Základní postup při návrhu zdvihacího mechanismu

DOPOSUD POUŽÍVANÉ METODY
Základní metody užívané při návrhu zvedacích mechanismů jsou dle mého názoru již poměrně zastaralé. Slovem zastaralý ovšem nemyslím, že by se již nedaly využít. Jejich myšlenka je určitě správná, nicméně vývoj zvedacích mechanismů jde neuvěřitelnou rychlostí kupředu a tak se tyto metody stávají pouze orientačními a není možné se na ně spoléhat. Mezi tyto metody patří například:

Metoda využívající ukazatel počtu obsluhovaných pracovníků:
Podle počtu pracovníků na stavbě, jejichž činnost vyžaduje obsluhu jeřábem, se určí počet potřebných jeřábů. Autoři se u této metody ovšem nezabývají typy jeřábů, výjimečně upřesňují vztah dle typu budované konstrukce. Na jeden jeřáb v průměru uvádí 10 – 20 pracovníků.

Metody využívající ukazatel obestavěného prostoru realizovaného objektu za jednotku času:
Zde je zohledňováno, kolik m³ obestavěného prostoru lze postavit při zásobování jedním jeřábem za určitou časovou jednotku, například jeden měsíc. Ani tato metoda ovšem nezohledňuje typ jeřábu. Na jeden jeřáb v tomto případě připadá 1 000 m³/měsíc.

Metoda využívající ukazatel hmotnosti přemisťovaného materiálu za jednotku času:
V této metodě je rozhodujícím kolik KN materiálu je možné přepravit jedním jeřábem za jednotku času, například jeden měsíc. V této metodě ovšem také není zohledněn typ jeřábu. Na jeden jeřáb je v závislosti na zvoleném autorovi udávána hodnota přepraveného materiálu na 3 000 – 6 600 KN/měsíc.

Metoda využívající ukazatel objemu, případně hmotnosti rozhodujících materiálů za jednotku času:
Návrh v tomto případě vychází z objemu či hmotnosti rozhodujících materiálů pro přepravu, které je nutné přepravit v daném časovém úseku. Jedná se například o m³ čerstvého betonu, m² bednění a podobně.

Metoda návrhu jeřábu podle normativů doby trvání procesů obsluhovaných jeřábem:
Při této metodě je prioritou zjištění normativních časů pro činnosti obsluhované jeřábem, ze kterých se poté určí doba trvání těchto činností. Tato hodnota se podělí požadovanou dobou výstavby a výsledkem je požadovaný počet jeřábů. Je samozřejmostí zaokrouhlení výsledné hodnoty na celé číslo směrem nahoru. Nesmí se ovšem zapomínat na opravení výsledku o takzvaný koeficient prostojů. Tento koeficient nabývá hodnot až 48 %.

Metoda odhadu potřebné doby nasazení jeřábu:
U této metody je předpoklad, že 80 % materiálu vyskytujících se na stavbě bude přepraveno jeřábem. Z tohoto důvodu je nutné nejprve určit hustost budovaného objektu. Ta se určí na základě obestavěného prostoru [m³] a poměrné hmotnosti [t/m³]. Dalším předpokladem této metody je, že jeřáb přemístí na konci výložníku 1 t
v jednom cyklu za 6 minut. Na základě těchto zjištění je již tedy možné určit čistou dobu potřebnou k přesunu materiálu. Tuto lhůtu je ovšem nutné opravit koeficienty skutečných možností.

Metoda využívající teorii hromadné obsluhy:
Tato metoda je založena na přesném namodelování pohybů jednotlivých zdvihacích mechanismů a to ve třech základních skupinách. Do první skupiny spadají činnosti vyžadující plnou časovou kapacitu jeřábu, do druhé činnosti nevyžadující plnou kapacitu jeřábu a do třetí činnosti, jež mají atypické nároky na zdvihací mechanismy.

Metoda využívající matematický model:
Metoda není v současné době využívána, jelikož není stále ještě zcela dokončena. Hlavní myšlenkou této metody je vytipování rozhodujících činností ve výstavbě, které budou klást nejvyšší nároky na zdvihací mechanismus. Těmto činnostem bude následně přiřazena nejvyšší priorita, díky níž bude mít jejich obsluha vždy přednost před zbývajícími činnostmi.

NEJPOUŽÍVANĚJŠÍ POSTUP K NÁVRHU JEŘÁBŮ
I když by se mohlo zdát, že základní způsob pro volbu vhodného zdvihacího mechanismu založený na faktorech hmotnosti a vzdálenosti břemen může být zastaralý a nepřesný, opak je pravdou. Jedná se o nejpoužívanější postup při návrhu zdvihacích mechanismů a to hned z několika hledisek. Největší výhodou tohoto postupu je časová a znalostní nenáročnost. Oproti ostatním metodám je tato metoda velice rychlá a vyžaduje pouze základní znalosti z oblasti stavebnictví. Navíc tento postup patří u většiny výše zmiňovaných metod mezi výchozí metodu.

Zdvihací mechanismus je tedy navrhován na základě zatěžovacích diagramů, do kterých se zakreslují pouze břemena s nejvyššími nároky na tento stroj. Určení těchto břemen je velice jednoduché, postačí nám k tomu výpis prvků a základní půdorysný plán, ve kterém bude zaznačeno uložení těchto prvků a postavení zdvihacího mechanismu. Z těchto vstupních podkladů vybereme 3 břemena, která budou vyžadovat dopravu pomoví zdvihacího mechanismu. U vybraných břemen je vždy nutné znát vzdálenost od osy zdvihacího mechanismu k místu jejich uložení. Za rozhodující vzdálenost bude v případě montáže prvku ze skládky materiálu uvažována méně příznivá hodnosta.

Nejprve si tedy do zátěžového diagramu zakreslíme nejtěžší břemeno, poté břemeno nejvzdálenější a nakonec břemeno nejbližší. Rozhodující bývá ve většině případů břemeno s nejvyšší hmotností, nicméně to nemusí být vždy pravda a z toho důvodu zakreslujeme všechny tři varianty.

Každé břemeno zakreslené v zátěžovém diagramu musí spadat do zóny únosnosti zvoleného typu stroje. Aby byl zvolený stroj navržen defektivně a nebyl předimenzován, musí se zakreslená břemena co možná nejvíce blížit křivce maximální únosnosti.

Na obr. č. 1 je znázorněn příklad možného zakreslení staveniště doplněného o námi hledaná břemena. Na obrázku jsou břemena zaznačena následovně:

• A1, A2 – nejbližší břemeno (1 – skládka, 2 – budovaný objekt)
• B1, B2 – nejvzdálenější břemeno (1 – skládka, 2 – budovaný objekt)
• C1, C2 – nejtěžší břemeno (1 – skládka, 2 – budovaný objekt)
• O – budovaný objekt
• S – skladovací plocha
• VJ – věžový jeřáb

Na obr. č. 2 vidíme zátěžový diagram věžového jeřábu doplněný o zvolená břemena. Na obrázku jsou zakreslena pouze rozhodující břemena dle vzdáleností od jeřábu a jsou značena následovně:

• A2 – nejbližší břemeno
• B2 – nejvzdálenější břemeno
• C2 – nejtěžší břemeno
• ZK – Zátěžová křivka

Abychom mohli porovnat rozdíl mezi zátěžovým diagramem věžového a mobilního jeřábu, uvádím nyní i druhý typ diagramu.

Je nutné si uvědomit souvislost mezi návrhem jeřábu a velikostí stavby, jelikož čím větší stavbu navrhujeme, tím více peněz do ní budeme investovat, a proto budeme nuceni věnovat daleko vyšší pozornost plánování stavby a volbě mechanizace. Abychom si návrhem strojních sestav mohli být jisti, budeme nuceni přistoupit k použití složitějších návrhových metod, případně metod zde prezentovaných v kombinaci s vlastními zkušenostmi na obdobných typech projektů.

Recenzent:
prof. Ing. Miloslav Novotný, CSc.

Basic processes in lifting mechanism design
The article shows the possibility of optimal design of lifting mechanisms in construction. It focuses on the basic design possibilities that belong among the most frequently used ones. Nevertheless it is necessary to realize the connection between the crane type and the construction size because these two factors depend on each other. In order to be sure with the machine set design, it might be necessary to use more profound design methods.

Autoři

• Ing. Štěrba Martin
• doc. Ing. Motyčka Vít CSc.
• Ing. Čech David
• Ing. Venkrbec Václav