Лекция2-монтаж

ТЕМА 2

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ МОНТАЖА

СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Вопросы, рассматриваемые в данной теме:

1. Грузозахватные устройства. Строповка строительных конструкций, принципы расчёта стропов.

2. Приспособления для временного закрепления и выверки конструкций.

3. Выбор машинных комплектов для монтажных работ. Определение технологических параметров кранов для монтажа отдельных видов конструкций.

1. Грузозахватные устройства. Строповка строительных конструкций, принципы расчёта стропов.

Для подъема строительных конструкций используют различные грузозахватные устройства в виде гибких стальных канатов, различных систем траверс, механических и вакуумных захватов.

К конструкциям грузозахватных устройств предъявляются два основных требования:

возможность простой и удобной строповки и расстроповки;

надёжность зацепления или захвата, исключающих возможность обрыва груза.

Различают следующие принципы paботы грузозахватных yстройств: зацепление конструкции с применением стропов и траверс; захват с помощью клещевых или подхватных устройств; зажим с использованием фрикционных захватов и присос вакуумными захватами.

Грузозахватные устройства должны быть испытаны пробной статической или динамической нагрузкой, превышающей их паспортную грузоподъемность.

Закрепление подъёмных тросов должно быть произведено в таких местах, чтобы при подъёме конструкции по возможности не возникали усилия больше расчётных или обратные по знаку. Определение места строповки зависит от вида конструкции, её габаритов, материала и т.д. Металлические фермы обычно поднимают за 2 — 4 узла верхнего пояса.

Гибкие стропы выполняют из стальных канатов. Их используют при подъеме легких колонн, балок, плит, стеновых панелей, контейнеров и др. Стропы могут быть универсальными и облегченными, по технологическому назначению—одно-, двух-, четырех- и шестиветвевыми.

Универсальные стропы – это замкнутые петли длиной от 6 до 15 м, изготовленные из тросов диаметром 18 30 мм. Универсальные стропы применяют для непосредственного захвата конструкции путём её обвязки.

Облегченные стропы изготовляют из тросов диаметром 12 20 мм с закреплёнными по концам петлями на коушах, крюками или карабинами.

Для подъема за две петли применяют двухветвевые стропы, для подъема плит крупноразмерных конструкций — четырех и шестиветвевые стропы.

Для равномерного распределения нагрузки на стропы используют системы блочных и траверсных приспособлений, которые применяют при строповке плит и панелей перекрытий. Крупноразмерные панели перекрытий и другие конструкции поднимают специальным монтажным приспособлением с универсальными уравновешивающими стропами. С помощью такого приспособления можно кантовать панели из вертикального положения в горизонтальное.

При наклонном положении стропов усилие в каждой ветви стропа может быть определено по формуле

Р = (1 / cos a) (Q/n) = К (Q / n),

где Q — вес поднимаемого груза, Н; а — угол наклона стропа к вертикали, град; n — число ветвей стропа; К — коэффициент, зависящий от угла наклона стропа к вертикали.

Значение К меняется от 1 до 2 при изменении угла наклона от 0 до 60.°

Р Рд = ( Q / n1 ) К,

где Рд – допускаемое усилие в канате; n1 - коэффициент, запаса для стропов, равный 6.

Когда поднимаемые элементы не могут воспринимать сжимающие монтажные усилия, возникает необходимость в уменьшении угла наклона ветвей стропа, для чего увеличивают длину подвески конструкций, что не всегда возможно при ограниченной высоте подъёма крюка монтажного крана. В этих случаях применяют траверсы.

Траверсы выполняют в виде металлических балок или треугольных сварных ферм. На концах нижнего пояса устанавливают блоки, через которые проходят стропы. Такая система подвески стропов обеспечивает равномерную передачу усилий на все точки захвата.

Траверсами поднимают длинномерные конструкции. Строповка может производиться за две или четыре точки. Для подъема крупногабаритных конструкций используют пространственные траверсы, а для подъема тяжелых элементов со смещенным центром тяжести — траверсы с системой балансировки. На траверсе могут устанавливаться облегченные стропы и захваты. Для обеспечения безопасного ведения работ производят расчет и подбор гибких стропов, траверс и других приспособлений. Расчет траверс для строповки ферм ведут по известной методике расчета ферм. Их подбор осуществляют по типовому каталогу унифицированных такелажных устройств.

Захваты предназначены для беспетельного подъема монтируемых элементов. Конструктивно захваты выполняют механическими, электромагнитными и вакуумными.

С помощью механических захватов конструкция удерживается за счет фрикционного зацепления, зажима или подхвата за выступающие части. Электромагнитные захваты основаны на удерживании токопроводящих конструкций с помощью магнитного поля. Такие захваты используют преимущественно на монтаже и погрузочно-разгрузочных работах листовых металлоконструкций.

Вакуумные захваты применяют для подъема тонкостенных плоских конструкций. Они состоят из вакуум- камер, рукавов и вакуум-насоса. Наиболее эффективно вакуумные захваты могут использоваться в стационарных условиях. На строительной площадке захват подвешивают к грузовому крюку монтажного крана, а пульт управления устанавливают в кабине крановщика. В зависимости от назначения захваты имеют различные устройства для кантования изделий в процессе подъема, а также могут быть оборудованы одной или несколькими камерами различной формы.

Конструкция удерживается за счет усилий, вызванных разрежением воздуха. Удерживающая сила за счет разрежения может быть выражена зависимостью

Ру = А ( Ра — Рв ),

где Ру — сила вакуумного притяжения, Н; А — площадь захвата, м2; Ра —атмосферное давление, Па; Рв —давление внутри камеры, Па.

Для вакуумного захвата должно выполняться условие

Ру > (м + Ри + Рл + Рт),

где м — масса конструкции, т; Ри—инерционные силы при ее перемещении и отрыве, Н; Рл —сила лобового сопротивления от ветровой нагрузки, Н; Рт—технологические усилия, Н.

С учетом действующих сил подбирают площадь вакуумной камеры (см²).

А = Ру к / (Ра — Рв),

где к — коэффициент запаса, принимаемый в пределах 2 - 3,5.

Безопасность при подъеме деталей обеспечивают запасом грузоподъемности вакуумного захвата и наличием специальных страхующих приспособлений, исключающих возможность падения поднимаемой детали при случайной остановке вакуумного насоса.

2. Приспособления для временного закрепления и выверки конструкций.

Выверка и закрепление конструкций в проектном положении являются завершающими и наиболее ответственными стадиями монтажного цикла. В строительстве для выверки и временного закрепления сборных конструкций используют различного вида монтажные приспособления: удерживающие — подкосы, растяжки, распорки; ограничивающие — упоры, фиксаторы; универсальные (удерживающее - ограничивающие) — связи, кондукторы.

Подкосы являются жесткими монтажными приспособлениями, работающими на сжатие, и предназначены для удержания сборных элементов в заданном положении. Монтажные подкосы в основном состоят из трубчатой винтовой стяжки и двух захватных устройств в виде крючьев, струбцин и пр. Наибольшее применение имеют при монтаже стеновых панелей.

Растяжки (расчалки) являются гибкими монтажными приспособлениями, работающими только на растяжение. Используют их для раскрепления колонн и других конструкций в плоскости наименьшей жесткости.

Длину растяжки можно регулировать с помощью карабина, нужное натяжение создается винтовой стяжкой.

Распорки являются жесткими монтажными приспособлениями, работающими только на сжатие и предназначенными для удержания двух элементов конструкции от смещения внутрь. В виде горизонтальных связей их используют при монтаже стеновых панелей, перегородок, ферм, ригелей. При шаге ферм 6 м распорки изготавливают из труб; при шаге 12 м применяют пространственные распорки из алюминиевых сплавов или другие приспособления.

Упоры являются монтажными приспособлениями, ограничивающими положение элементов конструкции в одном или двух направлениях. Наиболее часто упоры используются как составная часть универсальных монтажных приспособлений (связей, кондукторов). К упорам можно отнести клинья, предназначенные для закрепления колонн. В настоящее время разработан целый ряд инвентарных клиньев, повышающих производительность труда монтажников и позволяющих экономить строительные материалы.

Фиксаторы являются монтажными приспособлениями, ограничивающими положение элементов конструкций в одном или двух направлениях. С их помощью обеспечивается безвыверочный метод монтажа конструкций.

Связи являются линейными монтажными приспособлениями, работающими на растяжение и сжатие. Большое применение находят при монтаже панельных зданий с поперечными несущими стенами.

Кондукторы являются пространственными монтажными приспособлениями, обладающими собственной устойчивостью и служащими для временного закрепления и выверки одного или группы сборных элементов, в основном колонн. Преимущество кондукторов состоит в том, что они гарантируют точность выверки и временного закрепления конструкций с наименьшими трудовыми затратами. Кроме одиночных, широко применяются групповые кондукторы и рамно-шарнирные индикаторы (РШИ) для выверки и закрепления двух, четырех или шести колонн.

При временном закреплении конструкции выверяют и доводят до завершения процесс постоянного закрепления. Так, при монтаже металлических колонн временное закрепление должно обеспечить их устойчивость в проектном положении до закрепления башмака колонны на анкерных болтах и постановки постоянных связей, а для железобетонных колонн — до достижения бетоном в опорных стыках прочности, необходимой для обеспечения статической устойчивости колонн.

Подъем сборного элемента рекомендуется производить в том же положении, в каком монтируемый элемент будет работать в возводимой конструкции. Поднимать монтируемые конструкции необходимо плавно, без рывков, раскачивания и вращения. Тяжелые элементы и конструкции поднимают в два приема: сначала на высоту 0,2 0,3 м с задержкой на весу для дополнительной проверки надежности строповки и правильного положения, затем продолжают поднимать на проектную отметку.

Для временного закрепления конструкций используют индивидуальные средства (расчалки, подкосы, распорки, клинья, фиксаторы, индивидуальные кондукторы) и групповые средства (кондукторы или другие приспособления, позволяющие одновременно закреплять несколько статически неустойчивых элементов).

Для металлических конструкций временное закрепление осуществляют монтажными болтам.

Для железобетонных конструкций:

колонны, устанавливаемые в стаканы фундаментов, крепятся деревянными, бетонными, железобетонными и металлическими клиньями, по одному - два клина с каждой стороны в зависимости от сечения и высоты колонны; растяжками и металлическими кондукторами, оснащенными регулировочными винтами.

балки при отношении высоты к ширине до 4:1 временного крепления не требуют. При большем соотношении высоты к ширине используют винтовые стяжки;

фермы - первую, а иногда и вторую крепят расчалками, последующие устанавливают и соединяют с ранее установленными и закрепленными на колоннах с помощью инвентарных винтовых стяжек. Временное крепление на колоннах осуществляют с помощью специальных кондукторов;

стеновые панели (в основном жилых зданий) крепят инвентарными винтовыми стяжками и струбцинами.

Временное закрепление не применяют при монтаже статически устойчивых конструкций, например блок комнат при монтаже объемно блочных зданий, блоков покрытий промышленных зданий и т.д.

Постоянное закрепление конструкций должно обеспечить устойчивость их в проектном положении на период монтажа вышерасположенных конструкций, после монтажных работ и последующей эксплуатации здания или сооружения. Постоянное закрепление может быть выполнено в зависимости от конструкции стыка сваркой закладных деталей или выпусков арматуры, на болтах, замоноличиванием стыка.

Выверка обеспечивает точное соответствие монтируемых конструкций проектному положению. В зависимости от вида монтируемых конструкций, их оснастки, стыков и условий обеспечения устойчивости, выверку производят визуально или инструментально в процессе установки, когда конструкция удерживается монтажным механизмом или после установки при ее закреплении.

Визуальную выверку производят при достаточной точности опорных поверхностей и стыков конструкций. При этом могут использоваться стальные рулетки, калибры, шаблоны и т. п.

Инструментальную выверку выполняют при сложности обеспечения точности установки монтажных элементов и конструкций проверкой только опорных поверхностей, торцовых оснований или стыков смонтированных конструкций. Ее производят при установке специальных монтажных приспособлений (кондукторов, рамно-шарнирных индикаторов и т п.). Инструментальная выверка является наиболее распространенным видом проверки положения смонтированных конструкций в плане, высотном и вертикальном положениях. В процессе такой выверки применяют теодолиты, нивелиры, лазерные приборы и устройства.

При монтаже колонн в фундаменты стаканного типа для временного крепления и выверки используют жесткую заделку с помощью клиньев из дерева, металла и железобетона. Для колонн сечением 400 х 400 мм устанавливают по одному клину с каждой стороны, а сечением более 400 — с каждой стороны по два клина. Выверку осуществляют путем погружения клиньев в полость между плоскостью колонны и стаканом фундамента. После замоноличивания стыков деревянные и металлические клинья извлекают, что требует больших затрат ручного труда.

С целью индустриализации процесса используют специальные инвентарные клиновые вкладыши, а также винтовые домкраты, которые позволяют при меньших усилиях и трудозатратах проводить более качественную выверку и временное крепление колонн. При установке и выверке обязательным условием является поддерживание колонн с помощью крана, что приводит к потере производительности кранов и увеличению технологических перерывов.

Снижение монтажного цикла достигается путем использования различных кондукторных систем. Кондукторы устанавливают и крепят на стаканы фундаментов или оголовки ранее смонтированных колонн, что позволяет установить в них колонны с последующей расстроповкой. Тем самым высвобождается кран для выполнения других монтажных операций. Одиночные кондукторы оснащают регулировочными домкратами, с помощью которых монтируемая колонна приводится в проектное положение. Кондуктор снимают после достижения бетоном в стыке не менее 50% проектной прочности.

Для выверки и временного крепления колонн используют различные системы одиночных кондукторов. Принцип их работы заключается в следующем: на фундамент или ранее смонтированную колонну устанавливают кондуктор, состоящий из жесткой разъемной рамы, установочных и регулировочных винтов. С помощью установочных винтов кондуктор жестко крепят к основанию. Элементы кондуктора должны быть рассчитаны на восприятие нагрузок от собственной массы колонны, крутящего момента от невертикальности колонны, ветровой, а также динамической ударной нагрузки из-за неплавной подачи конструкции при опускании.

Для выполнения сварочных работ кондуктор может быть снабжен специальной площадкой. Одиночный кондуктор для колонн, стыкуемых в уровне перекрытия, своим основанием жестко крепят к перекрытию, что обеспечивает его геометрическую неизменяемость при установке колонны. Регулировочные и зажимные винты располагают в двух прямоугольных рамах, служащих направляющими. Для монтажа колонн со стыком выше уровня перекрытия используют кондуктор с шарнирно подпружиненными коромыслами с роликами на концах, что позволяет снизить силы трения и осуществить установку колонн в положение, близкое к проектному. При необходимости корректировка положения колонны достигается с помощью регулировочных винтов.

Дальнейшим развитием средств установки колонны является переход на системы с дистанционным управлением. В качестве регулировочных систем используют гидравлические домкраты с программным управлением. Кондукторы снабжают следящей системой выверки в проектное положение. Такое решение позволяет исключить ручные операции и повысить точность монтажа.

Простейшими средствами для временного крепления и выверки многоэтажных колонн, а также колонн для зданий с безбалочными перекрытиями служат наклонно-связевые системы. Средствами выверки и крепления служат подкосы и струбцины, которые шарнирно соединяются с хомутами и основанием конструкций. При расположении в двух взаимно перпендикулярных плоскостях такие системы позволяют с достаточной степенью точности проводить выверочные работы.

Для монтажа железобетонных конструкций многоэтажных зданий используют пространственные кондукторно - связевые системы в виде плоских и пространственных кондукторов.

Плоские кондукторы используют для монтажа рам. Кондуктор представляет собой пространственную конструкцию, которая устанавливается в строго проектное положение и служит базовым элементом. К кондуктору закреплены струбцины для временного крепления четырех рам с одной позиции. Рамы удерживаются в вертикальной плоскости горизонтальной связью в виде ригеля со струбциной. После выверки и закрепления рам кондуктор переносится на новое рабочее место.

В практике многоэтажного строительства используют пространственные шарнирно-связевые кондукторы.

Рамно-шарнирный индикатор (РШИ) состоит из плавающей шарнирной рамы с системой смонтированных на ней хомутов-упоров, связей, тяг и фиксаторов. РШИ устанавливают на перекрытии или основании и обеспечивает принудительную фиксацию элементов каркаса с заданной точностью, их временное крепление в проектном положении. Для удобства ведения работ индикатор снабжается системой подмостей и поворотных люлек. Для временного крепления колонн по углам рамы установлены четыре хомута-упора, которые фиксируют монтируемые элементы по граням и могут занимать транспортное и рабочее положения. Хомуты-упоры не препятствуют установке ригелей и распорных плит. В процессе установки колонн ее прижимают хомутами к двум граням. В хомутах имеются вставки, позволяющие монтировать колонны сечением 400 х 400, 300 х 300 и 400 х 600 мм.

Безвыверочная установка получила наибольшее распространение при монтаже сборных металлических конструкций (в отдельных случаях и железобетонных конструкций). Основным ее условием является применение конструкций с повышенным классом точности геометрических размеров в монтажных стыках. Это позволяет при монтаже устанавливать, например, стальные колонны, опоры и другие элементы каркаса с фрезерованными опорными торцами в проектное положение, исключая выверку по высоте и вертикали.

Точность установки конструкции количественно оценивают отклонениями от peгламентируемых в строительных нормах и правилах предельных допусков отклонения положения конструкции от проектного. Эти допуски, как правило, меньше для металлических конструкций. Так, например, смещение осей стаканов железобетонных фундаментов относительно осей по СНиП составляет ±10 мм, а для фундаментов с анкерными болтами под металлические конструкции ±5 мм; отклонение в расстоянии между осями ферм в уровне верхних поясов для железобетонных ферм — ±20, для металлических ±15мм.

Результаты проверки оформляют актами промежуточной приемки смонтированных ответственных конструкций и актами освидетельствования скрытых работ с приложением исполнительной схемы геодезического контроля.

3. Выбор машинных комплектов для монтажных работ. Определение технологических параметров кранов для монтажа отдельных видов конструкций.

С технологической точки зрения монтажные машины классифицируются по их мобильности и зоне монтажа, которую они могут обслуживать. По этим признакам монтажные краны и механизмы можно разбить на несколько основных групп.

Стационарные монтажные машины допускают ведение монтажа в строго зафиксированном пространстве ограниченным радиусом их действия. При перемещении на новую стоянку механизм необходимо полностью или частично демонтировать. К таким стационарным механизмам относят монтажные стрелы, мачты, шевры, мачтово-стреловые краны, ленточные и тросовые подъемники, приставные краны и др.

Ограниченно мобильные машины позволяют вести монтажные работы в зоне, ширина которой определяется радиусом их действия, а длина - длиной пути их перемещения. Монтажные краны этой группы способны перемещаться со стоянки на стоянку в пределах зоны монтажа. К ограниченно мобильным монтажным кранам относятся башенные краны, портальные, козловые, железнодорожные, крышевые и кабельные краны, передвижные жестконогие стреловые краны и др.

Мобильные монтажные машины практически не имеют ограничения зоны работы. Они легко перемещаются с одной стоянки на другую, с одного объекта на другой и быстро приводятся из транспортного в рабочее состояние. К таким машинам относят самоходные стреловые краны на гусеничном и пневмоколесном ходу, автомобильные и тракторные краны, краны на спецшасси автомобильного типа, вертолеты.

Специальные монтажные машины составляют специфическую группу. Эти машины могут представлять разновидность выпускаемых машин либо усовершенствованный вариант существующих. К таким машинам относят самоползучие и переставные краны для монтажа башен и труб, гидравлические подъемники, краны для монтажа градирен и др.

Монтажные краны и механизмы помимо основных рабочих параметров (грузоподъемность, высота подъема крюка, вылет стрелы) - должны обладать достаточно малой скоростью опускания груза (0,2 м/мин), обеспечивая плавную посадку конструкций.

В состав машинного комплекта для монтажных работ входят ведущая машина (монтажный кран или другие грузоподъемные механизмы), вспомогательные машины и оборудование (вспомогательные краны, погрузочно - разгрузочные и транспортные машины, грузозахватные устройства, кондукторы, сварочное оборудование и др. ).

При выборе машинных комплектов для монтажных работ устанавливают техническую возможность использования для конкретного объекта крана данного типа и типоразмера и комплектующих машин. При наличии нескольких вариантов путем сравнения технико - экономических показателей выбирают лучший.

Эффективность монтажа конструкций в значительной мере зависит от применяемых монтажных кранов.

При выборе ведущего монтажного крана рассматривают соответствие монтажно - конструктивной характеристики монтируемого объекта (конструктивная схема и размеры здания, масса и расположение элементов на здании, рельеф площадки и другие особенности, определяющие выбор монтажных средств) параметрам монтажных кранов.

К параметрам монтажных кранов относятся:

грузоподъемность — наибольшая масса груза, которая может быть поднята краном при условии сохранения устойчивости и прочности его конструкции;

длина стрелы — расстояние между центром оси пяты стрелы и оси обоймы грузового полиспаста;

вылет крюка — расстояние между осью вращения поворотной платформы крана и вертикальной осью, проходящей через центр обоймы грузового крюка. При определении полезного вылета крюка расстояние отсчитывают от наиболее выступающей части крана;

колея — расстояние между центрами передних или задних колёс пневмоколесных кранов, ширина гусеничного хода или расстояние между осями головок рельсов;

база — расстояние между осями передних и задних колёс пневмоколесных или рельсовых кранов. Для технической характеристики гусеничных кранов указывают длину гусеничного хода;

радиус поворота хвостовой части поворотной платформы — расстояние между осью вращения крана и наиболее удаленной от нее точкой платформы или противовеса;

высота подъема грузового крюка — расстояние от уровня стоянки крана до центра грузового крюка в его верхнем положении;

скорость подъема или опускания груза, передвижения крана, вращения поворотной платформы. При этом следует учитывать, что для плавной и точной «посадки» сборного элемента скорость опускания груза не должна превышать 5 м/мин, а скорость вращения крана— 1,5 м/мин;

производительность — количество груза, перемещаемого и монтируемого в единицу времени. Производительность монтажного крана может также измеряться числом циклов, совершаемых в единицу времени.

Башенные краны. Выбор монтажного крана производят путем нахождения трех основных характеристик: - требуемых грузоподъемности (монтажная масса), высоты подъема крюка (монтажная высота) и вылета стрелы.

Требуемая грузоподъемность крана Qк на заданной высоте грузового крюка может быть определена по формуле

Qк = mэ+m_T,

где — масса наиболее тяжелого элемента т; — масса такелажных устройств (стропы, захваты, траверсы), т.

Одновременно проверяют соответствие необходимого грузового момента грузовому моменту выбранного крана.

Необходимую высоту подъема грузового крюка крана рассчитывают по формуле

Нкр = hо + hз + hэ + hг ,

где hо — расстояние от уровня стоянки крана до опоры сборного элемента на верхнем монтажном горизонте, м; hз — запас по высоте, необходимый для установки и проноса элемента над ранее смонтированными конструкциями, принимаемый по правилам техники безопасности 0,5 м; hэ — высота элемента в положении подъема, м; hг — высота грузозахватного устройства (расстояние от верха монтируемого элемента до центра крюка крана), м.

Минимально необходимый вылет крюка башенного крана

Lкp = b + b1,

где b — расстояние от оси вращения (середины колеи крана) до ближайшей к крану грани здания (стена, эркер, пилястра,) м; b1 —ширина здания от грани здания, обращенной к крану, до оси противоположной продольной стены или до центра тяжести наиболее удаленного от крана сборного элемента, м. Для кранов с поворотной башней и нижним расположением противовеса