Torninosturin pystytys: Nosturien toiminta, tyypit ja käyttötarkoitukset

Mihin nostureita käytetään rakentamisessa?

Nosturit ovat ensisijainen väline pysty- ja vaakasutaiaan materiaalin liikkumiseen rakennustyömailla. Ne nostavat rakenneterästä, betonielementtejä, mekaanisia laitoksia, muotteja ja materiaaleja sellaisiin korkeuksiin ja asentoihin, joihin mikään muu laite ei pääse taloudellisesti. Torninosturi ei ole kerrosrakennustyömaalla yksi useista vaihtoehdoista kuormien siirtämiseen – se on työmaan toiminnallinen keskus, ja kaikki muut kaupat toimivat sen nostoaikataulun mukaisesti.

Nosturien erityistehtävät rakentamisessa ovat: teräspalkkien ja pylväiden sijoittaminen rakenteiden asennuksen aikana; betonielementtilattialaattojen, portaiden ja julkisivuelementtien sijoittaminen; mekaanisten ja sähkölaitteiden (jäähdyttimet, ilmankäsittelylaitteet, generaattorit) nostaminen katto- tai laitostasolle; muottien ja väärennösten siirtäminen lattian rakentamisen edistyessä; ja betonin syöttäminen lattioihin ilman pumppua. Suurissa siviiliinfrastruktuuriprojekteissa - sillat, padot, teollisuuslaitokset - nosturit käsittelevät lisäksi raskaita yksittäisiä komponentteja, jotka voivat painaa satoja tai tuhansia tonneja.

Torninosturin tuottavuutta mitataan nostojaksoina vuoroa kohden. Moderni puomipuomitorninosturi ahtaalle kaupunkialueelle saattaa valmistua 60-100 tuottavaa nostoa päivässä , joista jokainen edustaa materiaaleja, joiden manuaalinen siirtäminen muutoin vaatisi useita työntekijöitä ja tunteja. Nosturin seisokkien kustannukset – tyypillisesti 1 500–5 000 dollaria päivässä pelkkä vuokrakustannus, ennen kuin sivuvaikutus on riippuvaisia ​​kaupoista – selittää, miksi nosturin suunnittelua ja aikataulutusta käsitellään rakennusohjelmoinnin kriittisinä polkukohteina.

Miten nosturit toimivat: hissin takana oleva tekniikka

Torninosturi toimii yhdistämällä kolme mekaanista järjestelmää - nostin, vaunu (tai luffausmekanismi) ja käännös - sijoittaakseen kuorman kolmiulotteiseen tilaan työmaan yläpuolelle. Kunkin järjestelmän toiminnan ymmärtäminen selittää sekä koneen kyvyt että rajat.

Nostojärjestelmä

Nostin nostaa ja laskee kuormia vaihteiston kautta sähkömoottorilla (tyypillisesti 30–132 kW nosturiluokasta riippuen) vaijerirummulla. Nostoköysi kulkee pyörän yli puomin päässä ja vaunussa ja päättyy koukkulohkoon. Nostonopeus on vaihteleva – nopea tyhjän koukun liikkeelle, hidas ja tarkasti hallittavissa kuormia laskettaessa ahtaissa tiloissa. Nykyaikaisissa nostureissa käytetään taajuusmuuttajakäyttöjä, jotka mahdollistavat portaattomasti säädettävän nopeuden nollasta enimmäisnopeuteen ja korvaavat vanhemmat porrastetut kontaktorit, jotka aiheuttivat köyden iskukuormitusta ja heilurin heilahtelua.

Vaunu ja puomi

Tasaisessa tai vasarapäällisessä torninosturissa vaunu kulkee vaakasuuntaisen puomin alajännettä pitkin vaunun moottorin alaisena. Vaunun siirtäminen sisään- tai ulospäin muuttaa työskentelysädettä muuttamatta koukun korkeutta – jolloin käyttäjä voi sijoittaa kuorman mihin tahansa kohtaan nosturin pyyhkäisyalueella minimisäteestä (tyypillisesti 2–3 m) enimmäissäteeseen (koko puomin pituus, tavallisesti 40–80 m suurissa nostureissa). Suurin nostokyky maksimisäteellä on aina huomattavasti pienempi kuin minimisäteellä: 10 tonnin maksimikapasiteettiin kuuluva nosturi saattaa nostaa vain 2-3 tonnia täydellä säteellä, koska momentti (voima × etäisyys maston keskiviivasta) on rajoittava tekijä, ei raaka moottoriteho.

Slew-mekanismi

Kääntölaakeri ja käyttömoottori pyörittävät koko ylärakennetta – puomin, vastapuomin, ohjaamon ja konetason – 360° kiinteän maston ympäri. Kääntönopeus on alhainen (tyypillisesti 0,5–0,8 rpm) ja se rajoittaa syklin aikaa suuria kulmaliikettä vaativissa nostoissa. Vastapuomin painolasti (valmisteetut betonilohkot, tyypillisesti 10–30 tonnia nosturiluokasta riippuen) vastustaa kuormitetun puomin momenttia ja pitää maston nettopuristuksessa eikä taipuessa – mikä on rakenteellinen tilanne, jota maston osat on suunniteltu kestämään.

Rakennusnosturityypit: Käytännön opas

Rakentamisessa käytetään useita erilaisia nosturityyppejä, joista jokainen sopii tiettyihin työmaan olosuhteisiin, kuormitusvaatimuksiin ja projektin kestoon. Valinta niiden välillä on niin työmaalogistiikka kuin suunnittelupäätös.

Hammerhead (ylhäältä kääntyvä) torninosturi

Yleisin torninosturityyppi kaupallisessa ja kerrostalorakentamisessa maailmanlaajuisesti. Vaakasuuntainen puomi ja vastapuomi on asennettu maston yläosassa olevaan kääntörenkaaseen, mikä antaa sille ominaisen T-muotoisen profiilin. Puomin pituudet ovat tyypillisesti 40-80 m ja maksimikapasiteetti 6-20 tonnia. Vasaranosturit vaativat huomattavan selkeän kääntösäteen – koko puomi pyyhkäisee 360° läpi – minkä vuoksi ne eivät sovellu erittäin ahtaisiin kaupunkikohteisiin, joissa puomi ulottuisi viereisten rakennusten tai infrastruktuurin yläpuolelle.

Luffing-Jib torninosturi

Puomipuominosturi korvaa vaakasuoran vaunun liikkeen puomilla, joka nostaa ja laskee (luffaa) kulmassa - lähes vaakasuuntaisesta lähes pystysuoraan - työskentelysäteen muuttamiseksi. Koska puomi pyyhkäisee ylöspäin eikä vaakasuoraan, se vaatii paljon vähemmän vaakasuoraa välystä käännettäessä, joten se on vakiovalinta tiheissä kaupunkikohteissa, kellarirakennuksissa ja projekteissa, joissa useiden nostureiden on toimittava lähellä ilman törmäysvaaraa. Kompromissi on hitaampi säteen muutos (puomin lyöminen kestää kauemmin kuin vaunun kuljettaminen) ja korkeammat nosturin kustannukset.

Itsestään pystyttävä torninosturi

Pienemmät torninosturit (tyypillisesti jopa 6 tonnin kapasiteetti, 30–40 m puomi), jotka voidaan kuljettaa tavallisella kuorma-autolla ja pystyttää pienellä miehistöllä ilman ajoneuvonosturia sisäänrakennetuilla hydraulisilla taittomekanismeilla. Niitä käytetään matalan ja keskitason asuinrakentamisessa, saneerausprojekteissa ja kohteissa, joissa koko torninosturin pystytyksen kustannukset ja logistiikka ovat suhteettomia projektin mittakaavaan nähden.

Ajoneuvonosturi (maasto- ja telakoneet)

Ajoneuvonosturia ei kiinnitetä perustukseen, ja ne voidaan sijoittaa uudelleen projektin aikana. Maastonosturit kulkevat tiellä omalla voimallaan; Telaketjunosturit liikkuvat teloilla ja soveltuvat pehmeisiin olosuhteisiin ja erittäin raskaisiin nostoihin. Ajoneuvonosturia käytetään teräsasennuksiin matalissa rakenteissa, laitosnostureissa, betonielementtiasennuksissa ja kaikissa sovelluksissa, joissa kiinteää torninosturia ei voida perustella. Yksittäiseen erittäin raskaaseen nostoon – siltapalkin asentamiseen, jäähdytystornin pystyttämiseen, raskaan mekaanisen laitoksen asentamiseen – suuri tela-alustainen nosturi (kapasiteetti 500–3000 tonnia) on usein ainoa käytännöllinen vaihtoehto.

Derrick Crane ja rakennusten huoltoyksikkö

Derrick-nosturit ovat kompakteja, suuritehoisia nostureita, jotka on suunniteltu kiipeämään valmiin rakennuksen pinnalle, ja niitä käytetään tyypillisesti erittäin korkeissa rakenteissa, joissa perinteinen torninosturi ei pääse taloudellisesti ylempään kerrokseen. Rakennusten kunnossapitoyksiköt (BMU:t) palvelevat valmiiden rakennusten julkisivujen ja ikkunoiden pesuun liittyvää tehtävää, mutta ne eivät ole rakennusnostureita ensisijaisessa merkityksessä.

Torninosturi Asennus: kuinka nosturit kootaan paikan päällä

Torninosturin pystytys on yksi teknisesti vaativimmista rakennuslogistiikan toiminnoista. Suuri torninosturi saapuu paikalle 20–40 kuorma-autolla komponentteja – mastoosat, puomipaneelit, vastapuomi, koneen taso, kääntökokoonpano, ohjaamo, painolastilohkot ja perustuksen ankkuripultit – ja ne on koottava tarkassa järjestyksessä, keskikokoiselle nosturille tyypillisesti 1–3 päivässä.

Erektiojärjestys noudattaa kiinteää protokollaa:

1. Säätiön valmistelu: Teräsbetoniperustusalusta – tyypillisesti 5×5 m – 8×8 m tasoltaan ja 1,5–2,5 m syvä – valetaan upotetuilla ankkuripulteilla nosturin valmistajan ohjeiden mukaan. Perustuksen on saavutettava täydellinen suunnittelulujuus ennen pystytyksen aloittamista, mikä vaatii tyypillisesti 28 päivän kovettumisen.
2. Jalustan masto ja kääntökokoonpano: Ajoneuvonosturi nostaa jalustan maston osa(t) ja pulttaa ne perusankkurikokoonpanoon. Kääntörengas, kääntöpöytä ja koneen taso nostetaan sitten ja kootaan pohjamaston päälle.
3. Puomin ja vastapuomin kokoonpano: Vaakapuomi kootaan osissa maahan nosturin viereen, nostetaan sitten kokonaisena yksikkönä liikkuvalla apunosturilla ja pultataan kääntökokoonpanoon. Vastapuomi kootaan ja nostetaan erikseen. Painolastilohkot ladataan vastapuomiin ennen puomin kiristämistä.
4. Nosto ja käyttöönotto: Nostoköysi vedetään puomin pään pyörän ja koukkulohkon läpi, kaikki sähköliitännät tehdään, rajakytkimet asetetaan ja nosturi kuormitetaan nosturin valmistajan edustajan tai pätevän tarkastajan valvonnassa ennen huoltoon menoa.

Kuinka nosturit pääsevät pilvenpiirtäjien päälle? Kiipeilyprosessi

Yleisin kysymys torninostureista - kuinka nosturit pääsevät pilvenpiirtäjien päälle — on elegantti tekninen vastaus: nosturi kiipeää itse hydraulisen kiipeilytelineen avulla.

Kaikki tietyn korkeuden ylittävät torninosturit on suunniteltu a kiipeily kaulus — teräsrunko, joka ympäröi mastoa juuri kääntöyksikön alapuolella ja on varustettu hydraulisylintereillä. Kun rakennus saavuttaa korkeuden, jossa nosturia on nostettava, kiipeilyprosessi etenee seuraavasti:

1. Kiipeilykaulus kytkeytyy ja hydraulisylinterit työntyvät ulos nostaen koko ylärakennetta (kääntökokoonpano, puomi, vastapuomi, ohjaamo, painolasti) yhden maston osan korkeudella - tyypillisesti 3-6 m.
2. Uusi mastoosa nostetaan nosturin omalla nostimella, käännetään kiipeilykauluksen luomaan rakoon ja pultataan paikalleen maston kulkutasoilla työskentelevä pystytyshenkilöstö.
3. Hydraulimännät painuvat sisään ja laskevat ylärakenteen uudelle mastoosalle. Kiipeilypanta irtoaa ja asetetaan uudelleen seuraavaa nousua varten.

Tämä itsekiipeilyprosessi voidaan toistaa niin monta kertaa kuin tarvitaan, kun rakennus kohoaa. Superkorkeat tornit – Burj Khalifa, Shanghai Tower, One World Trade Center – vaativat torninostureiden kiipeämistä kymmeniä kertoja rakentamisen aikana. Burj Khalifan (828 m) nosturit nousivat yli korkeuksiin 600 m maanpinnan yläpuolella ylemmän kerroksen rakennusvaiheessa.

Erittäin korkeissa rakennuksissa nosturit sidotaan myös rakennuksen rakenteeseen säännöllisin väliajoin - tyypillisesti 30-50 metrin välein vapaasti seisova maston korkeudella - käyttämällä maston siteet or rakennusankkurit : teräsrungot, jotka on hitsattu tai pultattu rakennerunkoon tai ydinseiniin, jotka tukevat nosturin maston sivusuunnassa tuulikuormia vastaan. Näiden siteiden ansiosta nosturi voi olla paljon korkeampi kuin sen vapaasti seisova kapasiteetti sallisi, ja ne on suunniteltu ja sertifioitu väliaikaisen työpaketin rakenneosiksi.

Torninostureiden historia: roomalaisista juoksurenkaista digitaaliseen ohjaukseen

The torninostureiden historiaa on 2000 vuoden kaari ihmisvoimalla toimivista puukoneista digitaalisesti ohjattuihin teräsrakenteisiin, jotka pystyvät nostamaan 100 tonnia 800 metriin.

Roomalaiset käyttivät puisia nostureita, joissa oli juoksupyörät – suuria puurumpuja, joilla orjat tai työläiset kävelivät – kivipalojen nostamiseen temppelin ja vesijohdon rakentamisen aikana. Keskiaikaiset katedraalin rakentajat laajensivat tätä periaatetta gin-pylväillä ja leikkausjalkaisilla nostolaitteilla pystyttämään kivitorneja ja sijoittamaan veistettyjä elementtejä. Nämä koneet toimivat samoilla perusperiaatteilla kuin nykyaikaiset nosturit: mekaaninen etu hihnapyörän kertomisen ansiosta ja pyörimisliike muunnettiin pystysuoraan nostoon.

Ensimmäinen tunnistettavissa oleva moderni torninosturi – kiinteämastoinen kone, jossa on pyörivä vaakasuora puomi ja sähköinen nostin – ilmestyi Saksaan 1900-luvun alussa, ja se kehitettiin palvelemaan teollisuus- ja asuinrakentamisen nopeaa laajentumista Weimarin ja sodan jälkeisenä aikana. Liebherr, jonka Hans Liebherr perusti vuonna 1949 Kirchdorf an der Illerissä, Baijerissa, oli ratkaisevassa roolissa torninosturin kaupallistamisessa Euroopassa, kun vuonna 1949 esiteltiin TK 10 - kuljetettava torninosturi, joka voidaan pystyttää ilman erillistä apunosturia, mikä avasi tekniikan pienemmille urakoitsijoille ja työmaille.

1960- ja 1970-luvuilla itsekiipeävät järjestelmät kehittyivät nopeasti, kapasiteettiluokat kasvoivat ja torninosturien käyttö levisi Euroopasta rakennusteollisuuteen maailmanlaajuisesti. Taajuusmuuttajakäyttöjärjestelmien käyttöönotto 1980- ja 1990-luvuilla muutti nosturin ohjattavuutta ja korvasi nykivän askelnopeuden tasaisella, muuttuvanopeuksisella liikkeellä, joka vähensi dramaattisesti kuorman heilahtelua ja kuljettajan väsymystä. Törmäyksenestojärjestelmät – joissa käytetään radiotranspondereita ja ohjelmoitavia raja-alueita – tulivat vakioiksi 1990- ja 2000-luvuilla, kun kaupunkirakennusprojektit vaativat rutiininomaisesti useita nostureita, jotka toimivat päällekkäisillä sädevyöhykkeillä.

Nykyisen sukupolven torninostureissa on kuormitusmomentin osoittimet reaaliaikaisella digitaalisella näytöllä, etävalvontatelemetria, joka välittää toimintatiedot vuokrayhtiölle ja toimipaikan hallintaan, valinnainen etäkäyttömahdollisuus ja yhä useammin puoliautonominen nostoavustin järjestelmät, jotka käyttävät GPS-, laser- ja inertiamittausta koukun heilautuksen vaimentamiseen ja tarkkuuden sijoitteluun. Perustekniikka ei ole muuttunut – nostin, vaunu, käännös – mutta nykyaikaisen koneen tarkkuus, turvallisuus ja tiedon läpinäkyvyys ovat suuruusluokkaa enemmän kuin oli mahdollista jopa 30 vuotta sitten.

Torninosturin purkaminen: Kuinka nosturi putoaa

Torninosturin purkaminen – pystytyksen vastakohta – on logistinen haaste, joka usein aliarvioidaan projektisuunnittelussa. Kun rakennus on suurelta osin suljettu, sen rakentamista palvellutta nosturia ei voi yksinkertaisesti nostaa ylhäältä. Nosturin on laskeuduttava ylösalaisin päinvastaisessa järjestyksessä ja irrotettava maston osia ylhäältä, kunnes masto on tarpeeksi lyhyt, jotta liikkuva nosturi voi purkaa puomin ja yläkokoonpanon maan tasolla.

Rakennuksessa, jossa nosturi on kiivennyt rakenneytimen sisään – yleinen kokoonpano betonirakenteisissa kerrostaloissa, joissa nosturi sijaitsee huoltoytimen tyhjiössä – viimeisessä purkuvaiheessa nosturi on vähennettävä osiin, jotka ovat riittävän pieniä, jotta se voidaan laskea pienemmällä sisäisellä nosturilla tai nostimella valmiissa lattiarakenteessa tarkoitukseen muodostetun aukon kautta. Tämä aukko, nimeltään a nosturin hyppyreikä , suunnitellaan alusta alkaen rakennepiirustuksiin ja täytetään sen jälkeen betonitäytepaneelilla, kun nosturi on poistettu.

Nosturin purkamisen suunnittelu alkaa projektin suunnitteluvaiheessa – ei käytännössä valmistumisesta. Sidotun ankkuroinnin poisto, hyppyreiän väliaikaiset työt ja liikkuvan nosturin pääsy maanpinnalle on kaikki suunniteltu kriittisiksi polkutoimiksi projektin sulkemisohjelmassa. Monimutkaisissa kaupunkiprojekteissa, joissa on useita kiipeilynostureita ja tiukat kulkuyhteydet kadulle, nosturin poiston suunnittelu voi olla teknisesti yhtä vaativa kuin alkuperäinen pystytys.