Монтажный цикл и методы монтажа строительных конструкций.

Монтажным циклом называется комплекс взаимосвязанных операций по установке монтируемого элемента в проектное положение. В его состав входят строповка элемента, подъем и подача к месту установки, наведение, ориентирование и установка в проектное положение, временное раскрепление, расстроповка и возврат грузового крюка в исходное положение.

Операции по наведению, ориентированию в пространстве, установке и раскреплению элементов занимают в монтажном цикле по времени около 50...60%, а по трудоемкости — до 70%. Поэтому основной задачей, направленной на сокращение продолжительности и повышение точности монтажа, является ограничение свободы движения монтируемого элемента в монтажном цикле за счет применения соответствующих методов монтажа.

Методами монтажа называют технические решения, определяющие способ приведения конструкций в проектное положение и последовательность сборки зданий и сооружений.

По способу приведения конструкций в проектное положение различают свободный, принудительный и координатный монтаж.

На рис. XI. 12 показаны способы приведения конструкций в проектное положение.

Свободный метод монтажа предусматривает подъем и перемещение конструкций в пространстве без ограничений с последующим ее наращиванием в вертикальном или горизонтальном направлении (рис. XI. 12, а, б).

При этом методе элементы устанавливают без специальных монтажных приспособлений, а точность монтажа обеспечивается визуальным контролем. При свободном методе монтажа может быть обеспечено направленное движение элемента в момент его установки в проектное положение ограничивающими и фиксирующими устройствами в элементах, а также различного рода кондукторами и манипуляторами, дающими возможность точно установить элементы. Свободный метод монтажа универсален и практически может быть использован для всех типов зданий и сооружений, если нет ограничений, накладываемых конструктивными особенностями монтируемого объекта или массой монтажных элементов.

Принудительный метод монтажа предусматривает подъем монтажных элементов с жестким ограничением в пространстве в вертикальных или горизонтальных направляющих.

Принудительный монтаж имеет четыре разновидности:

1. монтаж с перемещением конструкции по вертикальным направляющим колоннам, пилонам, ядрам жесткости и т. д. Этим методом строят здания способом подъема перекрытий и этажей, объемных конструкций, оболочек и др. Для подъема конструкции в проектное положение используют гидравлические подъемники и домкраты, работающие по принципу выталкивания, выжимания или подтягивания. В ряде случаев конструкции поднимают с помощью сжатого воздуха, например при монтаже сферической крыши резервуаров, при подъеме по вертикальным направляющим тех или иных конструкций с помощью пневмоподушек (рис. XI. 12, в, г);

2. монтаж подращиванием монтируемой конструкции по вертикали путем последовательного стыкования монтажных элементов к нижним плоскостям ранее смонтированных конструкций. Для подращивания используют различного рода домкраты. Методом подращивания можно монтировать колонны, каркасы, объемные элементы и т. д. (рис. XI. 12, д);

3. надвижка конструкций предусматривает перемещение по горизонтальным направляющим блоков конструкций. Для надвижки (накатки или передвижки) используют полиспасты, лебедки и другие монтажные средства. Примером монтажа этим методом могут служить надвижки на заранее подготовленный фундамент домн по специальным направляющим, блоков покрытий, передвижка домов и т. д. (рис. XI.12,е);

4. монтаж методом поворота конструкций в радиальном направлении в вертикальной плоскости вокруг неподвижного или подвижного шарнира ведут с помощью различного рода шевров, порталов, мачт с полиспастами и лебедками (рис. XI. 12, ж, з).

В перспективе будет применяться координатный монтаж, предусматривающий программно-управляемое движение монтируемого элемента во всем монтажном цикле.

Этот метод требует наличия монтажных механизмов с программным управлением, проектов зданий, рассчитанных на монтаж по заданным координатам, программного обеспечения и т. д.

Монтаж строительных конструкций — это специализированный поток, в состав которого включаются частные потоки по отдельным видам работ. Каждому специализированному потоку придаются комплект монтажных и транспортных машин и соответствующая монтажная оснастка.

Последовательность монтажных работ устанавливают с учетом требуемой последовательности сдачи под отделку или под монтаж оборудования отдельных участков здания, конструктивной схемы зданий, очередности доставки конструкций и оборудования, директивных сроков и т. д.

В зависимости от последовательности монтажа различают раздельный (дифференцированный) и комплексный (совмещенный) методы монтажа элементов каркаса зданий (рис. XI. 13).

При раздельном методе конструкции монтируют последовательными проходками одного или нескольких кранов. Так, например, при монтаже одноэтажных промышленных зданий за первую проходку крана устанавливают колонны, за вторую — подкрановые балки и подстропильные фермы с продольными связями, а затем — фермы и плиты покрытия. При этом методе монтажа упрощается выверка конструкций, снижаются трудовые затраты, но несколько увеличиваются сроки сдачи объекта или его части под послемонтажные работы.

Применение раздельного метода особенно практично при больших объемах строительства и при монтаже одноэтажных промышленных зданий с железобетонным каркасом. В последнем случае на порядок монтажа конструкций влияет необходимость замоноличивания стыков между колоннами и фундаментами.

При комплексном методе все конструкции монтируют в пределах каждой монтажной ячейки за одну проходку крана. Преимущество этого метода заключается в возможности вести вслед за монтажом каркаса работы по навеске стеновых ограждений, устройству кровли и монтаж технологического оборудования.

Этот метод применяют при монтаже многоэтажных зданий, а также одноэтажных промышленных зданий тяжелого типа, например мартеновских цехов.

Строповка строительных конструкций. Для подъема строительных и технологических конструкций используют грузозахватные устройства в виде гибких стальных канатов, различного рода траверс, механических и вакуумных захватов.

К конструкциям грузозахватных устройств предъявляются два основных требования:

1. возможность простой и удобной строповки и расстроповки;

2. надежность зацепления или захвата, исключающих возможность обрыва груза.

Грузозахватные устройства, предназначенные для подъема тонкостенных конструкций, чувствительных к деформациям, должны воспринимать на себя монтажные нагрузки и обеспечивать неизменяемость конструкций.

Различают следующие принципы работы грузозахватных устройств: зацеплений конструкции с применением стропов и траверс, захват с помощью клещевых или подхватных устройств, зажим с использованием фрикционных захватов и присос вакуумными захватами.

Грузозахватные устройства испытывают путем их пробного нагружения в соответствии с требованиями Госгортехнадзора. В процессе эксплуатации их необходимо периодически осматривать. Предельную грузоподъемность грузозахватных устройств указывают на специальном клейме.

Стропы гибкие выполняют из стальных канатов. Их применяют для подъема легких колонн, балок, плит стеновых панелей и перекрытий, контейнеров, бадей и т. д.

Стропы могут быть универсальными и облегченными, по технологическому назначению — одно-, двух-, четырех- и шестиветвевыми (рис. XI.14).

Универсальные стропы — это замкнутые петли длиной 8...15 м, изготовленные из каната диаметром 19,5...30 мм. Универсальными стропами захватывают конструкции путем их обвязки.

Облегченные стропы изготовляют из каната диаметром 12...20 мм с закрепленными по концам петлями на коушах, крюками или карабинами. Карабины исключают соскальзывание петли стропа с крюка крана.

Для подъема за две петли применяют двухветвевые стропы, для подъема плит крупноразмерных конструкций — четырех- и шести-ветвевые стропы.

Крупноразмерные панели перекрытий и другие конструкции поднимают специальным монтажным приспособлением с универсальными уравновешивающими стропами (рис. XI. 15). С Помощью такого приспособления можно кантовать панели из вертикального положения в горизонтальное.

При наклонном положении стропов (рис. XI. 16) усилие в каждой ветви стропа может быть определено по формуле:

Когда поднимаемые элементы не могут воспринимать сжимающие монтажные усилия, возникает необходимость в уменьшении угла наклона ветвей стропа, для чего увеличивают длину подвески конструкций, что не всегда возможно при ограниченной высоте подъема крюка монтажного крана.

В этих случаях применяют траверсы. Траверсы бывают двух основных типов — балочные и решетчатые.

Балочные траверсы (рис. XI.17) выполняют в виде металлических балок из двух швеллеров, обращенных полками друг к другу, соединенных накладами и имеющих по концам блоки с перекинутыми через них стропами. Такая система подвески стропов обеспечивает равномерное их натяжение и равномерную передачу нагрузки на все четыре точки захвата.

Решетчаты траверсы представляют собой металлические треугольные сварные фермы. Траверсами поднимают длинномерные конструкции.

Тяжёлые большеразмерные элементы (например, плиты покрытий промышленных зданий размером 3x12 м) поднимают пространственными траверсами.

Для подъема тяжелых элементов со смещенным центром тяжести (например, объемных элементов размером на комнату) применяют траверсы с системой балансировки.

В качестве сменного оборудования к траверсе могут быть подвешены облегченные стропы, клещевые захваты, вакуумные присоски, кантователи для колонн и др.

Захваты (рис. XI. 18) предназначены для беспетельного подъема конструкций. По характеру удерживания конструкции различают захваты:

1. механические, в которых конструкция удерживается на весу за счет подхвата за выступающие части, зажима или фрикционного зацепления;

2. электромагнитные, используемые для подъема металлических листовых конструкций;

3. вакуумные, в которых конструкция удерживается за счет разрежения, создаваемого в вакуум-камере или вакуум-присосках.

Вакуумными захватами поднимают тонкостенные конструкции. Они состоят из вакуум-камер, рукавов и вакуум-насоса. Наиболее эффективно вакуумные захваты могут использоваться в стационарных условиях на предприятиях строительной индустрии. На строительной площадке захват подвешивают к грузовому крюку монтажного крана, а пульт управления устанавливают в кабине крановщика.

В зависимости от назначения захваты имеют различные устройства для кантования изделий в процессе подъема, а также могут быть оборудованы одной или несколькими камерами различной формы.

При проверочных расчетах следует учитывать, что при разрежении, создаваемом вакуумным насосом, на каждый килограмм массы поднимаемого груза требуется 1,2 см² площади присоса. Так, например, 2-тонную панель перекрытия можно поднять захватом, имеющим общую площадь камер присоса 2400 см². При этом усилие сдвига не должно превышать 75 % усилия отрыва. Безопасность при подъеме деталей обеспечивают запасом грузоподъемности вакуумного захвата и наличием специальных страхующих приспособлений, исключающих возможность падения поднимаемой детали при случайной остановке вакуумного насоса.

Для подъема фундаментных блоков обычно применяют четырехветвевые стропы.

Захват легких колонн производят «в обхват» с помощью обычного универсального стропа или фрикционных захватов (рис. XI.19) Тяжелые колонны захватывают траверсами с двойным стропом, зацепленным за монтажные петли. Так как колонна должна подаваться к месту установки в отвесном положении, ее необходимо стропить выше центра тяжести.

При подъеме длинных легких колонн для уменьшения изгибающего момента, возникающего при отрыве колонны от земли, строповку осуществляют с помощью роликовой траверсы с захватом за две точки.

Для подъема балок длиной 12 м применяют двухветвевые стропы.

Подкрановые балки таврового сечения при подъеме целесообразно стропить с помощью траверсы с подвешенными к ней двумя клещевыми захватами.

Балки покрытий и фермы пролетом более 12 м поднимают траверсами, длина которых зависит от длины поднимаемой конструкции.

Фермы в зависимости от пролета стропят за две, три или четыре точки (рис. XI. 20). Захват ферм производят в узлах верхнего пояса (обычно «в обхват») с помощью универсального стального каната или штифта, пропущенного в отверстие в верхнем поясе фермы. Расстроповку выполняют с подмостей опор фермы стальным канатом, оттягивающим запорный штифт.

Большепролетные стальные фермы при подъеме могут терять устойчивость в горизонтальной плоскости. Чтобы этого не происходило, их усиливают временными накладками.

Плиты перекрытий обычно стропят за петли четырехветвевым стропом. Крупноразмерные плиты 3*12 м поднимают с помощью пространственной траверсы с четырьмя точками подвеса. Тяжелые тонкостенные плиты перекрытий поднимают шестиветвевым стропом.

Для подъема криволинейных элементов оболочек (рис. XI. 21), навесных стеновых панелей с незамкнутым контуром, асбестоцементных панелей, крупноразмерных стеклоконструкций и других тонкостенных сборных элементов, для которых не допускаются монтажные напряжения, применяют ваккумные траверсы. При этом форма вакуум-присоса должна соответствовать форме и конструкции поднимаемого элемента.

Выверка и закрепление строительных конструкций. Ответственными этапами монтажного процесса, обеспечивающими точное соответствие положения конструкции проектному, являются выверка и закрепление ее.

Точность установки конструкции количественно оценивают отклонениями от регламентируемых в строительных нормах и правилах предельных допусков отклонения положения конструкции от проектного. Эти допуски, как правило, меньше для металлических конструкций. Так, например, смещение осей стаканов железобетонных фундаментов относительно осей по СНиП составляет ±10 мм, а для фундаментов с анкерными болтами под металлические конструкции ±5 мм; отклонение в расстоянии между осями ферм в уровне верхних поясов для железобетонных ферм ±20, для металлических ±15 мм; отклонения верха колонн или их опорных площадок для железобетонных колонн ±1, для металлических ±5 мм и т. д.

Для выверки в зависимости от характера монтируемой конструкции применяют специальную монтажную оснастку, состоящую из фиксирующих и крепежно-выверочных устройств.

Фиксирующие устройства предназначены для фиксирования элементов на ранее установленных конструкциях. К ним относятся упоры, упоры-шаблоны, вилочные фиксаторы для установки панелей стен, штыревые фиксаторы для сопряжения элементов и т. д.

Для этих же целей в монтируемых элементах используют закладные детали в виде замковых соединений, позволяющие осуществлять при монтаже пространственную самофиксацию положения элементов и их временное закрепление без дополнительных устройств.

Крепежно-выверочиые устройства служат для фиксации, удерживания в проектном положении и выверки монтируемого элемента. К ним относятся различные кондукторы для крепления и выверки колонн и опорных частей ферм, подкосы, распорки, калиброванные тяги с выверочными устройствами и др.

Точность установки и выверки монтируемых элементов оценивают визуально или с помощью инструмента.

Визуальная выверка с использованием различных измерительных приспособлений эффективна при высокой точности опорных поверхностей, торцов и сопряжений монтируемых элементов конструкции.

Инструментальная выверка более универсальна. Ее применяют для проверки опорных поверхностей торцовых оснований, стыков смонтированных конструкций и в целом положения смонтированных или монтируемых конструкций в плане, по высоте и по вертикали.

Для инструментальной проверки используют теодолиты, нивелиры, приборы вертикального оптического проектирования (ПОВП), лотприборы, лазерные визиры с насадкой, имеющей пентаугольную призму, лазерные приставки к нивелирам и др. (рис. ХI.22).

За последнее время получает распространение безвыверочная установка монтируемых элементов. Этот метод требует повышенного класса точности геометрических размеров элементов в монтажных сопряжениях.

Поэтому безвыверочный метод пока наиболее широко применяют при монтаже металлических колонн.

При выверке должна быть обеспечена устойчивость конструкций, чего достигают благодаря соблюдению проектных размеров опорных площадок и сопряжений и своевременной установке креплений, временных или постоянных связей.

Фактическое положение смонтированных конструкций и допущенные отклонения от проектного (но в пределах допусков, регламентируемых СНиП) фиксируют в исполнительной схеме.

При временном закреплении конструкций выверяют и доводят до завершения процесс постоянного закрепления. Так, при монтаже металлических колонн временное закрепление должно обеспечить их устойчивость в проектном положении до закрепления башмака колонны на анкерных болтах и постановки постоянных связей, а для железобетонных колонн — до достижения бетоном в опорных стыках прочности, необходимой для обеспечения статической устойчивости колонн.

Временное закрепление не применяют при монтаже статически устойчивых конструкций, например блок-комнат при монтаже объемно-блочных зданий, блоков покрытий промышленных зданий и т. д.

Для временного закрепления конструкций используют индивидуальные средства (расчалки, подкосы, распорки, клинья, фиксаторы, индивидуальные кондукторы) и групповые средства (кондукторы или другие приспособления, позволяющие одновременно закреплять несколько статически неустойчивых элементов).

Постоянное закрепление конструкций должно обеспечить устойчивость их в проектном положении на период монтажа вышерасположенных конструкций, после монтажных работ и последующей эксплуатации здания или сооружения. Постоянное закрепление может быть выполнено в зависимости от конструкции стыка сваркой закладных деталей или выпусков арматуры, на болтах, замоноличиванием стыка.