POLITECHNIKA CZESTOCHOWSKA

WYDZIAŁ BUDOWNICTWA

MASZYNY I URZĄDZENIA BUDOWLANE

PARAMETRY PRACY ŻURAWI

Barbara Ceglarz

rok IV, gr.1

Parametry pracy żurawia

A. Udźwig. Niezbędny udźwig żurawia Q określa się jako udźwig najcięższego elementu prefabrykowanego przewidzianego do zmontowania. Udźwig żurawia określa się z nierówności:

gdzie
- ciężar najcięższego prefabrykatu podnoszonego przez żuraw N.

wynika ze wzoru

=
+ G_z + G_kN

gdzie: G_emax - ciężar najcięższego ładunku lub najcięższego elementu prefabrykowanego z uwzględnieniem tzw.ciężaru montażowego. Przez ciężar montażowy elementu prefabrykowanego rozumie się ciężar konstrukcyjny elementu przyjmowany w obliczeniach statycznych powiększony o ciężary wynikające z:

- dodatnich odchyłek produkcyjnych,

- zawilgocenia elementu,

- zamontowanej stolarki itp., N,

G_z - ciężar własny zawiesia, N,.

G_k - ciężar własny konstrukcji wzmacniającej element w czasie montażu lub innych

urządzeń podawanych łącznie z elementem, N.

Uwzględnienie ciężaru montażowego wg podanych zasad jest szczególnie ważne w przypadku elementów prefabrykowanych z betonu lekkiego z zamontowaną stolarką, gdy ciężar rzeczywisty elementu może być większy od ciężaru przyjmowanego w obliczeniach statycznych o ponad 20%.

B. Zasięg działania. Niezbędny zasięg działania żurawia montażowego l_z określa się z nierówności:

gdzie l_min - najmniejsza możliwa do osiągnięcia w danych warunkach odległość osi

stanowiska żurawia od najdalej podawanych elementów budynku lub ładunków.

Niezbędny zasięg żurawia l_min dla przypadku według schematu przedstawionego na rys. 2-4 określać należy ze wzoru:

gdzie: l₀ - najmniejsza dopuszczalna odległość ustawienia żurawia od montowanego

obiektu, licząc od osi obrotu żurawia, m,

b - szerokość montowanego budynku, m,

b' - grubość ściany zewnętrznej, m,

l_r - rezerwa w zasięgu żurawia, konieczna dla sprawnego przebiegu robót montażowych, m.

Pominięcie wartości l_r można uznać za brak uwzględnienia warunków bezpieczeństwa robót montażowych.

Odległość l_r należy przyjmować w zależności od zastosowanego typu żurawia i wysokości montowanego obiektu. Zróżnicowanie wartości l_r wynika z konieczności zapewnienia prawidłowego podawania ładunków na najdalej usytuowanej podstawie.

Z przeprowadzonych badań wynika, że usytuowanie żurawi torowych lub jezdniowych prostopadle do najdalej wysuniętej podstawy jest bardzo uciążliwe.

W ustaleniu l_r powinno się brać pod uwagę możliwość odchylenia w usytuowaniu torów jezdnych w stosunku do wymiarów nominalnych.

W przypadku żurawi torowych odchylenie faktycznej osi torowiska od osi teoretycznej może zawierać się w granicach ± 50 mm. Analogiczne zjawisko może wystąpić w przypadku usytuowania fundamentów żurawi stałych, chociaż brakuje w tym zakresie wyników badań z uwagi na znikome stosowanie tego typu żurawi w naszym budownictwie. Przy stosowaniu żurawi jezdniowych celowe jest przyjęcie odchylenia osi faktycznej od osi teoretycznej w granicach do 50 cm, co wynika z obserwacji robót montażowych.

W praktyce można wartość lr przyjmować następująco:

- dla żurawi stałych z wysięgnikiem poziomym i z wodzakiem (wózkiem) 0-0,25 m,

- dla żurawi torowych o zasięgu 35-10 m 0,10—0,25 m,

- dla żurawi jezdniowych o zasięgu 20-10 m 0,60—0,70 m.

Z analizy wielu projektów organizacji i technologii montażu oraz przeprowadzonych badań i obserwacji robót montażowych wynika konieczność uściślenia wartości l₀ ze wzoru; jest to konieczne w celu wyeliminowania błędów w sytuowaniu żurawi.

Nieprawidłowe usytuowanie żurawia montażowego przy wznoszonym budynku może być przyczyną wypadków, a nawet katastrof. Najmniejsza dopuszczalna odległość żurawia l₀ od montowanego budynku wynika z wielu czynników, a mianowicie:

- usytuowania podstawy żurawia i jego fundamentów w przypadku żurawi stałych,

- niezbędnej szerokości podłoża i odległości jego usytuowania w stosunku do ścian montowanego budynku,

- promienia zasięgu przeciwciężaru w przypadku żurawi torowych,

- promienia zasięgu nadwozia żurawia jezdniowego,

• usytuowania żurawia nad otwartym wykopem pod fundamenty budynku.

Usytuowanie podstawy żurawia i jego fundamentów w stosunku do ściany montowanego budynku podają zwykle dokumentacje techniczno-ruchowe.

W przypadku żurawi torowych z obrotowymi wieżami, żurawi jezdniowych oraz ew. innych żurawi mających zespoły lub podzespoły obrotowe wokół pionowej osi żurawia w poziomie montowanego budynku, lub elementy będące w ruchu pionowym na odcinku pomiędzy osią żurawia i ścianą budynku odległość l₀ wynika ze wzoru

l₀=r_z+c m

gdzie: r_z - promień działania elementów obrotowych, np. przeciwciężaru, nadwozia itp. lub odległość

pomiędzy osią żurawia i elementami będącymi w ruchu pionowym przy ścianie zewnętrznej, m,

c - odległość pomiędzy najbardziej wystającą częścią żurawia i budynkiem, wynikająca z

warunków bezpieczeństwa pracy, m.

Warunki wynikające ze wzoru nie mogą być w sprzeczności z prawidłowym usytuowaniem fundamentów lub podłoży żurawi. Jeśli odległość wynikająca z dokumentacji techniczno-ruchowej żurawia jest większa od odległości podanej we wzorze, wówczas należy przyjąć odległość usytuowania żurawia wynikającą z tej dokumentacji.

W przypadku żurawi torowych, stałych i przesuwnych przyjmuje się c
0,75 m, w przypadku zaś żurawi jezdniowych powinno się przyjmować odległość c
1,00 m, ze względu na brak ścisłej kontroli usytuowania żurawi w trakcie zmiany stanowisk pracy.

Minimalna odległość c
0,75 m wynika z konieczności zachowania bezpiecznych warunków pracy, zgodnie z obowiązującymi przepisami w PRL i wielu innych krajach europejskich. Przy określaniu odległości l₀ dla żurawi jezdniowych użytych do montażu konstrukcji fundamentów i podziemia budynku lub pracujących z zasady nad wykopem należy uwzględnić bezpieczną odległość żurawia od skarpy wykopu i zachować warunek

gdzie: b_ż - rozstaw zewnętrznych obrzeży lub gąsienic żurawia, m,

h - głębokość wykopu, m,

- kąt stoku naturalnego gruntu (30°—45°),

l' - rezerwa wynikająca z braku utrzymania ścisłej odległości w czasie ruchu i zmiany

stanowisk roboczych żurawia, m.

Powszechnie przyjmuje się l' = 0,5 m. W przypadku montażu konstrukcji nadziemnych żurawiem jezdniowym z wysięgnikiem prostym na przegubie wartości l₀ oblicza się ze

wzoru:

gdzie: h_m - wysokość montażowa, to jest wysokość, na której ma być osadzony element

najwyżej usytuowany w budynku, m,

b - szerokość montowanego budynku, m,

h_u - wysokość użyteczna podnoszenia przez żuraw, m,

c' - rezerwa wynikająca z bezpiecznej pracy żurawia, m.

Wielkość c' jest zależna od wielu czynników, a między innymi:

- od wysokości montowanego budynku,

- od nierówności terenu pracy żurawia,

- od sprawności i dokładności ruchów roboczych żurawia,

- od orientacji i przygotowania zawodowego operatora.

W praktyce c przyjmuje się od 0,50 m do 1,00 m.

Jeżeli weźmie się pod uwagę podane warunki, konieczny zasięg działania żurawia l_min dla podstawowych schematów montażu kształtuje się następująco:

1. dla montażu nadziemia budynku żurawiem torowym

b) dla montażu konstrukcji podziemia budynku, gdy żuraw pracuje nad skarpą wykopu

c) dla montażu konstrukcji nadziemia budynku żurawiem jezdniowym z wysięgnikiem prostym na przegubie

C. Wysokość użyteczna podnoszenia. Niezbędną wysokość użyteczną podnoszenia h_u żurawia określa się jako wysokość konieczną do zmontowania najwyżej usytuowanego elementu lub podania ładunku w stosunku do poziomu ustawienia żurawia. Wysokość ta jest określona z nierówności:

gdzie: h_min - najmniejsza konieczna wysokość wzniesienia haka nośnego żurawia nad

poziomem ustawienia żurawia, przy czym dla żurawia wieżowego z wysięgnikiem poziomym oraz z wodzakiem (wózkiem) h_min wynika ze wzoru:

w którym: h_m - wysokość montażowa budynku, m,

h₀ - najmniejsza niezbędna wysokość położenia haka nośnego żurawia nad

montowaną konstrukcją, m.

Wysokość ho wynika ze wzoru

gdzie: h_bm - wysokość bezpiecznego manewrowania elementem nad zmontowaną

konstrukcją budynku i podstawą osadzenia elementu, m,

h_e - wysokość montowanego elementu, m,

h_z - wysokość zawiesia montażowego, m.

Zaleca się, aby wysokość h_bm wynosiła minimum 2,50 m, czyli uwzględniała warunki wynikające z wysokości ustawionych pomocniczych urządzeń montażowych (pomostów roboczych, drabin itp.) oraz bezpieczeństwa brygady montażowej.

W wyjątkowych przypadkach przy zachowaniu specjalnych warunków ostrożności można przyjmować h_bm= 0,5 m, ale wówczas na konstrukcji budynku w poziomie podpory dla montowanego elementu i w promieniu roboczego zasięgu żurawia nie mogą znajdować się pomocnicze urządzenia montażowe oraz robotnicy.

Niezbędna wysokość podnoszenia ładunków przez żurawie z wysięgnikami wychylnymi h_min uzależniona jest nie tylko od wysokości montowanego budynku, wysokości podnoszonego elementu i zawiesi, ale również i od szerokości montowanego budynku.

D. Czas jazdy, obrotu i podnoszenia. Niezbędny czas jazdy, obrotu i podnoszenia ładunków lub elementów p_t określa się jako średni łączny czas konieczny do uzyskania ciągłości czynności montażowych na wznoszonym obiekcie.

Czas ten jest określany z nierówności:

gdzie: P_min - najkrótszy konieczny czas dla niezbędnych czynności związanych z

osadzeniem elementu oraz jego wstępnym lub ostatecznym zamocowaniem w

konstrukcji budynku.

Z reguły P_min wynika ze wzoru:

gdzie: P_o1 - Czas obrotu wysięgnika nad podnoszonym elementem (ok.90°), s,

P_h1 - czas opuszczania haka do elementu, s,

P_h2 - czas podnoszenia elementu na odpowiednią wysokość (przyjmuje się średnią wysokość

podnoszenia ładunków w danym obiekcie), s,

P_j­ - czas przejazdu żurawia, s,

P_o2 - czas obrotu wysięgnika z elementem nad podporą (ok.90°), s,

P_h3 - czas opuszczenia elementu na podporę, s.

W przypadku pobierania elementów wprost ze środków transportowych lub zorganizowanego składowiska należy wyłączyć ze wzoru czynność oznaczoną symbolem P_j.

E. Moment roboczy. Niezbędny moment roboczy żurawia M_r na zasięgu l wynika z warunku konieczności montowania wszystkich elementów prefabrykowanych lub podania koniecznych ładunków przy założeniu pracy żurawia na określonym zasięgu

gdzie: M_rzmax - największy moment rzeczywisty określony jako iloczyn ciężaru ładunku podnoszonego przez żuraw przez określony zasięg.

Największy moment rzeczywisty na określonym zasięgu wynika ze wzoru

gdzie: G_l - ciężar podnoszonego ładunku, N,

l_x - konieczny zasięg działania żurawia przy podnoszeniu ładunku G_l m.

Wybór żurawia wg mementu roboczego wynikającego z konieczności podnoszenia tylko najcięższych elementów lub ładunków może być błędny w przypadku, gdy są one usytuowane w warunkach korzystnych (np. blisko osi żurawia).

Niezbędny moment roboczy należy ustalać dla danej kondygnacji czy budynku po sprawdzeniu ciężarów wszystkich charakterystycznych ładunków i odległości ich usytuowania w stosunku do osi żurawia. Praktyczne sprawdzenie niezbędnych momentów roboczych dla danego budynku może odbywać się na wykresie, który znacznie ułatwia porównanie potrzeb i możliwości.

Zastrzeżenia te nie dotyczą żurawi mających stały udźwig (niezależny od zasięgu działania żurawia przy podnoszeniu ładunku).

F. Wydajność. Niezbędną wydajność eksploatacyjną żurawia

W_en - określa się jako wydajność konieczną do zmontowania budynku lub wydzielonej jego części w wyznaczonym czasie.

Wydajność żurawia określona jest z nierówności:

gdzie: G_sr - średni ciężar konstrukcji, jaka powinna być zmontowana w określonej

jednostce czasu przez jeden żuraw, ażeby mógł być dotrzymany zadany termin

ukończenia montażu.

Wydajność zmianową żurawia W_{em min} oblicza się ze wzoru:

gdzie: C - czas trwania zmiany roboczej w godzinach,

t - czas trwania jednego cyklu roboczego żurawia w minutach,

Q - udźwig żurawia, N,

S_u - współczynnik wykorzystania udźwigu żurawia,

S_w - współczynnik wykorzystania czasu roboczego żurawia.

Dla znanych technologii montażu czasy trwania poszczególnych cykli można przyjmować na podstawie danych wynikających z doświadczeń, jeżeli, do montażu będzie zastosowany analogiczny typ żurawia jak w doświadczeniach stanowiących wzorzec do obliczenia wydajności żurawia.

W przypadku nowych rozwiązań czas trwania cyklu roboczego dla poszczególnych rodzajów prefabrykatów oblicza się ze wzoru:

t=t_obr+t_uw+t_oh+t_zu+t_ppe+t_se+t_pe+t_obre+t_oe+t_ne+t_spr+t_prz+t_zdu

gdzie: t_obr - czas obrotu wysięgnika żurawia nad podnoszonym elementem,

t_uw - czas ew. ustawienia wysięgnika i zasięgu żurawia,

t_oh - czas opuszczenia haka do elementu,

t_zu - czas zaczepienia uchwytów montażowych,

t_ppe - czas próbnego podniesienia elementu,

t_se - czas sprawdzenia bezpieczeństwa dalszego podniesienia elementu,

t_pe - czas podnoszenia elementu na odpowiednią wysokość,

t_obre - czas obrotu żurawia z elementem,

t_oe - czas opuszczenia elementu na podporę,

t_ne - czas ręcznego naprowadzenia elementu na podporę,

t_spr - czas sprawdzenia prawidłowości położenia elementu na podporze,

t_prz - czas prowizorycznego zamocowania montażowego elementu,

t_zdu - czas zdjęcia uchwytów.

W przypadku konieczności jazdy żurawia z elementem lub konieczności zmiany zawiesia podany wzór należy odpowiednio rozszerzyć.

Możliwość jednoczesnego wykonywania przez żuraw niektórych czynności może spowodować znaczne skrócenie czasu bezpośredniej pracy żurawia.

Współczynnik jednoczesności ruchów jest zależny od rozwiązania mechanizmów żurawia i może być różny dla różnych typów i schematów roboczych żurawi.

Literatura:

1.”Technologia montażu” doc. dr inż. Z. Sadowski.

---