11. Żurawie budowlane .

Podstawowe parametry żurawia

Udźwig - jest to największa masa ładunku , jaka może być podnoszona przez żuraw w czasie jego pracy z zachowaniem wszystkich warunków wytrzymałościowych , stateczności i bezpieczeństwa pracy. Parametr ten stanowi wartość zmienną , zależną od zmieniającego się wysięgu żurawia.

Wysięg żurawia - jest to odległość od osi obrotu żurawia do pionowej osi haka nośnego. Wysięg żurawia jest również wartością zmienną.

Wysokość użyteczna podnoszenia - jest to odległość mierzona pionowo od poziomu podłoża do poziomej osi haka umieszczonego w najwyższym punkcie przy danym wysięgu - jest ona również wartością zmienną. Ponieważ pierwsze trzy parametry żurawi są wartościami zmiennymi , podając więc charakterystykę żurawia trzeba określić zależność pomiędzy wysięgiem a udźwigiem oraz wysięgiem a wysokością podnoszenia.

Moment roboczy -jest to iloczyn udźwigu żurawia przez jego wysięg M = Qlz [tm] . Moment roboczy w zasadzie stanowi wartość stałą.

Najważniejsze typy żurawi stosowane w budownictwie

stałe - pracują zainstalowane w jednym miejscu ; przesuwne - przystosowane do przetaczania lub przesuwania ; jezdniowe - umieszczone na podwoziu umożliwiające im poruszanie się

Istotną właściwością żurawi jest kształt powierzchni jaką mogą obsługiwać

- okrąg o promieniu równym wysięgowi ;

- powierzchnia pierścieniowa ;

- wycinek pierścienia ;

- pas rówmy długości torowiska i szerokości dwa razy wysięg ;

- powierzchnia dowolna ;

a). żurawie stałe

Na ogół w budownictwie stosuje się żurawie ruchome , ale również żurawie stałe są stosowane dość szeroko , w szczególności przy budowie obiektów o niewielkim rzucie , które stanowią dość znaczny procent całego budownictwa (budynki wysokościowe mieszkaniowe , budowle hutnicze , zbiorniki , silosy itp.).

b). żurawie wspornikowe

Są to żurawie stałe. Najprostszym konstrukcyjnie i najtańszym żurawiem jest żuraw trójkątny wspornikowy o kącie obrotu wysięgnika w granicach 180 - 270^o. Żurawie wspornikowe stosuje się najczęściej jako uzupełnienie wyciągu szybowego , mocując wspornik do jednego ze słupów wyciągu szybowego ; są one stosowane do transportu krawędziaków , desek , stali zbrojeniowej itd.

c). żurawie masztowe

Należą one do najtańszych w eksploatacji żurawi dzięki prostocie konstrukcji. Szerokie zastosowanie znalazły przy budowlach o małym rzucie oraz przy pracach załadunkowych na stałych składach. Rodzaje :

- żurawie masztowe linowe - Składa się z masztu obracającego się wokół swojej osi wzdłużnej osadzonego w stopie fundamentowej i zakończonego u góry głowicą która za pośrednictwem lin kotwiących utrzymuje go w pozycji pionowej . Liny są umocowane do zakopanych słupów drewnianych. Do dolnego końca masztu umocowany jest przegubowo wysięgnik , którego nachylenie a więc i wysięg może się zmieniać w płaszczyźnie pionowej i jest on krótszy od maszt o 20%. Żuraw wyposażony jest we wciągarkę i dwa wielokrążki do podnoszenia ładunków i wysięgnika. Maszt żurawia obracany jest za pomocą koła obrotowego . Do koła obrotowego przymocowane są dwie liny , których końce zamocowane są do wciągarki. Przesuwanie żurawia po placu wymaga odpowiednich operacji linami kotwiącymi co wymaga konieczności zmiany ich długości . Zakotwienie lin kotwiących dobiera się zależnie od warunków gruntowych a mogą to być : kołki drewniane , zakotwienia betonowe ( rzadko stosowane) , doły kotwiące , stalowe ramy trójkątne mocowane do gruntu przez grubościenne pale stalowe. Żuraw ten obsługuje powierzchnię w kształcie pierścienia.

- żurawie masztowe kozłowe - szeroko stosowane jako urządzenia załadunkowo-wyładunkowe oraz montażowe konstr. stalowych. Mają one mniejszy zasięg działania i wysokość podnoszenia niż linowe dlatego ich zastosowanie jest ograniczone. Składa się z masztu obracalnego i zamocowanego w stopie do której przymocowane są dwie leźnie położone w stosunku do siebie pod kątem 60 - 90^o i połączone zastrzałami z obracalną głowicą masztu. Drugie końce leźni muszą być w czasie pracy zakotwione do montowanej konstrukcji. Wysięgnik jest 2 razy dłuższy od masztu , a przegubowe połączenie z dolną częścią masztu daje możność zmiany położenia wysięgnika w stosunku do poziomu w granicach 240 do 270^o. Niemożność obrotu o 360^o stanowi główną wadę tego żurawia. Jako stałe urządzenia w pewnych warunkach mogą osiągać udźwigi do 300 t. Znane są też tego typu żurawie małej i średniej wielkości osadzone na specjalnych torach szynowych.

d). żurawie przesuwne

Pracują podobnie jak stałe lecz różnią się podwoziem umożliwiającym im przetaczanie ich z jednego stanowiska na drugie po torach szynowych lub drogach tylko w stanie nieobciążonym. Wysokość użyteczna żurawia wynosi od 12 do 25m ; w czasie pracy muszą być zakotwione linami kotwiącymi. Wysięg zawiera się w granicach od 2 do 6m , udźwig od 0.25 do 1.5 t. Nie posiadają one własnych mechanizmów jazdy. Popularnym przykładem tych żurawi jest żuraw ŻB-1,8. Składa się on z :

- podwozia z metalowymi kołami umożliwiającymi ręczne przemieszczanie

- płyty obrotowej ze wszystkimi mechanizmami obracanej ręcznie względem osi

- mechanizmu podnoszenia i opuszczania haka (silnik elektr. , sprzęgło , przekładnia , bęben linowy)

- wysięgnika

- zblocza hakowego

Żuraw jest stosowany tam gdzie zachodzi potrzeba podnoszenia ładunków o niewielkiej masie i na niewielkie wysokości oraz gdy napęd ręczny w zupełności wystarcza.

e). żurawie wieżowe -klasyfikacja

Są to nowoczesne urządzenia transportowo-mantażowe łączące trzy rodzaje transportu wewnętrznego poziomy na dole i na górze i pionowy . Mają możliwość samodzielnego poruszania się po torach szynowych. Znalazły zastosowanie w budownictwie miejskim i przemysłowym do transportu materiałów i montażu konstrukcji stalowych i żelbetowych a szczególnie budynków wznoszonych metodą uprzemysłowioną. Zaletą tego żurawia jest duży zasięg wysięgnika co daje dużą powierzchnię operacyjną. Ich znaczna ruchliwość daje możliwość bezpośredniego podawania elementów ze składów. Wady to :duży koszt ; znaczna masa ; konieczność układania toru. Głównym parametrem charakteryzującym żurawie wieżowe istotnym dla jego pracy jest najw. dop. moment wywracający .

Klasyfikacja

W zależności od rodzaju podwozia :

- żurawie na podwoziu torowym

- żurawie na podwoziu kołowym

Na podstawie wielu kryteriów dokonano podziału na 3 zasadnicze grupy:

- żurawie wieżowe szybkomontujące tj. takie których kontrukcja pozwala na transport żurawi w całości oraz ich szybki montaż na placy budowy,

- żurawie wieżowe torowe z wieżą obrotową ,

- żurawie torowe uniwersalne.

Żurawie wieżowe kratowe z obracaną głowicą

Składa się z następujących części: - część dolna podstawa ustawiona na torze ; - wieża złożona z kilku sekcji o przekroju kwadratowym ; - wysięgnik umocowany do obracalnej głowicy lub wieży ; - wspornik z przeciw wagą ; - kabina sterownicza ; - wielokrążki podnoszenia ładunków i zmiany nachylenia wysięgnika oraz mechanizmy podnoszenia zmiany nachylenia wysięgnika oraz jazdy żurawia. Przykład żuraw BKSM-2 z wieżą w postaci kratownicy przestrzennej z obracalną głowicą.

Żurawie wieżowe torowe z wieżą obrotową

Charakteryzuje je możliwość pracy wyłącznie na torze szynowym. Transport drogowy tych żurawi dokonywany jest w elementach , zespołach lub dużych zestawach na niskopodłogowych przyczepach lub specjalnych wózkach holowanych za samochodami ciężarowymi. Montaż jest pracochłonny i wymaga urządzeń pomocniczych . Są one powszechnie stosowane w Polsce np. popularny ŻB-75/100. Żuraw składa się z :

- podwozia wyposażonego w 4 dwukołowe wózki jezdne do poruszania się po szynach napędzanych elektrycznie niezależnie ; przegubowe zamocowanie pozwala na poruszanie się żurawia po torze krzywoliniowym ,

- nadwozia z osadzoną na nim kratownicową wieżą złożoną z pięciu segmentów łączonych śrubami ,

- kabiny operatora , którą można przemieszczać na prowadnicy wieży i mocować na dowolnym lub jednym z trzech środkowych segmentów wież ,

- wysięgnika składającego się 5 kratowych członów , wysięgnik jest wychylny ,

- mechanizmów : jazdy , obrotu , podnoszenia i zmiany wysięgu.

Zmiana podstawowych parametrów tego żurawia odbywa się przez pochylenie wysięgnika.

Są też budowane żurawie wieżowe w których wysięgnik znajduje się zawsze w pozycji poziomej , zmiana wysięgu realizowana jest dzięki zmianie położenia wózka poruszającego się po wysięgniku co daje możliwość bardzo precyzyjnego ustawiania ładunku.

Try żurawi wieżowych Rozstaw toru żurawia krajowego 45 tm wynosi 3.8m dużych żurawi wieżowych 8 do 10m. Ze względu na duży rozstaw tory układa się na oddzielnych podkładach , a jedynie w celu powiązania torów ze sobą układa się w pewnych odległościach podkłady długie. Jako podsypkę stosuje się dla żurawi lekkich żużel i gruby piasek a dla ciężkich tłuczeń lub odsortowany żwir. Grunt ipodsypka powinny być zagęszczone i zabezpieczone prze działaniem wód opadowych. Tory szynowe musząbyć uziemione. Co dwa tygodnie powinno dokonywać się kontroli torowiska. Różnica poziomów główek szyn może w ostateczności doprowadzić do wywrócenia się żurawia. W kierunku pziomym szyny powinny być ułożone ściśle poziomo max spadek 1cm na 10 m. Na obu końcach toru powinny być wykonane opory. Odegłość toru od bubynku zależy od głębokości podziemi , kategorii gruntu , schematu organizacji itp. i w każdym konkretnym przypadku powinna być ustalana oddzielnie.

Żurawie wieżowe szybkomontujące

Mogą być transportowane na własnym podwoziu lub przyczepie. Główna cecha tych żurawi to szybki montaż i demontaż przeprowadzany przez własne mechanizmy robocze. Przygotowanie zurawia do pracy to rozłożenie a nie łączenie oddzielnych elementów. Żurawie te mają wieże obrotowe względem podwozia i mogąpracować tylko na podporach lub na podporach i na torze szynowym. Przykład krajowy żuraw ŻB-30 który składa się z :

- podwozia do pracy stacjonarnej na czterech podporach śrubowych lub do pracy przejezdnej na podwoziu kołowym

- nadwozia osadzonego w sposób obrotowy na którym zamocowana jest kratowa dwu ramowa wieża i przeciwwaga

- kratowego wysięgnika po którym porusza się wózek ze zbloczem

- olinowania

- mechanizmów : podnoszenia , ustawiania żurawia , podnoszenia teleskopowego wieży , obrotu , wodzenia i ewentualnie jazdy

- elementów zabezpieczenia pracy żurawia : ogranicznik siły w linie i teleskopowania , ogranicznik pr ędkości ruchu wodzaka , wyłączniki krańcowe mechanizmów

Żuraw transportuje się na specjalnej przyczepie NZ-30 a ustawia przy pomocy 4 podnośników hydraulicznych w podwoziu. Sterowanie odbywa się z kabiny w członie wieży lub ze stanowiska na ramie nadwozia lub przenośnego pulpitu poza żurawiem.

Żurawie wieżowe uniwersalne

Mogą pracować w następujących wariantach :

- żyraw torowy na szynach

- żuraw stały na płycie fundamentowej w wersji wolno stojącej lub kotwionej dobściany budynku

- żuraw wspinający się oparty na stropach wznoszonego budynku

Wieże tych żurawi są zawsze nieobrotowe . Wyposażone są te żurawie w mechanizm samowznoszenia się , który występuje w dwóch rodzajach :

- mechanizm wzniosu wieży jako kotwiony do budynku

- mechanizm wspinania się po piętrach wznoszonej konstrukcji

Opis sposobu wspinania się radzieckiego żurawia UBK-1001:

- pozycja wyjściowa - żuraw umieszczony na szybie dźwigowym wznoszonego budynku

- odłączenie ramy wsporczej i podniesienie jej za pomocą wciągarek do najwyższego pziomu

- wciągnięcie na zamocowanej ramie całego żurawia o dwie kondygnacje wyżej i ponowne zamocowanie go do stropów

f). Żurawie wieżowe na podwoziu kołowym - charakterystyka zastosowanie

Żurawie te stanowią ulepszoną wersję żurawi kołowych wysięgnikowych. Istotną ich zaletą w porównaniu z żurawiami wysięgnikowymi tzw. samojezdnymi jest znacznie większy zasięg użyteczny mierzony użyteczną strefą montowanego obiektu. Przykład: żuraw wieżowy samochodowy typu Liebherr ( France ) ; żuraw P & H 430 TC ( RFN ). Szczególnie żuraw ten nadaje się do montażu elementów prefabrykowanych . Największy udźwig wynosi 8t przy wysięgu 11.0m i 4t przy wysięgu 18m . Wieża żurawia jest wysuwna. Masa kompletnego żurawia wynosi 42t ,a w stanie przewoźnym 37t bez przeciwwagi 6,2t.

g). Żurawie jezdniowe - charakterystyka , zastosowanie

Posiadają podwozia umożliwiające im poruszanie się po drogach bitych , po terenie robót oraz po torach szynowych. Dzieli się je na:

- żurawie gąsienicowe

Są to najczęściej uniwersalne koparki gąsienicowe z zamontowanym urządzeniem żurawiowym ( wyposażenie robocze koparki ). Istnieją również typowe żurawie gąsienicowe. Stosowanie żurawi „koparkowych” jest ekonomiczniejsze np. przy montażu budynku w wykonanym przez tę koparkę wykopie. Koparki takie przy pojemności łyżki 0.25m³ jako żurawie mają udźwig 5t ; 0.5m3 - 10t ; 1.0m3 - 15 do 20t ; 2.0m3 - 40 do 50t dlatego koparki o poj. do 0.5m3 mają krótkie wysięgniki i służą jedynie do celów wyładunkowych. Pozostałe można wykorzystywać demontażu hal i budynków nawet pow. 9 kondyg. Przy zamianie koparki na żuraw należy pamiętać o zmniejszeniu liczby obrotów nadwozia co poprawia dokładność montażu. Wysięgnik bywa prosty lub zaopatrzony w „dziób” z dodatkowym hakiem na dziobie. Zwiększa to zasięg i użyteczną wysokość. Przy wyborze żurawia gąsienicowego należy brać pod uwagę mały nacisk gąsienic na grunt oraz należy korzystać z wykresów zależności między udźwigiem i wysięgiem , wysokością użyteczną i długością wysięgnika.

Oryginalne żurawie gąsienicowe produkowane są w USA. Przeznaczone są do budowy domów wysokich i mają wysięgnik długości 58m. Firma Hoist (USA) wyprodukowała taki żuraw o udźwigu 165t i wysięgniku dł. 120m. W Polsce najcięższy żuraw tego typu to Jones 851 na licencji Firmy Jones o udźwigu 0.8 do 36t i wysięgu 3.0 do 30.5m przy wysokości podnoszenia 45.7 do 7.6m.

- żurawie kołowe

Mają one podwozie na kołach pneumatycznych i powinny poruszać się własnym napędem tylko po terenie robót i na niewielkie odległości. Jeżeli taki żuraw może poruszać się po drogach publicznych z ustalonymi dla samochodów prędkościami lub jest zmontowany na podwoziu ciężkiego pojazdu to nosi on nazwę żurawia samochodowego. Dla osiągnięcia dużych udźwigów żuraw taki musi być podpierany na czterech podporach. W takich warunkach max udźwig wynosi 16t. Stateczność żurawi a zatem i max udźwig zależny jest od kierunku obciążenia wysięgnika w stosunku do podwozia. W tym celu posługuje się specjalnymi wykresami.

a) z podporami b) bez podpór

Przykłady :ŻK 162 „Polan” wys. podn. 28m wyposażony jest wysięgnik dodatkowy 7m.

ZSH-6P na samochodzie Star A-660 max udźwig 6.3t ; wysięg 12m ; wysokość 15.10m

Coles Valiant L-8012 (England) udźwig 72t przy wysięgu 3.66m ; długość wysięgnika specjalnego 61m

Rosenkranz 200t moment roboczy 1000tm ; max udźwig 200t ; wysięgnik 10 do 83m ; wysokość 81.00m

Ostatni żuraw stosowany jest np. do montażu ciężkich urządzeń technicznych jak całe zbiorniki kwasu solnego.

- żurawie samochodowe

Wyposażone są w dwa rodzaje wysięgników : kratowe - starsze , teleskopowe - nowoczesne. Przy wysięgnikach teleskopowych osiąga się większe tempo montażu szczególnie prz zastosowaniu podpór. Wysięgniki teleskopowe ułatwiają pobór i ustawianie elelmentów szczególnie na ograniczonych polach manewrowych. Żurawie teleskopowe przystępują natychmiast do pracy po dotarciu na plac jednak jest to okupione wyższym kosztem produkcji i eksploatacji. W Polsce produkowane są ciężkie żurawie samochodowe teleskopowe lub kratowe np. Hydros K-401 o max udźwigu 40.6t wys. podnoszenia 68.0m i wysięgu 36.6m i ma wysięgnik kratowy. Natomiast Hydros T-321 max udźwig 32.0t ; wys. podnoszenia 38.30m ; wysięg 24.00m i ma wysięgnik teleskopowy.

- żurawie kolejowe

Podwozia tych żurawi są przystosowane do pruszania się po torach kolejowych. Są szczególnie wydajne przy robotach przeładunkowych na składach materiałów sztukowych i elementów konstrukcji budowlanych położonych przy torach kolejowych. Znajdują one również zastosowanie przy budowie i scalaniu konstr. stalowych przemysłowych oraz przy montażu ciężkich konstrukcji stalowych i żelbetowych w przypadkach gdy budowle znajdują się przy stałych torach kolejowych. Przy montażu hal żurawie te zaopatruje sie w długie wysięgniki z dziobem. Wyposażeniem tych żurawi są :hak do materiałów sztukowych i montażu oraz chwytak do czynności na składach materiałów sypkich. Żurawie kolejowe mogą samodzielnymi zespołami z własnym napędem lub zespołami ciągnionymi w pociągu przy przejeździe na dalszą odległość. Najczęściej stosowanym obecnie napędem jest spalinowo-elektryczny przy którym poszczególne mechanizmy żurawia napędzane są oddzielnymi silnikami elektrycznymi.

h). Suwnice bramowe - charakterystyka , zastosowanie w budowanictwie

Są urządzeniami transportu pionowo-poziomego przeznaczonymi do podnoszenia i przemieszczania poziomego materiałów sztukowych. Ich konstrukcję nośną stanowi rama przemieszczająca się po torze szynowym natomiast urządzeniem podnoszącym jest wózek z wciągnikiem przesuwający się po specjalnej szynie prostopadłej do toru. Suwnica składa się z dwóch podpór dwunożnych połączonych górną poziomą belką przy większych rozpiętościach kratową. Belka ta często jest przedłużona poza podpory tworząc wsporniki. Przy rozpiętościach > 10m jedna podpora jest sztywno połączona z belką druga zaś przegubowo i stanowi konstrukcję kratową płaską. Na placach budowy stosowane są zazwyczaj suwnice o udźwigu 5 do 10t i rozpiętości 5 do 20m. W kraju produkowane są suwnice bramowe o udźwigu 4.5t i rozstawie 10000mm. Wysokość podnoszenia wynosi 6m. Belka górna ma postać kratownicy o przekroju trójkątnym. Natomiast w przemyśle udźwig stosowanych suwnic wynosi 15 do 30t aż do 300t długość belki dochodzi do 150m.

i). Żurawie linowe - rodzaje i ich charakterystyka

Stanowią one pewną odmianę suwnic bramowych w których górna sztywna belka została zastąpiona liną nośną po której przemieszcza się wózek ze zbloczem zwany wózkiem dźwigowym. W budownictwie stosuje się żurawie linowe o długości liny nośnej od 80 do1000m i udźwigu od 1 do 10t i więcej.

-- schemat konstrukcji i układu lin

Występują one jako :

- żurawie linowe stałe wyposażone w dwa stałe masztyobsługujące pas terenu położony wzdłuż liny nośnej a)

- żurawie linowe wahliwe wyposażone w maszty oparte przegubowo na fundamentach . Wychylenia masztów dokonuje się periodycznie za pomocą wciągarek ręcznych po zakończeniu pracy na jednej działce a przed jej rozpoczęciem na drugiej b)

- żurawie ruchome linowe , których obydwie wieże osadzone są na ruchomych wózkach i mogą być przetaczane po torach szynowych prostopadle do liny nośnej c)

- żurawie linowe promieniowe , których jedna wieża jest stała a druga ruchoma poruszająca się po łuku d)

a) b) c) d)

Jako podpory stosowane są maszty zamocowane do terenu za pomocą zakotwień sztywnych lub giętkich . W żurawiach wahliwych jako podpory służą wahliwe maszty w których naciąg lin nośnych jest wywołany masą samej wieży i przeciwwagą. Podporami żurawi ruchomych są wieże oparte na wózkach jezdnych.

Przy żurawiach linowych prostszej konstrukcji zamiast liny nośnej pełnej można stosować zwykłą linę przeciwzwitą.

--zastosowanie żurawi linowych

Żurawie linowe stosowane są w budownictwie rzadko. Żuraw linowy budowlany składa się ze stosunkowo prostych elementów , jak dwa maszty ( mogą to być też wysięgniki żurawi typu Derrik ) , liny stalowe , dwie wciągarki wraz z silnikiem elektrycznym , wózek dźwigowy , zblocza , krążki , pojemnik do betonu , zakotwienia lin odciągowych i inne.

Zakres stosowania jest wielostronny obejmuje budownictwo wodne - zapory , komunikacyjne - mosty , gdy istnieją przeszkody do stosowania innych maszyn. Zalecane są przy naprawach przekryć dachowych nad czynnymi obiektami. Stosowane przy budowie zapór betonowych ułatwiają dostęp do pojemników z betonem w każdych warunkach terenowych. Stosuje się wtedy żurawie o znacznych rozpiętościach do 1000m i udźwigu 5 do 25t i dużych wydajnościach. Przy znacznych szerokościach zapory dużą rolę odgrywa transport poprzeczny który rozwiązuje się przez :

- zastosowanie więcej niż jednego żurawia linowego

- zastosowanie jednej lub dwóch wież przemieszczanych po torach

Żurawie linowe stosowane są do budowy mostów żelbetowych szczególnie łukowych z jazdą górą przerzuconych nad głębokimi dolinami.

j). Śmigłówce stosowane w budownictwie

Używane są jako maszyny transportowe przy wykonywaniu prac w terenach trudno dostępnych. Parametrem charakterystycznym z punktu zastosowania śmigłowca jest jego udźwig który jest zmienny i zależy od:

- charakterystyki silnika i wirnika nośnego

- wysokości zwisu nad powierzchnią ziemi

- temperatury i wilgotności powietrza

- wysokości nad poziomem morza i prędkością wiatru

- ciśnienia powietrza

W praktyce przy ustalaniu udźwigu śmigłowca korzysta się z odpowiednich nomogramów. Stosowanie śmigłowców do robót transportowych jest ograniczone przez bardzo wysoki koszt pracy maszyn.

---