по выполнению лабораторных работ - Северо

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Раздел: «МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ТРЕБУЕМЫХ (РАСЧЕТНЫХ) ОСНОВНЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
САМОХОДНОГО СТРЕЛОЧНОГО КРАНА»
Методические указания
по выполнению лабораторных работ
для студентов, обучающихся по направлению подготовки
270800.62 – «Строительство»
Составители:
В. Ф. Уваров, З. Р. Тускаева, Л. В. Краснюк
Владикавказ 2015
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
Кафедра строительного производства
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Раздел: «МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ТРЕБУЕМЫХ (РАСЧЕТНЫХ) ОСНОВНЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
САМОХОДНОГО СТРЕЛОЧНОГО КРАНА»
Методические указания
по выполнению лабораторных работ
для студентов, обучающихся по направлению подготовки
270800.62 – «Строительство»
Составители:
В. Ф. Уваров, З. Р. Тускаева, Л. В. Краснюк
Допущено
редакционно-издательским советом
Северо-Кавказского горно-металлургического
института (государственного технологического
университета).
Протокол заседания РИСа № 4 от 16.07.2014 г.
Владикавказ 2015
1
УДК 693
ББК 38.6
У18
Рецензент
кандидат технических наук, доцент СКГМИ (ГТУ)
М. А. Тибилов
У18
Технологические процессы в строительстве. Раздел: «Ме-
тоды определения требуемых (расчетных) основных технологических параметров самоходного стрелочного крана». Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов, обучающихся по направлению подготовки 270800.62 – «Строительство» / Сост.: В. Ф. Уваров, З. Р. Тускаева, Л. В. Краснюк;
Северо-Кавказский
горно-металлургический
институт
(государственный технологический университет). – Владикавказ:
Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Изд-во «Терек», 2015. 15 с.
УДК 693
ББК 38.6
Редактор: Боциева Ф. А.
Компьютерная верстка: Кравчук Т. А.
 Составление. ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский
горно-металлургический институт (государственный
технологический университет)», 2015
 Уваров В. Ф., Тускаева З. Р., Краснюк Л. В. составление, 2015
Подписано в печать 23.01.15. Формат бумаги 60х84 1/16. Бумага офсетная.
Гарнитура «Times». Печать на ризографе. Усл. п.л. 0,87. Уч.-изд.л. 0,55. Тираж 15 экз. Заказ № ___.
Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный
технологический университет). Изд-во «Терек».
Отпечатано в отделе оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ).
362021. Владикавказ, ул. Николаева, 44.
2
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью лабораторной работы является изучение методов определения основных технических параметров самоходного стрелочного
крана и формирование у студентов навыков в выборе метода расчета
параметров с учетом фактических производственных условий установки сборной конструкции в проектное положение.
1. Теоретическая часть
Выбор монтажного крана основывается на необходимости соответствия технических параметров монтажного крана монтажноконструктивной характеристике объекта строительства.
К основным техническим параметрам крана относятся:
1. Длина стрелы крана (Lc).
2. Вылет крюка крана (Lк) – это расстояние между осью вращения
поворотной платформы и вертикальной осью, проходящей через центр
обоймы грузового крюка.
3. Высота подъема крюка (Нк) – это наибольшее расстояние от уровня стоянки крана до центра грузового крюка на вылете крюка Lк.
4. Грузоподъемность крана (Qк) – это наибольшая масса груза,
которая может быть поднята краном на вылете крюка Lк при условии
сохранения его устойчивости.
Задача выбора крана по техническим параметрам заключается в
определении марки крана с наименьшей длиной стрелы (Lc = Lmin),
обеспечивающей установку сборного элемента в проектное положение при одновременном выполнении требований техники безопасности и удобства производства монтажных работ.
Расчет технических параметров крана выполняют на основании
следующих исходных данных:
- геометрические размеры монтируемого элемента;
- масса элемента;
- масса грузозахватного устройства (такелажного приспособления);
- масса монтажной оснастки (навесных лестниц, площадок и т. п.);
- технологическая схема установки сборного элемента.
Определение длины стрелы крана, вылета крюка и высоты подъема крюка выполняют аналитическими или графическим методами.
Аналитические методы получили свое наименование по наименованию аналитического расчета, который используется при определении
длины стрелы крана и ее горизонтальной проекции. По этому признаку различают следующие методы:
3
1. Метод подобия треугольников.
2. Метод оптимального угла наклона стрелы крана (опт).
Графический метод получил свое наименование по методу графических построений, которые выполняются при определении длины
стрелы, вылета и высоты подъема крюка крана.
2. Содержание лабораторного занятия
Задача лабораторного занятия состоит в определении расчетных
технических параметров крана, которые требуются для установки заданного сборного элемента в проектное положение. Расчет этих параметров студенты выполняют аналитическим и графическим методами.
Затем, исходя из условия возможности использования выбранного
такелажного приспособления и принятой высоты грузового полиспаста крана, студенты устанавливают приемлемый метод определения
расчетных параметров крана.
При определении параметров крана аналитическими методами
вычерчивается безмасштабная схема установки заданного сборного
элемента в проектное положение, а при определении параметров графическим методом вычерчивается масштабная схема установки сборного элемента.
Исходные данные для выполнения лабораторной работы приведены в табл. 1.
Таблица 1
Исходные данные
№
вариантов
Наименование
сборных
конструкций
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Колонны средние


Подкрановые балки


Фермы (балки)


Показатели
конструкций
сечение, длина,
м
м
масса,
т
0,4х0,6
9,0
5,4
0,4х0,6
0,5х0,6
0,7х0,8
10,4
11,8
6,0
6,2
8,6
2,6
0,7х1,0
0,7х0,8
0,25х3,0
6,0
6,0
18,0
3,0
2,6
6,9
0,25х1,64
0,25х2,45
18,0
18,0
8,5
4,5
4
Высотные
размеры
до низа
до низа
подкрано- фермы
вой балки (балки)
5,2
8,4
6,2
9,6
7,0
10,8
5,2
8,4
6,2
9,6
7,0
10,8
5,2
8,4
6,2
9,6
7,0
10,8
При выполнении лабораторной работы академическая группа
студентов делится на звенья по 3-4 человека, которые выполняют заданные преподавателем варианты лабораторной работы.
Лабораторная работа оформляется в письменной форме. Указываются название, цель лабораторной работы; приводятся все необходимые расчеты и схемы установки сборных элементов. После завершения лабораторной работы осуществляется сдача и защита этой работы.
3. Материальное обеспечение лабораторной работы
Для выполнения лабораторной работы необходимо иметь следующее материальное обеспечение:
- тетрадь "в клетку";
- микрокалькулятор;
- линейку;
- транспортир;
- карандаш;
- резинку.
4. Расчетная часть
4.1. Определение технических параметров крана
методом подобия треугольников
Расчеты выполняют после получения задания с номером варианта
монтируемого элемента (табл. 1) и вычерчивания соответствующей безмасштабной схемы установки этого элемента (рис. 1; 2 или 3).
Расчетную грузоподъемность крана определяют по формуле:
Qкр  qэл  qт.п  qм.о ,
(1)
где qэл – масса сборного элемента, т;
qт.п – масса такелажного приспособления (принимается по приложению 7 методических указаний [4]), т;
qм.о – масса монтажной оснастки (принимается по приложению 7
методических указаний [4]), т.
5
Рис. 1. Схема установки колонны.
Рис. 2. Схема установки подкрановой балки.
6
Рис. 3. Схема установки строительной фермы (балки).
Полученное значение параметра заносят в табл. 2.
Таблица 2
Сводная таблица расчетных технических параметров
самоходного стрелового крана
Обозначения параметров,
№
п.п
1
2
Методы определения
единицы измерения
технических параметров
Lcp , м
Аналитические:
- метод подобия треугольников
- метод оптимального угла
наклона стрелы крана
Графический
- метод оптимального угла
наклона стрелы крана
7
Lкp , м
Q кp , т
H кp , м
Расчетную высоту подъема крана определяют по формуле:
Н кр  hм  hз  hэл  hстр ,
(2)
где hм – превышение опоры для монтируемого элемента над уровнем
стоянки крана (при монтаже колонн hм = 0), м;
hз – запас на высоте, принимаемый по требованию техники безопасности (при установке колонн первого яруса hз = 1 м, а при
расположении монтажного горизонта ранее смонтированной конструкции выше нулевой отметки hз = 0,5 м), м;
hэл – высота элемента в монтажном положении, м;
hстр – высота строповки такелажного приспособления от верха
монтируемого элемента до центра грузового крюка (принимается по
приложению методических указаний [4]), м.
Полученные значения параметра заносят в табл. 2.
Расчету вылета крюка крана предшествует определение горизонтальной проекции (  ср ) стрелы крана, которая находится из соотношения катетов подобных треугольников (см. рис. 1, 2 или 3):
h1  h2 h1
 .
b
 cp
Отсюда:
 сp 
(3)
h1  h2   b ,
(4)
h1
где
h1 = hп + hстр,
здесь hп – наименьшая высота
1,5 … 2,5 м;
hстр – см. формулу (1).
грузового
(5)
полиспаста,
h2  H 0  hш  (hм + hз + hэл) – hш,
равная
(6)
здесь hм, hз и hэл – см. формулу (1);
hш – превышение шарнира опирания стрелы крана над уровнем
стоянки крана, равное 1,5 м.
8
bS
f
,
2
(7)
здесь S – расстояние от края монтируемого элемента до оси стрелы крана, равное по требованию техники безопасности 0,5 м … 1,5 м в
зависимости от длины стрелы;
f – наибольшая сторона сечения (длина) монтируемого элемента.
Расчетный вылет крюка крана определяют по формуле:
Lкр   ср  d ,
(8)
где  ср – см. формулу (4);
d – расстояние от оси поворотной платформы крана до шарнира
опирания стрелы крана, равное 1,5 м.
Расчетную длину стрелы крана определяют по формуле:
Lcp 
   h  h 
p 2
c
2
1
2
,
(9)
где  cp , h1 и h2 – см. формулы (4), (5) и (6).
Полученные значения Lcp и  кp заносят в табл. 2.
Метод подобия треугольников характеризуется простотой понимания и выполнения расчета вылета крюка и длины стрелы крана.
Однако метод имеет существенный недостаток.
Как следует из технологических схем установки сборных элементов (рис. 1, 2 и 3), принятые высота такелажного приспособления
(hстр) и высота полиспаста (hп) определяют длину стрелы крана (при
сохранении других условий установки элемента). При этом полученное значение длины стрелы крана, как правило, больше наименьшей
допустимой длины стрелы. Выбор марки крана по этому параметру
обуславливает удорожание монтажных работ.
4.2. Определение технических параметров крана методом
оптимального угла наклона стрелы крана
До выполнения расчетов студенты вычерчивают соответствующую безмасштабную схему установки сборного элемента (рис. 4, 5
или 6).
9
Рис. 4. Схема установки колонны.
Рис. 5. Схема установки подкрановой балки.
10
Рис. 6. Схема установки стропильной фермы (балки).
Расчетные высота подъема крюка и грузоподъемность крана являются постоянными величинами в аналитических методах расчета, а
поэтому значения этих параметров, ранее определенных по формулам
1 и 2, заносят в табл. 2.
Значения тангенса оптимального угла наклона стрелы, соответствующие наименьшей допустимой длине стрелы крана, определяют
по формуле:
tgопт  3
h2
,
b
(10)
где h2, b – см. формулы (6) и (7).
По значению tg опт определяют величину угла опт в градусах.
Расчетную длину стрелы крана без гуська определяют по
формуле:
Lcp 
h2
f  2S

,
sin  опт 2 cos  опт
где h2, f и 2S см. формулы (6) и (7).
11
(11)
Затем определяют расчетный вылет крюка крана:
Lkp  Lcp  cos опт  d ,
(12)
где d – расстояние от оси поворотной платформы крана до опорного
шарнира стрелы, равное 1,5 м.
p
p
Полученные значения Lc и Lk заносят в табл. 2.
Метод оптимального угла наклона стрелы крана применяется для
определения наименьшей допустимой длины стрелы крана. При выборе марки крана по этому параметру стоимость выполнения монтажных работ будет наименьшей.
Однако в связи с тем, что расчетная длина стрелы и вылет крюка
крана были рассчитаны без учета высоты такелажного приспособления и высоты грузового полиспаста, необходимо выполнить проверку
на возможность их использования для установки заданного сборного
элемента. Такая проверка выполняется в следующей последовательности.
Сначала определяют высоту оголовка стрелы от уровня стоянки
крана:
Н  hш 
Lcp 2   cp 2 .
 сp  Lcp cos опт .
(13)
(14)
Далее рассматривается неравенство:
hcmp  hn  H  hэл  h3  hм  .
(15)
Если это неравенство выполняется, то принятое такелажное оборудование и высота грузового полиспаста могут использоваться для
установки сборного элемента.
При невыполнении этого неравенства принимается решение о
выборе нового такелажного оборудования, изменении высоты полиспаста или необходимости выполнения расчета длины стрелы крана
методом подобия треугольников.
12
4.3. Определение технических параметров крана
графическим методом
Расчетную грузоподъемность крана, ранее определенную по формуле (2), заносят в табл. 2.
Далее вычерчивают в масштабе ранее рассмотренную безмасштабную схему монтажа заданного сборного элемента. Последовательность построения таких схем для различных сборных элементов в
основном повторяется.
Построение масштабной схемы установки колонны выполняют в
следующей последовательности (рис. 7).
Рис. 7. Масштабная схема определения графическим методом
минимальной длины стрелы крана для установки колонны.
Сначала проводят линию уровня стоянки крана и на расстоянии
hш = 1,5 м проводят горизонтальную осевую линию. Затем проводят
вертикальную осевую линию, проходящую через предполагаемый
центр грузового крюка. Далее по принятому значению hз и геометрическим размерам колонны вычерчивают этот элемент. На расстоянии
13
b от вертикальной осевой линии определяют расположение точки а,
через которую под углом max и min проводят два отрезка L1 и L2.
Далее методом пробных измерений определяют расположение
наименьшего отрезка (Lmin). Величина этого отрезка будет наименьp
p
шей допустимой длиной стрелы крана (Lmin = Lc ). Значение Lc заносят в табл. 2.
Транспортиром измеряют оптимальный угол наклона стрелы
(опт) и сравнивают этот угол с величиной угла, рассчитанной с использованием формулы (10). При правильных расчетах и построениях
p
расхождения между величинами этих углов и Lc будут незначительными.
Проверку полученного значения опт можно выполнить по графи b 
ку  опт  f   , приведенному на рис. 8.
 h2 
 b
 h2
Рис. 8. График зависимости  опт  f 
p

 .

Затем измеряют вылет крюка крана ( Lk ) и этот параметр заносят
в табл. 2.
Далее на вертикальной линии откладывают величину hстр, фиксируют положение центра грузового крюка, измеряют расчетную высоту
14
подъемного крюка крана ( H kp ) и значение этого параметра заносят в
табл. 2.
Расчетная высота полиспаста измеряется от центра грузового
крюка до оголовка колонны. Если эта высота будет больше или равна
принятой наименьшей высоте полиспаста, то выбранное такелажное
приспособление возможно использовать для установки сборного элемента. Если измеренная высота полиспаста будет меньше принятой
наименьшей высоты полиспаста, то необходимо выбрать новое такелажное приспособление. При отсутствии такого приспособления принимается решение о выполнении расчета длины стрелы крана методом
подобия треугольников.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные технические параметры крана.
2. Как определяется высота подъема крюка крана?
3. Вес каких элементов учитывается при определении грузоподъемности крана?
4. В чем состоит задача выбора крана?
5. С установления каких исходных данных начинают выбор крана?
p
p
6. Назовите основные методы определения Lc , Lk
преимущества и недостатки.
p
и H k , их
ЛИТЕРАТУРА
1. Теличенко В. И., Терентьев О. М., Лапидус А. А. Технология строительных процессов. Учебник. М.: Высшая школа, 2007. 512 с.: илл.
2. Технология строительного производства: Учебник для вузов
/
С. С. Атаев, Н. Н. Данилов, Б. В. Прыкин и др. М.: Стройиздат, 1984. 559 с.
3. Технология строительных процессов: Учебник для вузов /
А. А. Афанасьев, Н. Н. Данилов, В. Д. Копылов и др.: под ред. Н. Н. Данилова и О. М. Терентьева. М.: Высшая школа, 2000.
4. Купеев К. Т., Уваров В. Ф. Технико-экономическое обоснование выбора монтажных кранов и приспособлений для строительства промышленных и
гражданских зданий: Методические указания. Владикавказ, 1989. 152 с.
15
16