I. Определение необходимой высоты подъема крюка крана

Необходимая высота подъема крюка может быть опреде­лена по формуле

(см. рис. 99),

где — высота подъема крюка в м;

— высота от уровня основания крана до уровня мон­тажной отметки в м;

— высота монтируемой конструкции в м;

— высота выступающей части лесов, укрепленных на поднимаемой конструкции, в м;

— запас высоты из условия безопасности монтажных работ в м (принимается не менее 0,5 м, а при нали­чии работающих на уровне монтажной отметки — 2м);

— высота такелажного приспособления в м. Необходимая высота подъема верхнего конца стрелы Н_с (точка А на рис. 99) больше высоты подъема крюка на высоту полиспаста крана :

При выборе крана следует учитывать, что у кранов с на­клонной стрелой и переменным углом наклона стрелы а высота подъема крюка зависит от вылета стрелы (угла наклона стрелы).

2. Определение требуемой грузоподъемности крана

Требуемая грузоподъемность крана определяется весом под­нимаемой конструкции, весом применяемого такелажного при­способления, а также весом конструкций усиления и навесных монтажных приспособлений, укрепляемых на монтируемой кон­струкции до ее подъема при их наличии.

В общем виде значение требуемой грузоподъемности крана может быть записано следующим образом:

где — требуемая грузоподъемность крана в т;

— вес монтируемой конструкции в т;

— вес такелажного приспособления в т;

— вес конструкций усиления в т;

— вес навесных монтажных приспособлений в т.

3. Определение необходимой длины стрелы

Крана, закрепленной ниже уровня монтажных отметок,

При движении крана параллельно фронту

Монтируемых конструкций

Часто возможность использования данного крана для мон­тажа конструкций производственных зданий определяется до­статочностью длины стрелы крана, величиной ее вылета при не­обходимой грузоподъемности в случае монтажа тяжелых, наиболее удаленных от крана плит покрытия.

Рассмотрим случай монтажа плит покрытия цеха (см. рис. 99). Если кран движется по оси II—II, то при монтаже данного ряда конструкций (на чертеже плит покрытия в ячейке) угол поворота стрелы крана (φ) от оси I—I равен 0°.

Для исключения возможности касания стрелой крана смон­тированных конструкций ось стрелы не должна приближаться к ним ближе точки е, удаленной от конструкций по горизон­тали и вертикали на 1 м (по диагонали на м).

Угол наклона стрелы к горизонту будет зависеть от положе­ния точки е и удаления оси движения крана от сооружения, а также от уровня точки закрепления стрелы на кране с, опреде­ляемого размером h_c.

Рассмотрим из чертежа (см. рис. 99) интересующие нас за­висимости

м

где — превышение точки е над точкой с;

— превышение верхнего конца стрелы над точкой е;

L₂— размер верхней части стрелы от точки е до точки А.

м

где b— расстояние по горизонтали от вертикальной оси, про­ходящей через крюк крана при установке конструкции в проектное положение, до точки е;

В— размер монтируемого элемента конструкции по гори­зонтали в направлении положения стрелы при мон­таже;

f — расстояние по горизонтали от монтируемой конструк­ции после ее установки в проектное положение до края сооружения со стороны стоянки крана по на­правлению положения стрелы при монтаже;

где — размер части стрелы от точки е до точки с;

L — длина стрелы от точки А до точки с.

где l — горизонтальная проекция всей стрелы;

l₁ — горизонтальная проекция стрелы от точки с до точки е.

Требуемый вылет стрелы l_в будет больше горизонтальной проекции стрелы l на расстояние от точки с до вертикальной оси вращения крана при поворотах (горизонтальный размер d).

При применении стреловых кранов на гусеничном и пневмо-колесном ходу, а также автомобильных кранов превышение точ­ки е над точкой с можно считать известной величиной, так как монтажную отметку можно определить по проекту, а вели­чину А_с приближенно принимают равной 1,5 м. Для кранов других типов величина h_c не является «постоянной» и ее следует определять из технических характеристик кранов. Величину b также определяют из проекта.

Определять другие параметры по приведенным зависимо­стям без фиксации стоянки крана невозможно, а при прибли­жении оси движения крана к монтируемому сооружению соот­ветственно меняются угол наклона стрелы к горизонту, а следо­вательно, и остальные величины. Так как при этом изменяется и длина стрелы крана, то целесообразно отыскать такое опти­мальное решение, при котором длина стрелы оказалась бы ми­нимальной, обеспечивая в то же время безопасный монтаж сооружения.

Если поворачивать ось стрелы крана вокруг точки е (см. рис. 99), то вертикальная прямая, проходящая через ось крюка крана, и горизонтальная прямая, проходящая через точку с, будут отсекать на оси стрелы отрезок Ас. Величина этого отрезка будет меняться в зависимости от угла наклона стрелы а. Сле­довательно, при фиксированном положении точки е существует определенный угол наклона стрелы к горизонту, соответствую­щий минимальному значению длины этого отрезка. При изме­нении положения точки е на плоскости и неизменном положении на плоскости проведенных горизонтальной и вертикальной ли­ний, минимальное значение отсекаемого ими отрезка по оси стрелы будет при другом определенном значении угла а. Но положение точки е на плоскости определяется координатами h₁ и b, отложенными от проведенных линий. Следовательно, оптимальный угол наклона стрелы крана к горизонту и соответ­ствующий ему минимальный размер длины стрелы крана зави­сят от этих координат.

Значение оптимального угла а, соответствующего минималь­ному значению длины стрелы, в зависимости от координат h₁ и b можно определить по известной формуле, полученной в ре­зультате решения задачи на минимум:

В Московском инженерно-строительном институте им. В. В. Куйбышева на электронно-вычислительной машине НАИРИ были вычислены оптимальные значения угла наклона стрелы крана к горизонту, соответствующие минимальному зна­чению длины стрелы при различных значениях h₁ и b. Графическая зависимость этих величин приведена на рис. 100.

Рис. 100. График для определения оптимального угла наклона стрелы к горизонту

Используя полученную зависимость, можно быстро определить значение опти­мального угла наклона стре­лы к горизонту, а затем по приведенным формулам вычислить интересующие параметры. Проверку правильности решения следует осу­ществлять путем графиче­ского построения ситуации монтажа в вертикальной плоскости, проходящей через ось стрелы крана.

Рассмотрим на примере методику определения оптимальной длины стрелы крана, закрепленной ниже уровня монтажных отметок, при движении крана вдоль фронта монтируемых кон­струкций.

Пример 1. Определить оптимальную длину стрелы крана при монтаже плит покрытия цеха. Размер плит покрытия 3X12 м. H_м = 14 м. Примем h_c = 1.5 м. Монтаж цеха осуществляется стреловым краном, двигающимся вдоль фронта монтируемых конструкций по оси //—// (см. рис. 99). В этом случае угол поворота стрелы крана от оси //—// (φ₁) составит 90°, а угол φ=0.

Определяем величину h₁

м

Определяем величину b. Принимаем ширину балки, на которую опира­ются плиты покрытия, равной 20 см, следовательно, f=0,1 м. Тогда

м.

Отношение величины b к величине h₁ составит: b:h₁ =7,l : 13,5=0,52. По графику (рис. 100) для соотношения b:h₁ =0,52 находим α = 51⁰ sin α =0,777; cos α = 0,629.

Определяем значение L:

м

Определяем горизонтальную проекцию стрелы (вылет до точки крепле­ния с):

l = L cos a = 28,4·0,629 = 17,86 м.

Определяем h₂

м.

Так как превышение точки е над монтажной отметкой составляет 1 м, то превышение верха стрелы (точка А) над монтажной отметкой составит:

Правильность решения проверим графически.

Определим горизонтальную проекцию нижней части стрелы l₁

l₁ = L₁ cos α = 17.3·0,629 = 10,85 м.

Следовательно, расстояние от сооружения до точки с по горизонтали со­ставит: 10,85+1,0=11,85 м, а до точки 0—будет больше на величину d (см рис. 99).

Построим в масштабе контур сооружения и проведем горизонталь, со­ответствующую уровню расположения точки с (h_с). Отложив по горизонтали от сооружения размер 11,85 м, получим точку с.

Проведем через центр плиты в проектном положении вертикальную ось. соответствующую оси грузового каната в момент монтажа. Отложив по этой вертикали от уровня монтажных отметок превышение стрелы = 9,78 м, получим положение точки А — верхнего конца стрелы в пространстве.

Отложив по 1 м над уровнем монтажных отметок и за габарит соору­жения в сторону стоянки крана и проведя через эти точки горизонталь и вер­тикаль (соответственно), в месте их пересечения получим точку е.

Соединив точки с и А прямой, получим положение оси стрелы крана в пространстве. Ось крана не должна приближаться к сооружению ближе точки е. Сняв с чертежа по масштабу размер стрелы, можно сравнить его с длиной стрелы, полученной по расчету.