śurawie budowlane wieŜowe
-stateczność
BEZPIECZEŃSTWO TECHNICZNE
BEZPIECZEŃSTWO TECHNICZNE
URZĄDZEŃ PODDOZOROWYCH
URZĄDZEŃ PODDOZOROWYCH
Zastosowanie Ŝurawi wieŜowych w budownictwie (stadion narodowy)
Współczesne konstrukcje Ŝurawi wieŜowych, projektowane dla potrzeb przemysłu budowlanego, charakteryzują się bardzo róŜnorodnymi rozwiązaniami technicznymi. W rozwiązaniach o strukturach wolnostojących, uzyskiwane są wysokości podnoszenia nawet rzędu 120[m], a w kotwionych do budynku, ograniczenie stanowi wyłącznie długość liny wciągarki (stąd osiągają nawet do 400[m]). Przykładowo, największy z obecnie produkowany seryjnie Ŝurawi w Europie to LIEBHERR 4000HC 80, który charakteryzuje się udźwigiem nominalnym 34[t] przy wysięgu 100[m], a jego udźwig maksymalny to 80[t].
śurawie wieŜowe to urządzenia obrotowe z wysięgnikiem
usytuowanym w górnej części pionowej wieŜy. Posiadają moŜliwość podnoszenia i opuszczania podwieszonych ładunków i przemieszczania ich przez zmianę wysięgu, jazdę wodzaka, obrót lub jazdę całego urządzenia (moŜliwość kojarzenia ruchów roboczych)
Zastosowanie Ŝurawi wieŜowych w budownictwie (blok mieszkalny)
Klasyfikacja Ŝurawi wieŜowych wg. PN-ISO 4306-3
a) montowane w częściach lub samomontujące się
(szybki montaŜ, bez stosowania urządzeń
pomocniczych),
b) z obrotem w górnej części lub z obrotem w dolnej
części,
c) z wysięgnikiem poziomym lub z wysięgnikiem
podnoszonym,
d) przejezdne, stacjonarne (stałe) lub wspinające się
(montowane na budowli)
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
Przegląd typowych konstrukcji Ŝurawi wieŜowych
śurawie górno-obrotowe
Rama wspinania 23 Stopa wieŜy 22 Balast 21 Kabina 20 Wciągarka podnoszenia 19 Mechanizm wodzenia 18 Przeciwwaga 17 Hak 16 Zblocze hakowe 15 Lina podnoszenia 14 Wodzak 13 Podstawa (podwozie) 12 Zastrzały wieŜy 11 WieŜa 10 Wieniec stały 9Pierścień oporowo- obrotowy 8 Wieniec obrotowy 7 WieŜa kabiny 6 Słup szczytowy 5
Odciąg wysięgnika przeciwwagi 4 Wysięgnik przeciwwagi 3 Odciąg wysięgnika 2 Wysięgnik 1 Opis Nr
śuraw montowany w częściach,
z obrotem w górnej częściz wysięgnikiem poziomym
, gdzie: a) typu przejezdnego; b) stacjonarny (stały); c) wspinający sięPrzegląd typowych konstrukcji Ŝurawi wieŜowych
Podnośnik wspinania 30 Element wspinający 29 Balast 28 Hak pomocniczy 27
Zblocze hakowe pomocnicze 26
Lina podnoszenia pomocniczego 25
Wyciągarka podnoszenia pomocniczego 24 Przeciwwaga 23 Wózek przeciwwagi 22 Kabina 21 Hak 20 Zblocze hakowe 19 Lina podnoszenia 18 Wciągarka podnoszenia 17 Jezdnia Ŝurawia 16 Wózek jezdny 15 Podstawa (podwozie) 14 Zastrzały wieŜy 13 WieŜa 12 Wieniec stały 11
Pierścień oporowo- obrotowy 10
Rama obrotowa (platforma) 9
Stojak podtrzymujący wysięgnik 8
Lina opuszczania wysięgnika 7
WielokrąŜek opuszczania wysięgnika 6 Odciąg wysięgnika 5 Kąt pochylenia wysięgnika 4 Stopa wysięgnika 3 Głowica wysięgnika 2 Wysięgnik 1 Opis Nr
śurawie górno-obrotowe
śuraw wieŜowy montowany w częściach
, z obrotem w górnej części, z wysięgnikiem podnoszonym, gdzie: a) typu przejezdnego, b) stacjonarny (stały); c) wspinający się, d) widok przykładowych konstrukcji prod Liebherr serii HC-LPrzegląd typowych konstrukcji Ŝurawi wieŜowych
Stopa wieŜy (fundament) 21 Balast 20 Kabina 19 Wciągarka podnoszenia 18 Mechanizm wodzenia 17 Przeciwwaga 16 Hak 15 Zblocze hakowe 14 Lina podnoszenia 13 Wodzak 12 Podstawa (podwozie) 11
Kabina dźwigu osobowego 10 WieŜa 9 Wieniec stały 8 Pierścień oporowo-obrotowy 7 Wieniec obrotowy 6 Słup szczytowy 5
Odciąg wysięgnika przeciwwagi 4 Wysięgnik przeciwwagi 3 Odciąg wysięgnika 2 Wysięgnik 1 Opis Nr
śurawie dolno-obrotowe
śuraw wieŜowy montowany w częściach
,
z obrotem w dolnej części,
z wysięgnikiem poziomym,
gdzie: a) przejezdny, b) stacjonarny (stały)
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
Przegląd typowych konstrukcji Ŝurawi wieŜowych
Stopa wieŜy 19 Balast 18 Kabina 17 Wciągarka podnoszenia 16 Przeciwwaga 15 Hak 14 Zblocze hakowe 13 Lina podnoszenia 12 Podstawa (podwozie) 11Kabina dźwigu osobowego 10 WieŜa 9 Wieniec nieobrotowy 8 Pierścień oporowo-obrotowy 7 Wieniec obrotowy 6 Słup szczytowy 5
Odciąg wysięgnika przeciwwagi 4 Wysięgnik przeciwwagi 3 Odciąg wysięgnika 2 Wysięgnik 1 Opis Nr
śuraw wieŜowy montowany w częściach, z obrotem w dolnej części,
z wysięgnikiem podnoszonym
, gdzie:a) typu przejezdnego, b) stacjonarny (stały)
śurawie dolno-obrotowe montowane w częściach
Przegląd typowych konstrukcji Ŝurawi wieŜowych
śurawie górno-obrotowe samomontujące się
Balast (jeŜeli jest wymagany ) 20 Przeciwwaga 19 Mechanizm wodzenia 18 Hak 17 Zblocze hakowe 16 Lina podnoszenia 15 Wodzak 14 Wciągarka podnoszenia 13 Podstawa (podwozie) 12 Zastrzał wieŜy 11 WieŜa zewnętrzna 10 WieŜa wysuwna 9 Wieniec stały 8 Pierścień oporowo-obrotowy 7 Wieniec obrotowy 6 Słup szczytowy 5
Odciąg wysięgnika przeciwwagi 4 Wysięgnik przeciwwagi 3 Odciąg wysięgnika 2 Wysięgnik 1 Opis Nr
śuraw samomontujący się, górno obrotowy,
z wysięgnikiem poziomym,
gdzie: a) typu stacjonarnego (stały), b) przejezdny
Przegląd typowych konstrukcji Ŝurawi wieŜowych
śurawie górno-obrotowe
Balast (jeŜeli jest wymagany ) 19 Przeciwwaga 18 Hak 17 Zblocze hakowe 16 Lina podnoszenia 15 Wodzak 14 Wciągarka podnoszenia 13 Podstawa (podwozie) 12 Zastrzał wieŜy 11 WieŜa zewnętrzna 10 WieŜa wysuwna 9 Wieniec stały 8 Pierścień oporowo-obrotowy 7 Wieniec obrotowy 6 Słup szczytowy 5
Odciąg wysięgnika przeciwwagi 4 Wysięgnik przeciwwagi 3 Odciąg wysięgnika 2 Wysięgnik 1 Opis Nr
śuraw wieŜowy samomontujący się,
z obrotem w górnej części,
z wysięgnikiem podnoszonym,
gdzie:
a) typu stacjonarnego (stały),
b) przejezdny
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
Przegląd typowych konstrukcji Ŝurawi wieŜowych
Przeciwwaga 17 Wciągarka podnoszenia 16 Mechanizm wodzenia 15 Hak 14 Zblocze hakowe 13 Lina podnoszenia 12 Wodzak 11 Podstawa (podwozie) 10Pierścień oporowo- obrotowy 9
Podstawa (platforma) obrotowa 8 Wysięgnik przeciwwagi 7 WieŜa zewnętrzna 6 WieŜa wysuwna 5 Odciąg linowy 4 Zastrzał wysięgnika 3 Odciąg wysięgnika 2 Wysięgnik 1 Opis Nr
śuraw wieŜowy samomontujący się,
z obrotem w dolnej części,
z wysięgnikiem poziomym,
gdzie:
a) typu przejezdnego, b) stacjonarny (stały)
śurawie dolno-obrotowe samomontujące się
Przegląd typowych konstrukcji Ŝurawi wieŜowych
śurawie dolno-obrotowe samomontujące się
Przeciwwaga 15 Kabina 14 Wciągarka podnoszenia 13 Hak 12 Zblocze hakowe 11 Lina podnoszenia 10 Podstawa (podwozie) 9
Pierścień oporowo- obrotowy 8
Podstawa (platforma) obrotowa 7
WieŜa wysuwna 6
WieŜa 5
Lina podnoszenia wysięgnika 4 Słup szczytowy 3 Wysięgnik przeciwwagi 2 Wysięgnik 1 Opis Nr
śuraw wieŜowy samomontujący się,
z obrotem w dolnej części,
z wysięgnikiem podnoszonym
, gdzie:
a) typu przejezdnego, b) stacjonarny
Przegląd typowych konstrukcji Ŝurawi wieŜowych
Przykładowe konstrukcje Ŝurawi, gdzie: a) Ŝuraw podczas
szybkiego montaŜu wieŜy; b) klatka wznosząca Ŝuraw (hydrauliczny
element piętrzący), c) Ŝuraw szybkiego montaŜu KSD KK 4512
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
M3 M6 M5 M6 M6 A6 d) budowlane chwytakowe M5 M4 M4 M5 M5 A5 c) stoczniowe produkcyjne M2 M4 M3 M4 M4 A4 b) portowe kontenerowe M6 M3 M3 M5 M4 A4 a) stoczniowe technologiczne 3 M3 M3 M4 M5 M4 A4 b) przewoźne np. budowlane M2 M2 M3 M4 M3 A3 a) samomontujące 2 M3 M3 M3 M5 M4 A4 d) stoczniowe remontowe M2 M2 M2 M4 M3 A3 c) remontowe na platformach wiertniczych M2 M1 M1 M4 M2 A2 b) na składowiskach materiałów M2 M1 M1 M2 M1 A1 a) do pracy nieregularnej 1 Jazda Ŝurawia Jazda wciągarki Zmiana wysięgu obrót podnosz.
Grupa natęŜenia pracy mechanizmów
GNP Typ i przeznaczenie Ŝurawia
Mechanizmy robocze Ŝurawi - liny przewijające się
a), b) c) – układy olinowania mechanizmów podnoszenia
d), e)
-- układy olinowania mechanizmów zwodzenia wysięgników
f)
– układ wodzenia
a)
e)
f)
Przykładowe charakterystyki udźwigu Ŝurawi wieŜowych
Przykładowe charakterystyki
udźwigu Ŝurawia wieŜowego z
platforma obrotowa dolną typu
śB-80W, gdzie:
1- dla struktury wieŜy z 4 i 3
segmentów oraz wysięgnika z 2
segmentów,
2- dla struktury wieŜy z 5
segmentów oraz wysięgnika z 2
segmentów,
3- dla struktury wieŜy z 4 i 3
segmentów oraz wysięgnika z 3
segmentów,
4- dla struktury wieŜy z 5
segmentów oraz wysięgnika z 3
segmentów,
5- dla struktury wieŜy z 3, 4 i 5
segmentów oraz wysięgnika z 4
segmentów
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
Klasyfikacja
Ŝ
urawi z uwagi zachowanie stateczno
ś
ci
Ze względu na wymagane warunki stateczności dźwignice dzieli się
Ze względu na wymagane warunki stateczności dźwignice dzieli się
na grupy:
na grupy:
A – wszystkie dźwignice wolno stojące, z wyjątkiem wyszczególnionych w
grupach B, C, D i E,
B
B
–
–
Ŝurawie budowlane wieŜowe, Ŝurawie kolejowe,
Ŝurawie budowlane wieŜowe, Ŝurawie kolejowe,
C
C
–
–
Ŝurawie samojezdne, Ŝurawie przewoźne,
Ŝurawie samojezdne, Ŝurawie przewoźne,
D – dźwignice na dokach pływających,
E – dźwignice, dla których warunki stateczności ustala się na podstawie
odrębnych przepisów.
Uwaga: RozróŜnia się dwie klasy rozkładu masy dźwignicy, na podstawie których przyjmuje się odpowiednie wartości cząstkowych współczynników obciąŜenia dla obciąŜeń grawitacyjnych:
a) dźwignice o klasie rozkładu masy MDC1- zalicza się dźwignice lub części dźwignic, w których działanie obciąŜeń grawitacyjnych od mas poszczególnych części wywołuje wzrost obciąŜeń skutecznych (wpływ niekorzystny) we wszystkich krytycznych miejscach, wybranych do obliczeń sprawdzających, przy czym wzrost obciąŜeń skutecznych nie jest spowodowany przez celowo zastosowane odkształcenia wstępne (wstępne napięcia). Do analiz sprawdzających dźwignice klasy MDC1, stosuje się wartości cząstkowych współczynników obciąŜeńγγγγp. Dla dźwignic klasy MDC1 z liniową zaleŜnością pomiędzy
obciąŜeniami a obciąŜeniami skutecznymi dopuszcza się stosowanie „metody napręŜeń dopuszczalnych” i ogólnego współczynnika bezpieczeństwa γγγγf.
b) dźwignice o klasie rozkładu masy MDC2: - zalicza się dźwignice lub części dźwignic, w których działanie obciąŜeń grawitacyjnych od mas poszczególnych części wywołuje zarówno wzrost obciąŜeń skutecznych (wpływ niekorzystny) jak i ich zmniejszenie (wpływ korzystny) w krytycznych miejscach, wybranych do obliczeń sprawdzających i/lub części dźwignic, w których celowo zastosowano odkształcenia wstępne (wstępne napięcia). W takich przypadkach masy dźwignicy są dzielone na te, których obciąŜenia grawitacyjne wywołują wzrost obciąŜeń skutecznych i na te których obciąŜenia grawitacyjne powodują zmniejszenie obciąŜeń skutecznych. b) dźwignice o klasie rozkładu masy MDC2 a) dźwignice o klasie rozkładu masy MDC1
Znak ( + ) oznacza występowanie obciąŜenia przy danym skojarzeniu Znak ( - ) oznacza, Ŝe obciąŜenie nie występuje przy danym skojarzeniu
+
-+
+
VI
Stan dźwignicy przy nagłym zwolnieniu ładunku-+
-+
+
V
Stan spoczynku dźwignicy-+
-+
+
+
-+
+
+
-+
+
+
-+
+
+
+
+
+
+
+
I
II
III
IV
Stan roboczy dźwignicy Siła skierow ana do góry Z ObciąŜenie wiatrem stanu spoczynku dźwignicy WS ObciąŜenie wiatrem stanu roboczego dźwignicy WF Siła bezwładnośc i masy dźwignicy lub jej częściBG Siła bezwładnośc i masy ładunku podnoszoneg o BF Siła udźwigu Siły cięŜkości elementów zmieniający ch połoŜenie Gr Siły cięŜkości elementów nie zmieniający ch połoŜenia Gs
Rodzaje obciąŜeń
Skojarzenie obciąŜeń Stan dźwignicyKlasyfikacja d
ź
wignic z uwagi zachowanie stateczno
ś
ci
Stany dźwignicy przy analitycznym sprawdzaniu stateczności bada się dla:
a) stanu roboczego (kojarzenie obciąŜeń wg. tabl. 1 PN-87/M-06513 lub PN-ISO 4304)
b) stanu spoczynku (kojarzenie obciąŜeń wg. tabl. 1 PN-87/M-06513 lub PN-ISO 4304)
c) stanu wyjątkowego przy nagłym zwolnieniu ładunku (wg tabl. 1)
Dźwignica jest stateczna, jeśli dla skojarzeń obciąŜeń I do VI spełniony jest warunek:
Warunek stateczności dźwignicy – Ŝurawia (metoda momentów)
us
wy
M
≥
M
gdzie:
M
us
- moment ustalający wg definicji,
kN m
⋅
wy
M
- moment wywracający wg definicji,
kN m
⋅
Moment ustalający dźwignicy, pochodzący od siły cięŜkości masy własnej dźwignicy, naleŜy
obliczać przy najbardziej niekorzystnym połoŜeniu tych części dźwignicy, które zmieniają połoŜenie
względem najbardziej niekorzystnej krawędzi wywrotu dla danego skojarzenia obciąŜeń z
uwzględnieniem pochylenia dźwignicy.
Momenty wywracające dla poszczególnych obciąŜeń stanu roboczego dźwignicy naleŜy obliczać
względem najbardziej niekorzystnej krawędzi wywrotu dla danego skojarzenia obciąŜeń.
W przypadku, gdy wymagana jest praca dźwignicy na pochyłym podłoŜu, to konieczne jest
jednoznaczne zdefiniowanie warunków tej pracy i ich uwzględnienie w obliczeniach stateczności.
Dla dźwignic zaprojektowanych do jazdy z ładunkiem, muszą być podane maksymalne, pionowe
nierówności torów, a siły tym wywoływane naleŜy dodać do innych obciąŜeń podanych w stosownych
tablicach normowych.
Dla dźwignic zainstalowanych na stałe naleŜy uwzględnić wpływ trzęsienia ziemi, właściwy dla
poszczególnych miejsc i stref, jako obciąŜenie dodatkowe dla I, II i III przypadk wg kryteriów
normowych.
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
……….……..
.……….……...
………..………….
……….…………..
……….……...
………..…….
………..….
………..….
Warunek stateczności dźwignicy – Ŝurawia – wg. PN-87/M-06513
Rodzaje prób: W celu sprawdzenia stateczności dźwignicy naleŜy przeprowadzić
próbę statyczną i próbę dynamiczną.
Próba statyczna. Jeśli w normach przedmiotowych nie postanowiono inaczej, to
próbę statyczną naleŜy przeprowadzić dla wszystkich charakterystycznych połoŜeń
wysięgnika, wodzaka lub wciągarki przy których zmienia się udźwig dźwignicy i dla
wszystkich krawędzi wywrotu.
- dźwignice typu A, B i D
1.25
pr
Q
=
Q
- dźwignice grupy C
1.25
0.1
pr
w
Q
=
Q
+
G
gdzie:
Q
- udźwig dźwignicy dla danego połoŜenia wysięgnika, wodzaka lub wciągarki wG
- masa części wysięgnikowej Ŝurawia (wysięgnika, zblocza, haka, lin itp. zredukowana do wierzchołka wysięgnikaPróba dynamiczna.
Jeśli w warunkach przedmiotowych nie postanowiono inaczej, to próbę
dynamiczną naleŜy przeprowadzić dla wszystkich charakterystycznych zakresów udźwigu, wysięgu i
prędkości. Próbę naleŜy przeprowadzać przy równoczesnym wykonaniu trzech ruchów roboczych, w
tym ruchu podnoszenia.
1.1
pr
Q
=
⋅
Q
w którym: Q
- udźwig dźwignicy dla danego połoŜenia wysięgnika, wodzaka lub wciągarki
Q
Dźwignicę naleŜy uznać za stateczną jeśli nie wystąpiły zjawiska określone w normach.
W dźwignicach poruszających się po szynach dopuszcza się krótkotrwałą (okres nie dłuŜszy od
okresu drgań własnych dźwignicy) utratę styku między kołami i szyną.
Warunek stateczności Ŝurawia – krawędź wywrotu
śurawie samojezdne na podwoziu kołowym,
przy pracy na podporach
a) Przy pracy wyłącznie na samych podporach b) Przy pracy na podporach i na kołach, przy
sztywnym zawieszeniu kół lub włączeniu mechanizmu blokującego spręŜyste zawieszenie kół
Warunek stateczności Ŝurawia – krawędź wywrotu
(PN-97/M-06513)
śurawie samojezdne na podwoziu kołowym
Rys. Z1 a) b) przypadki sztywnego zawieszenia kół lub przy włączeniu mechanizmu blokującego spręŜyste zawieszenie kół
Rys Z2 a) b) przypadki spręŜystego zawieszenia kół
Rys Z2
Rys Z1
śurawie samojezdne na podwoziu gąsienicowym
Rys. Z3 a) b) przypadki sztywnego zawieszenia kół lub przy włączeniu mechanizmu blokującego spręŜyste zawieszenie kół
Rys Z3 c) przypadki spręŜystego zawieszenia kół
śurawie synowe
Rys. Z4 a) Ŝuraw na 4 podporach Rys Z4 b) Ŝuraw na 3 podporach