انواع ماشین آلات کارگاهی در عملیات ساختمانی

ماشن آلات ساختمانی و کارگاهی نقش مهمی در پروژه های ساختمانی و راه سازی کوچک و بزرگ دارند. تقسیم بندی های متعددی برای معرفی ماشین آلات کارگاهی ارائه شده است. در این مطلب به صورت کلی دسته بندی های موجود معرفی شده و عملکرد هریک ذکر می شود.

معرفی ماشین آلات کارگاهی

تعاریف متفاوتی می توان برای ماشین آلات ساختمانی ارائه نمود ولی به جهت ساده سازی بحث و بررسی بهتر به صورت کلی آن ها را به دو دسته تقسیم می نماییم:

• ماشین آلات استاندارد
• ماشین آلات ویژه

ماشین آلات استاندارد

به صورت کلی این گونه بیان می شود که ماشین آلات معمول در پروژه های همسان از نظر نوع، حجم و میزان فعالیت شناخته شده و دسترسی به آن ها نیز به سهولت میسر بوده، برای استفاده از آن ها نیاز به ایجاد تغییراتی در ساختار ماشین نباشد. در حالت کلی دستگاه های معمول تولید شده توسط کمپانی های تولید ماشین آلات را، ماشین آلات استاندارد می نامیم.

به عنوان مثال بلدوزر D8N کاترپیلار برای عملیات دپو خاک در مسیر کوتاه با نوع خاک با تراکم معمولی، و یا بیل زنجیری PC220-7 کوماتسو برای حفر یک استخر در محوطه یک کارگاه یک ماشین آلات استاندارد محسوب می گردند.

ماشین آلات ویژه

ماشین آلات ویژه عبارتنداز دستگاه هایی که برای یک پروژه و یا یک عملیات خاص توسط کارخانجات سازنده ماشین آلات یه سفارش مجریان و متقضیان پروژه ساخته می شوند. نمونه ای از این ماشین آلات، TBM سفارش داده شده برای حفر یک تونل در یک پروژه است که با توجه به مشخصات خاص پروژه و جنس خاک و … خریداری می گرددو در اکثر اوقات پس از اتمام پروژه در پروژه های دیگر قابلیت استفاده را ندارد.

پیشنهاد ویژه: خاکبرداری و گودبرداری، صفر تا صد اصول و اجرا و هزینه ها

طبقه بندی ماشین آلات عمرانی

یکی از اولین مسائل جهت شناخت بهتر ماشین آلات عمرانی و راه سازی، طبقه بندی آن ها محسوب می گردد. انواع ماشین آلات عمرانی را می توان به شیوه های گوناگون طبقه بندی نمود، دو روش عمده برای طبقه بندی ماشین آلات عبارتند از:

• طبقه بندی ماشین آلات برحسب وظایف (طبقه بندی عملکردی)
• طبقه بندی ماشین آلات بر حسب عملیات ( طبقه بندی عملیاتی)

طبقه بندی ماشین آلات برحسب وظایف

• واحدهای تولید نیرو
• محرک های اولیه
• ماشین آلات و تجهیزات خاکبرداری
• ماشین آلات و تجهیزات حمل مصالح
• ماشین آلات و تجهیزات تولید مصالح
• ماشین آلات و تجهیرات جایگذاری و پرداخت نهایی

طبقه بندی ماشین آلات برحسب عملیات

در این تقسیم بندی ماشین آلات براساس عملیات خاصی که باید انجام بدهند تقسیم بندی می شوند.این روش تقسیم بندی معایب و مزایایی دارد؛ یکی از معایب این روش این است که نمی توان یک ماشین را تنها به یک نوع عملیات مرتبط کرد، مثلاً لودر علاوه بر عملیات خاکی در تولید مصالح نیز نقش دارد.

در حالت کلی، این تقسیم بندی در دو دسته انجام می شود:

• یک سری از عملیات ساختمانی نیاز به تجهیزاتی دارد که مصالحی را که در شرایط طبیعی هستند را سست کند و انتقال دهد.
• یک سری از عملیات ساختمانی نیازمند تجهیزاتی است که روی مصالح فرایندی را انجام بدهد  تا محصول نهایی بدست آید.

در ادامه به شرح این دو دسته می پردازیم:

الف) تجهیزاتی که مصالح را در حالتی که در شرایط طبیعی هستند را سست کند و انتقال دهد:

1. کمپرسور ها و پمپ ها که با آب و هوا و سایر سیالات کار می کنند.
2. دستگاه های حفار و تجهیزات حمل خاک که روی تخته سنگ ها و خاک کار می کنند.
3. کانال کن ها، لایروب ها و تونل زن ها که در زمین کار می کنند.
4. تجهیزات و ماشین آلات حمل مواد سست

ب) تجهیزاتی که روی مصالح فرآیندی، را انجام می دهند تا محصول نهایی بدست آید.

1. ماشین آلات تولید مصالح دانه بندی شده از مواد و مصالح طبیعی
2. تجهیزات بتنی برای تولید، حمل و اجرای بتن
3. تجهیزات تکمیل و پرداخت آسفالت برای تولید و پخش مصالح روسازی راه ها
4. تجهیزات و ماشین آلات حمل مصالح یا محصولات پیش ساخته

در زیر نوعی طبقه بندی از ماشین آلات مورد نظر ارائه شده است که شامل:

1. ماشین آلات گودبرداری و خاکبرداری (بلدوزر، لودر و بیل مکانیکی)
2. ماشین آلات جابجایی و حمل خاک و مصالح ( اسکریپر، کامیون، تراک، تریلی، تسمه نقاله، …)
3. ماشین آلات خاکریزی و غلطک ها ( گریدر، غلتک، …)
4. تجهیزات بالابری (جرثقیل خودرو، جرثقیل برجی، …)
5. ماشین آلات و تجهیزات حفر تونل (تجهیزات آتشپاری، رودهدر، T.B.M ، …)
6. ماشین آلات و تجهیزات بتن (بچینگ پلانت، پمپ بتن، میکسر، تراک میکسر و …)
7. ماشین آلات تولید مصالح (سنگ شکن ها)
8. ماشین آلات تولید آسفالت

ماشین آلات گودبرداری و خاکبرداری

عمده فعالیت های عمرانی به وسیله ماشین آلاتی که بر روی چرخ زنجیری یا چرخ لاستیکی حرکت می کنند، انجام می شود. یکی از مسائل تأثیر‌‌گذار در تعیین نوع ماشین آن است که چه مقدار خاک می تواند در یک زمان معینی و با سرعت معین جابجا و گودبرداری شود.

البته باید دقت داشت که هر دو کار جابجایی و گودبرداری سود و زیان هایی داردکه بسته به شرایط کار و سطح کار می بایست مورد توجه قرار گیرند.

ماشین آلات چرخ زنجیری و چرخ لاستیکی

نیروی قابل استفاده برای اجرای کار بستگی به ضریب کشش، سطح کار و وزن مواد حمل شده دارد. میزان نیروی لازم برای فشاردادن یا هل دادن بار تا حد زیادی به وزن و اندازه ماشین وابسته است.

ضریب کشش یک ماشین تا حد زیادی به وزن و اندازه ماشین وابسته است. ضریب کشش یک ماشین تا حد زیادی به سطح حرکت وابسته می باشد، به همین جهت می بایست درجه کشش بین چرخ و سطح حرکت یا چرخ زنجیری و سطح حرکت اندازه گیری شود.

سطوح لیز نسبت به سطوح خشن ضریب کشش کمتری دارند. به طور ساده می توان فرمول زیر را برای حداکثر کشش بیان نمود.

حداکثر کشش=وزن دستگاه * ضریب کشش سطح کار یا حرکت

این فرمول، حداکثر مقدار نیرویی که می تواند برای یک بار بر روی یک سطح، ایجاد شود را محاسبه می نماید. ماشین آلات چرخ زنجیری برای کارهایی با کشش بالا طراحی شده اند.

کارهایی چون کندن ریشه درختان، برداشتن درخت ها از مسیر حرکت و برداشتن سطوح سیمانی شکسته شده، از جمله کارهایی هستند که بوسیله بلدوزر چرخ زنجیری در حالت بازدهی نزدیک به ایده آل قابل انجام هستند.

بلدوزر

بلدوزر تراکتوری که مجهز به یک تیغه در قسمت جلویی بوده، اندازه آن برحسب طول و ارتفاع تیغه آن تعیین می شود را بلدوزر می نامند. استفاده از بلدوزر در عملیات خاکی بیشتر برای کندن و حمل خاک در فواصل کوتاه انجام می گیرد.

این فاصله را منطقه قدرت گویند که به طور معمول حدود 100متر است. ولی برای تعیین آن باید شرایط بخصوص ماشین و کار مانند نوع، شیب و اصطکاک زمین را در نظر گرفت.

کاربرد های دیگر بلدوزر شامل:

• تسطیح زمین و پاکسازی آن ها از بوته ها و کنده های درخت
• ایجاد راه های اولیه در کوهستان ها و زمین های سنگلاخی
• هل دادن اسکریپرها و کمک به عملکرد آن ها
• پخش کردن خاک در خاکریز
• تسطیح و پاکسازی بقایای مانده از عملیات راهسازی
• نگهداری راه های موقت خاکی
• پاکسازی محل گودال قرضه و گودال های کف معادن

لودر

تراکتوری که به جامی در جلو مجهز باشد، لودریا تراکتور جامدار نامیده می شود. در پروژه های عمرانی به طور معمول از این دستگاه برای گودبرداری مواد نرم تا نیمه سخت، بارگیری واحدهای حمل، انبارکردن مواد و جابجا کردن مصالح ساختمانی استفاده می شود.

یکی از اصلی ترین و پرکاربرد ترین ماشین آلات کاربردی جهت انجام عملیات خاکی و خاکبرداری و همچنین بارگیری مصالح و محوطه سازی های بزرگ لودر می باشد. بطور کلی لودر ها در دو نوع چرخ لاستیکی و چرخ زنجیری که هر دو آنها به صورت هیدرولیکی کار می کنند ساخته شده است. همچنین لودرها دارای جامهای مختلفی می باشند که با توجه به حجم عملیات خاکبرداری و یا خاکریزی مورد استفاده قرار می گیرند.
لازم به توضیح است لودرها بدلیل نوع دایره حرکتی خود بصورت مرحله به مرحله امکان خاکبرداری را برای خود فراهم نموده و جهت خارج شدن از محل گودبرداری نیاز به جرثقیل و یا ایجاد رمپ خاکی دارد که برداشت این رمپ بعد از خروج لودر از داخل گود معمولا توسط بیل های مکانیکی صورت می پذیرد.

گفتنی است در بعضی مواقع مانند آنچه در تصویر فوق نیز دیده می شود جهت تکمیل نمودن عملیات گودبرداری و پاکسازی کامل گود، ابتدا لودر را توسط جرثقیل داخل گود قرار می دهند تا خاک های باقیمانده را جهت انتقال به بیرون دپو نماید و بعد از اتمام عملیات مجددا توسط جرثقیل های سنگین از گود خارج می شوند. نا گفته نماند در برخی از پروژه ها با توجه به محدودیت های موجود از مینی لود و یا بابکت نیز استفاده می شود.

مدیریت اجرای کار لودرها

هنگام بارگیری سنگ های خردشده با لودرهای چرخ لاستیکی، یکی از مشکلات مهم، پاره شدن لاستیک ها است. برای افزایش عمر لاستیک هنگام بارگیری سنگ، باید از نوع L5 (لاستیک با آج مرکزی خیلی عمیق، مخصوص سنگ) استفاده کرد.

در هنگام کار با لودرهای چرخ لاستیکی، کف زمین همیشه باید خوب زهکشی شود، چون آب مانند نرم کننده ای در جهت افزایش نیروی برشی سنگ بر چرخ های لاستیکی عمل می کند. در انتخاب هر لودر باید فضای بیکار لازم حین بارگیری و باراندازی توجه نمود. توجه به نحوه جایگیری بهینه لودر و در نظر گرفتن واحد حمل بهینه برای آن، می تواند زمان های بارگیری، مانور و باراندازی را به حداقل برساند.

بابکت

مینی لودر ها یا بابکت نیز یکی دیگر از ماشین آلات پر کاربرد در پروژه های ساختمانی می باشد. این وسیله به جهت ابعاد کوچک، ارتفاع کم و قدرت مانور بالا توانایی حرکت در طبقات ساختمان ها خصوصا پارکینگ ها را نیز دارا می باشد و یکی از بهترین ابزارها جهت پاکسازی نخاله ها در پارکینگها و گودبرداری های کوچک به شمار می آید. این ماشین کوچک و دوست داشتنی قابلیت نصب چکش های هیدرولیکی (پیکور) را نیز دارد.

ماشین آلات جابجایی و حمل خاک و مصالح

انتخاب سیستم حمل و نقل در طی طرح ریزی پروژه، فرآیندی بسیار حیاتی و مهم است  و اگر در پروژه ای مجبور به استفاده از مصالحی گردیدیم که در فاصله طولانی از سایت پروژه قرار داشت می بایست نسبت به انتقال مصالح تدابیری اندیشید. انتخاب نوع سیستم حمل مصالح سنگی نمی بایست تنها براساس هزینه باشد بلکه می بایست عوامل ذیل را نیز در نظر گرفت:

• فاصله معدن تا محل اجرای پروژه
• زیربناهای موجود در سایت
• موقعیت مکانی و جغرافیایی کارگاه
• سرعتت مناسب برای حمل مصالح
• محدودیت های محیطی
• میزان کل مصالح مورد نیاز و درجه بندی اندازه آن ها
• دسترسی به وسایل نقلیه مناسب
• زمانبندی و فصل (تابستان و زمستان ) پروژه

اسکریپر

در صورتی که فاصله حمل بار کمتر از حدود 2.5 کیلومتر بوده، مواردی که خاک برداشته شده از خاکریزی قابل استفاده است و مصالح بیش از حد سنگی نباشند، معمولاً اسکریپرها به عنوان یک گزینه اقتصادی برای کارهای برون شهری پیشنهاد می گردد.

مدیریت اجرای کار با اسکریپرها

• بین اسکریپرهای متداول، نوع تک موتوره یکسر گیردار در جاده حمل نسبتاً تخت به طول متوسط مناسبتر از بقیه است.
• در جاده های حمل طولانی و ناهموار انواع سه محوره سریعترند.
• برای جداکردن خاک سخت، آن را پیش از بارگیری با شکافنده یا کلنگ زدن خرد نمود.
• سطح خاکریز صاف و متراکم  نگه داشته شود تا مدت زمانی که اسکریپر در آنجا صرف می کند به حداقل برسد.

کامیون ها

کامیون ها یکی از بخش های بسیار مهم جریان خاکبرداری و حمل مصالح می باشند به طور کلی آن ها شامل یک تراکتور و یک تریلر هستند که اطرافشان بسته شده است. که اطرافشان بسته شده است. مانند سایر دستگاه ها، کار آن ها بستگی زیادی به شرایط و مقتضیات کار دارد. آن ها عمدتاً بسته به حجم تریلرشان سایز بندی می شوند.

واضح است که برای بار بزرگتر و سنگین تر، به یک تراکتور بزرگتر نیاز داریم که بتوانیم تریلر را بکشد. کامیون ها همراه با حفارها و لودر ها، در عملیات گودبرداری و حمل خاک یا فرستادن آن، استفاده می شوند. در مقایسه با سایر ماشین آلات خاکبرداری، آن ها سرعت بالایی دارند. تقسیم بندی های متفاوتی برای کامیون ها می توان ارائه نمود ، یکی از متداولترین این تقسیم بندی ها، دسته بندی براساس ظرفیت باربری کامیون هاست.

تراک میکسر و پمپ بتن

تراک میکسر دستگاهی است جهت حمل بتن از محل تولید که معمولا کارخانجات تولید بتن و یا در محوطه پروژه های عمرانی زیر دستگاه بچینگ اقدام به بارگیری و پس از طی مسافتی در محل مورد نظر بتن ریزی تخلیه می نمایند. معمولا ظرفیت های تعریف شده برای تراک میکسر از 6 متر مکعب الی 12 متر مکعب متغییر می باشد. برای میکس نمودن بتن در حین انتقال از محل تولید تا محل مصرف آن، داخل مخزن تراک میکسرها پره هایی بصورت قیفی شکل قرارا دارد تا با حرکت دورانی بخش میکسر، عمل اختلاط بتن که ضمن همگن نمودن بتن تولید شده، مانع از گیرش اولیه بتن حین انتقال می گردد، استفاده می شود. در این حالت از یک کارخانه مرکزی جهت اختلاط اولیه استفاده می شود. هنگامی که از تراک میکسر ها به عنوان انتقال دهنده بتن ساخته شده توسط کارخانه بتن مرکزی استفاده می‌شود ، تراک میکسر ها به عنوان واحد همزن نیز عمل میکنند.

پمپ بتن، دستگاه مورد استفاده برای انتقال بتن مایع از طریق پمپاژ است.

پمپ بتن بوم (پمپ دکل) از یک بازوی رباتیک کنترل از راه دور به نام ( BOOM ) برای ریختن دقیق بتن استفاده می کند و به یک کامیون متصل شده اند یا بر روی واحد های بزرگتر در یک نیمه تریلر می باشند. پمپ های بوم در بیشتر پروژه های ساختمانی بزرگ استفاده می شود زیرا آنها قادر به پمپاژ بتن از تراز همکف با طبقات بالاتر هستند و این کار موجب صرفه جویی در زمان، نیروی کار و هزینه ها می شود.

نوع دیگر پمپ بتن پمپ های زمینی است که یا بر روی کامیون سوار است و یا بصورت یدک کش توسط کامیونت ها حمل می گردد. به همین دلیل معمولا با عنوان پمپ خطی و یا پمپ بتن سوار بر تریلر شناخته می شود. این نوع پمپ بتن نیاز به یک لوله انتقال بتن فلزی و یا انعطاف پذیر دارند که به طور دستی به مجرای ماشین متصل می شود. این لوله ها به هم متصل می شوند و موجب انتقال بتن به هر کجا که لازم باشد، می شود. پمپ های خطی معمولا نسبت به پمپ بتن بوم حجم بتن کمتری را پمپاژ می کنند.

ویبراتور

کاربرد این وسیله در تراکم بتن در محل اجرا می باشد. هدف از جایدهی و تراکم بتن پر کردن زوایای قالب و اطراف میلگرد و خروج هوای غیر عمدی (نا خواسته‌) از بتن می باشد. برای این منظور از دستگاهی بنام ویبراتور حین بتن ریزی استفاده می گردد. این دستگاه معمولا در دو نوع بنزینی و برقی تولید می شود و شامل یک موتور دینامیکی و یک شلنگ ویبره می باشد که انرژی مکانیکی موتور را به صورت لرزشی به بتن تازه ریخته شده منتقل می نماید. قطر لرزاننده (شلنگ ویبره) از 20 تا 180 میلی متر متغیر است. در قطعات نازک و کم حجم بویژه وقتی بتن های شل و نیمه شل بکار می رود از قطر 25 تا 40 میلی متر استفاده می شود. در تیر ها و دیوارها و ستونها ضخیم و بتن های نیمه شل و نیمه سفت از قطر 40 تا 50 و حتی 60 میلی متر استفاده می گردد.

سیستم های تسمه نقاله

سیستم تسمه نقاله بطور وسیعی در کارهای ساختمانی به کار برده می شوند، این سیستم ها اکثراً رضایت بخش ترین و اقتصادی ترین روش حمل و نقل موادی نظیر خاک، ماسه، شن، سنگ های شکسته، سنگ های معدنی، سیمان، بتن و غیره را ایجاد می کنند. به خاطر جریان دائمی مواد با سرعت نسبتاً زیاد، تسمه نقاله ها دارای ظرفیت زیادی هستند.

ماشین آلات خاکریزی و غلطک ها

گریدرها

عملیات تسطیح دامنه خاکریزها و خاکبرداری ها (تنظیم شیب) توسط گریدر انجام می شود. دقت در عملیات گریدر می تواند مقدار قابل توجهی در هزینه های پروژه های ساختمانی تأثیر داشته باشد.

موارد استفاده از گریدها:

• حمل مواد به کنار جاده
• شیب بندی دقیق
• پخش کردن مواد خاکی
• کندن جوی و غیره
• گریدر را می توان برای کندن جوی های V  شکل و ذوزنقه شکل بکار برد. عمق ماکزیمم اقتصادی جوی 1 متر و عرض قاعده ماکزیمم حدوداً 1.5 متر می باشد.

بیل مکانیکی

یکی دیگر از ماشین آلات کاربردی جهت انجام عملیات خاکی و خاکبرداری بیل های مکانیکی است که به دلیل نوع دامنه حرکتی، این ماشین شرایط مناسب تری را جهت خاکبرداری و خصوصا گودبرداری های شهری فراهم می نماید.
بیل های مکانیکی نیز با توجه به نوع فعالیت و حجم عملیات مورد انتظار دارای احجام متفاوتی از بیل می باشد. ضمنا این ماشین قابلیت انصال چکش های هیدرولیکی سنگین (پیکور) جهت خرد کردن سنگهای بزرگ را نیز دارا است. این ماشین دارای دو نوع چرخ لاستیکی و چرخ زنجیری است.

غلطک

عمل تراکم خاک به وسیله غلطک ها انجام می گیرد. از آنجا که خاک در اثر نیروی تراکم، تمایل به تغییر محل جانبی نشان می دهد، مؤثرترین روش تراکم، روشی خواهد بود که چنین تغییر محلی را به حداقل برساند. لذا انتخاب نوع غلطک هنگام متراکم نمودن خاک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در پروژه های ساختمانی بطور معمول جهت متراکم نمودن خاک محوطه کارگاهی در صورت وجود عدم تراکم مناسب برای تردد وسایل نقلیه و ماشین آلات سبک و سنگین از غلطک های پاچه بزی و غلطک سنگین های ویبره دار و غلطک های مشبک استفاده می شود.

ماشین آلات و تجهیزات نقل و انتقال و بالابری

جرثقیل ها (انواع جرثقیل های کارگاهی)

جرثقیل

جرثقیلها و تاور ها یکی دیگر از ماشین آلات ساختمانی است که خصوصا در پروژه های بلند مرتبه کاربرد بسیاری دارند. این ماشین ها بدلیل قابلیت جابجا نمودن مصالح و لوازم سنگین در ارتفاع بدون شک باعث بالا رفتن راندمان کاری در پروژه خواهند شد. جرثقیلها در زمان نصب اسکلت های فلزی در حقیقت به پرکاربرد ترین ماشین کارگاهی بدل می شود و نصب اسکلت بدون وجود این نوع ماشین ها عملا ممکن نخواهد بود. در اسکلت های بتنی بلند مرتبه نیز به دلیل مشکلات انتقال مصالح و همچنین بتن در ارتفاع ، خصوصا هنگام بتن ریزی ستونها، از باگت های بتن ریز که توسط جرثقیل ها جابجا می شود، استفاده می شود. 
جرثقیل برجی (تاور کرین) : این نوع جرثقیل معمولاً در ساختمان‌های مرتفع مورد استفاده قرار می‌گیرد و به سه صورت ثابت ، متحرک و بالارونده نصب می‌شود.

این جرثقیل ها معمولاً در 2 نوع کابین ثابت و کابین متحرک موجود می باشد.

جرثقیل های برجی

این جرثقیل ها برای کارکردن در سطوح پرازدحام طراحی شده اند. نیروهای وارده برآن ها مانند سایر جرثقیل ها می باشد. در این جرثقیل ها از وزنه تعادلی برای متعادل کردن بار استفاده می شود.

مشخصه های جرثقیل های برجی

• شعاع کار قابل تنظیم
• ارتفاع ثابت دکل در حین کار
• قابلیت بالابردن و پایین آوردن بارها
• قابلیت گرداندن بار
• قابلیت حرکت بار به سمت جلو و عقب بدون تغییر ارتفاع

آسانسورهای حمل کارکنان (آلیماک)

این بالابرها در مواقعی که برای دسترسی به ارتفاعات نتوانیم از نردبان استفاده کنیم نصب می شود و احتیاج به سطح عمل پایدار داردو این دستگاه ها در ظرفیت های مختلف با سطوح متفاوت عملکرد وجود دارد.