Выбор башенного крана
В строительной практике часто для возведения одного и того же здания могут применяться различные варианты расстановки башенных кранов. Например, здание средней этажности с 1–2 подъездами можно возвести с помощью одного автономно стоящего крана. Но также возможен вариант использования двух менее мощных свободностоящих кранов, которые будут размещены по обеим сторонам строящегося объекта. Для возведения высотного дома понадобится, по крайней мере, один, а лучше два т. н. приставных крана, о которых написано ниже. Сегодня можно строить здание практически любой конфигурации и высотности с помощью башенного крана, который может перемещаться по установленным криволинейным подкрановым рельсам. Такой кран до определенной высоты здания перемещается вдоль объекта строительства, а затем, с ростом этажности, «преображается» в приставной.
Движение – это жизнь
Рельсовые краны получили распространение благодаря тому, что они могут обслуживать значительные площади строительных площадок, порой существенно превосходящие рабочие зоны, обслуживаемые свободностоящими кранами. Рельсовые краны отлично справляются с монтажом конструкций при выполнении «нулевого» цикла, однако они не менее эффективны и при постройках мало- и среднеэтажных зданий. Обязательным элементом конструкции рельсового крана является нижняя рама, на которой закреплены ходовые тележки. Главным элементом каждой ходовой тележки является стальное ходовое колесо.
Большинство наземных монтажных кранов передвигается по рельсам, уложенным на шпалах. Краны, располагаемые прямо на строительных конструкциях зданий или сооружений, опираются на рельсы, закрепленные на металлических или железобетонных балках. Конструкции этих опорных элементов и их форма зависят от назначения и характера работы каркаса сооружения. От величины нагрузки на колесо зависит выбор типа рельса и конструкция кранового пути, а специальные механизмы перемещения, расположенные непосредственно у ходовых колес, обеспечивают их вращение и движение башенного крана по рельсам вдоль строящегося объекта. Мобильность – главное преимущество крана на рельсовом ходу. В процессе работ на объекте могут возникать нештатные ситуации, например поломка одного из кранов, и в этом случае эксплуатация рельсового крана дает возможность «маневра» при поиске выхода из сложного положения. К тому же рельсовый кран может перемещаться с полным грузом, что заметно сокращает производственные потери. Конструкция же безрельсовых кранов движения с грузами не предусматривает. К недостаткам кранов рельсового типа можно отнести высокую стоимость подкрановых путей, необходимость монтажа и демонтажа их при перебазировке кранов. Разница в затратах, необходимых для организации работы рельсового крана, и расходах на установку аналогичного крана на фундамент и анкера может достигать 30%. Однако приобретаемые плюсы – маневренность, устойчивость, уменьшенный балластный груз – часто оправдывают дополнительные затраты.
Ведущие производители башенных кранов стараются закладывать в конструкцию своих кранов максимальную универсальность их эксплуатации. В частности, один из крупнейших европейских производителей башенных кранов компания Liebherr практически во всех моделях предусматривает возможность различных вариантов установки. Например, в описании монтажа популярного у строителей безоголовочного крана Liebherr мод. 90 EC-B 6 указано, что он может устанавливаться на монолитный фундамент, на крестообразную опору, предусмотрен также вариант использования в качестве основания рамы с ходовыми тележками. При этом допустимая скорость движения крана, обеспечиваемая работой ходовых двигателей мощностью 4 кВт, составляет до 25 м/мин.
Максимальная грузоподъемность (г/п) мод. 90 EC-B 6 – 6 т, а вылет стрелы достигает 50 м. Кран может осуществлять подъем груза на высоту до 51,2 м и, что очень важно, перемещаться с грузом по рельсам. Но конструкторы немецкой компании предусмотрели возможность крепления ходовых колес к рельсам с помощью специальных приспособлений. В этом случае Liebherr 90 EC-B 6 с неповоротной башней становится свободностоящим, и если есть возможность закрепить башню крана с помощью мощных связей на строящемся здании, то высота подъема грузов возрастает вплоть до 100 м.
Интересен также опыт строительства градирен высотой в 150 м, входящих в состав Ленинградской АЭС. Строителями на объекте использовался уникальный гусеничный кран Liebherr 11350, выполнявший подъем строительных конструкций и материалов на высоту до 196 м. Радиус обслуживания гигантом, поднимающим максимально груз массой 1350 т г, составлял 128 м!
Но использование гусеничных кранов, так же как и пневмоколесных кранов, при работе на площадках с уклоном в 3–4° приводит к необходимости значительного, на 20–30%, увеличения массы балласта крана, что затратно и не всегда удобно. Чаще при постройке аналогичных сооружений используется комбинированная работа крана. Еще недавно подкрановые пути могли обеспечить крану только прямолинейное движение, однако сегодня разработаны и применяются технологии, позволяющие башенному крану совершать криволинейное перемещение. Вдоль основания градирни прокладывается кольцевой рельсовый путь, который уклона практически не имеет, и по нему движется башенный кран, выполняющий технологические операции. В определенный момент с ростом высоты сооружения в центре объекта устанавливают стационарный башенный кран, закрепляя его вертикальное положение вантами и распорками, а большой вылет стрелы позволяет доставить необходимый груз в любую точку постройки.
Еще один хорошо известный у нас ведущий европейский производитель башенных кранов – испанская компания Linden-Comansa уделяет большое внимание обеспечению возможности эксплуатации своих кранов в рельсовом исполнении. Все модели кранов Comansa могут монтироваться как на стационарном фундаменте, на анкерах, так и на складывающейся крестообразной основе, а также и в качестве рельсовых кранов на крестообразной основе. Ширина колеи в зависимости от высоты башни крана может быть от 3,5 до 10 м, а скорость перемещения крана по рельсам достигает 20 м/мин. При этом за счет модульной конструкции краны Comansa относительно просто и экономично транспортируются по дорогам общего пользования и легко адаптируются к требованиям, возникающим при работе на различных объектах.
Стоять удобней при поддержке
Свободностоящие краны особенно эффективны при строительстве опор мостов, сооружений башенного типа, при строительстве промышленно-технологических объектов, например доменных печей, и конечно, высотных зданий в области гражданского строительства. Нередки также случаи, когда для ускорения темпов строительства на возводимых объектах используется такое количество башенных кранов, что рабочая площадка, обслуживаемая стационарным краном с места его постоянной установки, успешно согласуется с рабочими зонами других кранов и позволяет очень эффективно выполнять задачи строительства.
Любой фундамент, устраиваемый для монтажа свободностоящего башенного крана, должен иметь специальный проект, разработанный на основании геологических изысканий, данных нагрузки на фундамент, взятых из паспорта крана, и некоторых других узкоспециальных характеристик. Фундаментом могут являться отдельно установленные монолитные железобетонные плиты, размеры которых зависят от нагрузок, действующих на башенный кран. Фундамент башенного крана также может составлять единое целое с фундаментной плитой возводимого здания либо же выполняться в виде плиты, на которую монтируется стационарная опорная рама с т. н. пригрузом, или балластом. Но пожалуй, одной из наиболее распространенных конструкций является анкерное крепление крана к свайному фундаменту. Анкерные системы (от нем. anker – «якорь») крепятся к нижней секции башни болтами либо же монтажными пальцами, создавая тем самым жесткое и шарнирное крепление башни к опорной части основания.
При строительстве зданий и сооружений на высоте свыше 70 м используется разновидность свободностоящих башенных кранов – приставные краны. Эти краны крепятся к возводимой постройке, начиная с 40-метровой высоты, специальными рамами, которые устанавливаются по мере «роста» здания через каждые 24–30 м. За счет дополнительных точек крепления приставные краны способны обрабатывать грузы теоретически на любой высоте, а на практике это может быть 400 м и более. «Пристежки», соединяющие башню приставного крана со зданием, изготавливаются строительными организациями для конкретных строительных проектов. Такие крепления шарнирно соединяются с рамами, вмонтированными в башню крана. В строящейся «высотке» связи пропускают через оконные проемы и закрепляют за стены или колонны здания. На башне соединения «здание–кран» устанавливают таким образом, чтобы во время работы крана они надежно удерживали кран вертикально, несмотря на возникающие скручивающие усилия. При отсутствии рабочих нагрузок стяжки в основном компенсируют горизонтальные нагрузки. Применяются различные виды крановых шарнирных пристежек. Это может быть коробчатая многосекционная металлоконструкция, охватывающая башню крана, или же трубчатая, из круглых или прямоугольных полых тяг. Пристежки соединяются с узлами крепления на башне и в здании болтовыми соединениями или монтажными пальцами.
Преимущества приставной конструкции очевидны: металлоконструкции крана могут быть облегчены, поскольку дополнительные точки креплений гарантируют необходимую устойчивость крана, а самоподъемные устройства приставных кранов осуществляют наращивание высоты неповоротной башни по мере увеличения высоты возводимого здания. А такие факторы, как большой вылет стрелы в свободностоящих и приставных кранах и все более широкое применение безоголовочных конструкций, делают во многих проектах преимущества рельсовых кранов малосущественными.
Компания Comedil Terex изготавливает башенные краны с уникальной конструкцией башни, что позволяет свободностоящим кранам Terex работать на значительной высоте. Так, башня безоголовочного крана мод. CTT 721-40 HD23 максимальной г/п 40 т выполнена из мощного двутавра, который не имеет скрытых полостей. Конструкторы компании применяют болтовые крепления секций башни между собой, считая такие соединения намного более долговечными и надежными, чем используемые конкурентами пальцевые крепления. В результате мод. CTT 721-40 HD23 комплектуется 84-метровой стрелой и может поднимать груз в свободностоящем положении на высоту до 79,4 м!
Испанская семейная компания Gruas Sàez, S.L. пошла дальше и разработала модель свободностоящего башенного крана с высотой подъема груза до 110 м. Однако директивы ЕС, принятые несколько лет назад, ограничили максимально допустимую высотность кранов 80 м, поэтому в нашу страну Sàez поставляет свободностоящие краны TLS 7516T с выносом стрелы до 75 м, максимальной г/п 16 т и с высотой подъема груза до 74,4 м. Хотелось бы отметить, что краны Sàez прошли в 2012–13 гг. испытание на надежность и устойчивость при строительстве горнолыжной станции в Альпах, на самой высокой горе Западной Европы Монблане. За счет использования двигателей Leroy Somer 52HP (42 кВт) со специальной тормозной системой, а также установленной защиты от замерзания поворотного устройства и мотора 10-тонные свободностоящие краны мод. TLS 6510 безотказно выполнили строительные задания на высоте в 3,4 км над уровнем моря, причем скорость ветра в горах часто достигала 70 км/ч и более. На максимальном вылете в 65 м кран оперирует грузами массой до 1,65 т, поднимая их на высоту до 54,6 м. Принудительно работу крана останавливает температурный датчик, блокирующий выполнение операций, если температура падает ниже –25 °С.
Но надо сказать, что бывают ситуации, когда ни свободностоящий, ни приставной краны не могут обеспечить выполнение требований строителей. Например, при сооружении самого крупного отеля в Скандинавии Gothia Towers в Швеции инженеры-строители приняли решение на высотных работах использовать кран французской компании Potain мод. МDT 268 J12. Специалисты компании Potain добились того, что в свободностоящем положении 12-тонный кран обеспечивал подъем различных стройматериалов и оборудования на высоту до 92 м, хотя базовая высота данной модели 74,9 м.
Серия flat top кранов MDT популярна у строителей всего мира, встречающихся с необходимостью выполнения сложных крановых работ в стесненных условиях городских строек: краны очень удобны с точки зрения простоты монтажа и обслуживания. Стрела не имеет вантов, к тому же стрелы можно собирать по частям, что облегчает эксплуатацию крана на строительных площадках малой площади. На полном вылете в 65 м на конце стрелы МDT 268 J12 может перемещать грузы массой до 2,9 т. Однако для возведения 100-метровой башни высотных возможностей МDT 268 было недостаточно, а конструкция здания не позволяла применить приставной вариант модели. Для решения проблемы безоголовочный МDT 268 был заменен мод. Potain MDT 368 L16, также краном flat top. Мод. MDT 368 L16 была помещена в шахту лифта строящейся башни и обеспечила успешное завершение строительства, доставляя необходимые грузы массой до 16 т на высоту в 100 м. Вылет стрелы этого крана достигает 75 м, а г/п на конце стрелы – 3 т.
При существующем многообразии конструкций, моделей, марок башенных кранов отдать предпочтение той или иной модели непросто. Определяющими параметрами должны стать габариты, объемно-планировочное решение возводимого строения, характеристики и рабочее положение грузов, избранная технология монтажа, производственные условия. Выбор наиболее подходящей модели башенного крана поможет не только сократить сроки строительства и сэкономить средства, но и снизить износ строительной техники, а также повысить безопасность выполнения работ.
