Torninosturi

Torninosturi

Torninosturi on nosturityyppi, jota käytetään erityisesti rakennustyömailla. Torninosturilla tarkoitetaan nosturia, jossa kantavana rakenteena on torni ja sen yläosassa ulokepuomi, joka on kiinnitetty köysillä tai tangoilla tornin yläosaan taikka tornin huipun kautta kulkevilla köysillä tornin juureen.

Torninosturin perusrakenne on peräisin 1950-luvulta, ja se yleistyi rakennusnosturityyppinä voimakkaasti 1960-luvulla.

Torninosturin osat

Torninosturin keskeisimmät rakenneosat

Perusrakenne

Kaikkien valmistajien torninostureissa on käytössä suunnilleen samanlaiset rakenneosat:

• Masto eli torni on nosturin pystysuora rakenneosa. Masto ei käänny.
• Maston yläpäässä on kääntökehä, joka koostuu isosta laakerista ja yleensä hammasrattaasta. Kääntökehän yläpuoleinen osa kääntyy yhden tai useamman kääntömoottorin voimalla.
• Puomi on vaakasuora osa, joka kannattaa kuormaa. Puomi on poikkileikkaukseltaan yleensä kolmiomainen ja siinä yläpaarre ja kaksi alapaarretta on liitetty toisiinsa teräsristikon avulla.
• Puomia pitkin kulkee vaunu (ammattislangilla kissa), jota käyttää oma koneistonsa.
• Vaunusta riippuu teräsvaijeria olevan nostoköyden varassa koukku (ammattislangilla kana), johon kuorma ripustetaan.
• Puomi on nivelöity kääntökehän yläpuolelle ja sitä kannattavat puomin kannattimet, jotka ovat yleensä terästankoja tai –vaijereita.
• Puomin vastakkaisella puolella sijaitsee vastapainopuomi (takapuomi, vastapuomi), jonka päähän on sijoitettu vastapaino.
• Puomin ja vastapainopuomin kannattimet on kiinnitetty maston huippuun.
• Ohjaamo sijaitsee yleensä kääntökehän ja puomin välissä ja se siis kääntyy nosturin yläosan mukana.
• Masto kiinnittyy alaosastaan alavaunuun.
• Alavaunun päälle on ladottu alavastapainot nosturin painopisteen tuomiseksi mahdollisimman alas.
• Maston ja alavaunun liitoksen jäykistämiseksi ja siten nosturin tukevuuden lisäämiseksi mastoa tukevat alavaunun ja maston kulmiin kiinnittyvät vinotuet.
• Alavaunu liikkuu rataa pitkin telien varassa.

Tuulikuorman vähentämiseksi nosturit yleensä valmistetaan ristikkorakenteisiksi ja käyttäen mahdollisimman pienen ilmanvastuksen aiheuttavia teräsprofiileja.

Vaihtoehtoiset perustamistavat

Telien varassa liikkuvan alavaunun sijaan voidaan tilanteen niin vaatiessa käyttää muunlaisia rakenteita:

• Jos nosturia ei tarvitse käytön aikana liikuttaa, alavaunu voidaan sijoittaa suoraan maata vasten ilman telejä.
• Masto voidaan kiinnittää betonilaatan varaan. Tätä rakennetta käytetään esimerkiksi silloin, kun nosturi sijoittuu rakennettavan rakennuksen sisään. Nosturi puretaan yläkautta ja betonilaatta yleensä jätetään rakennuksen alusrakenteiden sisään. Nosturin kiinnittäminen ilman vinotukia laatan varaan vähentää sen tukevuutta ja pienentää kuormituskykyä. Tukevuus kasvaa, kun nosturi tuetaan valmistuviin välipohjiin.
• Rakennuksen sisälle sijoitettava nosturi voi olla kiipeävä: Sitä nostetaan ylöspäin rakennuksen rakenteiden varassa rakennustyömaan edistyessä.
• Jos nosturin alle jäävä tila halutaan käyttöön, voidaan nosturi perustaa portaalin varaan. Portaalirakenteisen nosturin kuormankantokyky on yleensä pienempi kuin vastaavan alavaunurakenteisen.

Perustamistapoja

Mastonhuiputtomat torninosturit

1990-luvulla yleistyi jo 1970-luvulla kehitetty rakenne, jossa ei käytetä maston huippua lainkaan, vaan puomi ja vastapainopuomi on kiinnitetty suoraan toisiinsa. Tällä saadaan useita etuja, muun muassa

• Lujuusopillisesti rakenne on suoraviivaisempi, koska puomin yläpaarre on koko matkaltaan vedossa ja vastaavasti alapaarre koko matkaltaan puristuksessa.
• Puomi voidaan asentaa ja purkaa osissa ja myös sen pituutta voidaan muuttaa purkamatta nosturia.
• Nosturin asentaminen ja purkaminen on nopeampaa, koska osia on vähemmän.
• Työmailla, joilla on käytössä useita nostureita, eri nosturien välinen korkeusero voi olla pienempi.

Huiputtomalla rakenteella on myös kääntöpuolensa:

• Puomin poikkileikkaus on perinteistä rakennetta suurempi, minkä takia nosturin osien kuljettamiseen tarvitaan enemmän kuljetuskalustoa.
• Puomin osat ovat perinteisiä raskaampia. Tämä pienentää nosturin hyötykuormaa ja saattaa edellyttää raskaampaa pystytyskalustoa.

Nosturin liikkeet

Vaunun liikkuessa koukun korkeus ei muutu.

Nosturilla voidaan tehdä neljää liikettä:

• Koukun nostaminen ja laskeminen
• Vaunun liikuttaminen puomia pitkin
• Yläosan kääntäminen
• Kulku rataa pitkin

Liikkeitä ohjataan yleensä kahta ohjaussauvaa käyttäen.

Torninosturin keskeinen innovaatio on se, että nostoköysi ei pääty koukkuun, vaan se kuljetetaan koukun väkipyörästön avulla takaisin vaunuun ja edelleen yleensä puomin päähän. Tällöin vaunun liikkuminen ei aiheuta koukun nousemista tai laskeutumista.

Käyttökoneiston sijainti vaihtelee nosturimalleittain. Usein käytetty rakenne on se, että nostokoneisto sijaitsee vastapainopuomissa, vaunun koneisto vastapainopuomissa tai puomin tyvessä, kääntömoottorit kääntökehään kiinnitettyinä ja kulkumoottorit teleissä.

Nosturin kuormitus

Torninosturin esimerkkikuormakäyrä. Puomin pituusvaihtoehdot 40 ja 60 metriä, maksimikuorma 12 tonnia

Nosturin kuormankantokyky ilmaistaan usein tonnimetreinä. Tämä yksikkö kertoo nosturin suurimman sallitun momentin. Esimerkiksi 200 tonnimetrin nosturi kykenee nostamaan 10 tonnin kuorman 20 metrin etäisyydelle mastosta. Tonnimetri ei ole täsmällinen yksikkö, koska suurimpaan sallittuun momenttiin tulee kuormana laskea myös puomin painon vaikutus (joka riippuu puomin pituudesta) sekä nostoköysien, vaunun ja koukun paino.

Toinen kuormankantokyvyn tunnusluku on maksimikuorma, joka riippuu nostolaitteiden mitoituksesta.

Kuormankantokyky yleensä havainnollistetaan kuormituskäyrän avulla. Käyrä ilmoittaa sen, kuinka suuri kuorma kullakin etäisyydellä enintään on sallittu. Kuormituskäyristä on helposti nähtävissä se, että lyhyellä puomilla saavutetaan jonkin verran suurempi kuormankantokyky kuin pitkällä.

Kuormankantokykyyn vaikuttaa myös nosturin korkeus. Erittäin korkeilla nostokorkeuksilla nostoköyden paino nousee merkittäväksi ja pienentää hyötykuormaa.

Ripustus

Ripustuksen toteutustavat

Eri kuormitustilanteissa voidaan käyttää erilaista ripustusta. Yksinkertaisessa ripustuksessa koukku riippuu kahden köyden varassa, kaksinkertaisessa neljän, kolminkertaisessa kuuden jne. Mitä useampikertaista ripustusta käytetään, sen suurempi on maksiminostokuorma ja sen hitaampi nostonopeus.

Moninkertaista ripustusta saatetaan käyttää myös kevyiden kuormien nostoon silloin, kun nostoliikkeiden pitää olla mahdollisimman hitaita tarvittavan tarkkuuden takia.

Koska moninkertainen ripustus moninkertaistaa myös nostoköyden painon aiheuttaman kuormituksen, sitä ei useinkaan käytetä kuin tarvittaessa. Ripustustapa onkin mahdollista vaihtaa varsin nopeasti. Käytettäviä perustoteutustapoja on kaksi:

• Käytössä on yksi vaunu ja siinä tarvittava määrä köysipyöriä. Koukun väkipyöristä voidaan irrottaa ne, joita ei tarvita ja irrotetut nousevat vaunun alaosaan, jossa ne pysyvät koukun painon ansiosta.
• Käytössä on useita yksinkertaisen ripustuksen vaunuja ja koukkuja. Käytössä olevat vaunut ja koukut on kiinnitetty toisiinsa ja loput pysäköity puomin tyveen. Tämä rakenne on edellä mainittua monimutkaisempi, mutta käytöstä pois olevat vaunut ja koukut eivät vähennä hyötykuormaa.

Pystytys ja purkaminen

Aikaisemmin oli tärkeää, että nosturi oli mahdollisimman laajasti pystytettävissä ja purettavissa omin konein, koska pystytyksessä käytettävien siirrettävien nostureiden määrä oli vähäinen ja niiden nostokyky pieni.

Nykyisin yhä suurempi osa nostureista toimitetaan ilman pystytysvarusteita, koska ne on tarkoitus pystyttää ajoneuvonosturin avulla. Nykyisin torninosturin pystytys tapahtuu muutamassa tunnissa, kun omilla koneilla tapahtuvaan pystykseen kuluu yleensä useita päiviä.

Nosturin maston jatkaminen on tarpeellista silloin, kun nosturin pystyttäminen lopulliseen korkeuteensa ei ole mahdollista tai mielekästä. Tähän toimenpiteeseen käytetään nykyisin laajasti teleskooppihäkkiä:

• Teleskooppihäkki on maston ulkopuolelle sijoitettava ristikkorakennelma, joka kiinnittyy mastoon, joka kulkee maston kulmiin tukeutuen ja jota voidaan nostaa ja laskea. Teleskooppihäkin yksi sivu on osittain avoin.
• Teleskooppihäkki asennetaan paikalleen nosturia asennettaessa ja se jätetään maston alaosaan tuulikuorman vähentämiseksi. Vaihtoehtoisesti se voidaan asentaa vasta tarvittaessa.
• Mastoa jatkettaessa teleskooppihäkki nostetaan maston yläosaan ja kiinnitetään kääntökehän alapuolelle. Teleskooppihäkin alaosa kiinnitetään mastoon.
• Maston yläosan kiinnikkeet irrotetaan, minkä jälkeen nosturin yläosa on teleskooppihäkin varassa.
• Teleskooppihäkkiä nostetaan ylöspäin yhden mastoelementin korkeuden verran ja mastoelementti nostetaan aukon läpi paikalleen ja kiinnitetään maston yläpäähän.
• Kun kaikki mastoelementit ovat paikallaan, maston yläpää kiinnitetään takaisin paikalleen, teleskooppihäkki irrotetaan yläpäästään ja lasketaan paikoilleen tai poistetaan.

Nosturin purkaminen tapahtuu periaatteessa samalla tavoin kuin pystytyskin; päinvastaisessa järjestyksessä tietenkin. Nosturin sijoitus täytyy alun perin suunnitella purkaminen mielessä, koska valmistuva rakennus rajoittaa purkamistöitä.

Potain 646A:n itsepystytystä, Tapiola, Espoo 1974

Torninosturin maston jatkaminen

Ylikorkeat nosturit

Nosturin maksimikorkeutta rajoittavat monet tekijät, kuten raideleveys, vastapainojen määrä, tuulikuorma, nostoköysien paino, maston lujuus jne.

Torninosturin korkeutta voidaan kasvattaa tukemalla se. Tukeminen tapahtuu yleensä ankkuroimalla nosturi terästangoin rakenteilla olevaan rakennukseen. Toinen vaihtoehto on harustaa nosturi kiinnittämällä se maahan vinossa olevin vaijerein.

Ankkurointia käytetään yleisesti, koska harustaminen vaatii tilaa ja harusvaijerit haittaavat usein toimintaa. Ankkurointi edellyttää sitä, että nosturin mastoa jatketaan rakennustyön edistyessä ja että rakennus on riittävän lähellä nosturin mastoa. Jos nosturi halutaan pystyttää lopulliseen korkeuteensa tai jos lähellä ei ole rakennusta, johon tukeutua, käytetään harustamista.

Ankkuroitu Linden L5101. Rakenteilla Neste Oy:n toimitalo, Keilaniemi, Espoo, noin 1975

Harustettu Potain 646A. Menossa maston jatkaminen. Rakenteilla ammattiliittojen talo, Merihaka, Helsinki, noin 1975

Torninosturimarkkinat

Markkinatilanne yleisesti

Torninosturiteollisuudessa on eletty erittäin voimakkaan keskittymisen aikaa. Erityisesti Ranskassa keskittyminen on tapahtunut yrityskauppojen myötä, kun muun muassa valmistajat Weitz, Richier, Pingon, Boilot, Cadillon ja Peingeon-Somalev ovat eri vaiheiden jälkeen päätyneet markkinajohtajan Potainin syliin. Potain on nykyisin yhdysvaltalaisen Manitowoc-konsernin omistuksessa.

Tunnettu ruotsalainen nosturivalmistaja Linden ajautui talousvaikeuksien takia espanjalaisen Comansa-ryhmän omistukseen. Tanskalainen Krøll A/S jatkaa toimintaansa osana malesialaista Muhibbah-konsernia. Saksalainen Peiner on nykyisin osa saksalaista Terex-konsernia.

Kahden suurimman valmistajan, Potainin ja saksalaisen Liebherrin yhteiseksi markkinaosuudeksi arvioidaan maailmanlaajuisesti noin 50 prosenttia. Kummankin asema kotimarkkinallaan, Potainin Ranskassa ja Liebherrin Saksassa, on erittäin vahva.

Markkinatilanne Suomessa

Suomessa on aiemmin ollut torninosturivalmistusta.

Wärtsilä valmisti 1960- ja 1970-luvuilla Weitzin ja Richierin lisenssillä nostureita nimellä Wärtsilä-Weitz ja Wärtsilä-Richier. Nämä nosturit ovat ikänsä takia pääosin poistuneet käytöstä.

Vuosina 1968–1997 valmisti Rakennusväline Oy, sittemmin Betox Oy, Betox-merkkisiä torninostureita. Betox Oy ei selvinnyt 1990-luvun lamasta, vaan sen liiketoiminta siirtyi Potainin maahantuojan A-Rakennusmies Oy:n haltuun vuonna 1995 ja nosturien valmistus lopetettiin. A-Rakennusmies Oy on nykyisin Ramirent Oyj, jonka vuokrakalustoon Betox-nosturit edelleen kuuluvat.

Tällä hetkellä Potainin ja Liebherrin markkinaosuus Suomessa on erittäin suuri. Virallisia lukuja ei ole, mutta näiden merkkien osuus käytössä olevasta torninosturikannasta todennäköisesti ylittää 80 prosenttia.

Lähteet

• Kran-info. Sveitsiläisen nosturiharrastajan sivusto. (saksaksi)
• Cranes Today -lehden verkkoversio.^{lähde tarkemmin?}
• Saksalainen rakennuskoneita käsittelevä sivusto ja keskustelupaikka (Arkistoitu – Internet Archive).^{lähde tarkemmin?}
• Potain-ryhmän sivut.^{lähde tarkemmin?}
• Liebherr AG:n sivut.^{lähde tarkemmin?}
• Comansa-konsernin sivut. (Arkistoitu – Internet Archive)
• Krøll A/S:n sivut.^{lähde tarkemmin?}
• Ramirent Oyj:n sivut.^{lähde tarkemmin?}