Dizalice za gradnju: vrste, kako rade, montaža i povijesni vodič

Dizalice za gradnju: Potpuni vodič

Građevinske dizalice okosnica su moderne vertikalne gradnje. Od uredskih blokova srednje visine do supervisokih nebodera, nijedan drugi dio opreme ne može se mjeriti s kombinacijom dosega, kapaciteta dizanja i radne visine toranjskog krana. Ovaj vodič pokriva sve, od povijesti i izuma dizalice do toga kako operateri dolaze do vrha, kako se dizalice pokreću i kako odabrati pravi tip za određeni projekt.

Povijest od Toranjske dizalice : Od drevnih vitla do modernih divova

Povijest toranjskih dizalica seže dalje nego što većina ljudi misli. Stari Grci razvili su prvu pravu mehaničku dizalicu — trispastos — okolo 515. pr. Kr , pomoću jednostavnog sustava užeta i kotura pokretanog ljudskim ili životinjskim naporom. Ovi rani uređaji mogli su podići terete od otprilike 150 kg, dovoljno za postavljanje obrađenih kamenih blokova korištenih u izgradnji hramova.

Rimski inženjeri proširili su ovaj koncept s polispaston , dizalica sa složenim remenicama koja može podići do 3.000 kg — brojka koju niti jedan prijenosni stroj za podizanje neće premašiti sve do industrijske revolucije. Dizalica s gaznim kotačem, uobičajena u srednjovjekovnoj Europi od 12. stoljeća nadalje, uvela je rotaciju na ljudski pogon putem velikog drvenog kotača, omogućivši izgradnju gotičkih katedrala sa zidovima visokim iznad 30 metara.

Pitanje o koji je izumio dizalicu u svom modernom obliku općenito se odgovara s dva imena. Škotski inženjer William Fairbairn dizajnirao je prvu pokretnu dizalicu na parni pogon 1840-ih, transformirajući poslovanje brodogradilišta i skladišta. Međutim, toranjsku dizalicu kakva je danas poznata - okretna strijela postavljena na vrh okomitog jarbola - prvi je uveo njemački inženjer Hans Liebherr, koji je napravio prvu komercijalnu toranjsku dizalicu u 1949 u poslijeratnoj njemačkoj obnovi. Njegova tvrtka, Liebherr, do danas je jedan od najvećih svjetskih proizvođača toranjskih dizalica.

Vrste dizalica za gradnju

Nisu sve građevinske dizalice toranjske dizalice. Ispravan tip dizalice ovisi o opsegu projekta, ograničenjima gradilišta, potrebnoj visini dizanja i nosivosti. Glavne vrste dizalica koje se koriste na gradilištima uključuju:

Toranjska dizalica s glavom čekića

The toranjska dizalica s glavom čekića — koji se također naziva i dizalica s gornjom okretnicom ili kranom na sedlu — najpriznatiji je oblik. Sadrži horizontalni krak i kontra-krak otprilike jednake duljine koji se protežu od središnjeg okretnog prstena na vrhu jarbola, dajući mu karakterističan T-oblik vidljiv na urbanim horizontima diljem svijeta. Kolica putuju uzduž kraka kako bi postavili teret na različite polumjere do maksimalnog dosega kraka, koji može premašiti 80 metara na velikim modelima. Dizalice s glavom čekića omiljene su za visokogradnju zbog svoje predvidljive karte opterećenja i jednostavnog rada u pretrpanom zračnom prostoru.

Toranjska dizalica s ravnim vrhom

The toranjska dizalica s ravnim vrhom (također s ravnim krovom s ravnim vrhom ili samopodižućim ravnim krovom, ovisno o varijanti) eliminira tradicionalni A-okvir ili vrh iznad zakretnog prstena. Rezultat je niži ukupni profil, koji značajno smanjuje minimalno razdvajanje potrebno između susjednih dizalica na tijesnom gradilištu - primarni razlog zašto dizajni s ravnim vrhom dominiraju u projektima u središtu grada gdje više toranjskih dizalica mora raditi u neposrednoj blizini. Montaža i demontaža također je brža zbog nepostojanja strukture gornjeg okvira.

Toranjska dizalica montirana na tračnice

A toranjska dizalica montirana na tračnice putuje duž fiksne staze postavljene na razini tla, kombinirajući vertikalni doseg toranjske dizalice s horizontalnom pokretljivošću po cijeloj dužini konstrukcije. Ova konfiguracija je posebno učinkovita na brodogradilištima, montažnim betonskim objektima i linearnim građevinskim projektima kao što su vijadukti ili dugačke industrijske zgrade. Širina tračnica, nosivost kolosijeka i brzina putovanja moraju biti projektirani kao dio plana lokacije.

Toranjska dizalica s polugom

Tamo gdje granice gradilišta ili ograničenja zračnog prostora sprječavaju slobodno ljuljanje vodoravne strele, dizalica s pokretnom strelom podiže i spušta svoju strelu kroz luk umjesto da koristi pokretna kolica. Ovo dramatično smanjuje potrebni radijus zakretanja i omogućuje siguran rad pored graničnih zidova, drugih dizalica ili zaštićenih koridora zračnog prostora - uobičajeni zahtjev na ograničenim lokacijama u središtu grada.

Pokretna dizalica i dizalica gusjeničar

Osim toranjskih dizalica, pokretne teleskopske dizalice (koje se montiraju na kamion) i dizalice gusjeničari (podvozja na gusjenicama) upravljaju dizanjima koja zahtijevaju premještanje između kranova ili koja padaju izvan okvira toranjske dizalice. Mobilne dizalice nezamjenjive su tijekom same montaže toranjskih dizalica, podižu dijelove jarbola i strukturne komponente na mjesto prije nego što mehanizam za samostalno penjanje preuzme.

Dijelovi građevinske dizalice

Razumijevanje ključnih komponenti toranjske dizalice pojašnjava kako funkcionira i kako svaki element doprinosi sigurnom i učinkovitom dizanju.

• Jarbol (toranj): Okomita čelična rešetkasta struktura koja dizalici daje visinu. Tipično su standardni dijelovi jarbola 3-6 metara visine i spojeni vijcima ili klinovima zajedno tijekom postavljanja. Jarbol prenosi sva opterećenja — uključujući vjetar — na temelj.
• Okretna jedinica: Postavljen na vrhu jarbola, ovaj motorizirani prstenasti ležaj omogućuje rotiranje cijele gornje strukture za 360°. Okretni motor i zupčanik obično daju brzinu rotacije od 0,6–0,8 okretaja u minuti.
• Krak (krak dizalice): Vodoravna radna ruka koja se proteže prema van od okretne jedinice. The grana dizalice nosi kolica i uže za dizanje. Duljine kraka obično se kreću od 40 do 80 metara, ovisno o modelu.
• Kontraflok: Kraća stražnja ruka koja nosi protuutege — obično teške betonske ili čelične blokove — za ravnotežu tereta na radnom kraku. Mase protuutega kreću se od nekoliko tona na malim dizalicama do preko 20 tona na velikim modelima s glavom čekića.
• Kolica: Putuje vodoravno uzduž kraka radi promjene radijusa opterećenja (udaljenost od središta jarbola do kuke). Brzina kolica obično se kreće od 20 do 80 m/min na modernim dizalicama.
• Blok kuke i uže za podizanje: Kuka visi na čeličnom užetu namotanom na bubanj dizalice. Motor dizalice podiže i spušta teret; brzine dizalice obično dosežu 60–120 m/min pri jednolinijskoj vuči.
• Kabina toranjskog krana: Zatvorena kabina operatera, smještena na vrhu jarbola odmah ispod ili uz okretnu jedinicu. The kabina toranjskog krana sadrži sve radne kontrole, zaslone za praćenje opterećenja, očitanja anemometra i komunikacijsku opremu. Većina modernih kabina nudi kontrolu klime i ergonomska sjedala kako bi se smanjio umor operatera tijekom smjena koje redovito prelaze 8 sati.
• Okvir za penjanje (hidraulički kavez za penjanje): Mehanizam koji omogućuje kranu da raste sa zgradom. Hidraulički cilindar gura gornju konstrukciju dizalice prema gore za jednu visinu jarbolnog dijela, nakon čega se ispod umeće novi jarbolni dio. Ovaj proces — nazvan "skakanje" — iskusna posada može završiti za 2-4 sata.
• Temeljno sidro: Osnova dizalice — ili betonski balast u obliku križa ili uliveni kavez temeljnih vijaka usidren u konstrukcijsku ploču gradilišta ili namjensku podlogu. Dizajn temelja mora uzeti u obzir maksimalni moment prevrtanja pri punom opterećenju kraka iu uvjetima maksimalnog projektiranog vjetra.

Kako rade dizalice

Toranjska dizalica radi kombinacijom tri istodobna kretanja — dizanje (okomito podizanje tereta), zakretanje (rotirajući krak vodoravno), i vožnja kolicima (radijalno pomicanje tereta duž kraka) — za pozicioniranje tereta bilo gdje unutar njegove radne ovojnice s milimetarskom preciznošću.

Fizička osnova rada dizalice je balansiranje momenta. Nazivna nosivost u bilo kojem radijusu određena je najvećim dopuštenim momentom savijanja na zakretnom prstenu — što znači da dizalica s kapacitetom vrha od 6 tona na radijusu od 60 metara može podići znatno veću težinu bliže jarbolu. To je izraženo u dijagramu opterećenja dizalice, koji operateri moraju provjeriti prije svakog odabira.

Moderne toranjske dizalice opremljene su limitatori momenta opterećenja (LML) i uređaji protiv dva bloka koji sprječavaju operatera da slučajno prekorači nazivni kapacitet dizalice ili zabije blok kuke u strukturu kraka. Pogoni promjenjive frekvencije (VFD) na podiznim i zakretnim motorima daju glatko ubrzanje i usporavanje, smanjujući njihanje tereta i poboljšavajući vremena ciklusa.

Kako se dizalice pokreću? Praktično sve toranjske dizalice koje se danas koriste imaju električni pogon putem vučnog kabela ili stalne veze s razvodnom pločom gradilišta. Dizalica s glavom čekića srednje veličine obično zahtijeva a 50–100 kVA trofazno napajanje. Električni pogonski sustavi preferiraju se u odnosu na hidraulične ili dizelske alternative za primjene toranjskih dizalica zbog njihove energetske učinkovitosti, precizne kontrole brzine i prikladnosti za regenerativno kočenje — gdje se energija od spuštanja tereta vraća natrag u mrežu.

Podizanje toranjskih dizalica: Kako se postavljaju dizalice

Montaža toranjske dizalice je precizno slijed operacija koja obično traje 1–3 dana za standardnu samostojeću dizalicu, ovisno o modelu i uvjetima na gradilištu. Razumijevanje procesa pojašnjava zašto je planiranje montaže jednako važno kao i bilo koja druga faza projektnog programa.

1. Priprema temelja: Betonski sidreni blok — obično ojačan sidrenim vijcima ili unaprijed konstruiranim kavezom za vijke koji specificira proizvođač dizalice — lijeva se u zemlju ili u strukturnu ploču zgrade tjednima unaprijed kako bi se omogućilo odgovarajuće stvrdnjavanje.
2. Sklop baze jarbola: Prve sekcije jarbola spuštaju se na temeljne vijke i postavljaju točno okomito pomoću libele ili digitalnog inklinometra. Tolerancija odstupanja obično je manja od 1 mm po metru visine jarbola.
3. Ugradnja okvira za penjanje: Hidraulički kavez za penjanje postavljen je oko jarbola u podnožju gornje strukture, spreman za podizanje svakog novog dijela na mjesto.
4. Okretna jedinica, sklop kabine i kraka: Pokretna dizalica podiže okretni prsten, kabinu rukovatelja, protuutege (s protuutezima koji su već postavljeni), a zatim i dijelove kraka na mjesto. Strela se sastavlja na tlu i podiže kao jedna jedinica ili u dijelovima, ovisno o duljini.
5. Spremanje i puštanje u rad: Uže za dizalicu provlači se kroz kolica i blok kuke, izvode se svi električni priključci, a dizalica prolazi funkcionalno ispitivanje, ispitivanje opterećenja i provjeru sigurnosnog sustava prije izdavanja potvrde o primopredaji.

Kako se zgrada diže, dizalica raste s njom kroz proces samostalnog penjanja (skakanja). : hidraulički klin se izvlači, gornja konstrukcija se drži na klinovima za penjanje dok se novi dio jarbola pomiče u položaj ispod, a dizalica se spušta na novi dio. Ovaj se ciklus ponavlja svakih nekoliko katova, obično kad god građevinska konstrukcija prestigne visinu samostojeće kuke dizalice.

Visina dizalice i koliko dizalica teži

The visina dizalice na gradilištu nije fiksiran — raste kako projekt napreduje. Tipična samostojeća toranjska dizalica može stajati između 50 i 80 metara bez vezivanja za konstrukciju. Kada je usidrena za zgradu u pravilnim razmacima (obično svakih 20-30 metara jarbola), dizalica se može produžiti do nekoliko stotina metara. Najviši toranjski kranovi ikad korišteni u izgradnji dosegli su samostojeće visine iznad 100 metara , s visinama kuka na privezanim dizalicama većim od 300 metara na projektima supervisokih nebodera.

Težina toranjske dizalice značajno varira ovisno o veličini i vrsti. Kompaktna samopodižuća dizalica može težiti samo malo 3-5 tona , dok velika dizalica s čekićem može težiti više 200 tona kada su uključeni svi dijelovi jarbola, protuutezi i komponente kraka. Serije Liebherr EC-B i Potain MDT serije — obje uobičajene ponude proizvođača toranjskih dizalica na srednjem tržišnom nivou — obično teže između 40 i 120 tona u konfiguraciji gradilišta.

Kako dizaličari stižu do vrha

Pristup kabini toranjskog krana jedan je od manje raspravljanih, ali vrlo stvarnih aspekata rada dizalice. Kako kranisti dolaze do vrha? U gotovo svim toranjskim dizalicama pristup je preko fiksnih okomitih ljestvi koje se protežu unutar ili uzduž jarbola, s platformama za odmor u pravilnim razmacima — obično svakih 6 metara, što odgovara spojevima sekcija jarbola. Na visoke dizalice operateri se mogu popeti 150–250 stepenica ili više na početku svake smjene.

Neke moderne toranjske dizalice, osobito na vrlo visokim građevinama ili na tržištima sa strogim standardima socijalne zaštite radnika, opremljene su mast-climbing personal hoist — mali zatvoreni automobil koji se kreće uz vanjski dio jarbola, eliminirajući fizičke zahtjeve penjanja po ljestvama. Međutim, to povećava troškove i zahtijeva dodatno održavanje, pa se mnoga mjesta — osobito na tržištima u razvoju — i dalje oslanjaju na pristup ljestvicama.

Operateri obično provedu cijelu smjenu - uobičajeno 8-10 sati — u kabini bez spuštanja. Obroci, voda i, u nekim slučajevima, sanitarni uređaji donose se ili na početku smjene ili se dostavljaju preko užeta za podizanje u kanti. Upravljanje zamorom stoga je ključni dio odgovornog planiranja rada dizalice.

Proizvođači toranjskih dizalica: Tko proizvodi svjetske građevinske dizalice

Globalno tržište toranjskih dizalica opslužuje relativno mali broj dominantnih proizvođača, iako se konkurentsko okruženje značajno proširilo s rastom kineske proizvodnje.

• Liebherr (Njemačka): Smatra se utemeljiteljem modernih toranjskih dizalica, proizvodeći čitav niz od samopodižućih modela do teških dizalica s glavom čekića s kapacitetom vrha do 64 tone.
• Manitowoc / Potain (Francuska/SAD): Potain je najveća svjetska marka toranjskih dizalica po instaliranoj bazi, koja nudi široko korištene MDT s ravnim vrhom i MCT luffing raspone na svim glavnim svjetskim tržištima.
• Terex Comedil (Italija): Specijalizirao se za dizalice s ravnim vrhom i pokretnom krakom, osobito popularne na europskom i australskom tržištu.
• Wolffkran (Njemačka): Poznat po teškim dizalicama s glavom čekića i specijaliziranim modelima velikog kapaciteta za industrijske i infrastrukturne primjene.
• XCMG, Zoomlion, SANY (Kina): Proizvođači sa sjedištem u Kini brzo su proširili svoju globalnu prisutnost dizalica, nudeći konkurentne cijene u svim kategorijama dizalica i sada čine značajan udio u isporukama novih dizalica u Aziji, Bliskom istoku i Africi.

Prilikom odabira proizvođača toranjskih dizalica, timovi za nabavu trebaju procijeniti ne samo jediničnu cijenu, već i dostupnost lokalnih dijelova, pokrivenost servisnom mrežom, vrijeme isporuke za dijelove jarbola i vrijednost preprodaje — sve to može značajno utjecati na ukupne troškove vlasništva tijekom višegodišnjeg projekta.

Planiranje visoke dizalice: Razmatranja dizalice na gradilištu

Pozicioniranje a dizalica na gradilištu — posebno za a visoka dizalica primjena — zahtijeva inženjersku analizu mnogo prije nego što se krene u temelj. Ključne varijable planiranja uključuju:

• Analiza pokrivenosti: Krak dizalice mora dosegnuti svaku točku tlocrtne površine zgrade plus ključna područja odlaganja. Za velike zgrade ili zgrade nepravilnog oblika može biti potrebno više dizalica, što zahtijeva pažljivu koordinaciju zračnog prostora kako bi se spriječio sudar kraka.
• Strukturna integracija: Za privezane dizalice na visokim građevinama, pričvrsni okviri moraju biti projektirani u konstrukcijskim crtežima zgrade na odgovarajućim razinama poda. Svaka spona prenosi horizontalna opterećenja od nekoliko stotina kilonewtona na okvir zgrade.
• Unutarnje penjanje naspram vanjskog: Na supervisokim zgradama dizalice se često "skaču" unutar središnjeg okna zgrade — dizalica se nalazi unutar jezgre dizala i penje se koristeći zidove jezgre kao sidrišne točke. Ovo štiti dizalicu od ekstremnih opterećenja vjetrom na visini i izbjegava potrebu za vanjskim nosačima na fasadi zgrade.
• Planiranje rastavljanja: Na visokim zgradama dizalica se ne može jednostavno rastaviti unazad. Često je potrebna manja "dizalica za spašavanje" ili dizalica koja se penje na krovnu konstrukciju — proces koji se mora planirati od samog početka.
• Ograničenja brzine vjetra: Toranjske dizalice imaju definirane maksimalne radne brzine vjetra — uobičajeno 72 km/h (20 m/s) — i ocjene vjetra izvan pogona koje definiraju kada se dizalica mora ostaviti u slobodnom okretnom načinu kako bi se krak prevrnuo u vjetar. Na značajnim visinama, brzine vjetra su stalno veće nego na razini tla, čineći podatke anemometra kritičnim operativnim unosom.

Često postavljana pitanja o građevinskim dizalicama

• Koja je razlika između glave čekića i toranjske dizalice s ravnim vrhom?

  Dizalica s glavom čekića ima konstrukcijski A-okvir ili vrh iznad okretnog prstena s kojeg viseća užad podupire krak. Dizalica s ravnim vrhom nema takav vrh — strela je poduprta unutarnjom strukturom tetive — što mu daje niži ukupni profil. Dizalice s ravnim vrhom poželjne su tamo gdje više dizalica mora raditi u neposrednoj blizini jer njihove krakove mogu prelaziti jedna preko druge pri nižim razlikama u visini.

• Koliko može biti visok toranjski kran?

  Samostojeći, toranjski kran obično je ograničen na 50–80 metara, ovisno o modelu i dizajnu temelja. Kada su usidreni na građevinsku konstrukciju u pravilnim razmacima, ne postoji praktična gornja granica koju diktira sama dizalica — dizalice na supervisokim projektima rade na visinama kuka većim od 600 metara iznad zemlje.

• Kako se dizalice pokreću na gradilištu?

  Toranjske dizalice su gotovo univerzalno na električni pogon, povezane su s razvodnom pločom na gradilištu pomoću vučnog kabela koji raste kako se dizalica penje. Zahtjevi za napajanje električnom energijom kreću se od približno 30 kVA za male samopodižuće modele do preko 200 kVA za velike dizalice s glavom čekića i dizalicama velike brzine.

• Koliko vremena je potrebno za postavljanje toranjskog krana?

  Standardnu ​​samostojeću toranjsku dizalicu iskusna ekipa može postaviti za 1-3 dana pomoću pokretne dizalice, pod pretpostavkom da je temeljno sidro već postavljeno. Samopodižući modeli sa sklopivim krakovima mogu se postaviti za samo 20-30 minuta nakon dolaska na gradilište. Za rastavljanje je potrebno slično vrijeme kao i za postavljanje.

• Tko je izumio modernu toranjsku dizalicu?

  Hans Liebherr zaslužan je za izgradnju prve komercijalno uspješne moderne toranjske dizalice 1949., dizajnirane da pomogne brzoj obnovi njemačkih gradova nakon Drugog svjetskog rata. Njegov dizajn — kombinirajući okretni krak sa samopenjućim jarbolom — postavio je obrazac koji su slijedile sve kasnije toranjske dizalice.