоротной башней
1. Краны с башнями постоянной длины (рис. 6). БК такого типа имеют башню фиксированной высоты, которая монтируется с помощью автокранов на строительной площадке, далее кран может эксплуатироваться только в заданном диапазоне высот. Краны этого типа обычно используются при возведении стандартных жилых зданий. К их плюсам можно отнести быстроту монтажа (башня целиком устанавливается на стройплощадке) и неизменные технические характеристики, не требующие перерасчета для каждого конкретного строительства. К минусам можно отнести фиксированную высоту башни и, соответственно, фиксированную и, как правило, не очень большую высоту подъема, а также более сложную логистику, так как башня доставляется на стройплощадку целиком.
Рис. 6. Кран с башней постоянной длины
2. Краны с телескопическими башнями (рис. 7). Секции башни данного вида крана могут иметь либо соосное, либо боковое расположение. Монтаж и перевозка данных кранов достаточно просты, что позволяет получить относительно низкую себестоимость установочных работ при возможности варьирования высоты башни.
Рис. 7. Кран с телескопической башней.
3. Краны с башнями, подращиваемыми снизу, либо наращиваемыми сверху (рис. 8). Данный вид кранов позволяет варьировать высоту башни и, соответственно, высоту подъема в наиболее широких пределах. В последнее время более популярным решением является наращивание башни сверху, как наиболее удобное при монтаже.
Рис. 8. Кран с башней, подращиваемой сверху
4. Краны со складывающимися башнями (рис. 9). Данный тип БК имеет облегченный монтаж и логистику, так как кран перевозится и собирается крупными элементами.
Рис. 9. Кран со складывающейся башней.
1. Краны с подъёмной стрелой (рис. 10). Вылет стрелы регулируется краном путём поворота стрелы относительно опорного шарнира в горизонтальной плоскости. Данная конструкция стрелы позволяет иметь большую высоту подъема, грузоподъёмность. Краны с подъемной стрелой проще в транспортировке и монтаже, а также имеют высокую маневренность. При использовании данного типа стрел груз невозможно подвести близко к башне, что сужает рабочую зону крана, а также невозможно осуществить строго горизонтальное передвижение груза.
Рис. 10. Кран с подъёмной стрелой
2. Балочные краны (рис. 11) регулируют вылет стрелы с помощью перемещения тележки с прицепным устройством по стреле. Тележка делает конструкцию стрелы крана более сложной, а саму стрелу более тяжелой, что делает процесс монтажа и транспортировки крана менее технологичным. При этом возможность передвижения груза относительно стрелы крана на тележке увеличивает рабочую зону крана.
Рис. 11. Кран балочного типа
3. Краны с шарнирносочленёнными стрелами (рис. 12) являются универсальными и могут регулировать вылет стрелы обоими способами. Данный тип стрел является самым сложным для монтажа и дорогим при приобретении, поэтому они обычно используются на крупных уникальных объектах промышленного строительства, либо заводах ЖБИ. В данном сегменте производители РФ практически не присутствуют.
Рис. 12. Башенный кран с шарнироносочленённой стрелой.
- Мобильность и тип несущей установки [4]
1. Передвижные — на шасси автомобильного типа (рис. 13 а), на рельсах (рис. 13 б), на гусеничном ходу (рис. 13 в). Рельсовые краны являются самым часто используемым видом передвижных кранов. Данный тип кранов позволяет крану перемещаться на стройплощадке и увеличивает площадь, на которой потенциально возможно использовать кран для проведения работ по подъёму и перемещению грузов.
а. Кран на шасси автомобильного типа
б. Кран на рельсах
в. Кран на гусеничном ходу
Рис. 13 (а,б,в). Передвижные башенные краны.
2. Стационарные (рис. 14) краны. Краны монтируют на стройплощадке на фундаменте. Данные краны имеют наименьшую стоимость и используются для строительства одного объекта, после чего могут выводиться из эксплуатации.
Рис. 14. Стационарный кран.
3. Самоподъёмные (рис. 15) краны. Краны данного типа монтируют прямо внутри строящегося объекта, как правило, в будущих лифтовых шахтах. Данный тип кранов используется при строительстве зданий большой высотности. По завершению строительства краны изымаются из лифтовых шахт и транспортируются на другой строительный объект.
Рис. 15. Самоподъёмные краны.
4. При строительстве высотных зданий, для достижения большей устойчивости, кран закрепляется к стене объекта. Краны такого типа классифицируются как приставные (рис. 16).
Рис. 16. Приставные краны.
На рынке строительной техники существует несколько видов башенных кранов для различного климата [5]:
Таблица 1. Варианты климатического исполнения БК.
| № | Климатическое исполнение | Температура эксплуатации |
| 1 | У — для районов с умеренным климатом | до -45°С |
| 2 | ХЛ — для районов с холодным климатом | до -65°С |
| 3 | Т — для районов с тропическим климатом | до + 55°С |
| 4 | ТВ — для районов с тропическим влажным климатом | до + 45°С |
Примечание. Необходимо учитывать, что многие импортные краны в климатическом исполнении У имеют нижнее границу температуры эксплуатации -20°С.
Заключение.
Различают множество вариантов исполнения башенных кранов, каждый из которых может быть оптимален для строительно-монтажных работ различного рода, проводимых в некоторых специфических условиях. При выборе оптимального вида конструкции крана для строительных работ необходимо учитывать следующие факторы:
- конфигурацию строительной площадки и строящегося объекта (наличие площади для установки крана, возможность прокладки путей для передвижения крана, несущую способность грунтов на стройплощадке);
- высотность подъёма и массу поднимаемых грузов;
- сроки проведения работ;
- климатические условия проведения работ.
Основные статьи затрат при эксплуатации башенных кранов: затраты на приобретение/аренду крана, транспортировка крана к месту эксплуатации, монтаж крана на стройплощадке, эксплуатационные расходы.
Правильный выбор крана даст возможность решить грузоподъемные задачи в процессе строительства максимально эффективным способом. В то же время, неправильный выбор башенного крана может серьезно осложнить процесс строительства и увеличить его стоимость. В некоторых случаях задачи по производству подъёмно-транспортных работ могут быть решены на объекте не большими башенными механизмами, а малым грузоподъёмным оборудованием или грузовыми строительными подъёмниками различных видов.
Более подробно вопрос о технико-экономического обоснования выбора вида крана рассмотрен в следующей статье.