Башенный кран УБК 5-49 и УБК 15-50

Автор биографии: Орлов Геннадий Викторович — Советский выдающийся публицист — Историк СССР (08.11.1965)

Страна:    СССР
Изделие:    Самоподъемный башенный кран УБК
Проект:   Промстальмонтаж»
Изготовитель конструкций:    Кулебакский завод металлоконструкций
Изготовитель механизмов:    Раменский завод монтажного оборудования

Самоподъемный башенный кран УБК для строительства высотных зданий

Повествование

13 января 1947 года в Кремле И. В. Сталиным было подписано постановление о строительстве в Москве 8 многоэтажных зданий. Возведение высоток было приурочено к юбилейной дате — в сентябре 1947-го нашей столице исполнялось 800 лет.

Рекордные сроки появления в столице небоскребов стали возможны благодаря достижениям отечественной инженерной мысли. Самоподъемные универсальные башенные краны УБК сконструировали инженеры П. П. Велихов, Л. Н. Щипакин, И. Б. Гитман и А. Д. Соколова, удостоенные за эту разработку Сталинской премии.

Строительство Московского государственного университета на Ленинских горах. Монтаж каркаса бокового корпуса с помощью крана УБК-5.

Базовая модель УБК-5 поднимала груз в пять тонн. Но специально для строительства здания МГУ, ввиду значительного веса его отдельных конструктивных элементов, был создан кран УБК-15 грузоподъемностью 15 т. В модельном ряду самоподъемных кранов великан УБК-15-49 существовал в единственном экземпляре. В ходе его эксплуатации на строительстве МГУ длины 22-метровой стрелы стало недостаточно. Тогда стрелу заменили, увеличив таким образом радиус действия крана до 38,5 м.

Вместе с УБК-15 на стройплощадке использовались еще шесть пятитонных кранов УБК-5-49. Они были установлены после окончания бетонирования нижней плиты коробчатого фундамента и применялись с начала строительства его стен и второй плиты для подачи в котлован арматурных блоков.

По опыту эксплуатации и с учетом специфики очередного объекта конструкция башенных кранов постоянно совершенствовалась. Производили их поштучно, под заказ для каждой конкретной стройки.

Строительство здания МГУ на Ленинский горах. Общий вид строительства. Январь 1950.

При помощи этих мощных машин производился монтаж металлического каркаса главного корпуса университета. Свыше 36 тыс. т металла перенесли они с железнодорожных платформ на рабочие места монтажников-верхолазов.

УБК-15 находился над центральной высотной частью главного корпуса. Гигант весил 110 т. Длина его стрелы достигала 38,5 м, радиус действия— 77 м. По окончании монтажа одного яруса каркаса здания, равного двум этажам, кран поднимался вверх на 10—12 м. Так постепенно он забирался на высоту более 200 м от земли. Основная особенность новаторского башенного крана УБК как раз и заключалась не только в способности переносить груз, но и в том, что он мог поднимать самого себя с этажа на этаж по мере роста возводимого небоскреба. Делалось это при помощи специальной передвижной обоймы, одетой на башню крана и прикрепляемой к прогонам междуэтажного перекрытия. После того как кран заканчивал монтаж очередного яруса каркаса, обойма, скользя по стволу башни, поднималась на высоту двух этажей и жестко закреплялась на ригелях верхнего этажа с помощью откидных или выдвижных лап-аутригеров. Для подъема крана служил полиспаст, запасованный между низом ствола крана и подъемной обоймой. Он приводился в действие электрической лебедкой крана, установленной на нижних опорных балках ствола. После перепасовки троса башня крана поднималась вверх к жестко закрепленной обойме. УБК мог не только монтировать металлические конструкции, но и подавать наверх различные строительные материалы. Таким образом, можно было кранами высотой всего (!) 25 м строить 300-метровые здания.

Краны УБК-15 могли поворачиваться на 360° и осуществлять перемещение груза одновременно в трех направлениях. Руководство операциями по монтажу каркаса здания весьма эффективно осуществлялось с помощью специальной двусторонней громкоговорящей телефонной установки с репродукторами в будке машиниста и на стреле крана.

На фото: строительство МГУ. Пятнадцатитонный кран УБК-15-49 на своей верхней стоянке.

Кран состоял из трех основных элементов. Первый — ствол решетчатого квадратного сечения, заканчивающийся вверху пирамидальным оголовком с шаровой пятой. Оголовок служил опорой для вращающейся головы крана. Низ ствола имел балочную крестообразную опору, устанавливаемую на ригели каркаса здания. Ствол располагался в центре зоны, обслуживаемой краном, в одной из ячеек каркаса. На концах опорных балок имелись откидные опорные аутригеры, обеспечивавшие возможность прохождения крана совместно с крестообразной опорой через смонтированный каркас по вертикали. Второй элемент — голова крана со стрелой, площадкой контргруза, механизмами и будкой управления. Стрела крана постоянного вылета (встречаются данные о стрелах нескольких длин — 22 м; 27,5 м; 38,5 м) имела монорельс и грузовую тележку, перемещавшуюся по монорельсу в горизонтальном направлении. Применение для сравнительно мощного крана стрелы постоянного вылета с грузовой тележкой обеспечило простоту, надежность и безопасность передвижки груза. Третий элемент — подъемная обойма решетчатой пространственной конструкции, скользящая по стволу крана. Обойма служила для удержания крана в вертикальном положении при его перемещении вверх по ходу монтажа, а также для подвески к ней крана в момент подъема.

А каким же образом краны сползали вниз? Альпинисты знают, что спуск порой дольше и тяжелее подъема. То, что могли спустить — основные узлы (двигатели, редукторы, барабаны, кабину, тросы и другое ценное оборудование), аккуратно спускали на тросах и по лестничным пролетам, а то, что не могли спустить (секции башни, стрелы и другие металлоконструкции) распиливали и… скидывали вниз.

Применение кранов УБК при устройстве фундаментов высотных зданий на практике показало их высокую экономическую эффективность. Другим не менее важным достоинством являлась экономия стали. На строительстве высотных зданий башенных кранов УБК требовалось вдвое меньше, чем вантовых кранов-дерриков; ванты последних неизбежно стесняли рабочую зону и требовали многократной перестановки во время работы.

Бетонирование плиты фундамента высотного здания МГУ

По опыту эксплуатации и с учетом специфики очередного объекта конструкция башенных кранов постоянно совершенствовалась. Производили их поштучно, под заказ для каждой конкретной стройки.

Краны УБК положили начало практике создания и применения отечественных башенных кранов последующих серий; однако, дав жизнь поколениям потомков, сами они перешли в разряд достояний истории

По мере того, как накапливался инженерный опыт, и совершенствовались возможности техники возрастала и общая степень технической оснащенности. Применение кранов УБК при устройстве фундаментов высотных зданий на практике показало, что их использование являлось очень экономичным. Минимальные затраты труда при производстве фундаментных работ были достигнуты на сооружении фундамента гостиницы на Дорогомиловской набережной. Здесь краны УБК-5-49 применялись не только для устройства стен и второй плиты фундамента, но и для предшествующего монтажа крупных элементов арматурных блоков и опалубки нижней плиты. Места установки кранов были выбраны с таким расчетом, чтобы ими можно было обслуживать всю площадь котлована. Постаменты кранов являлись частью конструкции железобетонной плиты и в дальнейшем составили с ней одно целое. 

Первый опыт высотного строительства в Москве подтвердил высокие качества советских башенных кранов УБК не только на монтаже стальных конструкций фундамента и каркаса, но и на вертикальном транспорте различных строительных материалов. Поэтому использование несущей арматуры как базы для установки этих кранов явилось весьма важным преимуществом железобетонного каркаса. 

Строительство Московского государственного университета на Ленинских горах. Монтаж каркаса бокового корпуса с помощью крана УБК-5

Учитывая значительную высоту зданий, жесткость их конструкций следует считать важнейшим достоинством железобетонного каркаса с несущей арматурой. Другим не менее важным достоинством являлась и экономия стали. Несмотря на бесспорные преимущества железобетонных каркасов с несущей арматурой, их широкому применению в высотном строительстве прежде мешало недоверие многих инженеров к совместной работе бетона и стальных профилей крупного сечения. Вследствие этого недоверия обетонировка прежде учитывалась только при расчете каркаса на жесткость и не учитывалась при расчете элементов каркаса на прочность, что приводило к необоснованному перерасходу стали. 

Вычисления показали, что если значительную часть расчетных усилий передать на бетон, а несущую арматуру рассчитать только на монтажные нагрузки от 4-6 этажей, то придется применить такой метод производства работ, при котором монтаж несущей арматуры будет зависеть от ее последующей обетонировки. Фактически это привело к применению совмещенного способа работ для всех строительных процессов на площадке, что позволило в полной мере использовать основное преимущество железобетонного кар- каса с несущей арматурой – получить значительную экономию металла. 

Такое конструктивное решение железобетонного каркаса не только продиктовало организацию комплексного производства работ по принципу потока и совмещения всех строительных процессов, но и позволило наиболее эффективно использовать такие совершенные подъемные механизмы, как советские краны УБК, выгодно отличавшиеся от применявшихся для аналогичных целей за рубежом кранов-дерриков. На строительстве высотных зданий башенных кранов УБК требовалось вдвое меньше, чем вантовых кранов-дерриков; ванты последних неизбежно стесняли рабочую зону и требовали многократной перестановки во время работы. Перемещать вантовый кран вверх по ходу монтажа очень сложно. При совмещенном методе производства работ благодаря небольшому опережению монтажа несущей арматуры те же краны не только монтировали конструк- ции каркаса, но и поднимали необходимые материалы и стройдетали для других частей здания. 

Такое всестороннее использование башенных кранов решило в значительной степени проблему вертикального транспорта на строительстве высотных зданий и притом наиболее экономично. Достаточно сказать, что вес стальных конструкций каркасов составлял всего 5 – 6 %от общего веса зданий и потому использование столь мощных кранов только для их монтажа являлось экономически нецелесообразным. 

Краны УБК нашли применение практически с начала производства работ на стройплощадках высотных зданий. Первой высоткой, на которой экспериментально отрабатывались приемы применения новой техники, стало административное здание на Смоленской площади. При устройстве нижней плиты коробчатого фундамента территория была разбита на три зоны, каждая из которых бетонировалась независимо. Арматура доставлялась на стройплощадку в виде отдельных стержней и сваривалась в сетки на дне котлована. При выборе метода организации бетонных работ по возведению фундамента были рассмотрены пять вариантов. Согласно предварительной калькуляции самой экономичной являлась закачка бетона с помощью бетононасоса. Один из вариантов предполагал подачу бетона к месту укладки в бадьях со шторным затором кранами УБК-5. Для этой цели после окончания земляных работ в зонах А и Б предполагалось установить два подъемных крана УБК-5 на специальных металлических постаментах, высота которых была бы равна высоте фундамента. Однако жесткие сроки производства работ не позволили осуществить доставку и монтаж кранов, кроме того, бетонирование зон А и Б производилось в зимнее время при отрицательных температурах с применением электроподогрева. В связи с этим было принято решение осуществлять транспортирование бетона в двухколесных тележках емкостью до 0,08 м ³ с устройством эстакады и спускных желобов. Стоимость укладки одного кубометра бетона составляла 3,86 руб. при трудовых затратах 0,14 чел. – дней. Стоимость укладки бетона с применением крана УБК-5 по расчетам составляла бы 4,48 руб. за кубометр при значительно меньших трудозатратах в 0,05 чел. – дней (в основу составления калькуляции были положены ЕНиР 1947 г. и справочники стоимости материалов издания 1945 г. Стоимость машино-смен определялась по данным, разработанным в лаборатории механизации строительства ВНИОМС).

Подготовительные работы по монтажу каркаса на строительной площадке были начаты в мае 1949 год а с монтажа башенного крана УБК-5-49 в зоне В, где к этому моменту была сделана толь ко подготовка и уложена гидроизоляция. Бетонирование плиты в зоне В производилось уже при положительных температурах. Кран был смонтирован на специальном металлическом постаменте таким образом, что низ ствола крана находился на уровне верхней плиты фундамента. К моменту окончания монтажа крана в зоне В было закончено сооружение фундамента в зоне А. К 6 июня здесь был также закончен монтаж крана. Кран в зоне Б был смонтирован к 1 июля, по окончании сооружения фундамента. Монтаж конструкций крана был успешно осуществлен вантовым мачтовым краном грузоподъемностью 5 т с полноповоротной стрелой, расположенной выше места закрепления вант. Все три смонтированных башенных крана далее использовались для монтажа металлических конструкций здания. Продолжительность монтажа конструкций трех первых в отечественной истории кранов У Б К, установки на них всех механизмов, пусконаладочных испытаний и сдачи Котлонадзору составляла для зоны А 12 дней, Б – 7 дней и В – 18 дней.

Применение новой техники позволило производить монтаж каркасов высотных зданий в исключительно короткие сроки. Так, например, монтаж каркаса высотки на Смоленской площади, которая была завершена раньше остальных, осуществлялся трестом «Сталь-конструкция» в течение 100 дней (вместо 150 дней по плану), причем месячная производительность труда сварщиков достигла 194 % и монтажников 262 %. Оригинальные скоростные методы сооружения данного стального каркаса были разработаны и освоены под руководством лауреатов Сталинской премии Л.Н. Щипакина, Н.П. Мельникова, Б.Н. Шумилина, А.Д. Соколовой, А.Ф. Федорова и Д.П. Лебедь. Процесс установки краном двух этажей конструкций в каждой зоне длился в среднем 6 дней, включая подготовительные работы по подъему крана, его подъем и закрепление для монтажа следующих этажей. На подготовку крана к подъему и его подъем затрачивалось 3–4 часа, причем подъем длился всего 15 минут.

Строительство здания МИДа на Смоленской площади в Москве. Бетонирование фундамента с помощью кранов УБК в зонах А, Б и В. В зоне Б ведется монтаж крана УБК с помощью мачтового деррика. 1949 год.

По мере того как накапливался инженерный опыт и совершенствовались возможности техники, возрастала и общая степень технической оснащенности. Применение кранов У БК при устройстве фундаментов высотных зданий на практике показало, что их использование являлось очень экономичным. Минимальные затраты труда при производстве фундаментных работ были достигнуты на сооружении фундамента гостиницы на Дорогомиловской набережной. Здесь краны УБК-5-49 применялись не только для устройства стен и второй плиты фундамента, но и для предшествующего монтажа крупных элементов арматурных блоков и опалубки нижней плиты. Места установки кранов были выбраны с таким расчетом, чтобы ими можно был о обслуживать всю площадь котлована. Постаменты кранов являлись частью конструкции железобетонной плиты и в дальнейшем составили с ней одно целое. Кран, использовавшийся на строительстве гостиницы у Комсомольской площади, был изготовлен по аналогичному принципу, но в нем вместо стрелы с грузовой тележкой применялась обычная наклонная стрела переменного вылета. В первый период работ кран был установлен на специальном катучем портале: это обеспечило возможность горизонтального перемещения крана в процессе строительства нижних этажей центральной части и невысоких открылков здания. При этих работах вертикального перемещения крана и не требовалось. Решение железобетонного каркаса с жесткой арматурой не только продиктовало организацию комплексного производства работ по принципу потока и совмещения всех строительных процессов, но и позволило наиболее эффективно использовать такие совершенные подъемные механизмы, как советские краны УБК, выгодно отличавшиеся от применявшихся для аналогичных целей за рубежом деррик-кранов. На строительстве высотных зданий башенных кранов УБК требовалось вдвое меньше, чем вантовых кранов-дерриков; ванты последних неизбежно стесняли рабочую зону и требовали многократной перестановки во время работы. Перемещать Байтовый кран вверх по ходу монтажа очень сложно. При совмещенном методе производства работ благодаря небольшому опережению монтажа несущей арматуры те же краны не только монтировали конструкции каркаса, но и поднимали необходимые материалы и стройдетали для других частей здания. Такое всестороннее использование башенных кранов решило в значительной степени проблему вертикального транспорта на строительстве высотных зданий, и притом наиболее экономично. Достаточно сказать, что вес стальных конструкций каркасов составлял всего 5–6 % от общего веса зданий, и потому использование столь мощных кранов лишь для их монтажа являлось экономически нецелесообразным.

Строительство жилого дома на Котельнической набережной в Москве. 1950 год.

Схема монтажных работ по установке несущей арматуры каркаса при строительстве жилого здания на Котельнической набережной

Так при строительстве высотного здания на Котельнической набережной монтаж несущей арматуры производился тремя башенными кранами УБК-3-49 с вылетом стрелы 22 м и грузоподъемностью 3 т. Грузоподъемность кранов была продиктована весом монтажных марок конструктивных элементов со 2-го яруса и выше, так как несущая арматура колонн 1-го яруса с весом монтажной марки до 5 т устанавливалась гусеничными кранами. По окончании монтажа 10-го яруса кран первого отсека переместили в центральную часть для дальнейшего монтажа элементов несущей арматуры каркаса до 18-го яруса (37-го этажа). Параллельно с монтажом несущей арматуры каркаса производилось ее обетонирование с отставанием от монтажа арматуры в три яруса (6 этажей). Для подачи бетона были использованы шахтные подъемники, установленные в центральной части здания (в шахтах лифтов), и частично краны У Б К. Подача опалубных щитов и арматуры осуществлялась также башенными кранами.

Описания крана УБК и общих принципов его работы встречаются не только в специальной, но и в популярной литературе. Так, в книге «Высотные здания Москвы», увидевшей свет в 1954 году, Н.Кулешов и А.Позднев доступным языком рассказывают читателям о преимуществах крана и о процессе его «переползания» с одного этажа на другой. 

Кран УБК технические характеристики

Кран УБК-5-49 обладал следующими основными характеристиками:

• Грузоподъемность – 5,0 т.
• Вылет стрелы (ход тележки) – 2, 2—27,5 м.
• Высота подъема крана от низа опоры до гака —15 м.
• Общая высота крана – 22,4 м.
• Скорость подъема груза – 21–42 м в мин.
• Скорость горизонтального перемещения тележки – 15 м в мин.
• Скорость поворота стрелы – 0,167 оборота в мин.
• Скорость подъема крана при его перемещении вверх – 0,75 м в мин.
• Общий вес крана с лебедками и контргрузом – 56,0 т

Схема самоподъемного башенного крана УБК с удлиненной стрелой: 1 — грузовой блок Q = 15 т; 2 — грузовая тележка Q = 15 т; J? и 4 – отводные ролики; 5 – оголовок мачты; 6 — шарнир стрелы; 7 — крепление троса на поворотном круге; 8 и 9 — нижние и верхние ролики полиспаста подъема крана; 10 и 11 — нижние и верхние опорные ролики обоймы; 12 — отводные ролики подъема обоймы; 13 — конечный переключатель передвижения тележки; 14 — хомут для закрепления крана; 15 — поддерживающий ролик троса поворота; 16 — отводной ролик поворотного каната; 17– шарнир; 18 — лебедка Q = 2 х 5,5 т; 19 — лебедка Q = 8 т; 20 — лебедка Q = 5 т; 21 — лебедка Q = 2,5 т; 22 — трос для подъема крана; 23 — трос для подъема обоймы; 24 — трос для поворота крана; 25 — трос для передвижения тележки; 26 — трос для подъема груза; 27 — металлоконструкции; 28 — контргруз; 29 — барабан лебедки подъема груза; 30 — форкопф для натяжения троса; 31 — поворотный круг; 32 — барабан лебедки поворота; 33 — барабан лебедки передвижения тележки; 34 — винт для натяжения троса; 35 — будка машиниста. Схемы запасовки троса для: а — подъема груза; б — поворота; в — передвижения тележки

Кран УБК состоял из следующих основных элементов:

1. Ствол крана решетчатого квадратного сечения, заканчивающийся вверху пирамидальным оголовком с шаровой пятой. Оголовок служил опорой для вращающейся головы крана. Низ ствола имел балочную крестообразную опору, устанавливаемую на ригели каркаса здания. Ствол располагается в центре зоны, обслуживаемой краном, в одной из ячеек каркаса. На концах опорных балок имелись откидные или выдвижные опорные аутригеры, обеспечивающие возможность прохождения крана совместно с крестообразной опорой через смонтированный каркас по вертикали.

2. Голова крана со стрелой, площадкой контргруза, механизмами и будкой управления. Стрела крана постоянного вылета (встречаются данные о стрелах нескольких длин – 22 м; 27,5 м; 37,5 м) имела монорельс и грузовую тележку, перемещавшуюся по монорельсу в горизонтальном направлении. Применение для сравнительно мощного крана стрелы постоянного вылета с грузовой тележкой обеспечило простоту, надежность и безопасность передвижки груза.

3. Подъемная обойма решетчатой пространственной конструкции, скользящая по стволу крана. Обойма служила для удержания крана в вертикальном положении при его перемещении вверх по ходу монтажа, а также для подвески к ней крана в момент подъема.

Последовательность выполнения операций по подъему крана на новую площадку удобно проследить по схеме. В положении I опорные балки башни крана опираются на каркас здания на уровне А-А и монтируют каркас двух этажей Б-Б и В-В. После того, как каркас в зоне крана смонтирован, обойма 3 снимается с упоров и полиспастом 4 поднимается на высоту двух этажей и устанавливается на упоры в уровне В-В (положение II). После этого башня и опорные балки 2 снимаются с упоров и полиспастом 4 подтягиваются также на высоту двух этажей, причем опорные балки 2 устанавливаются и закрепляются на уровне Б-Б (положение III). Кран снова готов к монтажу каркаса очередных двух этажей.

Краны УБК могли поворачиваться на 360 градусов и осуществлять перемещение груза одновременно в трех направлениях. Руководство операциями по монтажу каркаса осуществлялось при помощи специальной двусторонней громкоговорящей телефонной установки с репродукторами в будке машиниста и на стреле крана. Успешный опыт работы такой системы сигнализации показал, что ее следовало широко применять на всех крупных монтажных работах, и особенно на строительстве многоэтажных зданий.

Схемы перестановки самоподъемного крана УБК

Мифы, события, факты:

1. В фильме 50-х «Верные друзья» есть эпизод, где герои разыскивают в столице друга детства. Он стал академиком архитектуры и курирует возведение высотных зданий, а потому они отправляются на стройплощадку одной из высоток. Хоть и вскользь, но мы видим масштаб, размах и мощь проекта, в кадры на секунды попадают и краны, помогавшие осуществить небывалый для страны замысел. Но мало кто знает, что это были за механизмы, получившие меткое прозвище «ползучих» кранов.

Материалы

Орлов Г.В. «Башенный кран УБК 5-49 и УБК 15-50» — (повествование 28.03.2019).

Источник:

https://t-magazine.ru/pages/ubk

http://sovarch.ru/kran

https://myguidebook.ru/b/book/1970543998/11