Машины и механизмы используемые при строительстве высотных зданий и сооружений

Машины и механизмы, используемые при строительстве высотных зданий и сооружений

Содержание
Введение ……………………………………………………………………...3
Средства монтажа ……………………………………………………………5
Машины и механизмы ……………………………………………………...11
Проблема возведения высотных зданий ………………………………….16
Приложение …………………………………………………………………22
Заключение ………………………………………………………………….23
Литература …………………………………………………………………..25

Машины и механизмы используемые при строительстве высотных зданий и сооружений

Бетономешалка – устройство достаточно простое. Основной ее узел – смесительный барабан, внутри которого установлены лопасти для перемешивания бетона. Привод вращения барабана осуществляется от двигателя автомобиля. Главная проблема – в немалом весе заполненной бетономешалки, груз которой ведет себя, мягко говоря, неспокойно. Поэтому в качестве бетоновозов используются, как правило, тяжелые, мощные автомобили с высокой устойчивостью.
Кроме обычных, традиционных бетоновозов на шасси «КАМАЗа», «МАЗа», отечественные производители в последнее время освоили выпуск полуприцепов-бетоносмесителей. Потребность в них стала появляться по мере того, как маркетологи транспортных предприятий, работающих на стройкомплекс, увидели выгоду в применении вместо нескольких, разных по специализации автомобилей, одного-единственного седельного тягача со сменяемыми полуприцепами (бортовым, самосвальным, цистерной, панелевозом и т.д.).
Так, Туймазинский завод автобетоновозов сделал на базе двухосного полуприцепа две модификации «миксеров» полезным объемом 6 и 8 «кубов». Но по вместимости, а значит, по эффективности использования они не превосходили обычные бетоновозы на шасси МАЗов и КАМАЗов. А вот появившийся недавно трехосный полуприцеп 964817 разработки чебоксарской компании «Сеспель» с 12-кубовым «миксером» Tigarbo по эффективности применения «обошел» даже бетоносмесители, установленные на четырехосных автомобильных шасси. При снаряженной массе 8,5 т он способен перевозить до 28 т бетонной смеси. При этом приходящаяся на седельное устройство тягача полная масса этого полуприцепа составляет всего 11 т.
Но доставить бетонную смесь на стройку это еще не все. Бетон затем нужно выгрузить и подать на определенный участок. Это делается тремя способами: при помощи желоба, транспортной ленты или бетонного насоса. Последний – наиболее прогрессивный, все более используемый в строительной практике.
Автобетононасосы предназначены для приема свежеприготовленной бетонной смеси от специализированных бетонотранспортных средств и перемещения ее в горизонтальном и вертикальном направлениях к месту укладки. В паре с автобетоносмесителями эти мобильные агрегаты создают эффективный тандем.
В отличие от стационарных бетононасосов, автобетононасосы состоят из 3-5-осного шасси автомобиля с коробкой отбора мощности (от двигателя шасси), приводящей в действие гидронасос управления работой машины. Нередко устанавливать бетононасосы можно на шасси любых производителей, в том числе и автозаводов стран СНГ.
Автобетононасосы обладают хорошей маневренностью, что позволяет им уверенно перемещаться в стесненных условиях стройплощадок и городских застроек.
В конструкции автобетононасоса можно выделить три части: ходовую часть (шасси), насосную установку и стрелу и две системы – гидравлическую и электрического управления. Стрела бетононасоса составляет в длину несколько десятков метров и позволяет подавать бетонную смесь на значительную высоту и довольно большое расстояние. Z-образная система раскладывания стрелы позволяет доставлять и укладывать смесь в места, не всегда доступные при других способах подачи, в том числе в небольшие проемы (окна) различных зданий и сооружений при внутреннем бетонировании.
Такие передвижные установки используются при строительстве телевизионных башен, железнодорожных мостов, при возведении высотных зданий и сооружений из монолитного бетона, других крупных объектов. Общий вес автобетононасосов вместе с шасси доходит до 40 тонн. Максимальная теоретическая производительность автобетононасоса достигает 150 кубометров в час. Сейчас на рынке известны мобильные агрегаты компаний Putzmeister, HANWOO, MECBO, Zoomlion, ОАО «Туймазинский завод автобетоновозов» и других. В качестве шасси используются автомобили компаний Volvo, Daewoo, КАМАЗ, других производителей.
Управление работой автобетононасоса, как правило, возможно из кабины автомобиля, с пульта на шасси и переносных пультов, управляемых по кабелю или радио, что позволяет контролировать все действия по ведению работ.
Бетононасосы, исходя из принятых стандартов, могут работать от 0 до 40oС, однако некоторые модели хорошо себя ведут и при -15oС. Это дает возможность использовать их в зимних условиях.
На рынке спецтехники предлагаются и трейлерные бетононасосы, которые можно буксировать с помощью грузовика. Вес такого бетононасоса составляет, как правило, от 4 до 8 тонн, максимальная производительность от 30 до 80 кубометров в час, а емкость бункера – 0,6-0,8 кубометров. Передвижные бетононасосы используют как электрические, так и дизельные двигатели. При этом дизельные двигатели, например, производства Deutz (Германия) и VOLVO имеют в комплекте принудительное воздушное охлаждение и водяной насос для облегчения чистки и технического обслуживания.
Современное оборудование для перевозки и перекачки бетонных смесей значительно ускоряет и упрощает работу строителей. При этом нынешние автобетономешалки и мобильные бетононасосы по сравнению с их предшественниками существенно снизили экологическую нагрузку на окружающую среду.
Конструкторы, однако, постоянно ищут новые решения, и наверняка в ближайшее время появятся новые разработки.6
Проблема возведения высотных зданий
Существует несколько причин, в силу которых использовать стальные конструкции для высотных зданий и сооружений предпочтительнее. Это, например, высокие темпы строительства. Экономия времени на возведение здания из стальных конструкций достигает 10-20 % по сравнению со строительством здания из монолитных железобетонных конструкций.
Стальные модули и их компоненты производят на заводе, затем на строительной площадке выполняют только их укрупнительную сборку. Трудоемкие процессы, например монтажная сварка, сводятся до минимума, и строительство не зависит от капризов погоды.
Возведение зданий со стальным каркасом не требует значительных площадей для хранения, а изготовленные в заводских условиях металлоконструкции доставляют на стройплощадку непосредственно для монтажа по мере необходимости. Это - очень важный фактор, учитывая особенности строительства в условиях городской застройки, когда работы производят в стесненном пространстве и нередко с ограниченной возможностью доступа.
Применение стальных большепролетных систем перекрытий позволяет перекрывать приличное расстояние без промежуточных опор, что дает возможность значительно увеличить шаг колонн и расстояния между балками. Таким образом, уменьшается количество узлов соединений, которые представляют собой наиболее трудоемкие элементы конструкций. Сталежелезобетонная композитная система перекрытий, имеющая большое соотношение прочности и массы, наиболее приемлема для таких зданий. При проектировании сооружений со стальными конструкциями используют более точные и эффективные методы расчета, а при строительстве таких зданий требуется меньше неквалифицированных рабочих, чем при их возведении с железобетонными конструкциями. Все это обеспечивает большую степень автоматизации и более жесткий контроль за качеством продукции.
Решающий критерий при проектировании несущих конструкций высотных зданий - ограничение горизонтальных деформаций и горизонтальных ускорений. Динамическое воздействие от сейсмических и ветровых нагрузок (а также и ударных) частично амортизируют различные устройства гашения и ослабления колебаний. Таким образом, можно построить рациональные сооружения и значительно уменьшить проблематичные горизонтальные ускорения.
При возведении высотных сооружений относительная стоимость, несущих конструкций существенно ниже, чем в малоэтажном строительстве (25 % против 40-60 %).Стоимость каркаса высотных зданий сопоставима с затратами, которые требуются на фасад, коммуникации отделочные работы. Если учесть, что все технические системы и внешний вид здания морально и физически стареют в процессе эксплуатации, а несущие конструкции на том же временном отрезке практически не претерпевают изменений, то из этого следует, что каркас необходимо проектировать с особой тщательностью. Цель его в данном случае - обеспечить (наряду с прочностью, устойчивостью и жесткостью) возможность взаимозаменяемости при минимальных сечениях, составляющих каркас элементов.
Обрушение зданий Всемирного торгового центра, произошедшее в Нью-Йорке, - первый случай полного разрушения высотного здания. Несмотря на нетипичную и случайную причину обрушения, это событие само по себе должно быть использовано для углубления знаний о последствиях, вызванных разрушением конструкции, и, таким образом, будет способствовать возрастанию значения фактора принятия решений, касающихся оптимального расчета подобных сооружений в будущем. В этой связи необходимо тщательно рассмотреть все социально-экономические последствия, прямо или косвенно связанные с разрушением таких высотных зданий. Оценка этих последствий - необходимое условие для определения оптимального уровня безопасности подобных сооружений и исключительно важна для выбора варианта окончательного расчета.
Сооружения проектируют нереальные деформации и напряжения. Здания могут только частично рассчитываться на неординарные напряжения, которые возникают в результате взрыва при различных террористических актах. В противном случае это означало бы, что вместо легких зданий и сооружений необходимо строить бункеры.
Однако атаки на высотные здания представляют огромную потенциальную опасность. Соответствующее адекватное конструктивное решение, по-видимому, будет заключаться в увеличении запаса живучести. Например, если происходит обрушение одной из опор или одного из перекрытий, то вся конструкция не обрушится (немедленно) - другие конструктивные элементы возьмут на себя функцию обрушившегося элемента (по меньшей мере, временно).
Случайные силовые воздействия в результате землетрясений, взрывов, пожаров или ударных воздействий могут вызвать разрушение одного или нескольких этажей многоэтажного здания. Когда это происходит, верхняя часть здания начинает падать, обретая большую кинетическую энергию. Если при ударе нижняя часть здания не в состоянии противостоять этой энергии, то обрушение здания неминуемо, так как происходит прогрессирующее обрушение всей конструкции. Как было отмечено некоторыми авторами докладов, возможные меры противодействия обрушению здания в основном заключаются либо в разработке соответствующих проектных решений и мероприятий по усилению конструкции для адекватного восприятия ударной нагрузки, либо в создании амортизирующей системы, способной рассеять кинетическую энергию падающих частей здания.
В исследовании рассматривается вопрос: как проектировать здания, чтобы предотвратить их прогрессирующее обрушение при воздействии случайной силы? Здесь возможны два принципиально различных подхода:
предполагаются максимальные повреждения конструкций при условии, что ни один этаж полностью не разрушен; допускается обрушение одного этажа, а нижерасположенные конструкции должны выдержать соответствующую ударную нагрузку или рассеять суммарную кинетическую энергию.
Были исследованы оба подхода, при этом использовали данные изучения последствий взрыва в Нью-Йорке. Рассмотрена ситуация, соответствующая реальной: ударное воздействие, сопровождаемое пожаром. Результаты свидетельствуют, что первый подход - наиболее экономичный. Несомненно, требуемая конструкция зависит от степени предполагаемого повреждения. Если повреждения будут гораздо более значительными, этаж обрушится и предотвратить полное прогрессирующее обрушение здания станет невозможно. Таким образом, предположения о первоначальном повреждении должны быть дополнены обширным анализом степени риска аналогично тому, который приводит к выбору периода повторяемости при расчетном землетрясении. Если второй подход - предпочтительный, а разрушение этажа допускается, то разрабатываемая конструкция будет очень надежной с запасом прочности, но, ее стоимость будет недопустимо высокой. Среди предлагаемых решении вариант амортизирующей и стальной конструкции - оптимальный. При этом необходимо отметить, что амортизирующая система может быть сравнительно легко установлена как в новых, так и в эксплуатируемых зданиях.
Железобетонные конструкции также обладают рядом достоинств. Их основное преимущество - более высокая огнестойкость.
Вместе с тем итоги симпозиума позволяют заключить, что стальные конструкции в силу высокого соотношения предела текучести и массы могут воспринимать более высокую ударную нагрузку, чем железобетонные конструкции. Реализация инновационных подходов в пожарной инженерии дает возможность отлично использовать стальные конструкции.
Модели большинства высотных зданий, возведенных в Шанхае, исследовали на виброплатформе и в аэродинамической трубе. Такие испытания выявляют реально действующие на сооружение нагрузки и уточняют поведение конструкций, полученное теоретическим путем (рис. 2).
ЦНИИПСК им. Мельникова обладает большим опытом испытаний моделей высотных сооружений башенного типа. Из факторов, которые оказывают влияние на вид и выбор несущих конструкций высотных зданий, менее всего исследованы внешние нагрузки и методы их определения. Одна из наиболее сложно описываемых нагрузок - ветровое воздействие.
При определении ветровой нагрузки на здание проектировщику необходимо иметь информацию о распределении ее по поверхности сооружения (давление, отсос, тангенциальная составляющая), после чего возможно установление результирующих коэффициентов как для отдельных частей, так и для всего здания. Эти параметры можно найти только путем измерений на натурных сооружениях или моделях при испытаниях в аэродинамических трубах. Естественно, если сооружения находятся в стадии проектирования, то не возникает вопроса о натурных измерениях, поэтому для получения экспериментальных данных о ветровых воздействиях необходимо проводить испытания в аэродинамической трубе на моделях.
Под воздействием ветра здания и сооружения испытывают нагрузки от аэродинамических сил, которые включают не только силу лобового сопротивления, совпадающую с направлением среднего течения, но и подъемную (поперечную) силу, перпендикулярную этому направлению. До последнего времени силы лобового сопротивления, используемые в расчете сооружений, во всех случаях определяли только на основе данных климатологии и аэродинамики без учета динамических характеристик самого сооружения, т. е. коэффициента демпфирования, распределения его массы и жесткости.
Однако установлено, что собственные частоты колебаний современных высотных сооружений, которые по сравнению с возведенными ранее сооружениями - более гибкие, легкие и характеризуются меньшим демпфированием, могут находиться в том же интервале, что и средние частоты повторения интенсивных порывов ветра. Следовательно, при расчетах необходимо учитывать значительные резонансные колебания, к которым может привести воздействие ветра. Если точка приложения результирующей ветровой нагрузки не совпадает с центром жесткости сооружения, то возникают аэродинамические моменты. В этом случае сооружение подвергается действию крутящих моментов. При определенных условиях они могут оказать значительное влияние на его расчет.
Аналитические методы оценки реакции высотных зданий поперек воздушного потока и при кручении еще не разработаны, поэтому испытания в аэродинамической трубе - единственно возможное средство для предсказания таких реакций. Динамические гасители колебаний, используемые для снижения возникающих от ветра колебаний гибких башен, возможно могут быть использованы для уменьшения деформаций высоких зданий.
Значительный опыт создания и проведения испытаний моделей высотных сооружений, в том числе, и динамически подобных, накоплен за последние 25 лет в ЦНИИПСК им. Мельникова. В результате проведенных испытаний получена не только картина колебаний сооружений при взаимодействии с ветровым потоком, но и режимы аэродинамической неустойчивости, эффективность установки динамических гасителей колебаний, а также распределение давления как по стволу сооружений, так и по поверхности витражей зданий, размещаемых на телебашне в Алма-Ате, и по облицовочным панелям Главного монумента памятника Победы.7
Приложение
рис1
Общий вид крана:
тележка ходовая
рама опорная
опора поворотная
поворотная платформа
механизм поворота
грузовая лебедка
противовес
башня
расчальная система
стрела
тележечная лебедка
грузовая тележка
крюковая подвеска
кабина машиниста