Cos'è una gru a torre con braccio impennabile? Principio di funzionamento, applicazioni e guida alla selezione

A gru a torre con braccio impennabile è una gru a torre il cui braccio può essere sollevato e abbassato inclinato rispetto all'orizzontale, anziché rimanere fisso come su una gru a testa martello o a tetto piatto convenzionale. La capacità di inclinare il braccio fino quasi alla verticale o fino a un angolo di lavoro ridotto è ciò che rende questo tipo di gru indispensabile nei cantieri urbani congestionati. Quando il braccio viene sollevato, il raggio di lavoro della gru si riduce drasticamente, consentendole di oscillare all'interno di un'impronta che nessuna gru a braccio fisso può eguagliare. Ciò definisce il suo scopo principale: fornire sollevamento ad alta capacità in luoghi in cui non è consentito sorvolare edifici vicini o lavorare in uno spazio aereo limitato.

La definizione formale di cos'è una gru a torre con braccio impennabile è incentrato sull'unità di rotazione e sul meccanismo di orzata. A differenza di una gru con braccio a carrello che sposta un carrello lungo un braccio orizzontale per regolare il raggio di carico, una gru con braccio impennabile modifica il raggio alterando l'inclinazione dell'intero braccio. La fune di sollevamento va dall'argano alla torre, sopra una puleggia nel punto di perno del braccio e poi lungo la parte inferiore del braccio fino a un punto pendente fisso. Quando l'argano a volata libera o accetta un set separato di funi collegate alla punta del fiocco, l'angolo del fiocco cambia e con esso il raggio del gancio. Questa differenza progettuale fondamentale porta a un ingombro operativo e a una serie di vincoli completamente diversi.

Principio di funzionamento della gru a torre con braccio impennabile: l'angolo controlla il raggio

Il principio di funzionamento della gru a torre con braccio impennabile è più semplice di quanto la geometria complessa suggerisca. Due sistemi di argano indipendenti funzionano simultaneamente per spostare il carico: l'argano di sollevamento solleva e abbassa il gancio verticalmente e l'argano a volata regola l'angolo del braccio per spostare il carico verso o lontano dalla torre. Quando l'operatore comanda una modifica del raggio, l'argano di orzata riavvolge o svolge le corde di orzata che corrono dalla cathead sulla sommità della torre alla punta del braccio. Quando il braccio si alza, il gancio si muove verso l'interno e verso l'alto contemporaneamente, a meno che l'argano del paranco non compensi abbassando il gancio. I moderni sistemi di controllo elettronico sincronizzano automaticamente questi due argani, mantenendo il carico ad un'altezza costante mentre il raggio cambia: una funzione nota come livellamento del carico che il funzionamento manuale della gru non può ottenere in modo affidabile.

Questa azione di inclinazione risponde direttamente come funziona una gru a torre con braccio impennabile in pratica. Immagina una gru posizionata in uno stretto vicolo tra due grattacieli. Con il braccio orzato a 75 gradi, la gru può ruotare di 360 gradi senza che la punta del braccio attraversi il confine di proprietà. L'efficace Raggio di lavoro della gru a torre con braccio impennabile con questo angolo ripido potrebbero essere solo 12 metri, ma la gru può comunque sollevare il carico massimo perché il momento di carico è ridotto al minimo. Quando un camion per le consegne arriva sul lato della strada, l'operatore abbassa il braccio a un angolo inferiore – diciamo 25 gradi – estendendo il raggio a 40 metri o più per raccogliere il carico, quindi torna indietro prima di oscillare. Questo ciclo, ripetuto decine di volte al giorno, è ciò che consente alla costruzione di procedere in cantieri dove nessun altro tipo di gru potrebbe essere installato.

Applicazioni di gru a torre con braccio impennabile in costruzioni urbane ad alta densità e ad alta densità

Applicazioni per gru a torre con braccio impennabile concentrarsi su tre scenari: grattacieli in cui più gru devono sovrapporsi, siti con strutture vicine che non possono essere sorvolate e progetti in cui i diritti aerei o le restrizioni sull'aviazione impongono un limite di altezza rigoroso. Il gru a braccio impennabile per edifici alti è particolarmente prezioso durante la fase core-and-shell della costruzione del grattacielo. Un tipico progetto di un quartiere centrale degli affari potrebbe posizionare tre o quattro gru a braccio impennabile sopra un telaio in acciaio, tutte girevoli all'interno di un involucro condiviso. Poiché ciascuna gru può sollevarsi per liberare i bracci delle altre, queste possono lavorare simultaneamente senza rischio di collisione: un'impresa impossibile con le gru a braccio fisso che richiederebbero enormi separazioni verticali.

Nei progetti in cui un hotel o un blocco residenziale adiacente si trova a pochi metri dal confine del sito, a gru a torre per cantieri stretti devono rispettare le restrizioni permanenti di sorvolo. Una gru con braccio impennabile può essere programmata con una zona di lavoro che mantenga la punta del braccio all'interno del cantiere a tutti gli angoli. Quando il vento si alza e la gru viene messa fuori servizio, il braccio può essere parcheggiato con un angolo ripido di 80 gradi, eliminando qualsiasi sporgenza oltre la base della torre. Questa caratteristica operativa è spesso scritta nelle approvazioni dei progetti da parte dei dipartimenti edilizi della città, rendendo il gru a torre con braccio impennabile per spazi ristretti non solo preferito ma legalmente richiesto.

Gru a braccio impennabile per altezza libera limitata e spazio aereo ristretto

A Altezza libera limitata della gru a braccio impennabile Lo scenario si verifica quando la gru opera sotto una traiettoria di volo, vicino a un eliporto o al di sotto di un limite imposto dalle autorità aeronautiche. A differenza di una gru a tetto piatto che richiede un'altezza fissa della testa della torre più l'intera distanza libera del braccio sopra, una gru con braccio impennabile può ridurre la sua altezza complessiva orzando il braccio quasi in verticale. L'altezza totale dalla sommità della torre alla punta del braccio in posizione di parcheggio può essere inferiore a 15 metri , anche su gru con braccio da 50 metri. Ciò consente alla gru di essere posizionata in cima a un grattacielo e di rimanere comunque al di sotto delle superfici di limitazione degli ostacoli definite dall'ICAO o dalla zonizzazione aeroportuale locale.

Il practical impact of Altezza libera limitata della gru a braccio impennabile è che le gru a torre possono essere utilizzate su edifici di 50 piani nei centri urbani che si trovano direttamente sotto i percorsi di accesso, dove una gru a martello penetrerebbe nello spazio aereo protetto di 20 metri o più. Le specifiche della gru per tale lavoro devono indicare l'altezza libera minima richiesta all'angolo massimo del braccio e il processo di approvazione dello spazio aereo è incentrato su queste dimensioni della posizione di parcheggio. Una volta approvato, l'area di lavoro della gru viene spesso programmata con una restrizione zonale che impedisce all'operatore di abbassare il braccio al di sotto di un determinato angolo, garantendo che la gru non superi mai inavvertitamente il soffitto. Questa limitazione basata sul software, combinata con il meccanismo fisico di orzata, rende la gru con braccio impennabile l'unica soluzione di gru a torre per siti sensibili allo spazio aereo.

Raggio di lavoro, capacità e angolo del braccio: i compromessi ingegneristici

Il Raggio di lavoro della gru a torre con braccio impennabile non è un singolo numero ma una curva definita dall'angolo del braccio e dal diagramma di carico. Al raggio minimo – braccio a circa 85 gradi – il gancio si trova quasi direttamente accanto alla torre e la gru può sollevare la sua capacità massima, spesso Da 25 a 64 tonnellate sui modelli di grandi dimensioni. Quando il braccio si abbassa e il raggio si estende al massimo, la capacità diminuisce seguendo la curva del momento di carico. La tabella seguente illustra la relazione generale tra angolo del braccio, raggio e capacità di sollevamento per una tipica gru a braccio impennabile pesante nella classe da 400 tonnellate-metro, anche se i dati esatti variano in base al produttore e alla configurazione.

Questa relazione spiega perché principio di funzionamento della gru a torre con braccio impennabile riguarda fondamentalmente la gestione del momento di carico. Il meccanismo di orzatura non modifica solo il raggio; regola continuamente la geometria del triangolo di sollevamento. Il limitatore del momento di carico della gru monitora l'angolo del braccio e la cella di carico sulla fune del paranco, interrompendo il movimento se l'operatore richiede un raggio che supererebbe il carico consentito con quell'angolo. Questo sistema di sicurezza elettromeccanico, calibrato durante il montaggio e controllato settimanalmente, previene il sovraccarico strutturale che rendeva soggette al collasso le prime gru ad azionamento meccanico.

Scelta di una gru a torre con braccio impennabile per vincoli specifici del sito

Specificando a gru a torre per cantieri stretti richiede un'analisi dettagliata del confine del sito, delle restrizioni al sorvolo e del programma di sollevamento. L'altezza indipendente della gru, la lunghezza del braccio e l'angolo massimo del braccio vengono tutti inseriti in una sovrapposizione della planimetria digitale creata dal team di ingegneri del fornitore della gru. Per un sito incastrato tra due edifici esistenti, l'analisi potrebbe rivelare che solo una gru a braccio impennabile con a Fiocco da 55 metri e capacità di orzata di 75 gradi può posizionare il gancio dove serve senza che il braccio sconfini nei giardini pensili vicini. In questi casi, la tariffa di noleggio più elevata della gru con braccio impennabile è in genere Dal 20% al 40% in più rispetto ad una gru a tetto piatto di capacità equivalente — è accettato come costo non negoziabile di accesso al sito.

Il decision to deploy a gru a braccio impennabile per edifici alti è anche guidato dalla necessità di salire con la gru all'interno del nucleo dell'edificio man mano che la struttura sale. Le gru con braccio impennabile possono essere installate su strutture di arrampicata relativamente compatte perché il braccio può essere alzato durante il salto, riducendo il momento a sbalzo sui pavimenti parzialmente completati. Questa capacità di arrampicata interna, combinata con il vantaggio dello spazio limitato, ha reso la gru a torre con braccio impennabile lo standard per le costruzioni altissime in città come New York, Dubai e Hong Kong. L'impronta della gru sulla cima di un grattacielo completato potrebbe non essere superiore a 6 metri per 6 metri , consentendone il posizionamento in un locale tecnico mentre intorno avviene lo smantellamento delle altre gru: l'ultima gru in cantiere, spesso la più piccola ma con l'involucro operativo più complesso di tutte.