Прокофьев Б.И. Крановые сооружения

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Томский государственный архитектурно-строительный университет»
Б.И. Прокофьев, М.Ю. Попов
КРАНОВЫЕ СООРУЖЕНИЯ
Учебное пособие
Томск
Издательство ТГАСУ
2013
УДК 621.87+625.1/5(075.8)
ББК 39.9я7
Прокофьев, Б.И. Крановые сооружения [Текст] :
П80 учебное пособие / Б.И. Прокофьев, М.Ю. Попов. – Томск :
Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2013. – 152 с.
ISBN 978-5-93057-566-8
В учебном пособии рассмотрены конструкции и требования
к устройству крановых сооружений, наземных и надземных крановых
путей, приведены основные требования нормативно-технической документации, действующей в Российской Федерации, определяющие их
исправное состояние и безопасную эксплуатацию.
Пособие предназначено для студентов, изучающих дисциплину
С3. ДВ3.2 «Промышленная безопасность эксплуатации наземных и надземных крановых сооружений», обучающихся по направлению ВПО
«Специалист» 190109 «Наземные транспортно-технологические средства», специализации «Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные средства и оборудование», а также для инженерно-технических
работников по надзору за безопасной эксплуатацией и работников, ответственных за содержание крановых сооружений в технически исправном состоянии.
УДК 621.87+625.1/5(075.8)
ББК 39.9я7
Рецензенты:
Г.Г. Волокитин, докт. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой прикладной механики и материаловедения ТГАСУ;
А.П. Гаенко, и. о. заместителя руководителя Сибирского
управления Ростехнадзора.
ISBN 978-5-93057-566-8
© Томский государственный
архитектурно-строительный
университет, 2013
© Б.И. Прокофьев,
М.Ю. Попов, 2013
ВВЕДЕНИЕ
Согласно Федеральному закону № 116-Ф3 РФ от 21.07.97 г.
«О промышленной безопасности опасных производственных
объектов», с последующими изменениями и дополнениями
к нему, к опасным производственным объектам относятся, наряду
с другими, также и объекты, на которых используются стационарно установленные грузоподъёмные механизмы (сооружения).
Закон определяет правовые, экономические и социальные основы
обеспечения безопасной эксплуатации опасных производственных объектов и направлен на предупреждение аварий на них
и обеспечение готовности юридических лиц, индивидуальных
предпринимателей к локализации и ликвидации аварий на опасных производственных объектах.
Крановые пути для таких типов опорных кранов, как мостовые, козловые, башенные, краны-перегружатели, портальные
и подвесные, являются весьма важным элементом их безопасной
и длительной эксплуатации. При отклонении основных фактических параметров крановых путей от проектных, несущие элементы металлоконструкций кранов испытывают дополнительные нагрузки, что приводит к их деформации, появлению преждевременных усталостных трещин, интенсивному износу элементов рельсоколёсных движителей.
Но не только несущие элементы металлоконструкций кранов испытывают дополнительные нагрузки. Их испытывают
и элементы крановых сооружений, что приводит к их преждевременному износу, ослаблению или разрушению элементов
крепления, несущих конструкций.
Несвоевременное устранение неисправностей крановых
сооружений и выявление причин их появления приводит
не только к возникновению аварийных ситуаций при эксплуатации грузоподъёмных сооружений, но и к проведению преждевременного ремонта металлоконструкций кранов и крановых
сооружений, замене ходовых колёс, рельсов и простоям кранов.
3
Поэтому требование Федерального закона об усилении надзора
за крановыми сооружениями следует рассматривать не только
через призму соблюдения техники безопасности при их эксплуатации, но и экономики. Попытка сэкономить сегодня чаще всего приводит к увеличению затрат в будущем.
Таким образом, крановые сооружения, служащие для перемещения кранов, следует рассматривать как неотъемлемую
часть их конструкции.
В зависимости от назначения они могут быть наземными
и надземными, временными и постоянными.
Наземный крановый путь – это путь, опорные элементы
которого опираются на грунт земляного полотна и состоят из
элементов нижнего и верхнего строения.
Надземный крановый путь – это путь, опорные элементы
которого опираются непосредственно на строительные конструкции промышленных зданий или конструкции открытых эстакад.
Временные крановые пути укладывают для перемещения
башенных кранов, используемых при строительстве, реконструкции или ремонте зданий и сооружений со сроком их эксплуатации до одного года.
Постоянные крановые пути предназначены для кранов,
эксплуатируемых на производственных предприятиях, постоянных складских площадках, и, как правило, эксплуатирующихся
десятилетиями.
Безопасность работы и нормальные условия эксплуатации
грузоподъёмных кранов на рельсовом ходу во многом зависят от
геометрии подкрановых путей.
При строительстве (монтаже) кранового пути из-за неизбежных погрешностей монтажных работ, а в процессе эксплуатации, в результате силовых воздействий на них ходовых колёс
кранов, осадок фундаментов, деформации подкрановых конструкций и влияния других факторов, изменяются их геометрические параметры. Так, например, при завышении отклонения
ширины колеи от проектного значения краны сходят с рельсов,
4
а при завышенном продольном и поперечном уклоне опрокидываются башенные свободно стоящие краны.
Безопасность работы свободно стоящих башенных кранов
во многом зависит от их устойчивости, которая, в свою очередь, определяется неровностями и деформациями рельсового
пути. Подкрановый путь практически невозможно уложить
строго горизонтально. Поэтому при прохождении крана по
наклонным участкам пути, а также при повороте стрелы крана
с грузом происходит неравномерное распределение давления
на ходовые колёса.
Вследствие этого крановый путь испытывает неравномерную упругую деформацию (просадку), величина которой
колеблется в пределах 0,26–1,6 мм на давление ходового колеса 10 кН.
Установлено, что вследствие неровности пути неравномерность в распределении давления на ходовые колёса достигает 160 кН, а в некоторые кратковременные периоды движения,
кран может опираться на три, а то и две точки. В результате
упругой осадки основания кран может испытывать дополнительный перекос в вертикальной плоскости до 25 мм.
Известно, что портал или ходовая рама крана также обладают «неровностью», которая складывается из неточностей изготовления металлоконструкций, биения и зазора ходовых колёс и их осей. Для кранов с шириной колеи от 3 до 10 м суммарная неровность может достигать 12–32 мм. Деформация
опорных частей крана относительно его центральной части
может достигать 0,4 мм на 10 кН (давления ходового колеса).
Поэтому неровность укладки пути вызывает неравномерную
податливость опорных частей крана, приводящую к дополнительному его перекосу.
Кроме того, на устойчивость свободно стоящих кранов
влияет неупругая просадка основания, которая возникает вследствие неравномерного уплотнения грунта, подмываемого поверхностными водами, неравномерным оттаиванием его весной
5
и т. д. На последнее обстоятельство, как показывает опыт, мастера и прорабы на стройке, отвечающие за безопасное перемещение грузов кранами, не всегда обращают внимание.
Таким образом, одностороннее суммарное влияние этих
факторов создаёт дополнительный перекос крана и подчас приводит к аварийным ситуациям.
Устройство, эксплуатация и ремонт крановых рельсовых
путей регламентируется рядом нормативно-технических документов, разработанных Ростехнадзором и головными организациями по краностроению.
Основные требования к устройству крановых путей излагаются в технической документации заводом-изготовителем
крана. Это относится, прежде всего, к свободно стоящим кранам и кранам мостового типа: козловым и кранам-перегружателям.
К основной нормативно-технической документации по
крановым сооружениям относится следующая документация:
1. ПБ 10-382-00. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов. Госгортехнадзор РФ. Введены
в действие с 10.01.2001, с изменениями, внесёнными Приказом
Ростехнадзора от 28.10.2008, № 849. Раздел 8 – Крановый путь.
Приложения: 10 – Предельные величины отклонений кранового
пути от проектного положения в плане и профиле; 11 – Критерии браковки кранового пути; 12 – Форма Акта приёмки-сдачи
кранового пути в эксплуатацию.
2. РД-10-117–95. Требования к устройству и безопасной
эксплуатации рельсовых путей козловых кранов.
3. ГОСТ Р 51 248–99. Пути наземные рельсовые крановые.
Общие технические требования.
4. РД-22-28-35–99. Конструкция, устройство и безопасная
эксплуатация рельсовых путей башенных кранов.
6
5. СП 12-103–2002. Пути наземные рельсовые крановые.
Проектирование, устройство и эксплуатация. Госстрой России.
6. РД 50:48:0075.01.05. Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации наземных крановых путей.
7. РД 50:48:0075.03.05. Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации надземных крановых путей.
8. МУ 50:48:0075-02–05. Тупиковые упоры. Общие требования к проектированию, изготовлению и эксплуатации.
Как видно из названия, все перечисленные руководящие
технические документы охватывают всю гамму кранов, передвигающихся по надземным и наземным крановым сооружениям. Естественно, что все заводы-изготовители рельсоколёсных кранов разрабатывают свои требования к крановым сооружениям и оговаривают их в инструкциях по эксплуатации
и паспорте крана. Согласно РД-10-117–95, а также ряду других нормативных документов, предусматривается создание
нового документа – «Паспорт кранового пути». Следует признать, что подобный документ намного облегчит контроль
технического состояния кранового сооружения в процессе его
эксплуатации, проведения ремонтных и профилактических
работ. В технической документации по крановым сооружениям прошлых десятилетий имеются упоминания о подобном
документе. Его оформляли крупные машиностроительные
и металлургические заводы.
Так же как и краны, крановые сооружения подлежат периодическому комплексному обследованию их технического состояния.
Для этой цели Ростехнадзором и Минстроем РФ был разработан
и издан нормативный документ РД-10-138–97 «Комплексное обследование крановых путей грузоподъёмных машин». Часть 1. Общие
положения. Методические указания (с изменением № 1).
7
Обследование крановых путей должно проводиться независимой организацией, имеющей лицензию Ростехнадзора на
право проведения таких работ.
На предприятиях-владельцах крановых путей должны
быть назначены приказом лица из числа ИТР, ответственные за
безопасную эксплуатацию и содержание в исправном состоянии
крановых путей. Назначенные работники предприятия должны
быть аттестованы на знание основных требований к устройству
и безопасной эксплуатации крановых сооружений по специальной программе с обучением на курсах в специализированных
организациях Ростехнадзора.
8
1. ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ
ТЕХНИЧЕСКОГО НАДЗОРА
ЗА КРАНОВЫМИ СООРУЖЕНИЯМИ
НА ПРЕДПРИЯТИЯХ
Эксплуатация крановых сооружений должна осуществляться в соответствии с требованиями ПБ 10-382-00 «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов» и соответствующей нормативно-технической документации. Для осуществления безопасной эксплуатации крановых сооружений организация и частные предприниматели должны иметь:
– комплект эксплуатационной документации;
– специально организованную службу технического надзора;
– аттестованных инженерно-технических работников по
надзору за безопасной эксплуатацией и ответственных за содержание в технически исправном состоянии крановых сооружений, а также зданий с крановыми нагрузками.
Эксплуатационная документация на крановые сооружения
включает следующие документы:
– проектно-конструкторскую, приёмо-сдаточную и нормативную документацию;
– паспорт кранового пути;
– справку о фактических нагрузках кранового сооружения;
– предписания органов Ростехнадзора и состояние их выполнения;
– журналы наблюдений за техническим состоянием крановых сооружений;
– аттестационные документы у ИТР и обслуживающего
персонала (состав и квалификация);
– оборудование, приборы и инструменты для наблюдений
за техническим состоянием крановых сооружений и выполнением ремонтных работ.
Задача службы технического надзора на предприятияхвладельцах крановых сооружений сводится к следующему:
9
– оформление и хранение необходимой технической документации по крановым путям, прежде всего «Паспорта кранового пути»;
– организация эксплуатации и технического надзора за состоянием крановых путей, периодического их обследования;
– организация ремонта крановых путей.
Для выполнения этих работ на предприятиях должны быть
назначены инженерно-технические работники по надзору за
безопасной эксплуатацией и ответственный за содержание крановых путей в исправном состоянии. Вероятно, что это будут те
же ИТР по надзору и ответственные за безопасную эксплуатацию и техническое состояние кранов.
Техническая документация на крановый путь должна
включать в себя, прежде всего, проект кранового пути, выполненный проектной или специализированной организацией. Проект на надземные крановые пути, как правило, не выполняется,
так как основные несущие элементы конструкций входят в каркас здания. Они проектируются с учётом действия крановых
нагрузок. Однако, согласно РД 50:48:0075.03.05 «Рекомендации
по устройству и безопасной эксплуатации надземных крановых
путей», такой проект должен выполняться в виде отдельного документа. Такая организация должна иметь лицензию Ростехнадзора, а также Госстроя РФ.
Кроме проекта, на предприятии должны быть:
1. Сведения об организации, выполнившей работы по
устройству кранового пути, заземления и сдавшей его в эксплуатацию.
2. Акты освидетельствования скрытых работ и промежуточной приёмки ответственных конструкций.
3. Паспорта сварщиков и др.
4. Сертификаты, паспорта, инструкции, описания, чертежи
и другая документация на поставляемые материалы и комплектующие изделия (например, тупиковые упоры).
10
5. Акт сдачи-приёмки кранового пути под монтаж крана
и в эксплуатацию, а также земляного полотна для наземных путей.
6. Акт сдачи-приёмки заземления в эксплуатацию и документы периодической его проверки.
7. Характеристика крана, а также требования завода-изготовителя к крановым путям.
8. Планово-высотное положение рельсовых нитей и податливость направляющих наземного пути.
9. Технические данные кранового пути: чертежи подкрановых конструкций, земляного полотна, балластной призмы,
элементов верхнего строения.
10. Сведения о лицах, ответственных за эксплуатацию и техническое состояние крановых сооружений.
11. Сведения о ремонтах.
12. Сведения об изменениях проекта пути.
13. Графики (сроки) осмотров и обследований.
14. Сведения о ежегодных освидетельствованиях пути.
15. Технологическая карта (ППР) на производство работ по
устройству пути.
При наличии паспорта кранового пути большинство из
выше перечисленных документов являются его составной частью или идут к нему в виде приложения.
Для оценки технического состояния кранового пути в процессе его эксплуатации служба технического надзора должна
быть оснащена необходимыми измерительными инструментами,
а при необходимости привлекать для работы штатного геодезиста. Для возможности проведения ремонтных работ в штате
предприятия должны быть обученные рабочие для выполнения
работ на крановых сооружениях, а также соответствующее оборудование и приспособления для выполнения тех или иных работ по исправлению дефектов земляного полотна, элементов
верхнего строения и рихтовке рельсовых нитей.
Проверка знаний ИТР по надзору за безопасной эксплуатацией кранового пути и ответственных за содержание их в ис11
правном состоянии должна проводиться 1 раз в 3 года, а у обслуживающего персонала – ежегодно.
В процессе эксплуатации кранового пути должен осуществляться постоянный контроль за его состоянием. Существующими нормативными документами предусматриваются
следующие виды контроля за крановыми путями.
1. Ежесменный – путём осмотров и при возможности его
проведения. Это относится, прежде всего, к наземным крановым
путям. Для надземных крановых путей при отсутствии проходных галерей это не всегда возможно.
2. Плановый (текущий и периодический) – один раз в 3 месяца в первый год эксплуатации и один раз в 6 месяцев – после
года эксплуатации. Периодичность текущих осмотров крановых
путей зависит от режима работы крана, вида нагружения, количества смен работы, количества кранов на данных путях и степени агрессивности среды цеха. В зависимости от этого Служба
технического надзора за крановыми путями должна составлять
годовой график текущих осмотров, который утверждается главным инженером или техническим директором предприятия.
Находящиеся в эксплуатации крановые пути подвергаются
частичному техническому освидетельствованию не реже одного
раза в год.
Внеплановые или внеочередные должны проводиться при
особо неблагоприятных метеорологических условиях – весной
при таянии снега, после ливней и т. д.
3. Полное и внеочередное техническое освидетельствование
должно проводиться не реже одного раза в 3 года, а для крановых
путей класса точности Т4 , по РД-10-117–95, один раз в 5 лет.
Крановые пути башенных кранов должны проходить плановую проверку через 22–24 смены эксплуатации, т. е. при ежедневной эксплуатации практически 1 раз в месяц.
Комплексное обследование крановых путей всех типов
кранов должно проводиться 1 раз в 3 года.
12
Ежесменный осмотр рельсового пути и его оборудования
должен проводить крановщик, а все остальные – инженернотехнические работники.
При плановых и внеочередных проверках кранового пути
инженерно-техническими работниками, ответственными за содержание его в исправном состоянии, устанавливаются планововысотные отметки, величина упругой просадки направляющих
в наземных сооружениях, а также проводится визуальный
осмотр технического состояния элементов верхнего и нижнего
строения, путевого оборудования.
Полное или комплексное техническое обследование крановых путей должно проводиться организацией, имеющей лицензию Ростехнадзора РФ на право проведения подобного рода
работ. Кроме проверки технического состояния пути должна
проводиться проверка технической документации и уровня подготовки ИТР в части содержания крановых путей. Такая организация должна иметь подготовленных квалифицированных специалистов-обследователей, обладать необходимыми техническими средствами для проведения обследования технического
состояния крановых путей.
Комиссия, проводящая обследование кранового пути,
должна состоять из 3-х человек, один из которых – председатель
комиссии – должен иметь квалификацию специалистаобследователя не ниже 2-го уровня (категории).
В состав комиссии должны входить: инженер-путеец, инженер-строитель при обследовании надземных крановых путей
и аттестованный геодезист (техник). Все члены комиссии должны быть аттестованы учебным центром по соответствующим
учебным программам Ростехнадзора и Минстроя РФ как специалисты по обследованию крановых путей.
По результатам обследования комиссия оформляет акт
и ведомость дефектов, планово-высотное положение направляющих нитей, в которых приводятся выявленные дефекты
и даются рекомендации и сроки по их устранению.
13
2. НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КРАНОВЫЙ ПУТЬ
При проектировании кранового сооружения и расчётах
элементов его конструкции, прежде всего, возникает вопрос
о величине и сочетании внешних нагрузок, которые будут возникать при его эксплуатации.
В зависимости от продолжительности действия все нагрузки объединены в две группы: постоянные и временные.
Временные нагрузки подразделяются на длительные,
кратковременные и особые.
К постоянным относят нагрузки, которые действуют весь
срок эксплуатации конструкции. К ним относят: собственный
вес конструкций; усилия от предварительного напряжения конструкций; вес и давление грунтов.
К длительным нагрузкам относят: вес временных конструкций и стационарного оборудования, материалов; вертикальные нагрузки от кранового оборудования; температурные
технологические воздействия от стационарного оборудования;
снеговая (частично); температурные климатические воздействия; осадка основания.
К кратковременным нагрузкам относятся: технологические
нагрузки от грузоподъёмных машин; вес оборудования и материалов в пусконаладочные периоды и проведение ремонтных
работ; ветровые нагрузки; снеговые нагрузки и гололёд; температурные и климатические воздействия.
К особым относят: сейсмические и взрывные воздействия,
нагрузки от резкого нарушения технологического процесса, деформации основания.
Расчёт конструкций ведут по методу предельных состояний с учётом наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок
или соответствующих им усилий.
В зависимости от учитываемого состава нагрузок различают:
– основные сочетания нагрузок – постоянные, длительные
и кратковременные;
14
– особые сочетания нагрузок – постоянные, длительные,
кратковременные и одна из особых нагрузок.
Нагрузки, создаваемые кранами, передвигающимися по
надземным крановым сооружениям, во многих случаях оказывают определяющее влияние на конструкцию несущего строения. Так, крановые нагрузки на каркас одноэтажных промышленных зданий в 5–10 раз превышают нагрузки от ограждающих
их конструкций. Кроме того, они имеют циклический характер,
и потому более опасны.
Нагрузки от мостовых кранов определяются в зависимости
от режима их работы с учётом поправочных коэффициентов.
Полные нормативные значения вертикальных нагрузок, передаваемых ходовыми колёсами кранов, принимаются в соответствии с требованиями государственных стандартов на краны
и данными, указанными в технической документации заводовизготовителей кранов.
Режим работы крана указывается в паспорте крана. А фактический режим его эксплуатации должен определяться в соответствии с требованиями ПБ 10-382-00, в зависимости от класса
использования и класса нагружения: А1–А8 – для кранов;
М1–М8 – для механизмов или в соответствии с международным
стандартом ИСО 4301/1. Режим работы крана определяется по
режиму работы механизма подъёма груза.
Соотношение режимов работы кранов по прежним «Правилам…» Госгортехнадзора, действовавшим до введения ГОСТ
25546–82 (почти полностью соответствовавшего международному стандарту – 1К–8К), и режимов работы кранов и механизмов по ИСО 4301/1 следующее:
– Л (лёгкий) – А1–А3;
– С (средний) – А4, А5;
– Т (тяжёлый) – А6, А7;
– ВТ (весьма тяжёлый) – А8.
От режима работы кранов зависит величина поправочных
коэффициентов при расчёте конструкций на прочность, устой15
чивость и выносливость, а также зависит предельно допустимая
величина вертикальных прогибов опорных элементов крановых
путей, допуски на отклонения колонн от вертикального положения, сроки обследования крановых сооружений и элементов
конструкций зданий с крановыми нагрузками.
Вертикальные нагрузки от кранов в зависимости от режима их работы и шага колонн принимаются с учётом динамичности их воздействия.
При работе кранов возникают и горизонтальные инерционные нагрузки при торможении кранов, направленные вдоль кранового пути, которые принимаются равными 0,1 от полного нормативного значения вертикальных нагрузок. Нагрузки, действующие поперёк кранового пути, возникают при торможении грузовой тележки крана. Для кранов с гибким подвесом груза они
принимаются равными 0,05 от веса груза и грузовой тележки.
Однако при эксплуатации крановых сооружений могут
возникать и нерасчётные нагрузки со стороны кранов. К ним относятся горизонтальные нагрузки, перпендикулярные направляющим, а также нагрузки, возникающие при ударе моста крана
о тупиковые упоры.
Горизонтальные боковые нагрузки на крановые сооружения принимаются равными 0,1 от полного вертикального нормативного значения нагрузки на одно ходовое колесо. Для кранов
мостового типа одной из главных причин их появления является
перекос моста или непараллельность направляющих. Такая
нагрузка для кранов режима работы А7–А8 учитывается от всех
колёс одной стороны и может быть направлена как наружу, так
и внутрь кранового пути.
Горизонтальная нагрузка F, кН, действующая вдоль пути
и вызванная ударом мостового крана о тупиковый упор, определяется расчётным путём по формуле
m  0,5 
, кН,
F
f
2
16
где m – приведенная масса крана, равная
m
0,5mk   mm  k  mq   l  l1 
l
;
mk – масса моста крана, т; mm – масса грузовой тележки, т; mq –
масса груза (грузоподъёмность) крана, т; l – пролёт крана, м; l1 –
наименьшее приближение грузовой тележки крана с грузом
к концевым балкам моста, м; v – скорость движения крана в момент удара, м/с; f – возможная наибольшая осадка буфера, принимаемая равной 0,1 м для кранов с гибким подвесом груза массой не более 50 т групп режимов работы А1–А7 и 0,2 м – во всех
остальных случаях; k – коэффициент, учитывающий способ
подвески груза к мосту крана; k = 0 при гибком подвесе груза,
k = 1 для кранов с жёстким подвесом груза.
При расчёте нагрузок на крановые сооружения следует
учитывать способ подвески груза: гибкий или жёсткий. При
жёстком подвесе груза у специальных кранов мостового типа
нагрузки значительно больше, чем при гибком, на канатах.
Однако её величина не должна превышать следующих значений для мостовых кранов в зависимости от режима их работы:
– А1–А3 – 50 кН;
– А4–А7 – 150 кН;
– А8 – 250 кН – при гибком подвесе груза;
– А8 – 500 кН – при жёстком подвесе груза.
Нагрузки, возникающие при осадке фундаментов колонн,
встречаются крайне редко, и их можно отнести к разряду аварийных, а не рабочих нагрузок. Осадка основания колон может
произойти на слабых грунтах, при высоком уровне грунтовых
вод, а также при значительной перегрузке пролёта цеха материалами или под действием постоянной значительной вибрации от
работающего оборудования, подмыве основания колонн поверхностными водами при неудовлетворительном их отводе.
17
3. ЭЛЕМЕНТЫ КРАНОВЫХ СООРУЖЕНИЙ
К элементам крановых сооружений относят:
– направляющие;
– стыковые и промежуточные скрепления;
– опорные элементы;
– путевое оборудование.
3.1. Типы направляющих
Под направляющими понимаются элементы верхнего
строения кранового пути, обеспечивающие непосредственную
опору для ходовых колёс крана и определяющие направление их
движения. Для
большинства опорных кранов в качестве
направляющих используются железнодорожные или специальные крановые рельсы. В этом случае крановый путь иногда
называют рельсовый путь.
В качестве направляющих для опорных кранов мостового
типа, грузовых тележек кранов могут использоваться направляющие брускового типа (квадратные или прямоугольные),
а также специальные двутавры для подвесных кранов, грузовых
тележек, электротельферов и тельферов с ручным приводом,
грузоподъёмностью до 10 т.
Направляющие, воспринимающие давление от ходовых
колёс крана и передающие его элементам верхнего строения,
должны быть надёжными и прочными, обеспечивать безопасность его перемещения, обладать необходимой жёсткостью для
сопротивления изгибу под действием сосредоточенных нагрузок, обеспечивать безопасность его перемещения.
Тип рельса определяется расчётом от следующих нагрузок:
– веса крана;
– веса груза, сил инерции, ветровой нагрузки;
– сил перекоса и горизонтальных поперечных нагрузок.
18
Расчёт кранового пути выполняется, как правило, с учётом
податливости его элементов и сложного сопротивления – вертикальный и горизонтальный изгиб, кручение.
При устройстве крановых путей применяют новые железнодорожные рельсы типов Р43 – ГОСТ 7173, Р50 – ГОСТ 7174,
Р65 – ГОСТ 8161, Р75 – ГОСТ 16210 или бывшие в употреблении
старогодные рельсы 1-й или 2-й групп годности, прошедшие проверку и ремонт в рельсосварочных предприятиях МПС и имеющие сопроводительную документацию, согласно ТУ-32-ЦП-1–76
«Технические указания об использовании старогодных рельсов
на железных дорогах широкой колеи» (рис. 1).
Р65
75
Р50
70
Р43
Р38
70
135
140
152
180
68
114
114
132
150
Рис. 1. Профили железнодорожных рельсов
Железнодорожные рельсы типа Р38 в настоящее время отменены и используются только в существующих крановых сооружениях. Типоразмер рельса определяет массу 1 погонного
метра его длины. Возможность использования старогодных железнодорожных рельсов зависит в основном от износа головки
рельса. При этом учитываются дефекты, возникшие в период их
19
эксплуатации, – выбоины, отколы, наплывы металла, а также
скрытые дефекты, не обнаруженные при поверхностной (визуальной) выбраковке рельсов, – неметаллические включения,
концентрирующиеся в основном в головке рельса и частично
в подошве рельса.
Согласно исследованиям ЦНИИ МПС, вертикальный износ
до 6 мм незначительно влияет на величину напряжения в рельсе,
но с увеличением износа напряжения под головкой рельса возрастают. Износ их несколько меньше, чем новых рельсов, вследствие изменения структуры металла в головке под действием
длительной циклической нагрузки в процессе эксплуатации.
Однако применение старогодных железнодорожных рельсов ухудшает взаимодействие с ними ходовых колёс кранов, вызывая нарушение плавности и прямолинейности их движения,
опережение (забег) одной стороны крана по отношению к другой, повышенную вибрацию и износ ходовых колёс крана
и рельсов и т. п. По мере износа головки рельса увеличиваются
напряжения в нижеследующих слоях металла, что ускоряет возникновение усталостных трещин, особенно в местах расслоения
и нахождения неметаллических включений, приводящих иногда
к разрушению рельса.
Поэтому к старогодным рельсам предъявляются повышенные технические требования. При укладке их в крановые сооружения они должны отвечать следующим требованиям.
Вертикальный износ головки рельса по условиям безопасного прохода колеса крана через рельсовый стык с типовыми
железнодорожными накладками не должен превышать следующих значений:
– 8 мм – для Р43;
– 9 мм – для Р50;
– 10 мм – для Р65.
Горизонтальный износ боковой грани головки рельса
не должен превышать следующих значений:
– 10 мм – для Р43;
20
– 11 мм – для Р50;
– 13 мм – для Р65.
Приведенный износ головки рельса не должен превышать
следующих значений:
– 8 мм – для Р43;
– 9 мм – для Р50;
– 11 мм – для Р65.
Кривизна (стрела прогиба) старогодных рельсов не должна
превышать в горизонтальной плоскости величины 0,002.
Смятие головки и прогнутость концов рельсов в сумме
не должны превышать 2,5 мм, а также седловины за зоной закалки не более 1,5 мм при измерении просвета между рельсом
и линейкой длиной 1 м, укладываемой на головку. Поверхностные повреждения должны быть не более приведенных в табл. 1.
Таблица 1
Допускаемые поверхностные повреждения
старогодных рельсов
№
п/п
1
2
3
4
Вид повреждений рельса
Плавные вмятины и забоины
Плавный местный износ кромки
подошвы
Уменьшение толщины подошвы
от коррозии
Равномерный наплыв металла
на боковой грани головки без
признаков расслоений
Величина повреждений, мм
при
при
укладке
эксплуатации
2
4
3
5
2
4
1
2
Под безопасным проходом колеса крана через рельсовый
стык понимается условие, при котором ходовое колесо, имеющее
максимально допустимый износ обода катания 10 мм, перекаты21
ваясь по рельсам с максимально допускаемым вертикальным износом головки, не заденет ребордами стыковых накладок.
Под приведенным износом головки рельса понимается
сумма вертикального и половина горизонтального износов.
Например, при вертикальном износе головки рельса 6 мм и горизонтальном (боковом) износе 4 мм, приведенный износ головки рельса будет равен 8 мм.
Запрещается эксплуатация рельсов в крановых сооружениях при появлении следующих характерных дефектов:
1. Вертикальный, горизонтальный и приведенный износы
головки рельса превышают допустимые значения для данного
типа рельса (табл. 2).
Таблица 2
Допустимые значения износа головок
железнодорожных рельсов
Вид износа
головки рельса, мм
Вертикальный
Горизонтальный
Приведенный
Тип рельса
Р38
4
10
8
Р43
8
10
8
Р50
9
11
9
Р65
10
13
11
Р75
8,25
10,5
13,5
При фактическом измерении высоты h и ширины головки
рельса b эти значения не должны превышать данных, приведенных в табл. 3 и на рис. 2. При монтаже в крановые сооружения
новых направляющих их номинальные размеры следует измерять вблизи тупиковых упоров, где они не подвергаются износу.
Требования РД 22-28-38–99 по башенным кранам являются
более жёсткими по износу головки рельсов, чем требования,
приведенные выше в таблицах, на 1–2 мм.
2. Наличие трещин, изломов в головке, шейке, подошве,
местах перехода в головку или подошву, у болтовых отверстий.
3. Боковые наплывы металла и выколы головки или подошвы.
22
4. Провисание концов, включая вмятины более, чем на
5 мм при измерении метровой металлической линейкой по головке рельса.
5. Наличие дефектов, приведенных выше в табл. 1, а также
дефектов заводского изготовления: раковины, ребристость на
рабочей головке рельса, расслоение металла, волнообразные деформации и т. д.
При отсутствии необходимого по проекту типа рельса разрешается применять рельсы большего размера при условии, что
расстояние между ребордами ходового колеса превышает ширину головки рельса не менее, чем на 10 мм. При этом допускается уменьшение толщины балластного слоя призмы верхнего
строения на 8–10 % при проектировании и устройстве наземных
крановых сооружений.
Таблица 3
Номинальные и предельно допустимые размеры
изношенных железнодорожных рельсов
по высоте и ширине головки
Тип рельса
Номинальные значения
по ГОСТ, мм
h0
b0
Предельно допустимые значения, мм
h1
b1
Р43
140
70
133
61
Р50
152
72
144,5
62
Р65
180
75
171,5
63
Р75
192
71,8
183,75
61,3
Согласно расчётам для кранов, у которых максимальное
давление на ходовое колесо не превышает 220–280 кН, возможно применение рельсов предыдущего типа. При этом расстояние
между поперечными опорными элементами в наземных крановых сооружениях не должно превышать 500 мм.
23
Размеры и требования к специальным крановым рельсам
регламентируются по ГОСТ 4121–96, которым устанавливаются
следующие типоразмеры:
– КР 70 – ГОСТ 4121;
– КР 80 – ГОСТ 7464;
– КР 100 – ГОСТ 3332;
– КР 120 – ГОСТ 6711;
– КР 140 – ГОСТ 20287.
ГОСТ 4121, утверждённый в 1962 г., предусматривал также выпуск крановых рельсов типоразмеров КР50 и КР60.
h1
h0
b0
b1
bп
Рис. 2. Номинальные и предельно допустимые по износу размеры железнодорожных рельсов
Крановые рельсы, в отличие от железнодорожных, имеют
несколько другие размеры и более усиленную конструкцию.
Они имеют закруглённую трапецеидальную головку и увеличенную толщину шейки стенки – от 21 до 58 мм. Железнодорожные рельсы имеют толщину шейки стенки от 13 до 20 мм.
Марка кранового рельса определяет ширину закруглённой
головки в верхней её части, которая может быть закруглённой
24
и плоской. Основные размеры и допустимый износ направляющих типа КР приведены в табл. 4 и на рис. 3.
Таблица 4
Основные размеры и допустимый износ
направляющих типа КР
Тип
Номинальные
значения по
ГОСТ, мм
Допустимые
по износу
значения, мм
Прив.
инос,
мм
Масса,
кг/м
h0
b0
h1
b1

M
КР80
130
87
124,8
74
10,5
64,24
КР100
150
108
140
91,8
12
89,1
КР120
170
129
163,3
109,7
14,5
118,3
КР140
170
150
162,5
127,5
16,5
146,9
h0
h1
b0
b1
b
Рис. 3. Номинальные и предельно допустимые по износу размеры крановых рельсов
Допускаемая нагрузка на ходовые колёса кранов при использовании крановых рельсов колеблется от 200 до 1000 кН
(табл. 5).
25
Кроме железнодорожных и крановых рельсов в качестве
направляющих применяется прокат стальной горячекатаный
квадратного сечения, так называемый брускового типа, по ГОСТ
2591–88. Они используются при устройстве надземных крановых сооружений. Бруски квадратного сечения имеют размеры
50×50 и 60×60 мм.
Таблица 5
Допускаемая нагрузка на крановые рельсы
Допускаемая нагрузка
на колесо, кН, не более
200
250
320
500
800
1000
Форма головки рельса
закруглённая
КР50, Р43
КР50, Р43
КР70, Р43
КР80, Р50
КР120, Р65
КР140
плоская
60
70
80
90
100
120
Примечание. При закруглённой форме головки кранового рельса указан его тип, а при плоской – размер, в мм, а также приведен соответствующий им тип железнодорожного рельса.
В качестве направляющих для подвесных кранов и грузовых тележек следует принимать специальные двутавры по ГОСТ
19425–74 – 18М, 24М, 30М, 36М, 45М. По сравнению
с двутаврами общего назначения, по ГОСТ 8239 они имеют усиленную конструкцию – большую среднюю толщину полки, которая подвергается местному изгибу и износу при перемещении по
ней сосредоточенной нагрузки. Двутавры изготавливаются из малоуглеродистой стали Ст3пс5 или Ст3сп5 по ГОСТ 380 при эксплуатации подъёмных сооружений при температуре до –20 °С.
При эксплуатации подъёмных сооружений при низких температурах (до – 40 °С) необходимо назначать двутавры повышенной
прочности, изготовленные по ГОСТ 19281–89 из низколегированных сталей 09Г-12, 09Г2С.
26
3.2. Скрепления направляющих
В процессе эксплуатации направляющие под действием
внешних нагрузок от ходовых колёс кранов должны занимать
проектное положение в пространстве и не получать боковых
и продольных смещений. Для этого их соединяют между собой
стыковыми скреплениями. К опорным элементам их крепят
с помощью промежуточных скреплений (рис. 4).
Рис. 4. Накладки двухголовые стыковые для направляющих типа Р:
а – шестидырные; б – четырёхдырные
Размеры разъёмных стыковых накладок для направляющих типа Р приведены в табл. 6.
Стыковые скрепления классифицируются на следующие типы:
– без скреплений;
– сварные;
– косые;
– рядовые с накладками;
– температурные.
27
Таблица 6
Размеры разъёмных стыковых накладок
для направляющих типа Р
Тип
А
Б
В
Г
Д
Е
Ж
З
И
Л
Р43
Р43
Р50
Р50
Р65
Р65
Р65
65
65
50
50
49
79
70
160
–
140
–
130
–
–
110
–
150
–
220
–
–
120
–
140
–
202
–
–
24
24
26
26
30
28
32
32
–
34
–
40
–
–
94
94
104
104
127
127
127
–
110
–
150
–
220
165
–
120
–
140
–
202
430
790
470
820
540
1000
800
900
Отверстия
1
3
–
3
–
3
–
–
2
3
4
3
4
3
4
4
Примечание: 1 – круглые; 2 – овальные.
Таким образом, стыковые скрепления бывают разъёмного
и неразъёмного типа. Разъёмные стыковые скрепления выполняют с помощью стыковых накладок, а неразъёмные с помощью
сварки по специальным техническим условиям, разрабатываемым на данный вид сварки. Выбор типа стыкового скрепления
зависит, прежде всего, от их назначения, типа и интенсивности
эксплуатации подъёмного сооружения и ряда других факторов.
Неразъёмные стыковые скрепления применяют в тех случаях, когда не требуется частая рихтовка направляющих крановых сооружений, в зависимости от режимов эксплуатации подъёмного сооружения, величины опорных давлений ходовых колёс
и скорости их передвижения.
Температурные стыковые скрепления выполняют при
длине крановых путей более 200 м. Их назначение заключается
в том, чтобы компенсировать продольные перемещения направляющих под действием температуры и не допустить их боковых
деформаций.
Преимуществом косых стыковых скреплений является то,
что при перемещении кранов по направляющим значительно
28
уменьшаются ударные нагрузки на стыках, улучшается плавность их хода и уменьшается вероятность забегания одной стороны крана по отношению к другой, особенно при больших
пролётах моста.
В зависимости от типа направляющей и опорного элемента
к рельсовым скреплениям относятся: накладки, подкладки, прижимы, костыли, шурупы, болты, гайки и шайбы.
Как известно, устойчивость работы всего кранового сооружения зависит от качества стыка рельсов. Чрезмерные зазоры в стыках направляющих вызывают повышенные динамические нагрузки всех узлов крана, увеличивают сопротивление его
передвижению и способствуют быстрому износу ходовых колёс
и самих направляющих.
Поэтому при устройстве крановых сооружений стремятся
к сокращению числа стыков и уменьшению зазоров между стыкуемыми направляющими. На железнодорожных путях стыки
располагают на весу, т. е. между опорными элементами. Такой
стык обладает большей податливостью (упругостью) и обеспечивает наилучшие условия взаимодействия колеса с рельсом,
в том числе снижает ударные нагрузки.
Практика эксплуатации наземных рельсовых путей под
башенные краны показала, что расположение стыка направляющих над опорным элементом (шпалой) обеспечивает более
устойчивую его работу. Нагрузки на колёса кранов, а следовательно, и на стык, в несколько раз превышают нагрузки от локомотивов на железнодорожных путях, а скорости движения
у кранов не превышают 32 м/мин.
Согласно существующей НТД, стыки направляющих
в наземных крановых сооружениях должны располагаться между поперечными опорными элементами, а при продольных железобетонных балках – на балке (рис. 5).
Для стыков направляющих типа Р, как правило, применяются двухголовые рельсовые накладки для железных дорог широкой колеи по ГОСТ 8193–73, 19127 и 19128, стягиваемых пу29
тевыми болтами – по ГОСТ 11530, гайки – по ГОСТ 11 532
и одновитковые шайбы – по ГОСТ 11532 (рис. 4 и 5).
а
б
Рис. 5. Стык рельсов:
а – Р43, Р50; б – Р65; 1 – болт; 2 – гайка; 3 – шайба пружинная; 4 – подкладка; 5 – полушпала; 6 – накладка двухголовая; 7 – рельс
Допускается применение и других типов накладок, однако
это должно быть оговорено проектом кранового пути. Например, фартучные накладки для направляющих Р38, Р43. В прежние годы для крановых сооружений под башенные краны типа
КБ и МСК применялись нестандартные стыковые накладкизажимы типа НИИ Мосстроя, ВНИИСтройдормаша и др. Однако ввиду низкой надёжности их работы они не нашли широкого
применения.
30
Стыковые накладки для направляющих типа КР называются
специальными фасонными. Их изготавливают из стали марок
ВСт3пс6-1 по ТУ 14-1-3032, а для КР120 и КР140 – из стали марок
09Г2С-12 по 19281–89 (рис. 6). Их размеры приведены в табл. 7.
4 отв. 28
A
60
120
A
120
480
A-A
120
a2
h
a4
a1
28
h1
a1
a3
3*45
a2
S
Подошва
направляющей
Рис. 6. Стыковые накладки для направляющих типа КР
Таблица 7
Размеры специальных накладок
для направляющих типа КР
Тип КР
КР 70
КР 80
КР 100
КР-120
КР-140
h
h1
а1
а2
а3
а4
S
48
51
58
66
70
56
60
70
80
90
28
30
35
40
45
–
5
6
7
11
–
8
9
11
17
7
9
12
15
16
16
20
25
30
Для более равномерного распределения давления от
направляющей и его уменьшения на опорный элемент под неё
31
устанавливают плоские металлические подкладки. Они служат
для предохранения деревянных опорных элементов от преждевременного износа и усиления крепления к ним направляющей.
Конструкции элементов крепления, служащие для соединения направляющих с опорными элементами, весьма разнообразны и зависят от типа опорных элементов. Наибольшее распространение для крепления направляющих типа Р к деревянным
шпалам получили железнодорожные костыли по ГОСТ 5812–75
или путевые шурупы по ГОСТ 809–71 с прижимами.
Подкладки изготавливают из стали марки Ст3сп4 по ГОСТ
535 толщиной 16 мм. Конструкция подкладок и их технические
характеристики представлены на рис. 7 и в табл. 8.
Рис. 7. Подкладки направляющих типа Р с креплением:
а – с помощью шурупов; б – с помощью костылей
Таблица 8
Размеры железнодорожных подкладок
для направляющих типа Р
Тип
рельса
Р43
Р50
Р65
32
А
А1
Б
Б1
В
Г
Г1
Д
Д1
Е
Е1
К
75
80
80
66
71
71
72
63
94
73
54
95
150
160
160
156
174
192
114
132
150
35
40
40
27
32
32
80
60
300
300
380
Кроме 3-дырных подкладок применяются 4- и 5-дырные,
у которых 1 и 2 отверстия являются резервными. Это удобно
при проведении ремонтных работ, рихтовке направляющих. Отпадает необходимость забивать деревянные пробки в старые отверстия в деревянных шпалах (полушпалах).
Установка направляющих на шпалы без подкладок допускается при устройстве путей для кранов, у которых давление ходового колеса не превышает 150 кН.
Допускается применение железнодорожных подкладок по
ГОСТ 7056–77, ГОСТ 12135–75 и ГОСТ 8194–75 с уклоном 1:20
при условии его направления внутрь колеи рельсового пути.
При их применении возможно также предварительное фрезерование или затёсывание шпал в местах их установки для
обеспечения вертикального положения оси рельса (рис. 8).
Рис. 8. Установка железнодорожной подкладки:
1 – железнодорожная подкладка; 2 – рельс; 3 – полушпала
Конструкция и технические характеристики прижимов для
крепления направляющих к деревянным полушпалам путевыми
шурупами приведены на рис. 9 и в табл. 9. Прижимы могут изготавливаться нормальными или облегчёнными из стали Ст3сп4
по ГОСТ 535.
Варианты прикрепления рельса к деревянным шпалам
представлены на рис. 10.
33
Рис. 9. Прижим рельсовый:
а – нормальный; б – облегчённый
Эти же элементы иногда используют для прикрепления
рельсов к железобетонным опорным элементам, имеющим деревянные дюбели. Однако к ним рельсы чаще всего крепят с помощью разъёмных соединений нестандартными и стандартными
закладными болтами (рис. 11), а также неразъёмными соединениями (рис. 12).
Таблица 9
Размеры прижимов для направляющих типа Р43, Р50 и Р65
А
75
А1
70
а
Б
50
В
35
1
2
В1
30
б
Г
26
Г1
31
Д
12
в
Д1
14
Е
15
Ж
10
1
3
45
6
45
Рис. 10. Скрепление направляющих типа Р со шпалами:
а – путевыми шурупами на сплошной подкладке; б – то же, на двух подкладках; в – костылями; 1 – рельс; 2 – путевой шуруп; 3 – прижим; 4 –
подкладка; 5 – шпала; 6 – костыль
34
Рис. 11. Разъёмное прикрепление направляющих к железобетонным
опорным элементам:
а – нестандартным закладным болтом; б – стандартным закладным болтом по ГОСТ 16017; 1 – рельс; 2 – прижим; 3 – упругая прокладка; 4 –
болт; 5 – гайка; 6 – шайба; 7 – железобетонный опорный элемент
Рис. 12. Неразъёмное прикрепление направляющих к железобетонным
опорным элементам:
1 – рельс; 2 – прижим; 3 – закладная деталь; 4 – железобетонный опорный элемент
Кроме вышеперечисленных способов крепления рельсов
к опорным элементам, в зависимости от их конструкции, применяют и другие типы креплений: прижимы, скобы, болты, закладные детали, сварки, пружинные или другие специальные
скрепления. Конструкции их представлены на рис. 13.
35
а
г
А-А
б
в
д
е
Б-Б
А
ж
А
з
Б
Б
В-В
и
В
В
Рис. 13. Крепление направляющих типа Р и КР к стальным опорным
элементам
36
Для крановых рельсов КР70 – КР120 используют крепление прижимными планками по ГОСТ 24741–81 (рис. 13, а),
с шагом 600–750 мм. Прижимы также устанавливают по схемам,
представленным на рис. 13, б, в. Для установки железнодорожного рельса на бетонных балках могут использоваться железнодорожные крепления (рис. 13, г).
В тех случаях, когда рельс загружен не интенсивно и редко
требует замены, можно применять неразъёмные крепления на
сварке (рис. 13, д). На подкрановых балках с небольшой шириной верхнего пояса для кранов групп режимов работы А1–А3
рельс может быть закреплён крюками (рис. 13, е). Пары крюков
располагают с шагом 750 мм.
Для повышения долговечности подкрановых балок применяют специальные типы крепления рельсов, например с клиновидной подкладкой под рельсом (рис. 13, ж). Применение упругих прокладок снижает местные сжимающие напряжения
в стенке и снижает динамические нагрузки при проходе колеса
через стыки рельсов (рис. 13, з). Упругая прокладка состоит из
резины (транспортёрная лента толщиной до 12 мм по ГОСТ 20),
прикреплённой к стальной ленте толщиной 2 мм. На подкрановые
опорные элементы рекомендуется также устанавливать прокладку из листов ОМБ-С1-10 по ГОСТ 7378 толщиной 10–12 мм.
Для фиксации рельса, опёртого на упругую прокладку,
применяют пружинные крепления. Использование «плавающих» креплений для кранов групп режимов работы А6–А8 способствует уменьшению изнашивания колёс и рельсов, но может
приводить к некоторому износу поясного листа под рельсом
(рис. 13, и).
Для надземных крановых сооружений рекомендуется также применение промежуточного скрепления с эластичным элементом (типа GANTREX). Упругая прокладка в таком креплении изготавливается из синтетического эластомера.
Тип и конструкция промежуточного скрепления для
надземных крановых сооружений выбирается в зависимости от
37
вида опорной балки (металл или железобетон), а также режима
работы опорного крана.
3.3. Опорные элементы направляющих
Опорные элементы в наземном крановом сооружении
определяют конструкцию верхнего строения и являются его характерной основной несущей частью. По конструкции их можно
разделить на простые и сложные.
К простым опорным элементам относятся: 1) стандартные
железнодорожные шпалы и полушпалы; 2) лежни – железобетонные опоры прямоугольного или трапецеидального сечения
длиной от 2,5 до 6,25 м, укладываемых вдоль рельсовой нити
(рис. 14); 3) плиты; 4) бруски – шпалы прямоугольного сечения;
5) оболочки – металлические или железобетонные опоры со
сферической опорной поверхностью; 6) блоки железобетонные.
Сложными элементами являются отдельные опоры, соединённые в инвентарные секции или рамы (рис. 14, рис. 15).
Рис. 14. Типы опорных элементов для башенных кранов:
а – деревометаллические рамы; б – железобетонные балки; в – металлические рамы конструкции ВНИИСтройдормаша; 1 – полушпала типа 1А;
2 – стяжка из трубы; 3 – шпала типа 1А; 4 – рельс Р50
38
Рис. 15. Инвентарное деревометаллическое звено:
а – рама в сборе; б – узел крепления металлической стяжки; 1 – швеллер;
2 – прижим; 3 – шпилька; 4 – гайка; 5–пружинная шайба; 6 – рельс; 7 –
подкладка; 8 – ребро жёсткости; 9 – стяжка; 10 – шпала
Таким образом, в качестве материала для изготовления
опорных элементов используют дерево, металл и железобетон.
Опорные элементы крановых сооружений воспринимают
давление от направляющих и передают его на балластный слой,
39
а также обеспечивают неизменность их положения по отношению к сооружаемому объекту и на земляном полотне. Деревянные опорные элементы, по сравнению с другими типами, являются наиболее предпочтительными, т. к. амортизируют и смягчают динамические и вибрационные нагрузки, возникающие
при работе механизмов кранов.
В настоящее время для наземных крановых сооружений
широко применяют опорные элементы:
– из отдельных деревянных или железобетонных полушпал;
– из инвентарных звеньев, собранных из отдельных полушпал конструкции А.И. Альперовича;
– из деревометаллических рам (бывшего треста Мосстроймеханизация № 5);
– на железобетонных балках трапецеидального сечения
(трестов Строймеханизации г. Уфа и г. Нижнего Новгорода).
Эти виды подрельсовых опорных элементов проверены
многолетней практикой и, по сравнению с другими, являются
наиболее надёжными в эксплуатации.
Стремление сэкономить дорогостоящие и дефицитные деревянные полушпалы и металл, а также увеличить срок службы
опорных элементов, привело различные организации и отдельных
специалистов к разработке и внедрению железобетонных опорных элементов вместо деревянных или деревометаллических.
Для наземных крановых сооружений применяются деревянные полушпалы 1-го или 2-го сорта по ГОСТ 78–65 «Шпалы
деревянные для железных дорог широкой колеи».
Шпалы используются обрезные – 1А, 2А, 3А, необрезные –
1Б, 2Б, 3Б и в виде бруса. Поперечное сечение шпал приведено
на рис. 16, а их размеры – в табл. 10.
Деревянные полушпалы должны быть пропитаны антисептиком. Во избежание растрескивания концов полушпал их обвязывают стальной лентой или проволокой. Деревянные полушпалы используют для всех типов кранов, у которых максимальное
давление на ходовое колесо не превышает 280 кН (260 кН по
40
РД-10-117–95 – козловые краны). Длина их должна быть не менее 1375 мм (1300 мм по РД-10-117–95). Для кранов с нагрузкой
на ходовое колесо до 150 кН допускается применение полушпал
длиной 900 мм.
Рис. 16. Поперечные сечения деревянных полушпал:
а – обрезной, типа 1А, 2А, 3А; б – необрезной, типа 1Б, 2Б, 3Б; в – бруса
Таблица 10
Размеры поперечного сечения деревянных полушпал, мм
Тип и вид
полушпал
1А
2А
3А
1Б
2Б
3Б
Брус
Ширина
Толщина h
180
160
150
180
160
150
200
Высота
пропиленных
сторон h1
b
165
160
150
165
160
150
–
b1
250
230
230
250
230
230
250
b2
–
–
–
280
260
250
–
150
130
105
–
–
–
–
Полушпалы должны изготавливаться из древесины хвойных
пород – сосны, ели, пихты, лиственницы и др. В случае отсутствия древесины хвойных пород допускается изготовление полушпал из берёзы, а также замена полушпал, по ГОСТ 8486–66
41
«Пиломатериалы хвойных пород», брусьями, отёсанными брёвнами с размерами, равными размерам полушпал.
Основные дефекты, по которым деревянные опорные элементы не допускается применять при устройстве наземных крановых сооружений, сводятся к следующему:
1. Применение древесины мягких лиственных пород для
изготовления полушпал.
2. Наличие сучков в местах опирания подкладок.
3. Наличие гнилостных пятен размером более 20 мм в местах опирания подкладок и более 60 мм – на остальных поверхностях.
4. Наличие внутренней гнили.
5. Наличие червоточины глубиной более 50 мм.
6. Поперечные трещины по торцу более его половины,
продольными трещинами глубиной более 50 мм и длиной более
300 мм (150 мм по РД-22-28-35–99).
7. Отклонения от параллельности постелей, превышающих
10 мм на всей длине полушпал.
Звенья пути с деревянными полушпалами изготавливают
длиной до 12 500 мм. Их рекомендуется выполнять инвентарными с креплением торцов полушпал посредством швеллеров
с целью повышения жёсткости элементов секции звена пути,
облегчения их демонтажа и транспортировки при перебазировании на другой объект.
Для облегчения демонтажа звеньев пути в зимнее время
рекомендуется применять многослойные изолирующие прокладки, укладываемые под полушпалы таким образом, чтобы
они охватывали их нижнюю поверхность и частично боковые
поверхности. В качестве прокладок применяют рубероид, толь,
плотный картон и другие материалы, пропитанные дополнительно битумом и смазывающими жидкостями.
Наряду с деревянными опорными элементами, располагаемыми поперёк рельсовой нити, широко применяются и железобетонные полушпалы типа ПШН 1-13-325-1 и ПШН 4-13-325-1. Их
42
длина должна быть не менее 1000 мм, а конструктивные размеры
приведены на рис. 17 и рис. 18.
Рис. 17. Железобетонная полушпала ПШН 1-13-325-1
Рис. 18. Железобетонная полушпала ПШН 4-13-325-1
Наряду с поперечными опорными элементами широко применяются крановые сооружения на инвентарных железобетонных
балках (лежнях) трапецеидального сечения различных конструкций: по способу крепления рельса, армированию, несущей спо43
собности. Конструкция железобетонной балки БРП-62.8.3 представлена на рис. 19.
Рис. 19. Железобетонная балка БРП-62.8.3
Характерными дефектами, по которым запрещается использование железобетонных опорных элементов в крановых
сооружениях, являются следующие:
1. Открытый обрыв одной или более ниток несущей продольной арматуры, а также её обнажение (исключая торцы элементов).
2. Сплошные опоясывающие трещины с величиной раскрытия более 0,3 мм и углом наклона трещины к поперечному
сечению более 45°.
44
3. Продольные трещины длиной более 300 мм и величиной
раскрытия более 0,2 мм.
4. Сколы бетона верхней плоскости полушпалы протяжённостью более 100 мм.
5. Разрушение узла прикрепления рельса к опорным элементам.
6. Уменьшение площади опоры полушпалы в результате
сколов или разрушения бетона более чем на 200 см 2 и 1000 см2
для балок.
К изготовлению железобетонных опорных элементов
предъявляются весьма определённые требования. Их изготавливают из бетона марки не ниже 300. Заполнителями являются песок и щебень по ГОСТ 8736 и 8267 и портландцемент по
ГОСТ 310–60. Не допускается применять для их изготовления
глинозёмистый цемент или смешивать цемент разных марок или
заводов. Состав бетона подбирают путём проверки образцов,
полученных из пробных замесов.
Защитный слой бетона каркаса арматуры должен быть
не менее 20 мм. Закладные детали и металлические крепления
защищают антикоррозионным покрытием.
При изготовлении железобетонных опорных элементов
допускается:
– отклонение размеров по длине не более ±5 мм, по ширине
±2 мм, а по расположению закладных деталей – от –2 до –3 мм;
– искривление граней в горизонтальной плоскости не более
1 мм на длине 1 м и не более 8 мм – на всю длину конструкции;
– отклонение вертикальных граней не более ±2 мм на всю
высоту торца, при этом углы их должны быть прямыми;
– наличие на 1 м конструкции не более двух раковин диаметром до 10 мм и глубиной до 6 мм, которые подлежат обязательной затирке цементным раствором.
Железобетонные опорные элементы подлежат обязательной маркировке несмываемой краской на верхней и боковой поверхности её торца, которая должна содержать марку бетона,
45
номер паспорта, дату изготовления и порядковый номер конструкции.
К каждому комплекту опорных элементов предприятиеизготовитель должен выдавать паспорт, в котором указывается:
– адрес завода;
– номер комплекта;
– количество, номер и марка конструкций;
– марка бетона;
– акт на скрытые работы по арматуре и величине защитного слоя бетона.
Рельсовые нити сооружений для башенных кранов должны
соединяться между собой металлическими стяжками с интервалом не более 6,25 м или не менее одной стяжки на каждое рельсовое звено. Их изготавливают из труб, швеллеров и уголков
(рис. 20, 21, 22).
Параметры конструкций стяжек, прокладок, прижимных
планок и спецификация деталей для их крепления к рельсам на
деревянных полушпалах и железобетонных балках приведены
в нормативной технической документации по наземным крановым сооружениям.
Опорными элементами надземных крановых сооружений
являются разрезные металлические подкрановые балки или
в отдельных случаях неразрезные балки двутаврового сечения,
дающие некоторую экономию веса, а также железобетонные
балки, подкрановые фермы или подкраново-подстропильные
конструкции, опирающиеся на колонны и входящие в каркас
конструкции самого здания или открытых эстакад.
Наряду с опорными элементами, изготовленными из металла, широко используются и железобетонные подкрановые
опорные элементы надземных рельсовых путей, как внутри
промышленных зданий, так и при устройстве открытых эстакад.
По форме поперечного сечения они имеют как тавровое, так
и прямоугольное сечение, и широко применяются на предприятиях различных отраслей промышленности.
46
Рис. 20. Стяжки для наземных крановых сооружений с деревянными
полушпалами:
а – из трубы; б – из швеллера
Рис. 21. Стяжка из уголков для наземных крановых сооружений с деревянными полушпалами
47
Рис. 22. Стяжка для наземных крановых сооружений на железобетонных балках:
а – из трубы; б – из швеллера № 12; в – каркас стяжки; г – лист;
д – монтажная петля; 1 – каркас стяжки; 2 – косынка с проушиной
Основные дефекты и технические требования на изготовление железобетонных опорных элементов аналогичны, как и у железобетонных опорных элементов для наземных крановых путей.
48
Анализ недостатков железобетонных подкрановых балок
сводится к анализу причин, приводящих к их разрушению или
появлению недопустимых дефектов. К таким группам причин
следует отнести:
– конструктивные недостатки;
– несоответствие свойств железобетона условиям эксплуатации и характеру внешних нагрузок;
– низкое качество изготовления и монтажа;
– недостатки, вызванные неувязкой проектов подкрановой
балки и подкранового пути.
Металлические подкрановые балки имеют бесспорное
преимущество перед железобетонными. Поэтому они являются
наиболее распространённым видом опорных элементов для
надземных крановых сооружений. Это преимущество заключается в достаточно высокой усталостной долговечности и надёжности в эксплуатации при удачном выборе конструкции балки
и типа крепления направляющей к полке.
В технической литературе имеются статистические данные
по ряду крупных машиностроительных и металлургических заводов о сроках эксплуатации надземных крановых сооружений.
Из этих данных следует, что самым надёжным и удобным
в эксплуатации типом кранового сооружения является путь,
смонтированный из железнодорожных рельсов на сварных металлических подкрановых балках (данные по 10 заводам из 11).
Самым долговечным типом направляющей кранового сооружения является железнодорожный рельс, а самым надёжным
и долговечным типом крепления рельса к опорным элементам является конструкция крепления прижимными планками и крючьями.
Срок службы кранового и железнодорожного рельса колеблется от 6 до 10 лет, а рельса брускового типа составляет
3–4 года. Срок службы крановых сооружений на металлических
балках составляет 10–12 лет, на железобетонных опорных элементах – 3–4 года, а при режимах работы кранов А6–А8 не превышает одного года.
49
3.4. Путевое оборудование
К путевому оборудованию относят:
– тупиковые упоры;
– элементы ограничителей передвижения;
– ограждения;
– страховые поручни;
– предупредительные знаки;
– лотки (настилы для кабеля).
К путевому оборудованию, согласно РД 10-117–95, относят также заземление кранового пути.
На крановом сооружении должны быть установлены и закреплены четыре тупиковых упора. Они могут быть ударного
и безударного типа, стационарные и переносные. Тупиковые
упоры предназначены для ограничения перемещения крана по
рельсовому пути – гашения остаточной скорости и предотвращения схода крана в аварийных ситуациях (наезд на упоры
с включённым механизмом передвижения). После аварийного
наезда упоры должны подвергаться полному техническому
освидетельствованию, о чём делается запись в паспорте тупиковых упоров.
К эксплуатации допускаются тупиковые упоры, прошедшие приёмочные испытания и рекомендованные Ростехнадзором России. В настоящее время разработаны конструкции и применяется несколько типов тупиковых упоров, отличающихся друг от друга в основном способом крепления
к рельсу: накладками, хомутами, противоугонным клином.
Конструкция тупика инвентарного, переносного ударного типа, рекомендуемого для рельсовых путей башенных кранов,
представлена на рис. 23.
Тупиковые упоры удерживаются в рабочем положении
только усилием трения. При ослаблении усилия зажатия болтовых соединений тупиковые упоры, при наезде на них крана,
начинают скользить по рельсу.
50
Рис. 23. Тупиковые упоры с креплением к рельсу:
а – накладками; б – хомутами; в – стяжным болтом с роликом (противоугонным клином); 1 – гайка; 2 – ролик; 3 – противоугонный клин
Для предотвращения самоотвинчивания гаек хомутов или
накладок на стяжные болты должны быть установлены контргайки. Усилие затяжки стяжных хомутов и болтов накладок
не должно превышать 150 Н. Величину затяжки гаек во время
эксплуатации крана необходимо проверять ежемесячно динамометрическим ключом.
Наиболее надёжной следует признать конструкцию тупикового упора с креплением к рельсу с помощью противоугонного клина (рис. 23, в). В случае ослабления затяжки гаек упор такой конструкции, перемещаясь назад, наезжает роликом на
клин, который прижимается к головке рельса, и за счёт силы
трения не даёт ему перемещаться вместе с краном.
51
Тупиковые упоры должны иметь паспорт (один на четыре)
по форме РД 22-226–94 «Краны башенные. Стреловые несамоходные узлы. Форма паспорта». На каждом тупиковом упоре
должен стоять номер, присвоенный сварщику, выполнявшему
сварку металлоконструкций, или клеймо.
Такой упор может быть применён для всех типов кранов
при условии изменения размера «А», которое для разных моделей
наиболее распространённых башенных кранов колеблется от 350
до 680 мм. Конструкция безударного тупикового упора представлена на рис. 24. При наезде ходового колеса крана на клин упора,
последний прижимается к головке рельса, и за счёт силы трения
не даёт ему перемещаться вдоль по направляющей.
Тупиковые упоры следует устанавливать строго перпендикулярно оси направляющей. Установка упоров считается правильной, если их амортизаторы соприкасаются с буферными устройствами крана одновременно на обеих нитках рельсового пути.
Тупиковые упоры должны устанавливаться на расстоянии
не менее 500 мм от центра последней полушпалы или от крайней точки опирания рельса на железобетонную балку (рис. 24).
Они должны быть окрашены в яркий отличительный цвет и хорошо различимы из кабины крановщика.
При установке тупиковых упоров на наземных крановых
сооружениях для козловых кранов следует учитывать положение грузовой тележки на мосту крана, так как конструкция таких
кранов, особенно при больших пролётах моста, весьма податлива и возможно забегание одной опоры по отношению к другой.
Новые тупиковые упоры должны быть испытаны на специальном испытательном участке рельсового пути при номинальной скорости движения крана. Однако их можно испытать
и с помощью домкрата, закрепив на одной рельсовой нити амортизаторами друг к другу. Нагрузочное усилие должно быть
не менее допускаемого на испытуемые тупиковые упоры.
Время приложения испытательного усилия – 10 мин. Результаты испытаний оформляются актом, в котором должна
52
быть указана работоспособность конструкции и безопасность её
применения. Перед тупиковыми упорами должны быть установлены ограничительные устройства в виде отключающих линеек,
предназначенных для отключения электродвигателей механизмов передвижения крана в том случае, если это своевременно
не сделано машинистом. Выключающие линейки (копиры)
должны быть установлены таким образом, чтобы отключение
электродвигателей механизмов передвижения крана происходило на расстоянии до тупиковых упоров равного или больше
полного пути торможения крана, указанного в его паспорте. Это
расстояние измеряется от амортизатора тупикового упора ударного типа до буферного устройства крана. Для тупикового упора
безударного типа это расстояние измеряется от оси ходового колеса крана до носика упора плюс 40 мм.
Рис. 24. Установка тупиковых упоров:
а – безударного типа; б – ударного типа
53
Величина тормозного пути крана SТ зависит от скорости
его передвижения v и ускорения a, создаваемого тормозными
устройствами при замедлении, и определяется по формуле
ST 
2
.
2a
Величина ускорения при торможении крана будет зависеть
от числа приводных колёс, а точнее от отношения суммарного
давления на приводные (тормозные) колёса к общему весу крана
при движении с номинальным грузом, состояния и регулировки
тормозных устройств.
Выключающие линейки должны быть изготовлены по чертежам завода-изготовителя крана, приводимым в инструкции по
эксплуатации или монтажу с учётом типа поставляемого конечного выключателя.
При применении конечного выключателя типа КУ-701 необходимо установить выключающую линейку (рис. 25).
Рис. 25. Ограничитель движения – выключающая линейка:
а – на деревянных опорных элементах; б – на железобетонных опорных
элементах; 1 – ролик кулачка; 2 – кулачковая штанга; 3 – корпус конечного выключателя КУ-701; 4 – выключающая линейка; 5 – крепление
выключающей линейки; 6 – костыль; 7 – полушпала; 8 – балка
54
При установке на кране конечного выключателя типа КУ-704
отключающее устройство выполняется в виде копира или штыря
(рис. 26).
Рис. 26. Ограничитель универсальный (копир) штырькового типа:
1 – корпус конечного выключателя КУ-704;
штырь; 3 – вилка
2 – ограничительный
Во избежание попадания кабеля питания крана на рельс
и быстрого износа его изоляции на участке вдоль кранового пути рекомендуется устраивать деревянные лотки для кранов, оборудованных кабельным барабаном (рис. 27).
55
Рис. 27. Лоток для укладки кабеля для кранов, оборудованных кабельным барабаном
В целях недопущения хождения по наземным крановым
сооружениям посторонних лиц должны быть выставлены предупредительные знаки безопасности в виде табличек с надписью
«Входить на крановый путь запрещается» и др., а также указательных – «Место стоянки крана» и т. д. Табличка «Место стоянки крана», как правило, устанавливается на участке длиной
12,5 м (одно звено пути) с продольным и поперечным уклоном
не более 0,002 для стоянки крана в нерабочее время. Такое звено
или участок должен предусматриваться при возведении кранового пути.
Для кранов без кабельного барабана необходимо устраивать деревянные лотки, конструкция и размеры которых представлены на рис. 28.
Наземный крановый путь должен быть оборудован ограждением в виде стоек высотой 700–800 мм, установленных на
расстоянии 6 м друг от друга, и навешанным на них шнуром,
56
стальным канатом, частой сеткой, решёткой или проволокой
с флажками красного цвета.
Рис. 28. Лоток для укладки кабеля кранов без кабельного барабана
Необходимость и размеры ограждения кранового сооружения определяется ППР и организацией, эксплуатирующей его,
исходя из местных условий производства работ.
57
4. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
НАДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
4.1. Общая характеристика строительных конструкций
Строительные конструкции крановых сооружений зданий,
открытых эстакад рассчитываются и проектируются согласно
нормативно-технической документации, которая частично уже
упоминалась выше. Сюда следует отнести прежде всего основную документацию – СНиПы и ГОСТы.
Несущими элементами надземных крановых сооружений
мостовых кранов является каркас промышленного здания или
специальные открытые эстакады, которые относят к конструкциям с крановыми нагрузками. Они включают фундаменты, колонны и балки или фермы. Их относят к числу конструктивных
элементов, определяющих надёжность, эксплуатационную пригодность и долговечность промышленных зданий и сооружений.
Подкрановые конструкции должны воспринимать весь
комплекс нагрузок и воздействий:
1) нагрузка от собственного веса;
2) вертикальные, горизонтальные и крутящие воздействия
от ходовых колёс крана;
3) температурные воздействия;
4) нагрузку от веса ремонтных материалов на тормозных
конструкциях и площадках;
5) снеговую, ветровую и сейсмическую нагрузку;
6) воздействия от осадки фундаментов.
Особого внимания заслуживает динамический характер
нагрузок от кранов мостового типа, сопровождающихся рывками и ударами ходовых колёс на стыках подкрановых балок
и направляющих. По характеру воспринимаемых нагрузок
и напряжённости эксплуатации конструкции крановых сооружений являются наиболее ответственной частью промышленных зданий.
58
Все существующие конструкции надземных крановых сооружений выполняются:
– железобетонными;
– стальными;
– комбинированными – железобетонные колонны и стальные подкрановые балки.
В общем случае крановые сооружения состоят из колонн
с фундаментом, собственно подкрановой балки, направляющей
с креплениями, тормозной конструкции – балки или фермы,
а также, при необходимости, вспомогательной фермы или балки, вертикальных и горизонтальных связей по нижнему поясу
для весьма тяжёлых режимов работы кранов, а также открытых
эстакад (рис. 29).
Рис. 29. Схемы подкрановых конструкций:
1 – ходовое колесо крана; 2 – тормозная конструкция; 3 – вспомогательная ферма; 4 – вертикальные связи; 5 – подкрановая балка; 6 – горизонтальные связи; 7 – направляющая
59
Для уменьшения величины горизонтальных нагрузок, воспринимаемых верхним поясом стальных подкрановых балок,
а следовательно, для увеличения их жёсткости в горизонтальной
плоскости, к ним присоединяют специальные тормозные конструкции в виде настилов, балок или ферм.
По своему конструктивному решению, способу соединения элементов и расчётной схеме стальные подкрановые балки
подразделяются на следующие типы:
– по расчётным схемам – разрезные и неразрезные;
– по конструктивному решению – на сплошностенчатые
и решётчатые (рис. 30);
– по способу приложения нагрузок – с ездой по верху
и по низу;
– по способу соединения элементов – клёпаные, сварные,
на высокопрочных болтах, комбинированные (рис. 32).
Особый вид подкрановых конструкций представляют собой конструкции многофункционального назначения, например
подкраново-подстропильные фермы (рис. 31).
Основным несущим элементом подкрановых строительных конструкций являются подкрановые балки.
В преобладающем большинстве производств эксплуатируются подкрановые конструкции в виде сварных или, значительно реже, прокатных балок, осуществлённых по разрезной
или неразрезной схемам. Для зданий с кранами небольшой грузоподъёмности и лёгкими режимами работы при больших шагах
колонн применяют подкрановые конструкции типа решётчатых
ферм с жёстким верхним поясом.
Металлические подкрановые балки выполняются двутаврового сечения, как правило, сварными, реже клёпанными,
а также на высокопрочных болтах.
Железобетонные подкрановые балки в конструкциях промышленных зданий встречаются как собранными из отдельных
элементов, так и, очень редко, в монолитном исполнении с колоннами. Они применяются, как правило, для мостовых кранов
60
общего назначения небольшой грузоподъёмности, лёгких режимов их эксплуатации и шаге колонн 6–12 м. Надёжность и долговечность таких конструкций значительно ниже, чем металлических подкрановых балок.
Рис. 30. Подкрановые балки:
а – разрезная сплошностенчатая подкрановая балка; б – неразрезная
сплошностенчатая подкрановая балка; в – разрезная сквозная подкрановая балка
По существующим данным проектных организаций в зависимости от высоты и нагрузки пролёта стоимость железобетонных колонн, по сравнению со стальными, выше на 8–30 %,
ферм – на 5–30 %, подкрановых балок – на 15–70 %. Трудоём61
кость монтажа железобетонных конструкций также выше металлических на 5–20 %.
Рис. 31. Подкраново-подстропильная ферма
Рис. 32. Типы поперечных сечений металлических подкрановых балок:
а – сварная, сплошного сечения; б, в – клёпаные из листов и уголков,
балки с соединениями на высокопрочных болтах; г, д – балки с комбинированными соединениями (болтосварные)
Поэтому, несмотря на то, что железобетонные конструкции дают экономию металла по сравнению с металлическими,
62
в конечном итоге в эксплуатации они значительно дороже, т. к.
требуют более частого ремонта как самих конструкций, так
и кранового сооружения.
Срок их эксплуатации в 2–3 раза ниже, чем металлических
конструкций. Так, по имеющимся данным металлургических заводов, при установленном сроке эксплуатации железобетонных
подкрановых балок 50–60 лет, в большинстве случаев фактический срок их эксплуатации не превышает 12–15 лет.
Соотношение подкрановых сооружений на железобетонных подкрановых балках составляет, по имеющимся данным,
10–12 % от общей их протяжённости. Остальные выполняются
на стальных подкрановых балках.
4.2. Основные требования, предъявляемые
к крановым конструкциям
Для обеспечения долговечности, надёжности устойчивой
работы и безопасности, удобства при эксплуатации крановые
сооружения, проходные и ремонтные площадки, фермы здания
должны отвечать следующим требованиям, обеспечивающим их
нормальную работу.
1. Фундаменты и колонны здания не должны допускать
неравномерную осадку как отдельных колонн, так и групп колонн одного ряда, а также общую осадку колонн сверх установленных норм на новые сооружения.
2. Колонны в процессе эксплуатации не должны иметь
наклонов как в сторону цеха, так и наружу.
3. Конструкция колонн должна предусматривать возможность устройства галерей для прохода обслуживающего и ремонтного персонала.
4. Верхние грани подкрановых балок должны быть расположены в одной горизонтальной плоскости и не должны иметь
перегибов в местах стыков на опорах колонн.
63
5. В процессе эксплуатации подкрановые балки не должны
воспринимать усилий, вызывающих продольный изгиб.
6. Плоскости концевых опор балок, в особенности железобетонных, должны иметь ровную поверхность, параллельную верхней плоскости балки, и всей площадью опираться на колонну.
7. Верхние плоскости железобетонных балок не должны
иметь впадин глубиной более 6 мм, местных выбоин площадью
более 100 см2, поперечных уклонов плоскости более чем 8 мм на
всю ширину балки.
8. Крепление подкрановых балок к колонне должно полностью соответствовать максимально возможным вертикальным
и горизонтальным усилиям, передаваемым краном, и располагаться в месте, доступном для надзора и удобном для обслуживания.
9. При монтаже кранового сооружения оси направляющих
и подкрановой балки в вертикальной плоскости должны совпадать и иметь смещения для стальных балок не более 15 мм, а для
железобетонных – не более 20 мм.
10. Крановое сооружение должно быть оборудовано проходными галереями по всей длине для беспрепятственного
и безопасного прохода обслуживающего персонала, ремонтными площадками и посадочными лестницами. Согласно требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации кранов»
2000 года, устройство проходных галерей является обязательным для кранов с режимами работы А6–А8.
11. Подкрановые стальные конструкции должны обладать
достаточной жёсткостью, которая определяется относительным
их прогибом при действии максимальных крановых нагрузок.
Допустимая величина прогиба конструкций определяется в зависимости от их пролёта «L» и режима работы крана «А»:
– А1–А3 – 1/400 L;
– А4–А5 – 1/500 L;
– А6–А8 – 1/600 L.
64
4.3. Дефекты элементов конструкций
и причины их появления
Как показывают обследования зданий и сооружений, независимо от их конструктивной формы, марки сталей, вида соединений элементов подкрановых конструкций, в них часто обнаруживаются усталостные трещины, расстройство соединений,
расшатывание узлов, приводящих к нарушению нормальной
эксплуатации или даже остановке производственного процесса.
Наиболее слабым узлом двутавровой стальной подкрановой балки является сварное соединение верхней полки и стенки.
Долговечность данного узла зависит не только от величины вертикальных нагрузок, но и в значительной степени от величины
горизонтальных нагрузок и смещения направляющей относительно оси стенки. По нормам проектирования стальных конструкций, как уже говорилось выше, смещение направляющей
относительно оси стенки балки не должно превышать 15 мм при
монтаже и 20 мм – в процессе эксплуатации. Европейские нормы допускают смещение оси направляющей относительно оси
стенки балки не более 0,75 её толщины.
Трещины и повреждения наиболее часто встречаются
в верхней зоне подкрановых балок. Реже дефекты возникают
в местах крепления подкрановых балок и тормозных конструкций к колоннам. Ещё реже наблюдаются усталостные трещины
в нижней части подкрановых балок, и относятся они в основном
к неразрезным системам. В зданиях с железобетонным каркасом
и стальными подкрановыми балками дефекты и трещины обнаруживаются в местах приварки опорного ребра к нижней полке
балки при плоском опирании на закладную деталь и её перекосе.
Локальные разрушения подкрановых балок в зоне соединения верхнего пояса со стенкой появляются также в местах
стыков направляющих из-за ударного воздействия ходовых колёс крана при различном их износе, а также при резком ослаблении крепёжных элементов.
65
Распределение различных дефектов в сварных и клёпанных подкрановых балках, а также частота их появления, представлены на рис. 33 и в табл. 11.
Нагрузки, действующие на подкрановую балку, носят как
детерминированный, так и случайный характер. К первой категории нагрузок относят воздействия, вызываемые весом моста
крана и перемещаемым грузом, продольным и поперечным торможением крана и тележки. Эти нагрузки прикладываются к головке рельса и затем передаются на балку.
Таблица 11
Распределение дефектов в стальных подкрановых балках
К категории случайных нагрузок можно отнести воздействия, связанные:
– с «пятнистостью» опирания направляющей, обусловленной искажениями поверхности контакта листа верхнего пояса
и подошвы рельса;
– перекосом моста крана – забегом пары колёс в режиме
пуска или торможения;
66
– эксцентриситетом
давления колеса, определяемым
смещением направляющей;
– ударными нагрузками, возникающими в результате износа стыков направляющих.
Рис. 33. Распределение дефектов в сварных и клёпаных балках:
1 – в тормозной площадке в пролёте; 2 – то же у опоры; 3 – в верхнем поясе балки у опоры; 4 – в нижнем поясе у опоры; 5 – в верхнем поясе балки в пролёте; 6 – в нижнем поясе балки в пролёте
Фактором, влияющим на долговечность подкрановых конструкций, является конструкция крепления направляющих. Существующие конструкции их крепления основаны преимуще67
ственно на прижатии рельса к полке балки. Они обеспечивают
возможность рихтовки рельса, но не исключают его дискретного
опирания из-за дефектов проката подошвы рельса и деформаций
пояса подкрановой балки.
В результате расстройства креплений рельс занимает эксцентричное положение по отношению к вертикальной стенке
балки, что вызывает на этом участке дополнительные напряжения от местного кручения, значения которых иногда могут превосходить расчётное сопротивление стали. При этом смещения
рельсов могут достигать 30–40 мм.
Необходимо также учитывать возможное смещение центра
приложения давления на ободе колеса крана в поперечном
направлении по отношению к середине опорной поверхности
головки рельса. Величина такого смещения может достигать до
40 % ширины головки рельса (рис. 34).
При определении напряжённого состояния подкрановой
балки от общего изгиба, её рассматривают как пространственный брус, состоящий из собственно подкрановой балки, тормозной системы с включением в работу направляющей, имеющей
на опоре непрерывность. При этом учитывается частичное защемление балки на опоре.
Вместе с тем внецентренная передача вертикального давления из-за эксцентриситета оси рельса, который всегда имеет
место в реальных условиях, и боковые воздействия при движении крана и тележки создают весьма сложное напряжённодеформированное состояние верхней области подкрановой балки, обусловленное деформациями смятия, кручением пояса и изгибом стенки.
Точное определение этих локальных напряжений представляет значительную сложность. Однако необходимо иметь
в виду, что часто суммарные местные напряжения могут превосходить предел текучести, а иногда даже предел прочности
стали и, отличаясь цикличностью, предопределяют зарождение
микротрещин или их ускоренное развитие.
68
Рис. 34. Нагрузки, действующие на подкрановую балку:
а – на опоре; б – в пролёте; в – эпюры касательных напряжений при
прохождении колеса крана
Множественное трещинообразование в подкрановых балках
свидетельствует о недостаточном внимании конструкторов и исследователей к вопросам изучения динамики первичных разрушений. Одной из причин разрушения сварного шва, соединяющего верхний пояс со стенкой, является «обкатка» образовавшейся
в сварном шве микротрещины. Логично предположить, что любая сколь угодно малая трещина в момент прохождения над ней
колёс крана испытывает переменные напряжения сжатия и растяжения. Многократное растяжение ослабленного места способ69
ствует зарождению и развитию трещины. Этот процесс ускоряется при наличии дефектов сварных швов, являющихся острыми
концентраторами, и остаточных сварочных напряжений от термического воздействия сварки, которые изменяют в худшую сторону свойства материала околошовной зоны.
Не застрахованы от локальных повреждений и немногочисленные клёпаные подкрановые конструкции. Существующие исследования этих подкрановых конструкций позволили выявить
также наличие продольных трещин, возникающих у выкружек
уголков, и поперечных трещин в поясных уголках, идущих от заклёпочных отверстий. При этом замеренные напряжения оказались существенно ниже расчётных, что даёт основание предположить развитие поперечных трещин у отверстий из микротрещин, возникших в процессе изготовления элементов балок.
Рассмотрев причины преждевременного выхода из эксплуатации подкрановых конструкций, их можно объединить
в следующие основные группы:
1. Неудачные проектные решения кранового сооружения
из-за несовершенства методов расчёта, учёта действующих
нагрузок и их вероятностного изменения.
2. Дефекты изготовления конструкций – игнорирование
специальных технологий выполнения и обработки соединений
элементов конструкций.
3. Дефекты монтажа подкрановых конструкций – смещение конструкций и направляющих, некачественные монтажные
соединения.
4. Недостатки эксплуатации – отсутствие контроля за состоянием ходовой части кранов, несоблюдение сроков профилактического осмотра и ремонта направляющих и подкрановых
конструкций.
Снижение нагруженности верхнего сварного узла стальной
подкрановой балки и повышение его долговечности обеспечивают более усовершенствованные схемы установки и крепления
70
направляющих к поясу, а также применение специальных конструкций балок повышенной долговечности (рис. 32, 35).
Рис. 35. Конструктивные формы (типы) поперечного сечения стальных
подкрановых балок
Проведенными исследованиями установлено, что местные
напряжения в верхней полке подкрановой балки существенно
зависят от состояния крепления направляющей. В практике
эксплуатации крановых сооружений известны различные спосо71
бы крепления направляющей к балке, о чём говорилось уже выше. Одна из таких конструкций крепления направляющей к балке, направленной прежде всего на снижение местных напряжений, заключается в использовании низкомодульных прокладок
между поясом балки и рельсом, а также пружинных креплений.
На основании проведенных экспериментальных исследований установлено, что в этом случае максимальные напряжения
в верхней зоне подкрановой балки не превышают предела выносливости стали, а срок службы прокладок составляет 4–5 лет.
Конструктивные формы поперечного сечения подкрановых балок, встречающиеся в практике проектирования и эксплуатации, отличаются общей тенденцией разработки конструкции,
направленной на снижение величины местных напряжений.
Часть таких конструктивных разработок направлена на увеличение крутильной жёсткости верхней части подкрановых балок за
счёт усложнения конструктивного решения. Однако это приводит к усложнению технологии их изготовления и перерасходу
металла.
Часть известных предложений относится к увеличению
крутильной жёсткости верхней зоны подкрановых балок за счёт
усложнения конструктивного решения (рис. 35, типы 2–5, 9–12).
При этом создание подкрановых балок с коробчатым сечением
верхнего пояса, вызванное необходимостью избежать передачи
давления рельса непосредственно на сварной шов, соединяющий полку со стенкой, приводит к увеличению трудоёмкости,
усложнению технологии изготовления и перерасходу металла.
В балках типов 2–5 существенного увеличения выносливости, по сравнению с традиционным типом 1, не происходит.
Долговечность подкрановой балки с опиранием направляющей
на рёбра (тип 6), в 4 раза выше, чем у балки типа 1. Установка
наклонных ламелей, типы 3, 5, несколько увеличивает долговечность балок, но разрушение происходит в опорном сечении,
в местах приварки ламелей к опорным планкам.
72
Использование конструктивного решения подкрановой
балки с установкой вертикальных рёбер с шагом меньшим, чем
высота стенки, может быть реализовано в виде балки с вертикально гофрированной стенкой – тип 20. Однако при этом
усложняется конфигурация стенки, выполнение сварного шва
и лимитированность толщины стенки – δ  8 мм.
Конструктивная форма подкрановых балок с исключением
сварного шва из верхней зоны вследствие использования прокатного тавра, получаемого роспуском широкополочного двутавра, имеет несомненные преимущества перед балкой, составленной из трёх листов, типы 11, 12. Из-за ограничений, связанных с имеющимися в производстве двутаврами, такая балка может быть рекомендована для кранов грузоподъёмностью до 50 т.
Балка типа 13 разработана без сварного шва в месте передачи нагрузки от колеса крана. Однако из-за наличия строганного вкладыша со специально выполненным пазом и гнутых
опорных рёбер технология изготовления балки значительно
усложняется.
Конструктивная разработка, существенно улучшающая
напряжённо-деформированное состояние верхней зоны балок,
заключается в конструкции гибкого крепления рельсов с верхним поясом балки через стальные прокладки с выпуклой к низу
цилиндрической поверхностью, которые устанавливаются по
всей длине рельса. Опыт применения такой конструкции показал её высокую эксплуатационную надёжность. Местные
напряжения в балках при использовании прокладок с цилиндрическим основанием уменьшаются в 4–5 раз (рис. 35, тип 21).
Для подкрановых балок групп режима работы кранов
А6–А8 эффективно соединение пояса со стенкой, выполненное
на высокопрочных болтах. При такой конструкции верхнего пояса подкрановой балки существенно увеличиваются параметры,
положительно влияющие на величину местных напряжений
(рис. 35, типы 14–19).
73
Важно также и то обстоятельство, что усталостная прочность соединений на высокопрочных болтах существенно возрастает, по сравнению со сварными и заклёпочными соединениями. Такая компоновка сечения подкрановой балки решает следующие задачи:
– сосредотачивает значительную часть материала в наиболее нагруженной верхней зоне подкрановых балок;
– обеспечивает увеличение ресурса балки по выносливости
за счёт использования соединений на высокопрочных болтах;
– повышает технологичность конструкции балки, благодаря постановке высокопрочных болтов взамен заклёпок;
– обеспечивает высокую ремонтопригодность подкрановых конструкций;
– даёт возможность сборки балок из отдельных легкоперевозимых элементов непосредственно на месте монтажа, особенно в отдалённых районах.
Результаты исследований направляющих на кручение подтвердили их значительно бόльшую крутильную жёсткость, по
сравнению с верхним поясом балки.
Обеспечением совместной работы верхнего пояса
и направляющей можно увеличить несущую способность стенки
в результате возрастания сопротивления верхнего пояса деформации кручения. Наибольший эффект для выполнения этого
условия достигается при жёстком креплении направляющих
в сечениях, расположенных над вертикальными рёбрами балок.
Для этого наиболее целесообразно использование высокопрочных болтов, затянутых на нормативные усилия.
Надземные крановые сооружения мостовых кранов из-за
значительных пролётов, а также более высоких скоростей их
движения и нагрузок, по сравнению с другими грузоподъёмными машинами, подвержены более интенсивному износу и появлению различных дефектов. В пролётах надземных крановых
сооружений, как правило, устанавливаются 2–3 крана, реже
один. Интенсивность их эксплуатации значительно выше. Число
74
проездов кранами одного сечения кранового сооружения может
достигать 350–400 тысяч в год. Поэтому для них характерны
специфические дефекты и причины их появления.
Кроме того, мостовые краны до недавнего времени не оборудовались ограничителями грузоподъёмности, поэтому их перегрузка во многих случаях является обычным явлением.
О возможных группах причин дефектов в подкрановых
металлических конструкциях говорилось уже ранее. Однако
следует, вероятно, более подробно остановиться на основных
характерных дефектах крановых сооружений в целом и основных причинах их появления. Все встречающиеся в практике
эксплуатации надземного кранового сооружения дефекты можно разделить на две группы.
К первой группе следует отнести все дефекты крановых сооружений, появившиеся вследствие их естественного износа
в течение установленного срока службы.
К второй группе следует отнести виды дефектов, приводящих к преждевременному разрушению любого из элементов
кранового сооружения под действием факторов, неучтённых
проектом.
Во всех случаях задача инженерно-технических работников заключается в том, чтобы установить причины появления
дефектов и устранить их.
Многолетняя практика эксплуатации надземных крановых
сооружений позволила установить следующие виды дефектов
и износов их элементов:
1. Все виды разрушения и износа направляющей.
2. Разрушение деталей крепления направляющей.
3. Разрушение элементов конструкции постели кранового
сооружения и её крепления к железобетонным балкам.
4. Разрушение верхней плоскости железобетонных балок
и её элементов.
5. Разрушение поверхности опор подкрановой балки.
6. Осадка колонн здания цеха.
75
К характерным, чаще всего встречающимся, видам дефектов направляющей относятся следующие:
1) срезание боковых граней головки направляющей;
2) местное срезание продольных граней направляющей
в местах стыков;
3) износ направляющих в местах стыков;
4) прогибы направляющих и износ верхней рабочей плоскости сверх допускаемых техническими условиями;
5) наплывы (накаты) на боковых гранях головки направляющих;
6) волнообразный износ и образование выбоин на верхней
рабочей плоскости направляющих;
7) разрушение направляющих в поперечном сечении.
Одной из причин возникновения дефектов является нарушение номинальных характеристик кранового сооружения,
вследствие которого в металлоконструкциях моста крана, элементах подкрановых конструкций, механизмах хода кранов могут возникать значительные нерасчётные нагрузки, приводящие
к появлению тех или иных дефектов. Основными из них являются разность отметок головок направляющих в поперечном
и продольном направлениях, местные или общие отклонения
ширины колеи. Однако причину появления тех или иных дефектов в элементах кранового сооружения следует искать также в
конструктивных недостатках самого крана.
К ним прежде всего относятся:
1) недостаточная жёсткость моста крана и, как следствие
этого, перекос моста крана;
2) неправильно подобранный профиль беговой дорожки
и реборд ходового колеса;
3) перекос ходовых колёс и значительная разница в диаметрах приводных колёс крана;
4) повышенная или недостаточная твёрдость беговой дорожки и реборд ходовых колёс, по сравнению с твёрдостью
направляющей;
76
5) наличие дефектов на поверхности беговых дорожек ходовых колёс – местных сколов, провалов из-за скрытых дефектов литья;
6) образование эксцентричности поверхности катания колеса по отношению к поверхности катания;
7) попадание смазочных материалов на беговую дорожку
приводных колёс одной стороны, что может привести к забеганию одной стороны моста крана;
8) постоянная работа с грузом с одной стороны;
9) неисправность тормозных устройств при раздельном
приводе механизма передвижения крана.
Безусловно, что перекос ходовых колёс крана является
главной причиной преждевременного появления дефектов
в элементах подкранового пути. Этот недостаток можно встретить у многих кранов, как новых, так и длительно эксплуатирующихся. Перекос приводных колёс механизма передвижения
крана может находиться в следующих сочетаниях:
– оба колеса имеют перекос в одну сторону;
– оба колеса имеют перекос в разные стороны;
– одно колесо имеет перекос, а другое установлено правильно.
Причинами перекоса приводных колёс могут быть:
– перекос моста крана;
– непараллельность плоскостей концевой балки под установку букс;
– смещение оси отверстия в корпусе буксы под оси (вал);
– перекос отверстий в концевых балках к оси крана;
– разница в диаметрах беговых дорожек ходовых колёс.
Перекос приводных ходовых колёс крана является в большинстве случаев первопричиной возникновения большинства ранее перечисленных дефектов элементов кранового сооружения.
Существующими исследованиями установлено, что предельно допустимый угол перекоса составляет 1'43" (одна минута
сорок три секунды). Такой предельный угол перекоса приблизительно соответствует нормальному разбегу ходового колеса со
77
свободным перемещением на оси. Во всех остальных случаях
перекоса оси колеса более указанного происходит их поперечное скольжение по направляющей, набегание на неё, срезание
граней головки и далее сход колёс крана с направляющей.
Перекос приводных колёс крана приводит к появлению
поперечных горизонтальных сил, приводящих к износу и преждевременному разрушению крепления направляющей, подкрановой балки, появления шумов, вибрации, значительному росту
величины динамических нагрузок, передаваемых на элементы
кранового сооружения.
Причинами поперечного разрушения направляющих, как
правило, являются подрезы или недоваренные кратеры на подошве в местах их приварки, т. е. в местах, где возникают максимальные растягивающие напряжения при работе. Этот дефект
характерен в основном для направляющих типа Р.
Одной из причин преждевременного износа головок
направляющих и поверхностей катания ходовых колёс кранов
является недостаточная твёрдость стали рабочих поверхностей.
Имеющимися исследованиями установлено, что максимальная
твёрдость беговых дорожек ходовых колёс должна находиться
в пределах 300–350 НВ. Соотношение твёрдости рабочих поверхностей ходовых колёс и твердости рельсов должно находиться в пределах 1,2–1,4. В этом случае интенсивность износа
соприкасающихся поверхностей будет минимальна.
Волнообразный износ направляющих как один из дефектов
кранового сооружения исследован недостаточно. Однако по
имеющимся наблюдениям установлено, что появлению такого
дефекта способствуют следующие факторы:
– просадка направляющих на отдельных участках из-за недостаточной жёсткости постели;
– неисправности стыков направляющих;
– частое торможение или неравномерное движение на отдельных участках;
– эллиптичность ходовых колёс крана;
78
– изменение механических характеристик стали направляющей;
– большая разница в твёрдости направляющей и ходового
колеса крана.
Осадка фундаментов колонн как одна из причин нарушения нормируемых характеристик кранового сооружения встречается крайне редко. Она возможна при устройстве фундаментов на слабых грунтах, при высоком уровне грунтовых
вод, неудовлетворительном отводе поверхностных вод и неравномерном складировании материалов большой массы в пролёте.
Данный дефект чаще всего имеет место при устройстве открытых крановых эстакад.
Подкрановые конструкции открытых эстакад, а также конструкций, работающих в экстремальных условиях: вечная мерзлота, сейсмические воздействия и агрессивная среда, требуют
к себе более пристального внимания. Сроки их периодических
осмотров и обследований должны быть значительно сокращены.
4.4. Эксплуатация надземных крановых сооружений
Эксплуатация надземных крановых сооружений должна
осуществляться в соответствии с требованиями, изложенными
в ПБ 10-382-00 и РД 50:48:0075.03.05.
С целью предупреждения возможных аварийных ситуаций
при эксплуатации мостовых кранов, преждевременного износа
элементов кранового сооружения, необходимо проведение текущих и периодических осмотров и обследований их технического состояния. Как правило, обследованию должны быть подвергнуты все элементы кранового сооружения.
Согласно названным нормативно-техническим документам, надзор и содержание за крановыми сооружениями включает ежесменный, текущий и периодические осмотры, техническое
освидетельствование и экспертизу промышленной безопасности
зданий и сооружений с крановыми нагрузками.
79
При текущих осмотрах кранового сооружения крановщик
ежесменно визуально оценивает техническое состояние всех
элементов конструкции.
Периодические осмотры кранового сооружения должны
проводиться силами инженерно-технических работников предприятия-владельца.
Инструментальное обследование технического состояния
фундаментов, колонн, подкрановых конструкций, элементов сооружения должно проводиться специалистами специализированной независимой организации, имеющей лицензию органов
Ростехнадзора. В состав комиссии по обследованию крановых
сооружений должны входить инженер-строитель, инженерпутеец и дипломированный геодезист.
Для выявления отклонения в пространстве элементов кранового сооружения от проектных значений, как правило, используются геодезические приборы: нивелир, теодолит, а также стандартные мерительные инструменты: рулетки, стальные линейки,
штангенциркули, стальные струны и другие приспособления.
Для проведения осмотров и геодезических измерений планово-высотного положения элементов кранового сооружения
они должны быть оборудованы проходными галереями и площадками по всей длине. Во многих случаях такая работа связана
с определёнными трудностями: необходимостью устройства дополнительных площадок и подмостей, лестниц для обеспечения
доступа к ним, ошибками измерений из-за плохой видимости
и отражений от мерной линейки.
В настоящее время разработана автоматическая лазерная
система для контроля и измерения положения направляющих
крановых сооружений в пространстве. Она включает в себя
управляемую по радио самодвижущуюся измерительную каретку и лазерный излучатель. Определение высотного и планового
положения направляющих относительно лазерного луча производится с точностью 1–1,5 мм. Максимальная длина измеряемого пути составляет 200 м.
80
Для выявления внутренних дефектов в соединениях элементов металлоконструкций подкранового пути, самих металлоконструкциях используют неразрушающие методы контроля:
ультразвуковой, рентгеновский, магнитографический и капиллярный.
Каждый из указанных методов неразрушающего контроля
имеет свои достоинства и недостатки, а также технические возможности, поэтому может быть использован для решения определённого круга задач.
В отдельных случаях может возникнуть необходимость
в проведении специальных анализов материалов металлоконструкций: химанализ, уточнение марки стали, определённых механических характеристик. Для этого из элементов металлоконструкций должны быть изготовлены образцы определённых
размеров, согласно требованиям существующих ГОСТов на
проведение таких испытаний. Однако необходимость проведения таких исследований возникает крайне редко.
Для оценки степени агрессивности среды эксплуатации крановых сооружений и её воздействия на металлические конструкции следует руководствоваться требованиями СНиП 2.03.11–85
и СНиП 3.04.03–85.
При выявлении в результате обследований значительных
осадок фундаментов колонн необходимо в первую очередь выявить причину их появления. Для оформления заключения по
изменению положения оснований и фундаментов необходимо
знание физических и прочностных характеристик грунтов, которые определяют согласно ГОСТ 5812–82 в специализированных
лабораториях.
В случае необходимости проводят проверочный расчёт
с учётом действия фактических и прогнозируемых нагрузок
и действительного технического состояния подкрановых конструкций.
81
5. НАЗЕМНЫЕ КРАНОВЫЕ СООРУЖЕНИЯ
Требования к проектированию, устройству и эксплуатации
наземных крановых сооружений регламентируются приведенными ранее нормативными документами. Однако первичным
документом, определяющим номинальные параметры устройства кранового сооружения, является паспорт и инструкция по
эксплуатации крана. При этом требования паспорта должны
быть не ниже требований ПБ 10-382-00 «Правил устройства
и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов».
Наземные крановые сооружения включают в себя нижнее
и верхнее строение.
5.1. Требования к устройству нижнего строения
Нижнее строение рельсового пути состоит из земляного
полотна и устройств для отвода воды.
Земляное полотно представляет собой ровную площадку,
выполненную преимущественно из грунта. Оно должно обеспечивать достаточную прочность и устойчивость (неизменяемость
формы под действием нагрузок, атмосферных осадков и других
факторов), иметь относительно небольшую стоимость устройства и эксплуатации при соблюдении необходимого качества
основания.
Строительная площадка под крановый путь должна быть
очищена от строительного мусора, ненужных строительных материалов, а в зимнее время – от снега и льда. После этого снимают слой почвы с растительным покровом.
До начала возведения земляного полотна на местности
необходимо установить разбивочные знаки – оси нитей направляющих, высотные отметки – реперы, полосы отвода.
Продольный уклон площадки земляного полотна должен
быть не более 0,003 для башенных кранов и в пределах 0,002–0,005
для козловых кранов, а на длине 10 м не должен превышать 0,01.
82
Допускается площадку земляного полотна на дренирующих
и скальных грунтах выполнять горизонтальной.
Поперечный уклон площадки земляного полотна на недренирующих грунтах должен быть в пределах 0,08–0,01 и выполнен односкатным в сторону водоотвода (рис. 36).
Для козловых кранов земляное полотно должно иметь
двухскатный профиль, но допускается и односкатный (рис. 37).
Рис. 36. Профили наземного пути на деревянных полушпалах
Превышение земляного полотна одной рельсовой нити над
другой в одном поперечном сечении не должно превышать
100 мм. Отметка верха земляного полотна каждой рельсовой ни83
ти должна проверяться с интервалом 6 м. Результаты проверки
заносятся в паспорт рельсового пути или другие документы.
Земляное полотно полностью возводится из основного (материкового) или насыпного грунта, а также из смешанного – основного и насыпного грунта. При этом в местах примыкания
насыпного грунта к основному должны устраиваться откосы
1:1,5. Насыпной грунт должен быть песчаным или однородным
с материковым.
Рис. 37. Наземный путь козлового крана:
а – план; б – поперечный профиль; 1 – рельс; 2 – опорный элемент; 3 –
выключающая линейка (копир); 4 – тупиковый упор; 5 – балластная
призма; К – колея кранового пути; Lз – длина земляного полотна; В –
ширина земляного полотна; hб – высота балластной призмы; вбп – ширина балластной призмы; воэ – размер опорного элемента; lо – расстояние
между осями полушпал; lт – длина тормозного пути крана; Lп – длина
кранового пути
84
При устройстве насыпного земляного полотна его устраивают послойно, с толщиной слоя не более 200 мм и обязательным послойным уплотнением. Способ уплотнения и толщина
уплотняемого слоя определяются в зависимости от вида грунта,
его естественной плотности, а также от типа применяемых грунтоуплотняющих машин и оборудования (табл. 12).
Уплотнение земляного полотна рекомендуется производить
при оптимальной влажности грунта, которая для различных типов грунтов колеблется в пределах от 8 до 25 % (табл. 13).
Если влажность грунта отличается от оптимальной, то
необходимо принять меры по его доувлажнению или осушению.
Влажность грунта следует определять по ГОСТ 5180.
При возведении земляного полотна на слабых основаниях,
водонасыщённых глинистых, лёссовых и других просадочных
грунтах, минимальное возвышение бровки насыпи над уровнем
длительного стояния поверхностных вод или над уровнем грунтовых вод следует принимать в зависимости от глубины промерзания и типа грунта (табл. 14).
При возведении земляного полотна из насыпного грунта
не допускается:
– применять грунт с примесью строительного мусора, древесных отходов, льда, снега, дёрна;
– применять недренирующий грунт (глину, суглинок)
в смеси с дренирующим;
– прикрывать слой высокодренирующего грунта грунтом
с меньшей дренирующей способностью;
– укладывать мёрзлый грунт, а также талый в смеси
с мёрзлым;
– возводить земляное полотно во время сильного снегопада
без принятия мер по его защите от включений снега;
– уплотнять грунт поливкой воды в зимнее время.
После отсыпки и уплотнения земляного полотна необходимо произвести проверку его плотности (г/см3) с интервалом
12,5 м при применении деревянных шпал для рельсового пути
85
под башенные краны или под каждой железобетонной балкой.
Для козловых кранов плотность грунта рекомендуется проверять под каждой направляющей с интервалом 6 м.
Таблица 12
Уплотнение насыпного грунта
№
п/п
1
2
3
Способ
уплотнения
Вид грунта
Лёгкий и тяжёлый
суглинок, супесь,
связные грунты
Песок с примесью
щебня, гравия. Несвязные и малосвязные грунты с содержанием глинистых фракций
до 60 %
Все виды связных
грунтов в местах
примыкания и в
зимнее время
Укатка
Тип уплотняющей машины
и оборудования
Самоходные
катки масса
6–10 т
Число
проходов
Толщина
слоя, мм
6–10
150–200
Вибрация
Прицепные
виброкатки
3–5 т и др.
вибромашины
3–4
До 150
Трамбовка
Электротрамбовки или
навесные
ударные трамбовки
–
100–200
Таблица 13
Оптимальная влажность грунта
№
п/п
1
2
3
4
5
6
86
Вид грунта
Песок
Супесь
Суглинок
Тяжёлый суглинок
Пылеватый суглинок
Глина
Оптимальная влажность, %
8–12
9–15
12–18
15–22
17–23
18–25
Таблица 14
Необходимое возвышение бровки полотна
над уровнем поверхностных и грунтовых вод
Грунты земляного
полотна
Дренирующие грунты
Недренирующие грунты –
мелкие, пылеватые, пески
и супеси
Суглинки и глины
Минимальная величина возвышения бровки полотна (м) над уровнем грунтовых или
длительного стояния поверхностных вод
(  20 дней) при глубине промерзания, м
1
1,5
2
2,5 и 
0,4
0,7
0,9
1,0
0,7
1,0
1,2
1,35
0,8
1,2
1,35
1,7
Плотность грунта должна соответствовать значениям, приведенным в табл. 15. Если измеренные значения плотности
грунта земляного полотна не соответствуют табличным данным,
то его необходимо доуплотнять. Данные измерений одним из
современных методов заносят в паспорт кранового сооружения
или оформляют актом.
Способ измерения плотности грунта – метод зондирования
с помощью удлинённого ударника. Для оценки степени уплотнения грунта перед укладкой балластной призмы также могут
применяться другие методы: режущих колец, пенетрии, радиометрический и др.
Протяжённость земляного полотна принимается из условия обеспечения рабочей длины пути крана, которая определяется по формуле
Lзп  L + 2 δ т + 3h0, м,
где L – длина рельсовой нити, м; δ т  1 м – торцевое плечо балластной призмы; 3h0 – размер двух проекций откосов балластной призмы толщиной h0, м.
Ширина земляного полотна «А» определяется по формуле
87
А  К + S + 2 (а + δ ) + 3h0, м,
где К – колея крана, м; S – размер опорного элемента поперёк
пути, м; а  0,4 м – плечо земляного полотна; δ  0,2 м – боковое плечо балластной призмы.
Таблица 15
Плотность грунта земляного полотна
№
п/п
Тип грунта
Башенные краны
Козловые краны при классе
нагружения
Н1
Н2
Н3
Н4
1
Мелкие пылеватые
пески
1,7
1,55
1,6
1,65
1,7
2
Супеси
1,65
1,6
1,65
1,7
1,75
3
Суглинки:
мелкие, пылеватые
тяжёлые
глины
1,5
1,55
1,5
1,55
1,55
1,40
1,60
1,55
1,45
1,60
1,60
1,50
1,65
1,60
1,55
Земляное полотно должно быть ограждено от стока поверхностных и производственных вод канавами. Поперечный
профиль водоотводных канав должен быть трапецеидальной
формы, глубиной не менее 350 мм и шириной по дну не менее
250 мм с откосами при песчаных и супесчаных грунтах 1:1,5,
при остальных грунтах 1:1. В скальных грунтах допускается
устраивать водоотводные канавы треугольной формы глубиной
не менее 250 мм с откосами 1:0,2. В условиях повышенной влагонасыщённости грунта сечение водоотводных канав необходимо увеличивать.
Допускается засыпка водоотводных канав высокодренирующим материалом: щебень, гравий и крупнозернистый песок.
При устройстве кранового пути вблизи котлованов и выемок расстояние от края дна выемок до нижнего края балласт88
ной призмы должно быть не менее глубины выемки плюс
400 мм. Для песчаных и супесчаных грунтов – не менее 1,5 глубины выемки плюс 400 мм.
Основными дефектами нижнего строения наземного рельсового пути являются:
– полное его отсутствие;
– несоответствие плотности грунта (несущей способности)
требованиям проекта;
– отсутствие или засорение водоотводных канав;
– несоответствие необходимых уклонов земляного полотна
нормативным требованиям.
После устройства земляного полотна необходимо составить «Акт освидетельствования скрытых работ». Данный документ идёт как приложение к «Паспорту кранного пути».
В акте необходимо отразить фактические продольные
и поперечные уклоны по всей длине и в месте стоянки крана,
плотность грунта после уплотнения через каждые 3–6 м под
каждой нитью кранового пути, в зависимости от типа опорных
элементов. Знакопеременные уклоны на длине, равной двум базам крана в месте его стоянки, не допускаются.
5.2. Требования к устройству верхнего строения
К элементам верхнего строения наземного рельсового пути
относятся:
– балластная призма;
– опорные элементы;
– направляющие;
– скрепления стыковые и промежуточные;
– тупиковые упоры;
– выключающие линейки (копиры);
– элементы заземления.
Балластная призма отсыпается на приготовленную площадку земляного полотна под каждой направляющей нитью пу89
ти. При ширине колеи 4 м и менее балластная призма отсыпается на всю ширину пути. Она должна обеспечивать стабильное
положение направляющих нитей и передавать от опорных элементов давление на земляное полотно.
Высота балластной призмы определяется исходя из расчёта
на основе допускаемых напряжений в элементах верхнего строения пути и прочности земляного полотна. Минимальная толщина балластной призмы должна быть не менее 100 мм.
В качестве материала балластной призмы крановых путей
следует применять щебень из природного камня по ГОСТ 7392,
гравий или гравийно-песчаную смесь, крупный или мелкозернистый песок по ГОСТ 7394, а также гранулированные и доменные
шлаки с размером фракций, соответственно, 0,5–3 и 3–60 мм
и прочностью на сжатие не менее 0,4 МПа.
В материалах балластной призмы объём пылеватых частиц
размером менее 0,15 мм ограничен:
– в щебне фракции 25–70 мм – не более 2 %;
– в песке фракции 0,5–3 мм – не более 10 %, в том числе
глины – не более 3 %;
– в шлаке – не более 4 %.
Использование металлургических шлаков в качестве материала балластной призмы не рекомендуется.
Гранулометрический состав материала балластной призмы
определяется до начала её устройства. Результаты определения
состава материала балластной призмы заносятся в «Паспорт
кранового пути».
Боковые стороны балластной призмы должны иметь откосы 1:1,5 при устройстве её из щебня или гравия. При использовании шлаков откосы балластной призмы должны иметь откосы
1:1,2–1,5, а сами откосы должны быть дополнительно ограждены невыветриваемым материалом в ветровых районах 4-й и 5-й
категорий по ГОСТ 1451.
На земляное полотно, состоящее из недренирующих материалов, перед укладкой балластной призмы из щебня или гравия
90
при её высоте более 300 мм, рекомендуется дополнительно отсыпать песчаную подушку высотой 50–100 мм.
При укладке балластной призмы на увлажнённое земляное
полотно высоту балластного слоя рекомендуется увеличить на
10–20 %.
Объём балластного материала призмы определяется по
формуле:
Vб = 1,3  2  Lп  hб (lоэ + 1,5hб + 0,4), м3,
где 1,3 – коэффициент, учитывающий уплотнение и потери балластного материала при устройстве балластных призм; 2 – число
балластных призм; Lп – длина рельсового пути, м; hб – требуемая
высота балластного слоя под рельсовыми опорными элементами, м; lоэ – длина опорных элементов, м; 0,4 – удвоенная ширина
плеча (бровки) балластной призмы.
Верх балластной призмы после укладки опорных элементов и направляющих дополнительно подсыпают слоем балласта,
высотой не менее чем 50 мм, а при деревянных полушпалах – на
высоту не менее чем 2/3 их высоты.
Тип опорных элементов предусматривается проектом кранового пути. Выбор типа опорных элементов производится на
основе их расчёта на прочность. Обычно при нагрузке от ходового колеса на рельс до 275 кН применяются деревянные или
железобетонные полушпалы. При большей нагрузке рекомендуется применять железобетонные балки типа БРП.
5.3. Монтаж элементов верхнего строения
К состоянию стыков и скреплений рельсов предъявляются
следующие требования:
1. Стыки должны быть сболчены на полное число болтов: 4
или 6.
2. Болты должны быть смазаны и поставлены в шахматном
порядке поочерёдно гайками внутрь и наружу колеи.
91
3. Все болтовые соединения рельсового пути должны быть
затянуты путевыми шурупогаечными ключами. Применение
удлинителей не допускается.
4. Между рельсами в стыке оставляется зазор, величина которого не должна превышать 12 мм. Для козловых кранов по
РД-10-117–95, в зависимости от класса точности, 2–4 мм – при
монтаже и 6 мм – при эксплуатации.
5. Взаимное смещение торцов стыкуемых направляющих
в плане не должно превышать 2 мм, а по высоте – 3 мм. По требованиям РД-10-117–95, при монтаже – 1 мм и при эксплуатации – 2 мм.
6. Прикрепление направляющих к деревянным полушпалам должно производиться полным комплектом шурупов или
костылей. Промежуточные трёхдырные подкладки под направляющие должны устанавливаться в шахматном порядке: 2 отверстия с внутренней стороны, 1 отверстие и т. д.
Для предотвращения преждевременного «выхода» костылей из полушпал необходимо забивать их вертикально, не допуская изгиба. Перед забивкой костылей в деревянные полушпалы следует сверлить отверстия диаметром 12 мм и глубиной 130 мм, а для путевых шурупов – диаметром 18 мм и глубиной 155 мм.
Для предотвращения шурупов от самовывинчивания в отверстия полушпал перед их монтажом рекомендуется заливать
расплавленный тугоплавкий битум. Не допускается забивка шурупов молотком и без установки прижимов. Повторный монтаж
костылей в старые отверстия полушпал допускается при забивке
в них деревянных пробок.
7. Стыки рельс на полушпалах следует располагать между
полушпалами. При продольных опорных элементах (железобетонных балках) стыки направляющих необходимо смещать относительно их концов на расстояние не менее половины длины
двухголовой стыковой накладки.
92
8. Стык одной направляющей нити следует смещать относительно стыка другой на длину не менее размера стандартной
железнодорожной накладки плюс 10 мм.
9. Приваривать направляющие к закладным деталям железобетонных опорных элементов не допускается.
10. Расстояние между осями полушпал должно соответствовать принятому в проекте на крановый путь или составлять
500 мм. Допускаемое отклонение расстояния не должно превышать 50 мм.
Рельсовые нити путей под башенные краны должны соединяться между собой металлическими стяжками с интервалом
не более 6,25 м или на каждой железобетонной балке. Конструкции стяжек и способы их крепления к рельсовым нитям
рассматривались ранее.
На рельсовых нитях кранового сооружения должны быть
установлены 4 тупиковых упора и ограничители передвижения
крана. Они должны быть окрашены в яркий отличительный
цвет. Ограждение рельсового пути выполняют согласно требованиям ГОСТ 23407.
5.4. Сдача в эксплуатацию наземного кранового сооружения
До начала обкатки кранового пути, согласно рекомендациям РД-10-117–95, необходимо определить упругую просадку
направляющих нитей. Для нагружения направляющих может
использоваться монолитный груз известной массы, величина которого должна контролироваться по динамометру. Упругая просадка направляющей при этом должна определяться геодезическим способом (нивелиром), устанавливаемым на расстоянии
не менее 10 м от контролируемой точки.
Расстояние между точками измерения упругой просадки
направляющих принимается равным не более 5 м, а при продольных опорных элементах (балках) – на их стыке и в середине, то есть через 3,12 м. Методика измерения упругой просад93
ки кранового пути приведена в РД 50:48:0075.01.05 (Приложение 10) или СП 12-103–2003.
Упругая просадка кранового пути определяется как разность измерений под нагрузкой и после снятия нагрузки. Результаты измерений заносятся в протокол измерений.
Крановый путь после его монтажа следует не менее 20 раз
обкатать краном без груза и произвести планово-высотную
съёмку положения направляющих нитей. При необходимости
производят рихтовку и выправку направляющих до положения
их в допустимых монтажных пределах.
После обкатки кранового пути краном вхолостую производят его обкатку номинальным для крана грузом не менее 5 раз
при различном положении груза относительно направляющих
нитей, изменяя тем самым величину нагрузки на ходовые колёса – стрелы для башенных кранов, грузовой тележки – для козловых кранов у опоры и на консоли.
Определённая после обкатки упругая просадка кранового
пути не должна превышать значений, указываемых в паспорте
крана или в нормативных документах. Согласно требованиям
РД-10-117–95 (Приложение 9.7), она должна быть для козловых
кранов после обкатки, в зависимости от класса нагружения сооружения и типа балластного материала, не более 4–13 мм.
Приёмо-сдаточные испытания кранового сооружения проводятся после завершения его устройства и обкатки. Комиссия
по оценке качества выполненных работ и их соответствия проекту формируется из представителей заказчика (председатель),
разработчика проекта пути и исполнителя работ, а также при
необходимости экспертов сторонних независимых организаций.
Она должна рассмотреть всю техническую документацию, сертификаты на материалы, комплектующие изделия и чертежи.
В комплект технической документации на одно крановое
сооружение входят:
– проект;
– паспорт;
94
– паспорт на тупиковые упоры, сертификаты, инструкции
по эксплуатации, описания, рабочие чертежи и другая документация на поставляемые материалы и комплектующие изделия;
– проект производства работ или технологические карты.
В процессе приёмки определяется упругая просадка кранового пути, производится геодезическая съёмка планововысотного положения направляющих нитей, которые должны
соответствовать нормативной документации и проекту кранового пути. Результаты измерений заносятся в Акт сдачиприёмки. Комиссия должна подписать и утвердить «Паспорт пути», что означает разрешение на его ввод в эксплуатацию. «Паспорт пути» является неотъемлемой частью документации на
крановый путь.
5.5. Классификация наземных путей козловых кранов
Наземные пути козловых кранов классифицируются, согласно РД-10-117–95, по классу точности и интенсивности
(классу) нагружения.
Класс точности кранового пути устанавливается в зависимости от скорости передвижения крана и времени работы механизма его передвижения в час/год (табл. 16).
Время работы механизма передвижения крана в год устанавливается в соответствии с ОСТ 24.090.85, в зависимости от
сочетаний режимов работы крана и механизма передвижения,
а также на основе данных ППР, но не более 4000 ч в год.
Класс нагружения рельсового пути устанавливается в зависимости от его грузонапряжённости, которая определяется по
формуле
Н = П/Пр(Qср + Qкр ) 10–6,
где П = 3,6  v  t – путь пробега крана за год, км; v – скорость передвижения крана, м/с; t – время работы механизма передвижения
крана в год, час; Пр – длина рельсового пути или эффективного
фронта работ, км; Q ср – средняя масса груза, т; Q кр – масса крана, т.
95
Средняя масса груза, перемещаемая краном, будет равна:
Qср = Qн  3 К р ,
где Qн – номинальная масса груза, поднимаемого краном,т; Кр –
коэффициент нагружения крана в соответствии с ГОСТ 25546
(табл. 17).
Таблица 16
Классы точности рельсового пути
Скорость передвижения
крана, м/с
Время работы механизма передвижения крана,
час/год
менее
250
от 250
до 1600
Менее 0,5
Т4
Т3
От 0,5 до 1,0
Т3
Т3
Т2
От 1,0 до 2,0
Т2
Т2
Т2
Т1
Т1
Т1
Т1
Более 2,0
от 1600
до 4500
более
4500
Таблица 17
Коэффициенты нагружения крана
Класс нагружения крана
Коэффициент нагружения
крана Кр
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
0,063
0,125
0,25
0,5
1
Класс нагружения кранового пути Н1–Н4 в зависимости от
его грузонапряжённости, в млн т км, перемещённых грузов на
километр длины кранового пути, определяется по табл. 18.
96
Таблица 18
Классы нагружения рельсового пути
Грузонапряжённость
пути, млн т км/км
Класс нагружения
кранового пути
3
3–15
15–80
80–360
Н1
Н2
Н3
Н4
Классификация наземных крановых сооружений козловых
кранов выполнена по аналогии с классификацией режимов работы кранов. Такая классификация позволит заранее планировать работы по техническому обслуживанию и ремонту кранового сооружения.
97
6. ПАСПОРТ КРАНОВОГО ПУТИ
Форма «Паспорта кранового пути» впервые была разработана для козловых кранов и приведена в РД-10-117–95. В нормативно-технической документации, изданной в последующие годы, также приводится подобный документ – СП 12-103–2003,
РД 50:48:0073.01.05, РД 50:48:0073.03.05.
Следует, видимо, признать, что такой документ нужен для
удобства эксплуатации и контроля за техническим состоянием
крановых сооружений. Предполагается, что при наличии паспорта кранового сооружения отношение к нему было бы точно
таким же, как к крану и его паспорту – основному техническому
документу.
«Паспорт кранового пути» должен оформляться организацией, выполняющей его проект. В нём содержится, прежде всего, информация об организациях, разработавших проект и выполнивших работы по устройству земляного полотна, монтажу
кранового пути, заземления, подпись лица, принявшего его
в эксплуатацию.
В «Общей части» паспорта приводятся данные о местонахождении кранового пути и краткая характеристика крана –
марка, заводской и регистрационный номера, грузоподъёмность,
режим работы, масса, максимальное давление ходового колеса
и т. д., в том числе время его установки.
В разделе «Технические данные» приводится вся необходимая техническая информация по земляному полотну, балластной призме, элементам верхнего строения и путевому оборудованию.
В разделе «Планово-высотное положение рельсовых нитей
и податливость пути» приводится вся информация о результатах
геодезических измерений положения направляющих нитей
и упругой просадки.
98
В разделе «Заземление рельсового пути» приводится схема
конструкции заземления и результаты периодического измерения сопротивления растеканию тока заземляющего устройства.
Последующие разделы «Паспорта кранового пути» содержат информацию, касающуюся содержания кранового пути
в технически исправном состоянии:
– сведения о ремонтах;
– сведения о лицах, ответственных за эксплуатацию;
– сведения об изменениях в проекте кранового пути;
– сведения о частичных и полных технических освидетельствованиях пути.
К «Паспорту кранового пути» прикладывается следующая
техническая документация:
1. Проект кранового пути и вся документация по нему, необходимая для заполнения паспорта.
2. Акт сдачи-приёмки земляного полотна под устройство
верхнего строения кранового пути, а также акты освидетельствования скрытых работ.
3. Акт сдачи-приёмки кранового пути в эксплуатацию.
4. Акт сдачи-приёмки заземляющего устройства.
5. Журнал осмотров кранового сооружения.
99
7. ДОПУСКИ НА ОТКЛОНЕНИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ КРАНОВОГО ПУТИ
ОТ ПРОЕКТНОГО ПОЛОЖЕНИЯ
Для надземных крановых сооружений допуски на предельное отклонение положения направляющих от проектного положения регламентируются в «Правилах…» по кранам ПБ 10-382–00,
РД 10-138–97, РД 50:48:0075.03.05. Сводные данные для мостовых
кранов при монтаже (устройстве) и эксплуатации по этим нормативным документам приведены в табл. 19.
Допуски на отклонения строительных конструкций от проектного положения по РД 10-138–97 приведены в табл. 20
и табл. 21.
Предельные величины отклонений направляющих наземных крановых путей от проектных значений регламентируются
большинством ранее приведенных нормативных документов.
ПБ 10-382–00 и ГОСТ Р 51248–99 регламентируют предельные
отклонения всего 5 параметров планово-высотного положения
направляющих крановых путей.
Требованиями РД 50:48:0075.01.05 «Рекомендации по
устройству и безопасной эксплуатации наземных крановых путей»
регламентируется 6 технических параметров кранового пути.
В то же время для козловых кранов по РД-10-117–95 регламентируется 10 параметров технического состояния пути.
Некоторое отличие требований подобных нормативных документов, по-видимому, объясняется размерами кранового пути,
сроком его эксплуатации, а также некоторыми особенностями
работы, конструкции башенных и козловых кранов. Сводные
требования указанных документов к техническому состоянию
крановых путей представлены в табл. 22.
В целом необходимо отметить незначительное отличие
в требованиях «Правил…» и РД по башенным и козловым кранам в части предельных отклонений планово-высотного положения головок направляющих, взаимного смещения торцов
100
и зазоров в стыках. При этом следует иметь в виду, что при изменении температуры на 10 °С и длины направляющей 12,5 м
зазор в стыке изменяется на 1,5 мм.
Таблица 19
Предельные величины отклонений направляющих
надземного кранового пути от проектного положения
№
п/п
1
2
3
4
5
Наименование
отклонения
Разность отметок головок направляющих
в одном поперечном сечении, мм:
при устройстве
при эксплуатации
Разность отметок
направляющих в одном
ряду на соседних колоннах, мм:
при шаге колон L  10 м
при шаге колон L  10 м
при эксплуатации
Отклонение в плане по
осям симметрии
направляющих (сужение – расширение колеи), мм:
при монтаже
при эксплуатации
Отклонение направляющих в плане от прямой линии, мм:
при монтаже
при эксплуатации
кривизна
Взаимное смещение
торцов направляющих
в плане и по высоте, мм
ПБ10382-00
РД10-138-97
РД50:48:0075.
03.05
< 40
< 40
0,001S < 15
0,005S < 40
0,001S < 15
0,005S < 40
10
10
10
0,0015L < 10
0,003L < 20
0,0015L < 8
0,0015L < 16
< 10 и 20
15
15
10
15
10
15
–
–
–
15
30
2(3)
15
30
2(3)
2
1(2)
1(2)
101
Окончание табл. 19
№
п/п
6
7
Наименование
отклонения
Зазор в стыках направляющих при длине 12,5 м
Смещение направляющей с оси подкрановой
балки:
для стальных
для ж/бетонных
ПБ10382-00
РД10-138-97
РД50:48:0075.
03.05
6
6(12)
6(12)
–
–
15(30)
20(60)
15(30)
20(60)
Примечание. В скобках приведены допустимые отклонения при эксплуатации кранов.
Таблица 20
Допуски на отклонения
строительных стальных конструкций
от проектного положения
№
п/п
1
2
3
4
5
6
102
Наименование отклонения
Разность отметок опорных поверхностей соседних колонн в ряду и в пролёте, мм
Смещение осей колонн и опор относительно разбивочных осей в опорном
сечении, мм
Стрела прогиба (кривизны) колонны,
опоры и связей по колоннам, мм
Смещение оси балки с разбивочной
оси вдоль ряда колонн, мм
Смещение опорного ребра балки с оси
колонны, мм
Отклонение колонн от вертикали (горизонтальные прогибы) в зависимости от высоты колонны H и режима
работы крана:
для зданий и крытых эстакад – А1–А3
Монтаж
Эксплуатация
3
10
5
15
0,013 длины
< 15
< 20
5
10
20
25
–
1/500 H
Окончание табл. 20
№
п/п
7
Наименование отклонения
Монтаж
А4–А6
А7–А8
для открытых эстакад –
А1–А3
А4–А6
А7–А8
Относительные прогибы балок, мм:
в вертикальной плоскости
в горизонтальной плоскости в зависимости от длины (шага колонн) L
–
Эксплуатация
1/1000 H
–
–
–
–
1/2000 H
1/500 H
1/2000 H
1/2500 H
–
< 1/400 L
–
< 1/500 L
Примечание. Регламентированные относительные прогибы стальных
балок в вертикальной плоскости не учитывают режимы работы кранов. Согласно существующей технической литературе, предельно допустимая величина деформации стальных подкрановых балок в вертикальной плоскости
принимается в зависимости от режима эксплуатации мостового крана.
Таблица 21
Допуски на отклонения строительных
железобетонных конструкций от проектного положения
№
п/п
1
2
3
Наименование отклонения
Разность отметок опорных поверхностей
колонн мм, при их высоте, м:
до 4
4–8
8–16
16–25
Смещение относительно продольной оси, мм:
колонны
подкрановой балки
Разность отметок верха колонн, опорных
площадок балок одноэтажных зданий, мм,
при высоте колонн, м:
Монтаж
Эксплуатация
20
25
30
40
25
30
35
50
8
8
10
10
14
20
103
Окончание табл. 21
№
п/п
Наименование отклонения
Монтаж
Эксплуатация
16
20
24
25
30
35
5
6
8
10
6
8
10
6
8
10
8
10
до 4
4–8
8–16
16–25
Отклонение от симметричности шага колонн при монтаже подкрановых балок, мм,
при их длине, м:
4
до 4
4–8
8–16
16–25
12
Отклонение балки от вертикальной оси
в верхнем сечении, мм, при её высоте на
опоре, м:
5
6
до 1
1–1,6
1,6–2,5
Разность отметок верхних полок балок:
вдоль ряда при шаге колонн L < 10 м
при шаге колонн L > 10 м
в поперечном сечении пролёта здания S:
на колоннах
в пролёте шага колонн
Деформации (прогибы) подкрановых балок:
7
104
при управлении с пола
режимах работы ПС: А1–А6
А7
А8
12
10
0,001L < 15 0,001L < 20
15
20
0,001S
0,002S < 40
Вертикальные
1/250 L
1/400 L
1/500 L
1/600 L
Горизонтальные
1/400 L
1/500 L
1/1000 L
1/2000 L
Таблица 22
Предельные величины отклонений направляющих
наземного кранового пути от проектного положения
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Разница отметок направ45–60
ляющих в сечении
Ширина колеи 
10
при монтаже
Смещение торцов напр.
3
по высоте и в плане
Зазоры в стыках напра6
вляющих при 0 °С
Разность высотных отме40
ток на длине 10 м
Предельный уклон:
продольный
поперечный
в месте стоянки крана
Отклонение в плане от
прямой на длине 10 м.
–
Жёсткие рамы
Балансирные тележки
Угол наклона в любой точке относительно попереч–
ного сечения направл.
Наибольшее отклонение
–
по высоте от центра нити
Отклонение от прямой
линии на базе 2000 мм
–
в горизонтальной и вертикальной плоскости
Упругая просадка пути:
деревянные шпалы
–
ж/б плиты
1,60
2,40
15
(10)
2
(1)
20–50
–
15
(6–12)
15
(10)
3
(2)
6
12
6
(2–5)
до 12
30
1,60
2,40
–
–
0,004
0,010
0,002
0,004
(до
0,01)
40
15
2
РД 50:48:
0075.01.05
ГОСТ
Р 51248–99
1
РД-10-117–95
ПБ 10-382–00
2. Козловые
Наименование
отклонений, мм
1. Башенные
№
п/п
2
До
15–20
20–25
–
25
10-60
–
–
5°–8°
(4–7)°
–
–
–
10-60
(5-40)
–
–
–
2–5
(1–4)
–
–
–
7
5
–
Примечание. В скобках даны отклонения при монтаже.
105
8. ЗАЗЕМЛЕНИЕ КРАНОВЫХ СООРУЖЕНИЙ
Все металлические элементы кранового сооружения
не находятся под электрическим напряжением, но вследствие возможного нарушения изоляции электрокабелей питания крана могут оказаться под ним. В соответствии с требованиями «Правил
устройства электроустановок» они должны быть заземлены для
обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Для выполнения этого требования направляющие нити крановых путей
должны быть надёжно соединены с заземляющим устройством.
Количество заземляющих устройств для наземных крановых сооружений зависит от их длины. На каждые 50 м длины
кранового пути необходимо устраивать не менее одного заземляющего устройства. Заземляющее устройство крановых путей
необходимо выполнять независимо от существующей системы
электроснабжения сети – глухозаземлённой или изолированной
нейтрали.
При глухозаземлённой нейтрали, помимо схемы заземления,
направляющие нити кранового пути и металлоконструкции крана
дополнительно соединяют с глухозаземлённой нейтралью через
нулевой провод кабеля питания электрооборудования крана.
При изолированной нейтрали заземление осуществляют
путём соединения направляющих нитей кранового пути с заземляющим контуром питающей станции или с устройством очага
заземления.
Направляющие нити крановых сооружений в начале
и конце пути, а также стыки направляющих должны быть соединены между собой перемычками и присоединены к заземлителю, образуя непрерывную электрическую цепь.
Для выполнения заземления наземных крановых путей
необходимо выполнить очаг заземления, замерить его величину
и после этого присоединить к рельсам. Величина сопротивления
заземления должна быть не больше 10 Ом при питании крана от
106
распределительного устройства с глухозаземлённой нейтралью
и 4 Ом с изолированной нейтралью.
При большей величине сопротивления заземления необходимо сделать повторное заземление, увеличить количество заземлителей или искусственным способом понизить удельное сопротивление грунта.
Между крановыми путями и пунктом подключения электроснабжения крана (распределительным щитом, рубильником
и т. д.) прокладывают соединительный проводник, которым соединяют между собой направляющие и корпус пункта подключения крана. Нулевой провод питающей линии должен быть
присоединён к корпусу подключаемого пункта.
Возможные схемы заземления кранового пути представлены на рис. 38 и рис. 39.
Рис. 38. Схема заземления путей башенного крана:
а – расположение очагов заземления у торцов крановых путей; б – расположение очагов заземления вдоль крановых путей: 1 – очаг заземления; 2 – крановый путь; 3 – распределительный пункт; 4 – четырёхжильный кабель; 5 – перемычка; 6 – соединительный проводник; 7 – башенный кран
107
Рис. 39. Схема заземления путей козлового крана:
1 – искусственный заземлитель; 2 – крановый путь; 3 – распределительный щит; 4 – четырёхжильный кабель; 5 – перемычка; 6 – соединительный проводник; 7 – кран
В случае питания башенного крана от отдельной передвижной электростанции, находящейся на расстоянии не более
50 м, заземляющее устройство путей может не устраиваться.
Как правило, электростанция имеет своё заземляющее устройство. В этом случае нулевой провод кабеля питания необходимо
присоединить к направляющим.
В качестве заземлителей, в первую очередь, следует использовать постоянные стальные трубопроводы, проложенные
в грунте, обсадные трубы, металлические и железобетонные
конструкции зданий при условии наличия надёжного контакта
с землёй, что должно определяться замером сопротивления заземления.
Заземляющими проводниками не могут служить трубопроводы чугунные, временные на строительных площадках, а также
трубы с горючими жидкостями и газом.
108
При отсутствии естественных заземлителей устраивают
искусственные или переносные инвентарные заземлители типа
ПЭС-15.
Перед устройством искусственных заземлителей рекомендуется провести замер удельного сопротивления грунта, которое
различно для разных типов грунтов и колеблется в широких
пределах – от 0,08  104 до 10  104 Ом см. Например для песка
оно равно (4–10)  104 , для глины – (0,08–0,7)  104 Ом см.
При весьма высоком удельном сопротивлении грунта производится его уменьшение путём искусственной обработки почвы
поваренной солью. Для этого в траншею с заземлителем производится послойная укладка соли толщиной 1 см и земли с поливкой
каждого слоя водой из расчёта 1–1,5 л на 1 кг соли (рис. 40).
Рис. 40. Соединение вертикальных заземлителей между собой и рельсовыми путями:
а – в токопроводящих грунтах; б – в нетокопроводящем грунте; 1 – заземлитель; 2 – соединительный провод; 3 – слой земли; 4 – слой соли
109
Заземление выполняется в виде очага из трёх заземлителейстержней, расположенных по треугольнику или по прямой линии.
В качестве заземлителей применяют стальные трубы диаметром
50–5 мм, угловую сталь с размером полок 50–60 мм, стальные
стержни диаметром 10–20 мм длиной 2–3 м. Схема устройства
искусственного очага заземления приведена на рис. 40.
Заземлители устанавливают или завинчивают в предварительно вырытые траншеи глубиной от 300 до 700 мм и пробуренные в них скважины таким образом, чтобы на поверхности оставались концы длиной от 100 до 200 мм, к которым привариваются соединительные проводники. Перед засыпкой траншеи концы
заземлителей и соединительные проводники обрабатывают антикоррозийным покрытием и составляют акт скрытых работ.
При сроке эксплуатации крановых путей до 3 месяцев на
одном объекте допускается забивать заземлители непосредственно в грунт. При этом длина выступающей части заземлителя должна составлять не более 100 мм, которая вместе с соединительными проводниками окрашивается в чёрный цвет.
Соединение обоих направляющих нитей с заземлителем
необходимо выполнять двумя проводниками, в качестве которых следует использовать круглую сталь диаметром 6–9 мм или
полосовую сталь толщиной не менее 4 мм и площадью сечения
не менее 48 мм2.
Применение изолированных проводников не допускается.
Перемычки между стыками направляющих и соединительные
проводники от очага заземления присоединяют к ним на их
нейтральной оси с помощью штифтов или промежуточных пластин сечением 3 30 мм и длиной не менее 30 мм.
Прикрепление проводников к пластине производится сваркой внахлёст. Длина сварного шва должна быть не менее 30 мм,
а проверка качества его выполнения производится ударами молотка (рис. 41).
При сдаче-приёмке рельсового пути в эксплуатацию необходимо измерить сопротивление растеканию тока заземляющего
110
устройства. Результат измерения оформляется актом, заносится
в «Акт сдачи пути в эксплуатацию» и прикладывается к «Паспорту кранового пути». Величина сопротивления растеканию
тока, как уже говорилось выше, не должна превышать 10 или
4 Ом в зависимости от типа системы электроснабжения крана.
Рис. 41. Прикрепление соединительных проводников и перемычек
к направляющим:
1 – промежуточная пластина или штифт; 2 – соединительный проводник;
3 – накладка; 4 – направляющая; 5 – перемычка
Измерение сопротивления заземления и удельного сопротивления грунта выполняется любыми современными приборами, например измерителем сопротивления заземления М 416.
Заземление надземных крановых путей производится путём соединения каждой направляющей нити проводниками с заземляющим устройствам самого здания, которое выполняется
согласно требованиям правил ПУЭ.
111
9. ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
ПАРАМЕТРОВ КРАНОВЫХ СООРУЖЕНИЙ
Величина и интенсивность изменения параметров крановых сооружений не может быть предопределена заранее, поэтому контроль их состояния должен производиться систематически в соответствии с конкретными условиями эксплуатации, но
не реже сроков, указанных в соответствующих нормативных документах.
Такой контроль должен быть оперативным, отражать действительное техническое состояние крановых сооружений
и своевременно выявлять изменения их геометрических параметров в той стадии, когда можно производить рихтовку
направляющих, не останавливая производства. Кроме того, такой контроль поможет выяснить причины ненормальной работы
кранов и подкрановых конструкций.
Достижение этой цели обеспечивается регулярным геодезическим контролем геометрии крановых сооружений, которому, как правило, должен предшествовать визуальный осмотр
подкрановых конструкций и путей с целью определения их технического состояния.
В результате осмотра выявляются повреждения и преждевременный износ элементов и конструкций, выясняются их причины. После осмотра, при необходимости, осуществляется геодезический контроль, который может быть выборочным или
сплошным.
В процессе геодезического контроля определяется фактическое значение геометрических параметров путей – прямолинейность, превышения, ширина колеи, а также может быть
определён перекос ходовых колёс и моста мостовых и козловых
кранов.
Геодезический контроль может быть комплексным, когда
определяются все параметры пути, а также раздельным, когда
определяется значение только одного параметра.
112
Задачей геодезического контроля является своевременное
выявление сверхнормативных отклонений в той стадии, когда
можно ограничиться рихтовкой направляющих или их заменой
на отдельных участках и своевременным ремонтом механизмов
передвижения крана, а в отдельных случаях и его металлоконструкций.
По результатам геодезического контроля оценивается состояние определяемых геометрических параметров, их соответствие допустимым значениям, составляется график планововысотного положения направляющих, на основе которого создаётся проект рихтовки и ремонта кранового пути.
Геодезические измерения должны проводиться геодезистами, имеющими соответствующее образование и опыт проведения подобных измерений. Особенно это касается проведения
геодезических измерений надземных крановых сооружений.
В зависимости от условий проведения измерений геодезист должен уметь правильно выбрать метод определения отдельных геометрических параметров пути, оценить его точность
в соответствии с имеющимися техническими средствами.
В качестве основных геодезических приборов применяются теодолит и нивелир, а также струны, рулетки, металлические
линейки и другие приспособления.
Более совершенными и точными для проведения подобного рода работ являются современные электронные и лазерные
средства измерений. Уральский оптико-механический завод,
г. Екатеринбург, выпускает электронный «Тахеометр», который
позволяет проводить измерения углов и расстояний в двух плоскостях. Дальность измерений составляет 2000 м. Точность измерений в 5 раз выше, чем у оптико-механических приборов. Они
не дают «рефракции» (отклонения) визирного луча при небольших расстояниях (500 мм) до измеряемого предмета, что характерно для оптико-механических приборов. Наличие дисплея даёт возможность программирования результатов обработки данных измерений.
113
Допускаемые отклонения элементов крановых сооружений, согласно действующей в России нормативно-технической
документации, приводились ранее. Поэтому кратко остановимся
на возможных способах проведения измерений планововысотного положения направляющих крановых путей.
9.1. Измерение ширины колеи
Ширина колеи может быть определена методами непосредственного или косвенного измерения. Каждый из них применяют в зависимости от конструктивных особенностей крановых сооружений и условий, в которых производятся измерения.
Сущность косвенного метода состоит в том, что ширина
колеи пути вычисляется по координатам точек направляющих
путей, определённых с пунктов геодезической опорной сети, создаваемой в пролёте цеха или на площадке. Данный метод подразделяется на ряд способов, которые зависят как от вида опорных сетей, так и от способов определения положения направляющих осей относительно пунктов опорной сети. Они довольно
сложны, требуют значительных вычислений, а следовательно
много времени.
Метод непосредственного измерения включает в себя два
способа: контактный и механический.
Контактный способ линейного измерения состоит в том,
что ширина колеи определяется по результатам непосредственного измерения расстояний между осями направляющих в определяемых точках пути. Данный способ является самым простым,
так как не требует сложной аппаратуры и высокой квалификации исполнителей. Он применяется на наземных крановых сооружениях при небольшой ширине колеи (башенные краны), которая должна быть свободна от материалов, а также на надземных сооружениях доступных для непосредственного измерения
и относительно небольших пролётах.
114
Перед измерением ширины колеи на верхней грани
направляющей определяют и фиксируют керном точки осей
в измеряемых сечениях. Расстояние между этими точками в поперечнике пути измеряют стальной компарированной рулеткой,
штриховыми или шкаловыми лентами и проволоками.
Так как изменение ширины колеи происходит в небольших
пределах, то для его измерения могут быть применены различные простейшие приспособления.
Приспособление, представленное на рис. 42, состоит из
двух струбцин, закреплённых за рельсы, стальной проволоки 1
и линейки 5 с отсчётным приспособлением. Наведение на ось
рельса производится винтами 8.
Рис. 42. Устройство для непосредственного измерения ширины колеи:
1 – проволока; 2, 7 – струбцины; 3 – фиксатор оси направляющей; 4 –
груз; 5 – линейка; 6 – блок; 8 – наводящий винт
Для измерения ширины колеи применяется также примерно аналогичный прибор И.К. Яценко, а также другие устройства
и приспособления.
115
На точность измерения ширины колеи контактным способом влияют:
– компарирование мерного прибора;
– провес его;
– температура окружающей среды;
– неравномерное натяжение прибора;
– погрешности фиксации точек и отсчёта по шкале;
– неперпендикулярность прибора к оси пути и его колебания при измерении.
Мерные инструменты должны быть компарированы.
Натяжение в процессе измерения осуществляется при помощи
динамометров с силой, соответствующей силе натяжения при
компарировании – 100 Н.
Предельную величину погрешности, обусловленную провесом мерного инструмента, определяют по известной зависимости
8f 2
L 
,
3L
где L – измеряемая ширина колеи, м; f – стрела провеса для данной ширины колеи, определяется непосредственным измерением
для применяемого мерного устройства. При L = 20 м и f = 10 см
погрешность составит  L = 1,3 мм.
Аналогичным образом подсчитывается погрешность от
влияния температуры Lt : её изменение при компарировании
инструмента и проведении измерений
Lt  Lo  t   ,
где Lо – длина рулетки (приспособления) при температуре компарирования; t – разность температур при компарировании
и измерении;  = 1,2  10–5 для стали,  = 0,5  10–6 для инвара –
коэффициент температурного расширения.
116
При изменении температуры t = 2° для стальной рулетки,
при  = 1,210–5 для ширины колеи L = 20 и 40 м средняя квадратичная погрешность составит 0,5 и 1 мм.
Предельная погрешность измерения ширины колеи L,
обусловленная неперпендикулярностью мерного прибора к оси
пути, определяется по формуле
L 
h2
,
2L
где h – отклонение рулетки или мерного прибора от перпендикуляра, мм; L – ширина колеи в мм.
При ширине колеи L = 10 м и отклонении рулетки h = 10 см
погрешность измерения составит 0,5 мм, а при отклонении на
20 см погрешность измерения – 2 мм. Поэтому ширину колеи
необходимо измерять в створе боковых граней колонн или
в начале и конце пути построить прямые углы, а в промежутке
непосредственным промером с точностью не ниже 10 см наметить
положение определяемых точек. Углы строят с точностью 5–10!.
Вычитаемая величина поправки, учитывающая провес ленты, наклон линии измерения – отклонение от линии створа, может быть определена по формуле
 L  6  Lф 105 ,
где Lф – ширина колеи при измерении, полученная фактически.
Поправка на влияние температуры при измерении ширины
колеи может быть определена по формуле
Lt  12  Lф   t 106  12  Lф (t  tк )106 ,
где t – температура воздуха при измерении; tк – температура
воздуха при компарировании стальной рулетки.
Поправка на влияние температуры при измерении вносится со знаком температуры. Ширина колеи в этом случае подсчитывается по формуле
L = Lф 1  6 105  12 106 (t  tк )  .
117
Таким образом, контактный способ линейного измерения
ширины колеи с учётом влияния неблагоприятных факторов
может обеспечить необходимую точность измерений, вполне
достаточную для объективной оценки состояния ширины колеи.
Однако, несмотря на простоту, применение этого способа весьма ограничено, особенно при определении ширины колеи
надземных путей. Это ограничение обусловлено недоступностью надземных путей, наличием токопроводов вблизи одной из
рельсовых ниток, повышенной опасностью работ и т. д.
Механический способ измерения ширины колеи заключается в том, что длину пролёта можно представить как сумму двух
величин:
L = B + l i,
где В – некоторая постоянная величина (базис), близкая по своему значению к проектному значению ширины колеи; li – переменная величина, обусловленная изменениями фактической ширины колеи.
За «базис» может быть принят участок главной балки мостового крана, а изменения li = l1 + l2 ширины колеи регистрируют специально разработанными для этой цели приборами.
Измерения осуществляют при перемещении «базиса» вдоль
пролёта цеха на каждой рельсовой нити пути – l1 и l2.
Измерения осуществляют приборами, сконструированными А.А. Такшеевым и В.Ф. Черниковым, В. Янушем, И.М. Репаловым (РО-50).
9.2. Определение непрямолинейности направляющих
и положения выравнивающих линий
Непрямолинейность направляющих крановых путей характеризуется относительными смещениями её точек. Для определения боковых смещений направляющих путей применяется
ряд способов непосредственного и косвенного измерения.
118
Наибольшее распространение получили способы «створных измерений». Они наиболее производительны и обеспечивают необходимую точность измерений. Боковые смещения измеряют от прямых линий, проходящих через пункты вспомогательной опорной сети, расположенных вдоль обеих направляющих нитей. В качестве прямой линии используются струна,
натянутая между двумя точками на расстоянии до 50 м, либо оптический луч, проходящий через эти точки. Способы измерения,
соответственно, получили название струнного и оптического
створов.
После определения непрямолинейности направляющих
необходимо найти положение «выравнивающих» линий.
Задача заключается в выравнивании двух направляющих
ниток после определения ширины колеи и непрямолинейности
каждой из них, т. е. задача «спрямления» положения двух параллельных линий, которые удалены друг от друга на расстояние, равное номинальной ширине колеи, и максимально приближаются к фактическим направляющим ниткам. Последнее
требование обеспечивает минимальное перемещение направляющих в случае рихтовки пути. Кроме того, при проектировании
выравнивающих линий необходимо не допускать значительного
эксцентриситета осей направляющей и подкрановой балки
в надземных крановых сооружениях.
Выравнивающие линии проектируются тремя способами:
1) графическим;
2) графоаналитическим;
3) аналитическим.
9.3. Нивелирование крановых путей
При проведении нивелировки крановых путей могут применяться два способа:
1. Метод тригонометрического нивелирования. Данный
метод применяют только в тех случаях, когда надземные крано119
вые пути недоступны для перемещения по ним реечников и расположены на небольшой высоте (рис. 43).
Рис. 43. Схема тригонометрического нивелирования крановых путей
2. Метод геометрического нивелирования. Метод является
основным и наиболее распространённым при высотной съёмке
надземных крановых сооружений и основным – при нивелировке наземных.
Нивелирование производят с точностью для технического
нивелирования 4-го класса. Применяют технические нивелиры
Н-3 и др. При нивелировании определяют планово-высотное положение направляющих нитей, уклоны путей – продольные
и поперечные, точки измерения – у колонн и в середине пролёта
подкрановых конструкций (шага колонн), в местах стыков
и в середине направляющих – у наземных путей.
120
Схема нивелирования надземных путей представлена на
рис. 44. Оно может выполняться по двум схемам: с установкой
нивелира над направляющей и с установкой нивелира на кране.
Рис. 44. Схема геометрического нивелирования надземных крановых
путей:
а – с установкой нивелира над направляющей; б – с установкой нивелира
на кране
Схема нивелирования наземных крановых путей козловых
кранов представлена на рис. 45, а на рис. 46 – переносная визирная линейка для определения горизонтального смещения направляющих относительно осевой линии с помощью теодолита.
Для удобства проведения геодезических измерений положения крановых путей козловых кранов, а также крановперегружателей, особенно при большой ширине колеи, они
должны быть оборудованы геодезическими знаками: марками
или знаками закрепления осей и базисных линий, а также репе121
рами (рис. 47). Глубина заложения реперов должна производиться в зависимости от типа грунта, песчаный или суглинистый, и глубины его промерзания (табл. 23).
Рис. 45. Схема нивелирования направляющих путей козлового крана
Рис. 46. Переносная визирная линейка:
1 – подвижная визирная марка; 2 – вертикальная нить трубы теодолита
Результаты измерений планово-высотного положения
направляющих нитей заносятся в «Паспорт кранового пути»,
а также представляются в графической форме. Они являются
122
основой для рихтовки направляющих нитей и планирования
объёмов ремонтных работ.
Рис. 47. Геодезические знаки:
а – знак закрепления осей и базисных линий – марка; 1 – металлический
стержень Ф16 мм; 2 – бетон класса В 7,5; б – репер; 1 – металлическая пластина размером 200  200  15 мм; 2 – заклёпка из металла; 3 – анкер
Ф15 мм; 4 – металлическая труба Ф50–70 мм; 5 – бетон; 6 – якорь; 7 – песок; 8 – два слоя рубероида РЧ = 320; h1 – cсоответствует наибольшей глубине промерзания грунта; h2 – определяется по табл. 23; в – ограждение
репера; 1 – деревянный столб размером 1800×80×80 мм или металлическая труба Ф30 – 50 мм; 2 – доска размером 1500×80×20 мм или металлический уголок размером 25×25×2 мм
Принципиальная схема графического представления результатов геодезических измерений крановых путей показана на
рис. 48.
Для определения высотного положения рельсовых нитей
может быть использовано и гидростатическое нивелирование.
123
Приборы или гидростатические нивелиры, построенные на
принципе сообщающихся сосудов, чрезвычайно просты
и надёжны в работе. Преимущество гидростатического нивелирования состоит в том, что оно свободно от влияния многих
факторов. Такими факторами, неблагоприятно влияющими на
точность геометрического и тригонометрического нивелирования, являются: вибрация, плохая видимость, ошибки отсчётов,
конвенция воздушных потоков и т. д. Точность измерения гидростатических нивелиров в благоприятных условиях может достигать десятых долей миллиметра.
Рис. 48. График планово-высотного положения направляющих нитей
крановых путей
124
Таблица 23
Значения глубины заложения репера в зависимости от типа
грунта и глубины промерзания
h1
h2
Значения величины h2
при глубине промерзания грунта h1, м
0,6 0,8
1
1,2 1,4 1,6 1,8
0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
2
0,7
h2
0,6
2,1
Тип грунта
Песчаный
Суглинистый
0,9
1,1
1,4
1,6
1,8
2,0
Определение фактического положения направляющих
надземных крановых путей по высоте и в плане с помощью традиционных геодезических приборов (теодолитов и нивелиров),
как уже отмечалось ранее, связано с рядом ограничений и трудностей: недоступностью точек измерения, ошибками измерения
из-за плохой видимости и отражений от мерной линейки.
Наряду с традиционными методами контроля крановых
путей, в России разработана автоматическая лазерная система
контроля положения направляющих нитей крановых сооружений, которая включает лазерный излучатель и самодвижущуюся
измерительную каретку, управляемую по радио (рис. 49).
Рис. 49. Автоматическая лазерная система для контроля положения
направляющих крановых путей
125
Применение такой системы значительно повышает точность измерений, даёт возможность существенного сокращения
эксплуатационных расходов, повышает производительность
и безопасность работ, так как присутствие человека на крановых
путях не является обязательным.
Кроме того, стало возможным контролировать положение
крановых путей при динамических нагрузках в производственных условиях, что даёт возможность быстро и надёжно давать
заключение об изменении их параметров.
Для задания исходной линии измерения применяют лазерный створный прибор, который устанавливают над головкой
направляющей, над одним из пунктов базиса. Выверка положения направляющих нитей производится относительно параллельного их оси лазерного луча (исходной линии) визуально,
с помощью марок, или электронного контрольного приёмника.
Измерительная каретка устанавливается на направляющую
в начале кранового пути, а её перемещение от одного измерительного пункта к другому осуществляется при помощи дистанционного радиоуправления.
Приёмник лазерного луча определяет высотное или плановое положение направляющей на каждом пункте измерения. Для
регистрации и выдачи данных используются различные системы:
– выдача результатов на табло для визуального взятия отсчётов;
– передача измеренных величин для их компьютерной обработки на любое расстояние от прибора;
– непрерывная регистрация результатов измерений в банке
данных прибора.
Диапазон обслуживания системой крановых путей составляет 200 м. Скорость передвижения каретки равна 0,3–0,5 м/с.
Точность измерения параметров – 1–1,5 мм. Питание прибора
осуществляется от двух батареек 6В/450 мА.
126
10. РЕМОНТ КРАНОВЫХ СООРУЖЕНИЙ
Ремонтные работы крановых сооружений проводятся после проведения текущих и периодических осмотров, комплексного обследования их технического состояния.
Форма организации и численный состав ремонтных бригад
крановых сооружений, периодичность ремонтов будут зависеть
от их общей протяжённости, конструкции, интенсивности эксплуатации и характера производства. Перечень работ, условия
их выполнения для надземных и наземных крановых сооружений будут значительно отличаться.
По характеру и объёму разрушений, дефектов и износа
крановых конструкций и элементов надземных крановых сооружений, ремонтные работы, выполняемые на них, можно разбить на следующие виды:
1. Малый или текущий ремонт, в который входят:
– тщательный осмотр и проверка всех элементов кранового пути;
– замена пришедших в негодность деталей крепления
направляющих и их протяжка;
– профилактические работы – подтяжка анкерных болтов
промежуточных и стыковых скреплений железобетонных балок;
– проверка и выполнение необходимого ремонта кранового
пути в местах стыков направляющих;
– устранение накатов на головках рельсов;
– рихтовка направляющих;
– геодезические работы при необходимости.
2. Средний ремонт, предусматривающий выполнение следующих работ по замене:
– отдельных звеньев в железобетонных подкрановых конструкциях;
– разрушенных или изношенных звеньев направляющих;
– креплений постели направляющих.
127
Завершающим этапом работ при замене отдельных элементов является рихтовка направляющих и геодезические работы.
3. Капитальный ремонт, в объём которого могут входить
следующие виды работ:
– ремонт и усиление подкрановых балок и других элементов конструкций;
– замена или ремонт (усиление) железобетонных подкрановых конструкций по специальному проекту;
– замена направляющих и деталей их крепления;
– рихтовка, нивелировка и сдача в эксплуатацию по Акту.
Содержание и объём каждого вида ремонтов заносятся
в паспорт кранового пути или другие документы.
Каждому виду ремонтов крановых путей, как правило,
должен предшествовать осмотр или комплексное обследование
их технического состояния, в процессе которого составляется
ведомость дефектов.
Ведомость дефектов является исходным документом для
определения объёма ремонтных работ, состава ремонтной бригады, объёма материалов и элементов кранового пути, необходимого оборудования и механизмов.
Периодические осмотры и комплексное обследование кранового пути должны проводиться по перспективному графику,
составляемому инженерно-техническим работником, ответственным за его техническое состояние.
Наибольшую трудность и сложность в надземных крановых путях представляет собой ремонт несущих подкрановых
конструкций здания. Способы их ремонта, усиления или полной
замены должны определять специалисты-строители, имеющие
лицензию органов Госгортехнадзора на проведение таких работ,
после проведения комплексного обследования всех конструкций: фундаментов, колонн и подкрановых балок.
По результатам проведенного обследования конструкций
здания даётся оценка их технического состояния. В случае
необходимости разрабатывается техническая документация по
128
их ремонту, усилению или даётся заключение о необходимости
полной замены.
Способы ремонта и методы усиления прежде всего будут
определяться типом конструкций (железобетонные, металлические) и характером выявленных дефектов.
Ремонт элементов кранового пути будет заключаться в работах, изложенных выше.
Основные работы, выполняемые при ремонте наземных
крановых сооружений, будут заключаться в следующем:
– восстановление профиля земляного полотна и балластной призмы с доведением уклонов до нормативных значений
с заменой заросшего и загрязнённого слоя балласта на чистый
балластный материал;
– восстановление профиля водоотводных канав;
– восстановление рабочего положения просевших и зависших опорных элементов;
– замена деформированных, разрушенных или дефектных
опорных элементов;
– замена дефектных направляющих, промежуточных
и стыковых скреплений;
– рихтовка рельс с восстановлением зазоров в стыках
и смещений относительно друг друга;
– протяжка и смазка болтовых соединений скреплений
и стяжек, восстановление креплений направляющих к опорным
элементам пути;
– сплошная подштопка опорных элементов;
– линейные и геодезические измерения планово-высотного
положения направляющих нитей и их упругой просадки;
– ремонт заземляющего устройства – определение величины коррозии заземлителей и проводников, восстановление контактов в местах их соединений, определение величины сопротивления растеканию тока;
– ремонт и проверка правильности установки путевого
оборудования: тупиковых упоров и выключающих линеек.
129
Выправку кранового пути в местах просадок следует производить с помощью специальных гидравлических домкратов, грузовая площадка которых устанавливается непосредственно под
направляющую. Применение для этих целей кранов запрещено.
Ремонт крановых металлических конструкций при обнаружении в них дефектов (трещин), как правило, осуществляется
в настоящее время с применением сварки.
Перед началом выполнения таких работ необходима разработка технической документации специалистами организации, имеющей лицензию органов Ростехнадзора на право проведения проектных работ на подъёмных сооружениях. Документация на ремонт элементов металлоконструкций должна разрабатываться с учётом не только характера возникших дефектов,
но и причин их возникновения, свойств материалов металлоконструкций и условий выполнения сварных соединений.
Сварка расчётных элементов металлоконструкций и контроль качества сварных соединений должны выполняться в соответствии с требованиями государственных стандартов и других нормативных документов.
Сварочные материалы, применяемые при сварке металлоконструкций, должны обеспечить механические свойства металла шва и сварного соединения не ниже предельного показателя
свойств металла элементов металлоконструкций (предела текучести, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, угол загиба, ударная вязкость).
В случае применения в одном соединении сталей разных
марок механические свойства наплавленного металла должны соответствовать свойствам стали с большим пределом прочности.
Сварка должна производиться в помещениях, исключающих влияние неблагоприятных атмосферных условий на качество сварных соединений. Производство сварочных работ на открытом воздухе допускается по специальной технологии при
условии защиты мест сварки от атмосферных осадков и ветра,
130
а также, в отдельных случаях, с предварительным подогревом
мест сварки.
Для ремонта металлоконструкций должен применяться
прокат из стали, имеющий заводской сертификат.
Работы должны выполняться аттестованными сварщиками,
выдержавшими испытания в установленном порядке и в удостоверениях которых указано разрешение на выполнение работ на
подъёмных сооружениях.
Применяемые электроды, согласно технической документации на ремонт, также должны иметь сертификат, а сварочные
работы должны выполняться при заданных режимах сварки.
Расчётные сварные соединения должны иметь клеймо или
другое обозначение, позволяющее установить фамилию сварщика, производившего сварку.
Сварные соединения очень часто являются источниками
возникновения новых дефектов вследствие некачественного их
выполнения. Поэтому все сварные соединения должны быть
подвергнуты внешнему осмотру и измерениям, а также методам
неразрушающего контроля. Результаты контроля сварных соединений должны быть зафиксированы в соответствующих документах: журналах, картах и т. п.
При визуальном контроле и измерениях выявляются следующие возможные дефекты:
– непараллельности или неперпендикулярности осей соединяемых элементов;
– смещения кромок соединяемых элементов;
– отступления размеров и формы швов от чертежей – по
высоте, катету и ширине, по равномерности усиления;
– трещины всех видов и направлений;
– наплывы, подрезы, прожоги, незаваренные кратеры, непровары, пористости и другие технологические дефекты.
Перед внешним осмотром поверхность сварного шва
и прилегающих к нему участков основного металла, шириной
131
не менее чем по 20 мм в обе стороны от шва, должна быть очищена от шлака, брызг, натёков металла и других загрязнений.
В сварных соединениях не допускаются дефекты, приведенные в табл. 24, если их браковочные признаки превышают
указанные величины.
Указанные дефекты и отклонения от правильной геометрической формы сварных соединений существенно снижают
прочность и работоспособность узлов металлических конструкций, а также долговечность (выносливость) их эксплуатации.
Осмотр и измерение стыковых сварных соединений расчётных элементов должны производиться по всей протяжённости
соединения с применением лупы с десятикратным увеличением.
После устранения дефектов сварных швов, выявленных при
внешнем осмотре, проводится контроль просвечиванием,
в соответствии с ГОСТ 7512, ультразвуковой контроль по ГОСТ
14782, а также в соответствии с другими нормативными документами. При этом обязательному контролю подвергают начало и конец сварных швов стыковых соединений и не менее 50 % от длины
стыка, испытывающего деформации растяжения. Для всех других
стыковых швов и видов сварных соединений длина контролируемых участков должна быть не менее 25 % от длины стыка.
При обнаружении значительных внутренних дефектов неразрушающему контролю подвергаются все сварные швы по
всей длине.
Сварные соединения выполняются по ГОСТ 5264–80, согласно которому установлены четыре типа, выполняемые двумя
сварными швами – стыковым и угловым:
– стыковые;
– угловые;
– тавровые;
– соединения внахлёст.
Стыковые соединения рассчитываются на деформацию
растяжения-сжатия (частично на срез при действии усилия под
углом) и выполняются стыковым сварным швом. Все остальные
132
соединения работают и рассчитываются на деформацию среза,
независимо от направления действия внешней нагрузки, и выполняются угловым сварным швом.
В технической документации стыковые сварные соединения обозначаются буквой «С» с определённым порядковым номером, который зависит от формы подготовки свариваемых
кромок перед сваркой и толщины стыкуемых листов и конструкции узла.
Таблица 24
Допустимые дефекты сварных соединений
№
п/п
Обозначение
Сварное соединение
Толщина t,
мм
Усиление шва
1
С2
С4
до 4
Требования
к соединению
l  8(+1,5)
q = 2 1,0
Ослабление верхнего слоя
сварного шва
2
3
С2
С4
С7
С15
С16
С43
до 16
l = 9 мм,
не более
q  0,1 t
до 40
l  1  0,1 t
Смещение кромок
при равной толщине листов
133
Продолжение табл. 24
№
п/п
Обозначение
Сварное соединение
Толщина t,
мм
Требования
к соединению
Подрезы:
а) без разделки кромок
4
С2
С4
до 5
б) с разделкой кромок
5
С8
С9
С10
l  0, 2 
 0,05t
l  0,2 +
до 40
+ 0,05t,
но не более
2 мм
Кратеры в начале и конце шва
6
до 40
Не допускаются
до 40
Допускается
не более 1-й
поры на
длине 200 мм
и флоксы менее 1,5 мм
до 40
Не допускаются
Поры
7
Шлаковые включения
8
134
Продолжение табл. 24
№
п/п
Обозначение
9
Сварное соединение
Толщина t,
мм
Требования
к соединению
до 40
Допускаются
отдельные
включения
менее 2 мм на
длине шва
1000 мм
Твёрдые включения
10
Подплавленные брызги
до 40
11
Места зажигания дуги
до 40
12
С2
С4
С8
С9
С17
С18
Усиление провара корня шва
до 40
Непровар корня шва
13
Не допускаются
Кратеры за
пределами
разделки
кромок под
сварку не допускаются
до 16
С17
С18
более
16
Допускается
l  1 + 0,1b
l  0,1t , но
не более
0,8 мм
l  0, 05t
Подрез корня шва
14
С17
С18
до 40
l  0,2 +
+ 0,05t
135
Продолжение табл. 24
№
п/п
15
Обозначение
Сварное соединение
Непровары l
С17
С18
С20
Толщина t,
мм
Требования
к соединению
до 40
Не допускается. К непроварам относятся и несплавления
шва на кромках и между
наплавленными слоями
от 10
до 40
Не допускается
до 40
Не допускается
Недостаточный провар А–А
16
С15
С16
С25
17
Трещины
l  1 + 0,1а.
Усиление шва: а) угловой шов
18
Т1
Т6
от 4 до
20
Допускается
небольшое
местное усиление, но
не более 2 мм
б) шов в нахлёсточном соединении
19
136
Н1
Н2
до 20
Не допускается q > 0,3 мм
Продолжение табл. 24
№
п/п
Обозначение
Сварное соединение
Толщина t,
мм
Требования
к соединению
до 16
l1 +
+ 0,05а
до 20
К2 – К1=  К,
 К  1,5 +
+ 0,2 К1 мм
Ослабление углового шва
20
Т1
Т6
Неодинаковость катетов шва
21
Т1
Т6
Подрез
22
23
Т1
до 20
Места зажигания дуги
до 40
Допускаются
отдельные
короткие, неострые подрезы
Кратеры за
пределами
разделки
кромок под
сварку не допускаются
137
Окончание табл. 24
№
п/п
Обозначение
Сварное соединение
Толщина t,
мм
Непровары
24
Т1
до 40
Требования
к соединению
Не допускаются.
К непроварам
относятся несплавления
шва на кромках и между
наплавленными слоями
Непровар корня шва
25
Т1
Т6
до40
Допускается
местами
b = 0,3+0,1а,
но не более
1 мм
ГОСТ предусматривает 32 возможных варианта подготовки свариваемых кромок листов перед сваркой с номерами 1–45
и устанавливает их форму и размеры, а также допустимый зазор
в стыке перед сваркой. Например, сварной шов «С2» означает
сварку двух листов встык без всякой разделки кромок толщиной
от 1 до 10 мм. Угловые и тавровые соединения обозначаются
аналогично. Например, «У4» означает односторонний сварной
шов без скоса кромок. Согласно ГОСТу предусматривается 9
возможных вариантов разделки кромок листов перед сваркой с
номерами 1–10.
Для тавровых соединений предусматривается 8 возможных вариантов разделки кромок листов перед сваркой – Т1–Т9.
Например, «Т1» означает соединение листов в тавр без их раз138
делки односторонним угловым сварным швом, а «Т3» – двухсторонним. Для соединений внахлёст предусматривается только два типа: Н1 – сварной шов накладывается только с одной
стороны, Н2 – сварной шов накладывается с двух сторон соединения.
Шов сварного соединения изображают: видимый – сплошной основной линией, невидимый – штриховой линией. Условное обозначение на чертежах сварного соединения приводится
на полке линии-выноски, проведенной с лицевой стороны от
изображения шва с односторонней стрелкой, на которой приводится ГОСТ, тип сварного соединения, катет шва для угловых
соединений – Т, У, Н (например  4), а также условные обозначения дополнительных требований к сварному соединению:
 – шов по замкнутой линии;
 – наплывы и неровности шва обработать с плавным переходом к основному металлу;
 – усиление шва снять;
/ – шов прерывистый или точечный с цепным расположением;
 – шов прерывистый или точечный с шахматным расположением (указывается размер шага);
 – шов по незамкнутой линии (применяется, если расположение шва неясно из чертежа);
 – шов выполнять при монтаже конструкции.
Если все швы на чертеже выполнены по одному стандарту,
то его обозначение указывают в технических требованиях.
При большом числе однотипных сварных соединений на
чертеже, на линиях-выносках проставляется только номер всех
однотипных швов и знаки «  » или «  », а условное обозначение, номер стандарта и все другие требования по ним даются
в «Таблице сварных швов». Сварочные материалы указываются
либо в «Технических требованиях», либо в «Таблице сварных
швов». Сварные швы в сечениях не зачерняются, а только изображаются границы свариваемых деталей.
139
11. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОХРАНЫ ТРУДА
И ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ
НА КРАНОВЫХ СООРУЖЕНИЯХ
При проведении периодических осмотров, плановых освидетельствований, наблюдении и экспертизе крановых сооружений инженерно-технические работники и обслуживающий персонал должны соблюдать правила и нормы охраны труда и техники безопасности. При этом следует руководствоваться положениями ПБ 10-382–00 «Правил устройства и безопасной эксплуатации кранов», СНиП 2-03–99 «Безопасность труда в строительстве», СНиП 111.2.10.1 «Подъёмно-транспортное оборудование. Правила производства и приёмки монтажных работ»
и другими документами, имеющими отношение к специфике
данного производства при работах на крановых сооружениях
промышленных объектов и строек (нормативными документами
по охране труда, правил и норм по технике безопасности и производственной санитарии предприятия).
Общее руководство и ответственность за соблюдение законодательства по охране труда, технике безопасности возлагается на администрацию предприятия. Организация работ и контроль за выполнением мероприятий по безопасным условиям
труда возлагается на службу техники безопасности предприятия.
Ответственность за соблюдением норм и правил техники
безопасности ремонтным персоналом несут инженерно-технические работники предприятия, связанные с эксплуатацией,
осмотрами и обследованием крановых сооружений.
Допуск персонала, обслуживающего крановые сооружения, производящего их ремонт, осмотры и обследования (освидетельствование), разрешается только по наряду-допуску.
Инженерно-технический работник, выдавший наряддопуск отвечает за необходимость и возможность выполнения
работ, указанных в наряде, правильность и полноту мер техники
безопасности, а также уровень квалификации лиц, назначенных
140
для выполнения этих работ. К работе по нарядам допускаются
бригады в составе не менее двух человек.
Таким образом, все работы, выполняемые на крановых сооружениях, а также с использованием самих кранов, должны
производиться только при наличии наряда-допуска, который даёт право на начало, ведение и окончание работ и служит одной
из главных мер безопасности. Без наряда-допуска могут выполняться профилактические осмотры крановых сооружений и их
техническое обслуживание.
При ремонте крановых сооружений ответственным руководителем за ведением работ и соблюдением мер техники безопасности назначается ИТР организации, выполняющей эти работы.
Он отвечает за правильное соблюдение указаний правил техники
безопасности в наряде-допуске и обязан лично проинструктировать бригаду, осуществлять периодический надзор за выполнением работ и соблюдением правил техники безопасности.
Производитель работ организации, выполняющей ремонтные работы, отвечает за техническое руководство этими работами, а также за соблюдение работающими правил техники безопасности. Он постоянно должен находиться на месте производства работ и наблюдать за их выполнением.
Администрация предприятия, эксплуатирующая крановые
сооружения, обязана обеспечить обслуживающему и ремонтному персоналу безопасные условия выполнения работ для их технических осмотров, обследований и ремонта.
Определённые требования техники безопасности должны
соблюдаться перед началом, в процессе и по окончании работ по
проведению осмотров, обследований и ремонта крановых сооружений.
Перед началом выполнения того или иного вида работ исполнители обязаны пройти вводный инструктаж на рабочем месте по программе, разработанной владельцем кранового сооружения, с записью в журнале вводного инструктажа.
141
Выполнение работ, указанных в наряде-допуске, необходимо выполнить следующие меры безопасности:
– отключить токоподводящий кабель на участке выполнения работ;
– выключить и закрыть на замок рубильник вводного
устройства с вывешиванием таблички с надписью «Не включать – работают люди»;
– место работы оградить тупиковыми упорами с установкой красных сигнальных флажков;
– указать места подсоединения предохранительных приспособлений при работе на высоте;
– участок, где ведутся работы, оградить и вывесить плакат
«Проход запрещён»;
– исполнители работ должны быть обеспечены доброкачественной одеждой, предохранительными устройствами
и исправными инструментами, соответствующими выполняемой
работе;
– к выполнению работ допускаются лица, не моложе
18 лет, имеющие соответствующую профессиональную квалификацию, прошедшие медицинское освидетельствование, курс
обучения по технике безопасности и получившие инструктаж на
рабочем месте;
– участки работ на крановых сооружениях должны быть
освещены согласно нормам (20–30 лк), а при его недостаточности
использовать переносные лампы напряжением не выше 12 В.
При демонтаже, монтаже и ремонте элементов крановых
сооружений его владельцем должны быть разработаны способы
их строповки для перемещения кранами с указанием применяемых при этом грузозахватных приспособлений. Графические способы их строповки должны быть приведены в технологической документации. Перемещение элементов кранового пути, на которые не разработаны способы их строповки, должно
производиться в присутствии и под руководством лица, ответ142
ственного за безопасную эксплуатацию сооружения и производство работ кранами.
Строительно-монтажные работы при ремонте кранового
сооружения должны выполняться по проекту производства работ кранами, в котором предусмотрены условия безопасного их
выполнения.
Вывод крановых сооружений в ремонт производится ИТР,
ответственным за их содержание в исправном состоянии, согласно графику ремонта, утверждённому владельцем. Дата
и время вывода их в ремонт, а также фамилия лица, ответственного за его проведение, указывается в наряде-допуске. При выполнении работ несколькими бригадами наряд-допуск выдаётся
каждой бригаде.
Разрешение на эксплуатацию крановых путей после окончания ремонтных работ выдаётся ИТР, ответственным за их содержание в исправном состоянии.
Все ремонтные работы, осмотры и обследования производятся при бездействующих кранах, выведенных в место их постоянной стоянки или другие участки кранового пути с соблюдением норм безопасности, указанных в наряде-допуске.
При выполнении ремонтных работ должен использоваться
только исправный ручной и электрифицированный инструмент.
При затяжке болтовых соединений запрещается применение
любых усилителей гаечных ключей, прокладок, а также забивать
болты молотком и т. д.
При выполнении сварочных работ, а также работах с применением газовой резки ремонтный персонал должен соблюдать
правила пожарной безопасности.
Запрещается хождение по крановым путям посторонним
лицам, для этого должны быть установлены в соответствующих
местах предупредительные таблички «Входить на крановый
путь посторонним лицам запрещается» или установлено ограждение.
143
После окончания всех работ на крановых путях необходимо
проверить, чтобы на них не оставалось посторонних предметов,
инструмента, материалов, временных ограждений, которые могут
помешать безопасному перемещению кранов, а также складированию грузов при выполнении производственных операций.
По окончании всех работ необходимо закрыть наряддопуск с оформлением подписей ответственного руководителя
и производителя работ. Закрытый наряд-допуск возвращается
ИТР, выдавшему его, и хранится вместе с технической документацией в течение трёх месяцев.
При проведении экспертизы промышленной безопасности
крановых сооружений, зданий опасных производственных объектов необходимо соблюдать основные требования по технике
безопасности, изложенные выше.
Для проведения экспертизы промышленной безопасности
издаются приказы по организации-владельцу кранового сооружения и организации, проводящей экспертизу промышленной
безопасности с указанием персонально членов комиссии и её
председателя.
Бригада специалистов, осуществляющих экспертизу промышленной безопасности, проходит перед началом выполнения
работ инструктаж по технике безопасности у себя в организации, а затем на рабочем месте в организации, где будут проводиться работы. Результаты прохождения инструктажа по охране
труда и технике безопасности заносятся в учётный лист.
При проведения экспертизы промышленной безопасности
крановых сооружений перед каждым членом бригады обследователей должна быть поставлена конкретная задача и зона его
нахождения до окончания работ.
Запрещается выполнять какие-либо работы на наземных
крановых сооружениях, открытых эстакадах при неблагоприятных погодных условиях – грозе, снегопаде, тумане и гололёде,
при скорости ветра более 9 м/с (6 баллов).
144
Обследования и осмотры надземных крановых путей
необходимо проводить при удовлетворительной освещённости,
обесточенных кране, троллеях, токоподводящих элементах
и устройствах, наличии ограждений, смотровых площадок, проходов и т. д.
Условия проведения работ на надземных крановых сооружениях на действующем предприятии отличаются повышенной
опасностью. Большинство работ по осмотру, обследованию
и проведению геодезических измерений, как правило, выполняются в стеснённых условиях, на высоте, с недостаточным освещением, и нередко во время производственного процесса предприятия. Эти обстоятельства обуславливают высокие требования к технике безопасности при проведении работ.
Ответственность за мероприятия, обеспечивающие безопасные условия работы, возлагается на руководство цеха, в котором проводятся работы на крановых сооружениях. Персонал
бригады обследователей должен быть обеспечен предохранительными приспособлениями: предохранительными поясами
и защитными касками.
При проведении инструктажа руководствуются правилами
техники безопасности для персонала, обслуживающего краны
и крановые пути, а также правилами техники безопасности при
работе электроустановок.
Безопасность людей, находящихся на крановых путях
и кранах, обеспечивается блокировочными устройствами, с помощью которых автоматически снимается напряжение с открытых токоведущих частей, а также отключаются механизмы
подъёма и передвижения крана. Перед началом работ необходимо проверить действие этих блокировочных устройств.
На кране, используемом для прохода на крановый путь,
контроллеры должны быть выведены в нулевое положение,
крышка люка для подъёма на кран и двери в торцевых галереях
должны быть в открытом положении. Рубильники, через которые питаются краны данного пролёта и главные троллеи, долж145
ны быть выключены, плавкие предохранители сняты и вывешены предупредительные таблички.
После отключения напряжения крановщик обязан передать
руководителю работ ключ-бирку на право управления краном.
В вахтенном журнале крановщиков производится запись о предстоящих работах.
После завершения работ ответственный за проведение
экспертизы промышленной безопасности бригадой обследователей обязан сообщить руководству цеха об их окончании.
146
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Промышленная безопасность опасных производственных объектов. Федеральный закон от 21.07.97 №117-Ф3 с последующими изменениями и дополнениями. – Екатеринбург :
ИД «УралЮрИздат», 2012. – 512 с.
2. ПБ-10-382–00. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов. ПИО ОБТ. – М., 2000. – 266 с.
3. РД-10-117–95. Требования к устройству и безопасной
эксплуатации рельсовых путей козловых кранов. – ПИО ОБТ. –
М., 1996. – 116 с.
4. РД-22-28-35–99. Конструкция, устройство и безопасная
эксплуатация
рельсовых
путей
башенных
кранов.–
ЦНИИОМТП, СКТБ БК. – Москва, 1999. – 39 с.
5. ГОСТ Р 51248–99. Пути наземные рельсовые крановые. Общие требования. ГОССТРОЙ России, ГУП ЦПП, М.,
1999. – 13 с.
6. СП 12-103–2002. Пути наземные рельсовые крановые.
Проектирование, устройство и эксплуатация. – Госстрой России,
2003. – 68 с.
7. РД 50-48:0075.01.05. Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации наземных крановых путей. – М. : ЗАО
НПЦ «Путь К», 2005. – 175 с.
8. РД 50-48:0075.03.05. Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации надземных крановых путей. – М. : ЗАО
НПЦ «Путь К», 2005. – 203 с.
9. РД 10-138–97. Комплексное обследование крановых путей грузоподъёмных машин. Часть 1. Общие положения. Методические указания. С изменением № 1 (РДИ 10-349(138)–00).
10. МУ 50:48:0075-02–05. Тупиковые упоры. Общие требования к проектированию, изготовлению и эксплуатации. –
Москва : ЗАО НПЦ «Путь К», 2005. – 83 с.
147
11. РД-22-01–97. Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов.
12. СНиП 2.09.03–85. Сооружения промышленных предприятий.
13. СНиП 2.03.01–84. Бетонные и железобетонные конструкции.
14. СНиП 2.01.07–85. Нагрузки и воздействия. Раздел 10.
Прогибы и перемещения.
15. СНиП 2.02.01–83. Основания зданий и сооружений.
16. СНиП 11-23–81. Стальные конструкции.
17. СНиП 3.03.01–87. Несущие и ограждающие конструкции.
18. СНиП 12-03–2001. Безопасность труда в строительстве.
Часть 1. Общие требования.
19. СНиП 12-04–2002. Безопасность труда в строительстве.
Часть 2. Строительное производство.
20. ГОСТ 23121–78. Балки подкрановые стальные для мостовых электрических кранов общего назначения грузоподъёмностью до 50 т. Технические условия.
21. ГОСТ 24741–81. Узел крепления крановых рельсов
к стальным подкрановым балкам. Технические условия.
22. ГОСТ Р 12.4.026–2001. ССБТ. Цвета сигнальные, знаки
безопасности и разметка сигнальная. Назначение и правила
применения. Общие технические требования и характеристики.
Методы испытаний.
23. ГОСТ 78–79. Шпалы деревянные для железных дорог
широкой колеи. Технические условия.
24. ГОСТ 8486–86. Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия.
25. ГОСТ 7392–85. Щебень из природного камня для балластного слоя железнодорожного пути. Технические условия.
26. ГОСТ 7394–85. Щебень из природного камня для балластного слоя железнодорожного пути. Технические условия.
148
27. ГОСТ 19912–2001. Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием.
28. ГОСТ 22733–77. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности.
29. ГОСТ 5264–80. Сварные соединения. Технические
условия.
30. ГОСТ 4121–96. Рельсы крановые. Технические условия.
31. ТУ-32-ЦП-1–76. Технические условия об использовании старогодных рельсов на железных дорогах широкой колеи.
32. ПУЭ. Правила устройства электроустановок.
33. ПУЭ. Правила эксплуатации электроустановок потребителей.
34. Металлические конструкции: справочник проектировщика / под ред. В.В. Кузнецова. Том 2. ЦНИИпроектстальконструкция им. М.П. Мельникова. – М. : АСВ, 1998. – 504 с.
35. ПБ 03-246–98. Общие правила промышленной безопасности для организаций, осуществляющих деятельность
в области промышленной безопасности опасных производственных объектов.
36. Котельников, В.С. Комментарий к правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов: справочник / В.С. Котельников, Н.А. Шишков. – М. : МЦФЭР,
2004. – 715 с.
37. Кириченко, А.И. Подкрановые пути. / А.И. Кириченко. – М. : Машиностроение, 1966. – 119 с.
38. Справочник по кранам: в 2-х томах / под ред. М.М. Гохберга. – М. : Машиностроение, 1988. – Т. 1. – 536 с. – Т. 2. – 560 с.
39. Ганьшин, В.Н. Геодезические работы при строительстве и эксплуатации подкрановых путей / В.Н. Ганьшин,
И.М. Репалов. – М. : Недра, 1975. – 105 с.
149
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение............................................................................................ 3
1. Организация службы технического надзора
за крановыми сооружениями на предприятиях ....................... 9
2. Нагрузки, действующие на крановый путь ........................ 14
3. Элементы крановых сооружений .......................................... 18
3.1. Типы направляющих ...................................................... 18
3.2. Скрепления направляющих ........................................... 27
3.3. Опорные элементы направляющих .............................. 38
3.4. Путевое оборудование ................................................... 50
4. Строительные конструкции надземных сооружений ....... 58
4.1. Общая характеристика строительных
конструкций .................................................................................... 58
4.2. Основные требования, предъявляемые
к крановым конструкциям ............................................................. 63
4.3. Дефекты элементов конструкций
и причины их появления ................................................................ 65
4.4. Эксплуатация надземных
крановых сооружений .................................................................... 79
5. Наземные крановые сооружения........................................... 82
5.1. Требования к устройству нижнего строения ............... 82
5.2. Требования к устройству верхнего строения .............. 89
5.3. Монтаж элементов верхнего строения ......................... 91
5.4. Сдача в эксплуатацию наземного
кранового сооружения.................................................................... 93
5.5. Классификация наземных путей
козловых кранов ............................................................................. 95
6. Паспорт кранового пути.......................................................... 98
7. Допуски на отклонение элементов кранового пути
от проектного положения .......................................................... 100
8. Заземление крановых сооружений ...................................... 106
9. Технический контроль параметров
крановых сооружений ................................................................ 112
9.1. Измерение ширины колеи ........................................... 114
150
9.2. Определение непрямолинейности направляющих
и положения выравнивающих линий ......................................... 118
9.3. Нивелирование крановых путей ................................. 119
10. Ремонт крановых сооружений .......................................... 127
11. Основные положения охраны труда
и техники безопасности на крановых сооружениях ............ 140
Библиографический список...................................................... 147
151
Учебное издание
Богдан Иванович Прокофьев
Михаил Юрьевич Попов
КРАНОВЫЕ СООРУЖЕНИЯ
Учебное пособие
Редактор М.В. Пересторонина
Оригинал-макет подготовлен авторами
Подписано в печать 12.12.2013.
Формат 60×84/16. Бумага офсет. Гарнитура Таймс.
Усл. печ. л. 8, 6. Уч.-изд. л. 7,79. Тираж 200 экз. Зак. № 455.
Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2.
Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ.
634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15.
152