Đề tài Thiết kế máy ép cọc bấc thấm

LỜI NÓI ĐẦU Bài thiết kết tốt nghiệp là một bài tập lớn nhằm kiểm tra kiến thức đã học và còn là một nhiệm vụ bắt buộc của mỗi sinh viên năm cuối của trường ĐHGTVT -HN, trước khi ra trường. Đề tài thiết kế & chế tạo máy ép cọc bấc thấm của nhóm em là một đề tài mới mẻ và mục tiêu là phục vụ cho sản suất và thi công trên thực tế ở nước ta hiện nay. Công tác xây dựng cơ sở hạ tầng đang phát triển với tốc độ khá nhanh. Nhiều công trình trọng điểm của Nhà nước về các lĩnh vực xây dựng cơ bản như xây dựng giao thông, xây dựng kiến trúc dân dụng, xây dựng công nghiệp, xây dựng thuỷ lợi đang được đầu tư một cách đáng kể. Điều đó dẫn tới các phương tiện giao thông cơ giới thi công và trang thiết bị xếp dỡ tăng lên rất nhiều. Các thiết bị không những tăng nhanh về số lượng mà tăng cả về chủng loại. Chính điều này là một trở ngại lớn cho việc tổ chức sửa chữa xe máy theo hình thức công nghiệp và hiện đại hoá như sửa chữa chuyên môn hoá sử dụng các thiết bị dùng cho công tác sửa chữa, nhập vật tư phụ tùng thay thế Một người sinh viên chuyên nghành MXD khi ra trường đòi hỏi phải nắm bắt được những kỹ năng cơ bản về sửa chữa các chi tiết chính, cũng như các bộ phận cơ bản của các máy hiện nay đang được sử dụng rộng rãi. Đồng thời, người sinh viên cũng phải hiểu rõ cơ cấu điều hành của một nhà máy sữa chữa cơ khí và các phân xưởng thường có trong nhà máy. Thông qua bài thiết kế này sẽ giúp cho sinh viên nắm bắt được sâu hơn và chắc hơn những điều đã học. v Đề Tài: THIẾT KẾ MÁY ÉP CỌC BẤC THẤM: * Thông số: Chiều sâu ép : 25m Lực ép max : 15T Tốc độ ép : 45m/ph Truyền động thuỷ lực. Năng suất lắp đặt : 45000m/ca. ---------------------------------------------------------- ã Mục đích: */ Tìm hiểu về máy ép cọc bấc thấm ( trong & ngoài nước). */ Thiết kế bộ công tác lắp trên máy xúc 1 gầu thuỷ lực: SV- VŨ VĂN THÀNH: + Chọn mô hình tổng thể của máy; + Chọn thông số tính toán của bộ công tác; + Thiết kế bộ tời ép (trích công suất từ máy xúc); + Tính trục ép; + Tính bộ phận đối trọng; + Lập quy trình sử dụng; SV- PHAN ĐỨC ANH: + Thiết kế kết cấu thép của bộ công tác; (đảm bảo kết cấu ổn định khi tăng tải đến giá trị max) + Lập quy trình lắp dựng; */ Ngoài ra cả hai tìm hiểu về kết cấu đất.(địa tầng địa chất). Tính toán ổn định.(xem lí thuyết tính toán).

doc99 trang | Chia sẻ: tlsuongmuoi | Lượt xem: 2067 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Thiết kế máy ép cọc bấc thấm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
t¸c b»ng liªn kÕt chèt. C¸c m¸y c¬ së nµy th«ng th­êng cã c«ng suÊt kho¶ng tõ 100- 300 m· lùc, phæ biÕn nhÊt lµ tõ 120 – 250 m· lùc. Xi lanh thuû lùc cña m¸y xóc cã t¸c dông t¹o ®é xiªn ©m hay xiªn d­¬ng cho qu¸ tr×nh Ðp bÊc thÊm xuèng nÒn. Bé c«ng t¸c th­êng ®­îc cÊu t¹o tõ cèt thÐp dÉn h­íng mµ chñ yÕu lµ cét thÐp d¹ng kÝn hay hë. Trong khung thÐp cã ®Æt hÖ thèng bao gåm: bé têi Ðp( puly, c¸p thÐp, tang quÊn c¸p vµ ®éng c¬ thuû lùc..); cäc thÐp cã ®ót bÊc thÊm ë trong (xem h×nh vÏ cÊu t¹o). Tõ m« h×nh tæng thÓ ta tiÕn hµnh t×m hiÓu & chän lo¹i m¸y c¬ së thÝch hîp. II - chän m¸y c¬ së: A - Giíi ThiÖu Chung: Do cã ­u ®iÓm quan träng mµ phÇn trªn ®· tr×nh bµy còng nh­ lµ trong ®iÒu kiÖn thùc tÕ thi c«ng, ngµy nay trªn thÕ giíi & c¶ trong n­íc: toµn bé c¸c thiÕt bÞ gia cè nÒn mãng nãi chung & m¸y Ðp cäc bÊc thÊm nãi riªng ®Òu chän m¸y c¬ së lµ lo¹i m¸y xóc 1 gÇu truyÒn ®éng thuû lùc. M¸y xóc 1gÇu lµ danh tõ quen gäi nh­ng ch­a hîp lý l¾m v× do c«ng viÖc cña nã lµ ®µo chø kh«ng ph¶i xóc, nh­ng trªn thùc tÕ quen gäi nh­ vËy nªn ta cø dïng. Trong c¸c c«ng tr×nh x©y dùng ®­êng x¸ cÇu cèng, ®ª ®Ëp, kªnh m­¬ng.. m¸y xóc 1 gÇu th­êng ®­îc liÖt vµo hµng quan träng nhÊt trong c«ng viÖc lµm mãng ®µo ®¾p xÕp dì, B- Ph©n Lo¹i: Cã nhiÒu c¸ch ph©n lo¹i m¸y xóc 1 gÇu, ë ®©y chØ nªu mét sè c¸ch ph©n lo¹i chÝnh: - Theo c¬ cÊu di chuyÓn th× m¸y xóc 1gÇu chia ra thµnh lo¹i: + Di chuyÓn b¸nh h¬i: dïng cho läai m¸y cã dung tÝch gÇu th­êng tõ 0,35m3 trë xuèng. + Di chuyÓn b¸nh xÝch: dïng cho läai m¸y cã dung tÝch gÇu th­êng tõ 0,35m3 trë lªn. - Theo dung tÝch gÇu mµ m¸y xóc 1 gÇu ®­îc chia ra: th«ng th­êng th× trªn c¸c c«ng tr×nh x©y dùng võa vµ nhá ng­êi ta th­êng dïng lo¹i m¸y cã dung tÝch gÇu 1m3 trë l¹i, cßn ë nh÷ng c«ng tr­êng lín nh­ má than, má ®¸, th× ng­êi ta dïng nh÷ng lo¹i cã dung tÝch gÇu lín h¬n & thËm chÝ rÊt lín. - Theo lo¹i gÇu mµ m¸y xóc 1 gÇu l¹i ®­îc chia ra thµnh nh÷ng lo¹i: + GÇu ngöa. + GÇu xÊp. + GÇu qu¨ng. + GÇu ngo¹m. + GÇu bµo.. - Ph©n lo¹i theo lo¹i truyÒn ®éng cña bé c«ng t¸c ta l¹i cã: + M¸y xóc 1 gÇu truyÒn ®éng c¬ häc. + M¸y xóc 1 gÇu truyÒn ®éng thuû lùc. 2 lo¹i nµy th­êng ®­îc l¾p gÇu ngöa vµ gÇu sÊp & ®éng c¬ dÉn ®éng hÇu hÕt ®­îc trang bÞ ®éng c¬ ®iezen. “Qua c¸ch ph©n lo¹i trªn vÒ m¸y xóc vµ dùa vµo yªu cÇu thiÕt kÕ cña ®Ó bµi giao, ta ®­a ra sù lùc chän m¸y c¬ së lµ lo¹i m¸y xóc 1 gÇu truyÒn ®éng thuû lùc”. C- Chän d¹ng m¸y c¬ së: 1- Giíi thiÖu: Trong kho¶ng 20 n¨m trë l¹i ®©y, c¸c kiÓu m¸y xóc 1 gÇu truyÒn ®éng thuû lùc ®· ph¸t triÓn m¹nh mÏ vµ cµng cã xu h­íng thay thÕ truyÒn ®éng c¬ khÝ. Së dÜ m¸y xóc thuû lùc ®­îc ­u tiªn ph¸t triÓn nh­ vËy v× chóng cã nhiÒu ­u ®iÓm h¬n so víi chuyÒn ®éng c¬ khÝ. Cô thÓ lµ vµi ­u ®iÓm chÝnh sau: + §iÒu chØnh v« cÊp ®­îc tèc ®é lµm viÖc, thÝch hîp víi sù biÕn ®æi phøc t¹p cña lùc c¶n ®µo trong qu¸ tr×nh c«ng t¸c. + M¸y lµm viÖc ªm, b¶o ®¶m an toµn khi qu¸ t¶i, tuæi thä cao, ®é tin cËy lín. + H×nh d¸ng vµ mÉu m· ®Ñp, träng l­îng vµ kÝch th­íc nhá gän. + Lµm viÖc chÝnh x¸c, cã thÓ ®¶m ®­¬ng nhiÒu nhiÖm vô phøc t¹p kh¸c. + Cã thÓ trang bÞ ®­îc nhiÒu kiÓu thiÕt bÞ c«ng t¸c mµ cô thÓ lµ bé c«ng t¸c Ðp cäc bÊc thÊm do ®ã nã cã tÝnh v¹n n¨ng cao. + Ch¨m sãc kü thuËt ®¬n gi¶n. 2- Chän lo¹i m¸y: C¸c m¸y xóc thuû lùc hiÖn nay trªn c¸c c«ng tr­êng x©y dùng th­êng cã dung tÝch gÇu tõ 0,25 – 2,5 m3, vµ thËm chÝ dïng gÇu cã dung tÝch 3,2 –4,5 m3. Víi tr­êng hîp chän lo¹i m¸y xóc cho Ðp cäc bÊc thÊm th× qua kinh nghiÖm cña c¸c thÇy ®· tÝnh to¸n tr­íc th× lo¹i m¸y xóc 1 gÇu ph¶i chän cã dung tÝch gÇu >1,6m3 . C¸c h·ng m¸y hiÖn nay th­êng sö dông lµ: KOMATSU; CAT; LIEBHERR..cña c¸c n­íc s¶n xuÊt nh­ §øc, NhËt, Mü, HµnQuèc.. ®Òu ®¶m b¶o lµm viÖc tèt. Qua tham kh¶o th«ng tin qua m¹ng cña nhiÒu h·ng m¸y trªn thÕ giíi, cô thÓ lµ h·ng “KOMATSU - JAPAN”, mµ ta cã ®­îc c¸c th«ng tin vÒ lo¹i m¸y xóc 1 gÇu thuû lùc. H·ng KOMATSU lµ mét h·ng MXD næi tiÕng cña NhËt B¶n, §Æc biÖt lµ thÓ lo¹i m¸y xóc 1GÇu truyÒn ®éng thuû lùc hiÖn nay ®­îc c¸c n­íc trªn thÕ giíi & c¶ ViÖt Nam mua & sö dông nhiÒu. B¶ng: sery m¸y xóc 1GÇu truyÒn ®éng thuû lùc cña h·ng KOMATSU: M¸c m¸y C«ng SuÊt §C Träng l­îng Dung TÝch GÇu ChiÒu s©u ®µo TÇm víi max Model Flywheel HP Operating Weight Bucket Capacity Digging Depth Maximum Reach PC200LC-7 143 46,870 (lb) 0.65–2.0 (cu yd) 21'9" 32'5" PC300LC-7 242 74,803 (lb) (cu yd) 24'3" 36'5" PC120LC-6 86 28,375 (lb) 0.46 – 0.88 (cu yd) 18'0'' 27'4'' PC220LC-7 168 55,189 (lb) 0.63–2.20 (cu yd) 24'0" 34'8" PC95R-2 82.5 19,290 (lb) 0.24-0.56 (cu yd) 13'1" 22'6" PC100-6 81 24,470 (lb) 0.4-0.88 (cu yd) 16'7" 25'4" PC120-6 AVANCE 87 26,950 (lb) 0.48-1.0 (cu yd) 18'1" 26'10" PC128US-2 86 28,730 (lb) 0.48-1.0 (cu yd) 17'9" 26'10" PC128UU-2 86 28,800 (lb) 0.24-.88 (cu yd) 16'0" 23'10" PC150-6 107 40,054 (lb) 0.5-1.12 (cu yd) 19'8" 29'5" PC150LC-6 107 39,400 (lb) 0.5-1.12 (cu yd) 19'7" 29'5" PC200LC-6 133 46,363 (lb) 0.62-1.5 (cu yd) 21'9" 32'5" PC200-6B 128 46,720 (lb) 0.62-1.5 (cu yd) 21'9" 32'5" PC220LC-6 158 57,483 (lb) 0.75-1.75 (cu yd) 22'3" 33'5" PC228USLC-2 128 50,485 (lb) 0.81-1.96 (cu yd) 22'3" 32'3" PC228USLC-3 143 50,552 (lb) 0.62-1.54 (cu yd) 22'4" 32'4" PC270LC-6 174 65,035 (lb) 1.0-2.0 (cu yd) 21'2" 33'0" PC270LC-6MH 174 70,672 (lb) NA (cu yd) NA 44'-46' PC300LC-6 232 74,803 (lb) 1.0-2.5 (cu yd) 24'3" 36'5" PC300HD-6 232 80,755 (lb) 36630 kg 1.25-2.5 (cu yd) 23'5" 7140mm 36'5" 11100mm PC300HD-6MH 232 97,263 (lb) NA (cu yd) NA NA PC400LC-6 306 99,517 (lb) 1.25-3.0 (cu yd) 25'6" 39'5" PC400HD-6 306 102,712 (lb) 1.25-3.0 (cu yd) 25'0" 39'5" PC450LCD-6 306 118,915 (lb) 1.63-3.00 (cu yd) 23'1" 40'4" PC600LC-6 384 133,160 (lb) 2.12-5.0 (cu yd) 27'10" 42'9" PC750-6 444 165,390 (lb) 3.5-6.0 (cu yd) 27'8" 44'6" Tõ b¶ng trªn & dùa vµo c¸c ph­¬ng ¸n ph©n lo¹i m¸y xóc ë phÇn trªn, qua c¸c ­u nh­îc ®iÓm mµ ta chän m¸y c¬ së: “ Lµ lo¹i m¸y xóc 1 gÇu(gÇu sÊp) truyÒn ®éng thuû lùc, c¬ cÊu di chuyÓn b¸nh xÝch, dung tÝch gÇu ³ 1,6m3 , cña h·ng KOMATSU – JAPAN. Sery m¸y lµ: PC300 HD6 (C¸c th«ng sè tra b¶ng) ”. C¸c th«ng tin & th«ng sè cô thÓ cña lo¹i m¸y PC300HD6 nh­ sau: M« h×nh thùc m¸y PC300-HD6: CÊu t¹o chung: 1- m¸y c¬ së; 2- Cabin; 3 – Bé truyÒn xÝch; 4- xilanh thuû lùc; 5- Tay cÇn; 6- Tay gÇu; 7- GÇu xóc; 8- Gi¸ ch÷ A. - kÝch th­íc & th«ng sè c¬ b¶n cña m¸y Pc300-hd6: T trong ®ã: tra b¶ng chän víi lo¹i cã tay gÇu = 2550mm, ta cã c¸c kÝch th­íc sau: A = 10965mm; F = 1420mm; K = 2870mm; P = 2995mm ; G = 706mm; L = 3070mm; Q = 3500mm; C = 3400mm; H = 3300mm; M = 700mm; D = 3570mm; I = 4020mm; N = 37mm; E = 3365mm; J = 5355mm; O = 2815mm; - ChiÒu s©u ®µo max = 6610mm; - ChiÒu cao ®æ ®Êt max = 7010mm; - Dung tÝch gÇu = 1.62m3; - VÖt ®µo = 1219mm; - Tû träng gÇu & ®Êt = 1.8T/m3; - C«ng suÊt ®éng c¬ = 232HP = 173KW; - Träng l­îng c«ng t¸c cña m¸y = 36630kg = 36.63T; - B¸n kÝnh ®µo min = 4400mm; D . TÝnh to¸n tæng thÓ 1.Tæng thÓ bé phËn c«ng t¸c Víi chiÒu s©u Ðp cäc lµ 25 m ta cã : ADCT : Ld = Lc+L Trong ®ã : + Ld- Lµ chiÒu cao cña cét dµn (m) + Lc- lµ chiÒu dµi cña cäc Ên (m) + L - Lµ chiÒu dµi tù do (m) Th­êng ta lÊy L = 1,5 VËy ta cã : Ld=25+1,5 = 26,5 (m) VËy víi kÝch th­íc trªn ta chia cét dµn ra lµm 5 ®o¹n , kÝch th­íc cña c¸c ®o¹n nh­ sau: +®o¹n 1: 5,5 m +®o¹n 2: 5,5 m +®o¹n 3: 5 m +®o¹n 4: 5 m +®o¹n 5: 5,5 m gi÷a c¸c ®o¹n ®­îc liªn kÕt b»ng bu l«ng , ®Ó t¨ng c­êng ®é chÝnh x¸c khi ghÐp nèi t¹i c¸c mèi ghÐp ta lµm thªm c¸c chèt ®Þnh vÞ. 2. TÝnh to¸n c¸c lùc t¸c dông lªn trôc Ðp a. Lùa chän h×nh d¸ng kÝch th­íc cña cäc Ên H×nh d¸ng - kÝch th­íc cña cäc ®­îc chän sao cho m¸y lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn nÆng nhäc nhÊt ,lùc t¸c dông lªn cäc lµ lín nhÊt mµ hÖ (m¸y - cét dµn ) vÉn cã kh¶ n¨ng lµm viÖc æn ®Þnh do vËy chän cäc cã cÊu t¹o h×nh thoi (®ã lµ kÕt cÊu h×nh l­ìi kiÕm) ,®ã lµ thÐp 45 cã tiÕt diÖn lµ : 36 cm2 CÊu t¹o cña cäc : b. C¸c lùc t¸c dông lªn trôc Ðp * Lùc Ðp cäc Pe +Tr­íc hÕt ta x¸c ®Þnh tÇng ®Þa chÊt cña ®Êt :Nh­ ta ®· biÕt thiÕt bÞ ®ãng cäc thi c«ng t¹i c¸c c«ng tr­êng kh¸c nhau , t¹i c¸c khu vùc kh¸c nhau th× cÊu tróc c¸c tÇng ®Þa chÊt ë khu vùc ®ã lµ kh¸c nhau ,do ®ã lùc c¶n t¸c dông lªn bé c«ng t¸c còng kh¸c nhau . Muèn x¸c ®Þnh ®­îc lùc c¶n t¸c dông lªn trôc Ðp ta ph¶i lÊy mÆt c¾t ®Þa chÊt ë tõng khu vùc tiªu biÓu .T¹i ®©y ta xÐt kÕt cÊu tÇng ®Þa chÊt bao gåm tÊt c¶ 3 tÇng Ta cã lùc Ðp cäc Pe ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : Pe = Pc+ Trong ®ã : . Pc - lùc c¶n ®Çu cäc do ph¶n lùc cña nÒn t¸c dông lªn ®Çu cäc . Pb - Tæng c¸c lùc bã th©n cäc Ta cã : +Pc =? Pc = Ft.P01 Trong ®ã : .Ft lµ diÖn tÝch mÆt c¾t ®Çu trôc Ðp Ft = 40.90 = 3600(mm2) = 36(cm2) .P01 - Lùc c¶n riªng cña nÒn t¸c dông lªn trôc Ðp P0 phô thuéc vµo tiÕt diÖn ngang ®Çu cäc NÕu cäc cã diÖn tÝch Ft<150 cm2 : th× P0 = 15¸30 tÊn / m2 NÕu cäc cã diÖn tÝch Ft < 800 cm 2 : th× P0 = 40 ¸ 50 tÊn / m2 VËy víi cäc cã Ft = 36cm2< 150 cm2 ta chän P0 = 30 tÊn / m2 = 0,03 KN/cm2 Víi c¸c lo¹i cäc cã chiÒu dµi >10m ta lÊy t¨ng lªn 1,5 lÇn vËy ta cã P01 = 0,03 . 1,5 = 0,045 KN/cm2 Þ Pc = Ft . P01 = 36 . 0,03 .1,5 =1,62 KN = 0,162 TÊn + P b = ? Pb lµ lùc bã th©n cäc øng víi ba tÇng ®Þa chÊt ®· nªu ë trªn ¸p dông c«ng thøc : Pb = C.h.fc Trong ®ã : C lµ chu vi cña trôc Ðp h lµ chiÒu dµi cña trôc Ðp xuèng nÒn fc: lµ hÖ sè ma s¸t ®Êt – thÐp (tra b¶ng1.2 s¸ch M¸y Lµm §Êt- §HGTVT) ta cã C = 384,9mm = 0,3849m øng víi ba tÇng ®Þa chÊt TÇng 1 §Êt sÐt cã : fc1 = 1,472 tÊn /m2,h1 = 4,5m TÇng 2 §Êt ¸ c¸t cã : fc2 = 0,7848 tÊn/m2 ,h2 = 6,5m TÇng 3 §Êt bïn cã : fc3 = 0,5886 tÊn / m2 ,h3 =14m ta cã: Pb1 = 0,3849.4,5.1,472 = 2,55 tÊn Pb2 = 0,3849.6,5.0,7848 = 1,96 tÊn Pb3 = 0,3849.14.0,5886 = 3,17 tÊn Þ = Pb1 + Pb2 + Pb3 = 2,55+1,96+3,17 = 7,68 tÊn VËy ta cã Pe = Pc + = 0,162+7,68 = 7,842 tÊn VËy ta cã thÓ chän : Pe= 8 tÊn * Lùc rót cäc Pr theo c«ng thøc Pr = Pe.1,5 = 8.1,5 = 12 tÊn 3.TÝnh to¸n thiÕt kÕ bé phËn tang têi dÉn ®éng trôc Ðp ( S¬ ®å m¾c c¸p ) a.TÝnh chän c¸p lùc c¨ng c¸p lín nhÊt vµo tang ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc Pmax = trong ®ã : i lµ béi suÊt cña c¸p i = 2 z lµ sè têi quÊn c¸p z = 2 lµ hiÖu suÊt cña c¸c puly ta cã : = p7 víi p lµ hiÖu suÊt cña puly lÊy p = 0.96 Þ = 0.967 = 0.75 Pr = 12 tÊn = 120 KN Pmax = = 40 KN V× c¬ cÊu lµm viÖc víi vËn tèc cao ®Ó ®¶m b¶o c¸c tÇng ®Þa chÊt Ýt bÞ s¸o trén h¬n n÷a c¸p bÞ uèn nhiÒu qua c¸c rßng räc . Do ®ã ta chän lo¹i c¸p lôa cã ®é cøng nhá vµ cã kh¶ n¨ng mÒm theo c¸c ph­¬ng tèt . Lo¹i c¸p lôa cã kÕt cÊu kiÓu theo 3070 -55 cã tiÕp xóc ®­êng gi÷a c¸c sîi thÐp ë c¸c líp kÒ nhau lµm viÖc l©u háng vµ cã kh¶ n¨ng mÒm theo cac ph­¬ng tèt vµ ®­îc sö dông réng r·I ,vËt liÖu chÕ t¹o lµ c¸c sîi thÐp cã giíi h¹n bÒn lµ b= 1200¸2100 N/mm2 .VËy ta chän lo¹i c¸p (6*19) =114 theo 2688 - 55 giíi h¹n bÒn cña thÐp trong kho¶ng b= 1500¸1600 N/mm2 ®Ó dÔ dµng trong viÖc thay c¸p sau nµy khi c¸p bÞ mßn ®øt KÝch th­íc d©y c¸p chän dùa theo c«ng thøc C Trong ®ã : C lµ hÖ sè an toµn cña c¸p P® lµ lùc kÐo ®øt c¸p (P® ®­îc x¸c ®Þnh b»ng mÉu thö víi sîi c¸p tiªu chuÈn) Pmax lµ lùc kÐo lín nhÊt trªn d©y c¸p øng víi mçi ph¹m vi sö dông kh¸c nhau ng­êi ta ®­a ra c¸c trÞ sè C kh¸c nhau víi m¸y Ðp cäc bÊc thÊm do c¸p lµm viÖc nÆng nhäc vµ th­êng bÞ uèn nhiÒu qua c¸c rßng räc th­êng chØ tõ 20000 ¸ 25000 m ph¶I thay c¸p míi do ®ã th­êng lÊy trÞ sè C cao th­êng lÊy C = 6 Tõ c«ng thøc: P® Pmax.C = 6.40 = 240 KN XuÊt ph¸t tõ c«ng thøc trªn øng víi lo¹i d©y ®¶ chän trªn víi giíi h¹n bÒn cña sîi b=1600 N/mm2 ta chän lo¹i d©y c¸p cã c¸c th«ng sè sau ®©y : + §­êng kÝnh c¸p : 21 mm + §­êng kÝnh sîi : 1,55 mm + DiÖn tÝch tiÕt diÖn mÆt c¾t tÝnh to¸n tÊt c¶ c¸c sîi : 174,75 mm2 + Träng l­îng 100 m c¸p ®· b«i tr¬n : 163,1 KG + Giíi h¹n bÒn cña sîi : =1600 daN/mm2 + Lùc kÐo ®øt c¸p : P® = 237,7 KN b. TÝnh to¸n tang vµ rßng räc ®­êng kÝnh tang Dt Dt dc (e-1) Víi : dc lµ ®­êng kÝnh d©y c¸p nhá nhÊt e lµ hÖ sè thùc nghiÖm phô thuéc tõng lo¹i m¸y vµ chÕ ®é lµm viÖc víi m¸y Ðp cäc bÊc thÊm ta lÊy e = (16 30) Dt dc (20-1) 19 dc Dt 19 . 21 = 399 mm chän Dt = 400 mm Dr (e-1)dc víi bé phËn rßng räc chän e=16 Ta cã Dr (16-1).21 = 15.21 = 315 mm Chän Dr = 315 mm ë ®©y ®­êng kÝnh rßng räc c©n b»ng kh«ng ph¶i lµ rßng räc lµm viÖc nªn cã thÓ chän nhá h¬n 20 % so víi ®­êng kÝnh rßng räc lµm viÖc VËy Drc = 0,8.Dr = 0,8.315 = 252 mm Chän Drc = 250 mm chiÒu dµi toµn bé tang ta cã c«ng thøc : L=2L0+2L1+2L2+L3 + chiÒu ®µi lµm viÖc cña tang L0 phô thuéc vµo chiÒu dµi cña c¸p cuèn vµo tang l phô thuéc vµo sè líp c¸p m , ®­êng kÝnh tang vµ ®­êng kÝnh c¸p : Ta cã : L0 = +(1,5÷2).dc Trong ®ã : (1,5÷2).dc lµ ®o¹n dù tr÷ an toµn sè vßng quÊn c¸p trªn ®o¹n nµy kh«ng ®­îc më ra khi lµm viÖc l lµ chiÒu dµi c¸p cuèn vµo tang v× tang lµ tang kÐp cã hai nh¸nh mét nh¸nh cuèn mét nh¸nh nh¶ nªn c¸p cuèn vµo tang lµ l = 150 m m lµ sè líp c¸p cuèn vµo tang chän m = 6 vËy ta cã : L0 = +1,5.0,021 = 0,3515 m L0 = 351,5 mm VËy ta chän L0 = 352 mm + chiÒu dµi phÇn tang kÑp ®Çu c¸p L1 : ë ®©y ta sö dông ph­¬ng ph¸p kÑp c¸p th«ng th­êng nªn ta ph¶i c¾t thªm 3 vßng r·nh trªn tang ta cã : L1 = 3 dc = 3.21 = 63 mm + chiÒu dµi thµnh bªn tang L2 L2 = = 0,02Dt +(6÷10) L2 = 0,02.400+10 = 18 mm + chiÒu dµi phÇn gi÷a tang kh«ng c¾t r·nh L3 lÊy L3 = 20 mm do ®ã chiÒu dµi thµnh tang lµ : L = 2L0 + 2 L1 + 2 L2 + L3 L = 2.352 + 2.63 + 2.18 + 20 = 886 mm Ta cã kÕt cÊu tang : BÒ dµy thµnh tang x¸c ®Þnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm : lÊy : = 0,02.400 + 10 = 18 mm = 18 mm ®Ó x¸c ®Þnh ®­êng kÝnh thµnh bªn cña tang ta ph¶i dùa vµo sè líp c¸p cuèn vµo tang ë ®©y ta chän m = 6 do ®ã ®­êng kÝnh thµnh bªn cña tang lµ : Dtb Dt + 2 m . dc Dtb Dt + 2. 6 . dc = 400 + 2.6.21 = 652 mm + TÝnh søc bÒn cña tang (KiÓm tra ®é bÒn) thµnh tang chÞu lùc tæng hîp nÐn, uèn, xo¾n nh­ng do chiÒu dµi tang nhá h¬n 3 lÇn ®­êng kÝnh tang nªn øng suÊt uèn vµ xo¾n (1015) øng suÊt nÐn do ®ã søc bÒn cña tang chØ ®­îc kiÓm tra theo øng suÊt nÐn MÆt c¾t tang = Trong ®ã : Pmax = 40000 (N) lµ søc c¨ng c¸p max = 18 mm lµ chiÒu dµy thµnh bªn t = 20 mm lµ b­íc ren = 0,8 lµ hÖ sè gi¶m øng suÊt (v× tang lµm b»ng gang) k = 1 lµ hÖ sè phô thuéc vµo líp c¸p quÊn trªn tang = ; lµ giíi h¹n bÒn nÐn cña vËt liÖu b»ng gang chän gang lµ gang C15.32 cã : = 565 N/mm2 VËy øng suÊt nÐn trªn tang = = 88,89 N/mm2 = = 113 N/mm2 < VËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn bÒn c. Chän ®éng c¬ ®iÖn C«ng suÊt tÜnh khi n©ng vËt N®c = Kw Trong ®ã : Pr =12 tÊn = 120 KN = 120000 N lµ lùc rót cäc Ve = 45 m/ph lµ tèc ®é Ðp = lµ hiÖu suÊt bé truyÒn chän : = 0,96 ;= 0,96 ; = 0,995 ; = 0,97 N®c = = 101 Kw d.Ph©n phèi tØ sè truyÒn TØ sè truyÒn chung tõ ®éng c¬ ®Õn trôc tang lµ : ic = = trong ®ã : n®c= lµ sè vßng quay cña ®éng c¬ nt lµ sè vßng quay cña trôc tang ta cã : nt = = = 68,08 vßng/ph ®. Bé phËn tang KÑp ®Çu c¸p trªn tang Ta sÏ dïng kiÓu kÑp ®Çu c¸p trªn tang kiÓu th«ng th­êng , ë mçi ®Çu c¸p sö dông 3 tÊm cÆp øng víi dc = 21 mm b­íc c¾t r·nh t = 20 mm , vÝt cÊy M20 + Lùc tÝnh to¸n ®èi víi cÆp c¸p S0 = Trong ®ã : Pmax= 40000 N lµ lùc c¨ng c¸p lín nhÊt f = 0,14 lµ hÖ sè ma s¸t mÆt tang víi c¸p = 4 gãc «m cña c¸c vßng c¸p dù tr÷ trªn tang øng Z0=2 S0 = = 6893 N + lùc kÐo c¸c vÝt cÊy P = = = 24618 N + Lùc uèn c¸c vÝt cÊy P0 = P.f = 24618.0,14 = 3446,5 N + øng suÊt tæng xuÊt hiÖn trong th©n vÝt cÊy víi : Z = 3 lµ sè tÊm cÆp d1 =18,75 mm lµ ®­êng kÝnh trong cña vÝt cÊy l0 = 26,5 mm lµ tay ®ßn ®Æt lùc P0 = 84,83 N/mm2 VËy c¸c øng suÊt ph¶i chän lµ thÐp CT3 cã = 75485 N/mm2 4. Quy tr×nh sö dông bÊc thÊm . Tæ chøc thi c«ng bÊc thÊm cã vÞ trÝ cho trong b¶ng sau: a. X¸c ®Þnh ph¹m vi thi c«ng Ph¹m vi thi c«ng bÊc thÊm LÝ tr×nh ®o¹n thi c«ng §é dµi ®o¹n ChiÒu s©u cÊm C¹nh tam gi¸c Thêi gian lón ChiÒu cao gia t¶i Tõ §Õn m M m Th¸ng m 9 + 290 12 +680 30+850 37+000 40+300 43+150 43+600 44+250 44+770 9+590 12+860 31+250 37+650 40+850 43+600 44+250 44+570 45+250 300 180 400 650 550 450 650 270 280 9.0 10.0 20.0 20.0 20.0 22.0 22.0 22.0 22.0 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 6 6 6 6 6 6 6 6 6 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 0.8 0.5 0.8 b. Lo¹i bÊc thÊm sö dông: C¨n cø vµo tiªu chuÈn quy ®Þnh trong thiÕt kÕ, dïng 2 lo¹i ë 2 ®o¹n kh¸c nh­ sau: §o¹n: Nh·n hiÖu: VËt liÖu lâi bÊc: VËt liÖu vá bäc: Søc chÞu kÐo: Kh¶ n¨ng thÊm: Tõ km9 + 290 ®Õn km 12 + 860 NYLEX BERHAD Polyethylene Non woven Pllyester > 200kg/100mm 1,0 x 10-4cm/sec Tõ km 30 + 850 ®Õn km 45 + 050 AKZONOBEL Polyester Non woven Polyester > 180 kg/100mm 1,1 x 10-4cm/sec c. ThiÕt bÞ l¾p ®Æt bÊc thÊm: §o¹n: Lo¹i m¸y: KÝch th­íc m¸y (H.L.W) T¶i träng ho¹t ®éng: Lùc Ên max: ChiÒu s©u c¾m max: C«ng suÊt m¸y: TiÕt diÖn dïi dÉn (h.4-8) ChiÒu dµi dïi dÉn Tõ km9 + 290 ®Õn km 12 + 860 KATO 19x11,2x3,19m 25 tÊn 15 tÊn 18m 154kw 70cm2 < 90cm2 15 m Tõ km 30 + 850 ®Õn km 45 + 050 KOBELCO SK16-11 28x17,1x3,65m 42 tÊn 25 tÊn 25 m 216kw 78cm2 < 90cm2 25m d. B×nh ®å khu vùc c¾m bÊc thÊm: Lµ b¶n vÏ mÆt b»ng thÓ hiÖn râ vÞ trÝ tõng hµng däc, ngang c¾m bÊc thÊm. Th­êng ký hiÖu hµng däc lµ A, B, C... X, Y, Z. Hµng ngang lµ 1, 2, 3.... 31, 32..... VÞ trÝ 1 bÊc thÊm lµ sè kÕt hîp A1, B1, C1.... A6, B6, C6......K6, L6, M6..... e. Kh¶o s¸t ®Þnh vÞ bÊc thÊm: thÓ hiÖn c¸ch ®Þnh vÞ bÊc thÊm, cäc ®Þnh vÞ bÊc thÊm, cäc ®Þnh vÞ, h­íng thi c«ng... f. §¸nh dÊu chiÒu dµi bÊc thÊm: trªn cuén bÊc thÊm l¾p vµo m¸y c¾m, ®­îc ®¸nh dÊu tõng mÐt mét ®Ó theo dâi ®é s©u c¾m bÊc thÊm. -Dïi dÉn (mandrel): ph¶i b¶o ®¶m dÞch chuyÓn ®­îc theo 2 h­íng ®Ó dÔ dµng ®Æt ®óng vÞ trÝ ®Þnh c¾m bÊc thÊm. Lç thñng ë gi÷a ®Ó luån bÊc thÊm vµo, khi dïi c¾m xuèng ®Êt sÏ ®­a theo bÊc thÊm ®Õn ®é s©u thiÕt kÕ. Do vËy, ®Çu bÊc thÊm ë ®Çu dïi dÉn sÏ ®­îc lu«n vµo b¶n neo. -B¶n neo (anchoring): lµm b»ng tÊm thÐp nhá, cã t¸c dông gi÷ ®Çu bÊc thÊm sÏ ®­îc c¾t cao h¬n mÆt nÒn c¸t 15 cm. Tr×nh tù c¾m nh­ h×nh. -Nèi bÊc thÊm (splicing): khi ph¶i nèi bÊc thÊm, ®o¹n chång ghÐp dµi 15c¸ch m¹ng vµ ®­îc ghim l¹i. -Xö lÝ trôc trÆc (obstruction): khi mét vÞ trÝ c¾m bÊc thÊm bÞ trë ng¹i, ph¶i c¾m thay 2 vÞ trÝ l©n cËn c¸ch vÞ trÝ chÝnh thøc 50 cm. h. KiÓm tra chÊt l­îng: §é s©u c¾m bÊc thÊm: qua ®¸nh dÊu tõng mÐt mét trªn cuén bÊc thÊm ta x¸c ®Þnh ®­îc ®é s©u c¾m bÊc ®· ®¹t yªu cÇu thiÕt kÕ ch­a. Kh¼ng ®Þnh bÊc thÊm ®· ®­îc neo chÆt ë cao ®é thiÕt kÕ: sau khi dïi dÉn c¾m bÊc thÊm ®Õn ®é s©u thiÕt kÕ råi rót lªn, b¶n neo bÞ gi÷ l¹i ë ®é s©u thiÕt kÕ nªn bÊc thÊm sÏ vÉn cã ®é c¨ng dÝnh nhÊt ®Þnh. NÕu tuét chèt neo sÏ cã hiÖn t­îng bÊc thÊm bÞ chïng xuèng. KiÓm tra hiÖn t­îng ®øt bÊc thÊm: khi c¾m bÊc thÊm, nÕu bÊc thÊm ®­îc c¾m s©u ®Òu ®Æn theo ®é s©u c¾m cña dïi dÉn th× b¨ng cuén bÊc thÊm lu«n lu«n quay. NÕu thÊy b¨ng cuén nµy dõng l¹i, tøc lµ bÊc th¾m ®· bÞ ®øt. Ph¶i c¾m l¹i c¸ch vÞ trÝ cò 50 cm. B¶o vÖ bÊc thÊm khi c¾m ®Æt xong: sau khi bÊc thÊm c¾m ®Æt xong: sau khi c¾m bÊc thÊm xong trong mét ph¹m vi nµo ®Êy, ®Ó b¶o vÖ bÊc thÊm, cã thÓ ®¾p tiÕp nÒn ®­êng ®Ó che phñ ®Çu b¾c thÊm. H×nh : KiÓm tra chèt neo qua ®é chïng cña bÊc thÊm. i. Ghi chÐp lÞch tr×nh c¾m bÊc thÊm. Ngµy c¾m, vÞ trÝ c¨m, chiÒu dµi c¾m (tøc ®é s©u), c¸c trë ng¹i... ®­îc ghi l¹i theo mÉu b¶ng B¶ng lÞch tr×nh c¾m bÊc thÊm: LÞch tr×nh ®o¹n c¾m bÊc thÊm: Tõ km 9 + 290 ®Õn km 9 + 350 Theo b¶n vÏ b×nh ®å vÞ trÝ bÊc thÊm sè:.........(kÌm theo) Ngµy c¾m: ChiÒu dµi c¾m 16m Lo¹i bÊc thÊm: NYLEX BERHAD M¸y c¾m: KATO To¹ ®é 1 2 3 4 5 6 7 8 9 .... 85 A x X x B x x x C x X x D x 13,4 x E x X x F x x x G x X x ... Z Tê sè:.......... Ng­êi ghi sè liÖu: Chó ý: B¶ng trªn ®­îc ghi theo tiÕn tr×nh dÞch chuyÓn hîp lý cña m¸y c¾m bÊc thÊm. Th«ng th­êng nªn c¾m tiÕn theo chiÒu mèc c¾m ®Ó kh«ng ph¸ háng c¸c cäc tre lµm mè. ThÓ hiÖn trªn b¶ng trªn lµ c¾m tõ cét 3 ®Õn 8, c¸c cäc tre cßn l¹i lµ tõ cét 8 trë ®i. Khi c¶ khu vùc chiÒu dµi c¾m nh­ nhau (thÝ dô 15m), mçi vÞ trÝ täa ®é bÊc thÊm chØ cÇn ®¸nh dÊu chÐo. Tr­êng hîp ®Æc biÖt bÞ v­íng nÒn cøng, chØ ®­îc c¾m 13,4m (thÝ dô vÞ trÝ D6) sÏ ghi sè 13,4 vµo « D6. k. Mét sè l­u ý khi sö dông m¸y Ðp cäc bÊc thÊm : Khi Ðp cäc x¶y ra sù cè ®øt c¸p ,m¸y háng ... th× ph¶i t×m biÖn ph¸p nhanh chãng kÐo trôc thÐp lªn v× sau mét thêi gian th× lùc c¶n bã th©n cäc rÊt lín . ViÖc rót cäc thùc hiÖn võa kÝch võa kÐo . Do tèc ®é Ðp vµ nhæ cäc rÊt lín mµ m¸y lµm viÖc liªn tôc nªn c«ng t¸c ch¨m sãc kü thuËt ph¶i th­êng xuyªn , th­êng th× tõ (20÷25).103 m th× ph¶i thay c¸p mét lÇn . III- Chän s¬ bé kiÓu d¸ng vµ kÕt cÊu bé c«ng t¸c: A - Chän kiÓu d¸ng bé c«ng t¸c: Tõ m« h×nh tæng thÓ cña lo¹i m¸y Ðp cäc bÊc thÊm ®· chän ë trªn: lµ lo¹i m¸y xóc 1 gÇu truyÒn ®éng thuû lùc cã l¾p bé c«ng t¸c Ðp lµ kÕt cÊu thÐp d¹ng cét. Th«ng th­êng th× cét lµ kÕt cÊu chÞu nÐn th­êng dïng ®Ó ®ì c¸c kÕt cÊu d¹ng dÇm, dµn & truyÒn t¶i träng xuèng bé phËn kÕt cÊu phÝa d­íi nã hoÆc mãng. KÕt cÊu cña cét th­êng dïng trong kÕt cÊu cña c¸c lo¹i m¸y trôc, m¸y n©ng chuyÓn..Thùc tÕ ë ®©y lµ dïng cho kÕt cÊu bé c«ng t¸c Ðp. V× m¸y Ðp cäc bÊc thÊm cã nhiÖm vô c¾m bÊc thÊm xuèng nÒn th«ng qua èng thÐp mang bÊc, v× vËy èng thÐp chØ thùc hiÖn chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn lªn xuèng theo quü ®¹o lµ r·nh tr­ît cña kÕt cÊu d¹ng cét. KL: Qua tÝnh chÊt c«ng viÖc cña bé c«ng t¸c vµ dùa vµo h×nh d¸ng kÕt cÊu cña nhiÒu lo¹i m¸y Ðp cäc trong & ngaßi n­íc, tõ ®ã mµ ta chän vµ tÝnh to¸n bé c«ng t¸c theo kÕt cÊu d¹ng cét. B - Chän kiÓu kÕt cÊu cña cét: §èi víi cét chÞu nÐn th× ®iÒu kiÖn lµm viÖc tèt nhÊt cña nã lµ chØ chÞu nÐn vµ ph¶i b¶o ®¶m æn ®Þnh vÒ kÕt cÊu vµ c¸c mèi liªn kÕt. H×nh vÏ thÓ hiÖn c¸c d¹ng liªn kÕt cña cét chÞu t¶i: Víi bé c«ng t¸c Ðp th× chñ yÕu lµ cét chÞu lùc theo ph­¬ng ¸n (b), v× vËy sÏ ph¶i chän ra lo¹i h×nh kÕt cÊu cña cét thËt thÝch hîp ®Ó ®¶m b¶o ®é æn ®inh cho bé c«ng t¸c. 1- giíi thiÖu c¸c d¹ng kÕt cÊu cét: Dùa vµo nh÷ng kiÕn thøc ®· häc & cô thÓ lµ dùa vµo s¸ch “ KÕt cÊu thÐp ” cña tr­êng §HGTVT ®ång thêi dùa vµo c¸c kÕt cÊu cña m¸y mãc trªn thùc tÕ ta ®Þnh ra ®­îc cã 2 lo¹i kÕt cÊu cét chÝnh: a - Cét kÝn: Kh¸i NiÖm: Cét mµ hÖ thanh bông cña nso lµ tÊm b¶n kÝn xuèt chiÒu dµi th× gäi t¾t lµ cét kÝn. C¸c d¹ng m/c: MÆt c¾t cña cét kÝn cã thÓ lµ h×nh ch÷ I, h×nh ch÷ +, hay lµ lo¹i h×nh kÝn kh¸c. - Cét kÝn lµm b»ng thÐp c¸n h×nh ch÷ I ®­îc chÕ t¹o ®¬n gi¶n nhÊt , nh­ng b¸n kÝnh qu¸n tÝnh ®èi víi trôc (y-y) lµ qu¸ nhá nªn kh«ng tho¶ m·n ®/k æn ®inh theo 2 ph­¬ng v× vËy Ýt dïng. - Cét lµm b»ng thÐp ch÷ I c¸nh réng cã ®é æn ®inh theo 2 ph­¬ng gÇn b»ng nhau. - D¹ng m/c (d) gåm 3 b¶n thÐo ghÐp l¹i víi nhau b»ng ®­êng hµn cã b¸n kÝnh qu¸n tÝnh ®èi víi 2 trôc chÝnh chªnh lÖch qu¸ lín nªn Ýt dïng. - D¹ng m/c (®) lµ mÆt c¾t ch÷ I ®­îc ghÐp b»ng ®Þnh t¸n, lo¹i cét nµy chÕ t¹o mÊt nhiÒu c«ng, tèn vËt liÖu nªn Ýt dïng. - D¹ng m/c (e &g) ®­îc ghÐp b»ng c¸c lo¹i thÐp h×nh ch÷ I &C võa cøng l¹i võa rÎ, tiÕt kiÖm ®­îc thÐp b¶n nªn gi¸ thµnh rÎ nªn khi t¶i träng t¸c dông lín th× dïng lo¹i nµy lµ thÝch hîp. - D¹ng m/c (h) cã ­u ®iÓm lµ æn ®Þnh theo 2 ph­¬ng b»ng nhau. So víi lo¹i m/c ch÷ I cã cïng diÖn tÝch th× ®é cøng cña m/c nµy nhá h¬n. - Ngoµi ra cßn cã thÓ dïng thÐp èng hay thÐp h×nh hay thÐp b¶n ghÐp l¹i víi nhau thµnh c¸c lo¹i mÆt c¾t kÝn . Lo¹i cét nhÑ cã thÓ lµm b»ng thÐp h×nh cã thµnh máng, Ðp b»ng khu«n hay uèn. KÕt LuËn: C¸c lo¹i cét kÝn cã ­u ®iÓm lµ kÕt cÊu ®­îc thu gän, kiÓu d¸ng ®Ñp, ®é æn ®Þnh theo c¸c ph­¬ng ®Òu nhau. Nh­ng nh­îc ®iÓm cña lo¹i nµy lµ gia c«ng chÕ t¹o phøc t¹p & gi¸ thµnh cao. Víi ®iÒu kiÖn trong n­íc hiÖn nay: + C«ng nghÖ luyÖn kim ch­a ®¹t tíi tr×nh ®é nh­ c¸c n­íc ®i trøoc v× vËy mµ nh÷ng lo¹i thÐp h×nh cßn ph¶i nhËp cña n­íc ngoµi hay sx víi chÊt l­îng ch­a cao nh­ cña n­íc ngaßi. + Tr×nh ®é tay nghÒ ng­êi thî & quy tr×nh sx vÉn cßn mang nÆng tÝnh thñ c«ng nªn chØ sx tèt nh÷ng s¶n phÈm cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n cßn ®èi víi nh÷ng s¶n phÈm cã kÕt cÊu phøc t¹p th× tÝnh chÝnh x¸c cña nã kh«ng ®­îc cao. Trong khi viÖc thiÕt kÕ & sx ë n­íc ngoµi ®Òu thùc hiÖn trªn m¸y mãc vµ tù ®éng ho¸ cao nªn chÊt l­îng vµ sè l­îng s¶n phÈm cña hä cã chÊt l­îng tèt h¬n. + XÐt vÒ ®iÒu kiÖn kinh tÕ th× n­íc ta cßn nghÌo, viÖc ®Çu t­ vèn cho m¸y mãc hiÖn nay vÉn ®ang lµm vÊn ®Ò to lín ph¶i suy nghÜ. MÆt kh¸c th× ®iÒu kiÖn ®ßi hái vÒ kÕt cÊu cña bé c«ng t¸c Ðp ph¶i æn ®Þnh & kinh tÕ nªn nh÷ng m¸y mãc cã chÊt l­îng tèt ®i ch¨ng n÷a nh­ng gi¸ thµnh qu¸ cao hay chÕ t¹o mµ qu¸ tèn kÐm th× còng ph¶i xem xÐt nh­êng chç cho nh÷ng lo¹i rÎ tiÒn h¬n nh­ng chÊt l­îng cã thÓ thÊp h¬n mét tÝ nh­ng vÉn ®ñ ®iÒu kiÖn cho phÐp khi thi c«ng. VËy ph­¬ng ¸n chän d¹ng kÕt cÊu bé c«ng t¸c kiÓu cét kÝn lµ ch­a phï hîp. HiÖn ph­¬ng ¸n nµy chØ thÝch hîp ®èi víi c¸c n­íc c«ng nghiÖp cã nÒn sx vµ bu«n b¸n MXD hµng ®Çu trªn thÕ giíi nh­ Hµ Lan, §øc, NhËt, Mü..& hiÖn nay c¸c h·ng næi tiÕng vÒ MXD hä th­êng sö dông kÓu kÕt cÊu nµy cho kÕt cÊu d¹ng cét. (h×nh vÏ minh ho¹) H×nh minh ho¹ kÕt cÊu d¹ng cét kÝn bé c«ng t¸c m¸y Ðp cäc bÊc thÊm cña HµLan: b - Cét hë: Kh¸i NiÖm: Cét mµ cã hÖ thanh bông cña nã cïng víi c¸c nh¸nh cét lµm thnµh kÕt cÊu dµn hoÆc kÕt cÊu khung víi hÖ thanh bông hë th× gäi lµ cét hë. C¸c d¹ng m/c: - Cét hë th­êng cã c¸c nh¸nh ch÷ C hay I hay thÐp gãc ®­îc liªn kÕt víi nhau b»ng c¸c thanh gi»ng (h×nh a, b, c) hay b¶n gi»ng (h×nh d) hoÆc b¶n lç (h×nh®). MÆt c¾t cña cét hë cã quy ­íc lµ: trôc ®øng víi nh¸nh cét lµ trôc thùc cßn trôc song song víi nh¸nh cét lµ trôc ¶o. Kho¶ng c¸ch b gi÷a 2 nh¸nh cét th­êng bè trÝ ®Ó cho cét cã ®é æn ®Þnh ®èi víi 2 ph­¬ng cña trôc chÝnh b»ng nhau. - Trªn thùc tÕ: víi nh÷ng thanh chÞu nÐn ®óng t©m, chÞu t¶i träng nhá chiÒu dµi lín th× cã thÓ dïng 4 thÐp gãc ghÐp thµnh mÆt c¾t, ë c¶ 4 mÆt ®Òu liªn kÕt b»ng thanh gi»ng hay b¶n gi»ng (h×nh d). Khi néi lùc trong cét rÊt lín th× cã thÓ dïng b¶n thÐp kho¸t lç ®Ó liªn kÕt c¸c nh¸nh (hh×nh vÏ ®). NÕu 2 cét cã diÖn tÝch m/c nh­ nhau th× lo¹i cét liªn kÕt b»ng thanh gi»ng cøng h¬n lo¹i liªn kÕt b»ng b¶n gi»ng v×: mÆt bªn cét lµ thanh gi»ng th­êng chÞu lùc däc trôc. Cßn cét liªn kÕt b»ng b¶n gi»ng th× cã m/c lµ kÕt cÊu khung, b¶n gi»ng vµ nh¸nh cét bÞ biÕn d¹ng uèn nªn ®é cøng t­¬ng ®èi kÐm. Thanh gi»ng th­êng dïng thÐp h×nh cßn b¶n gi»ng th­êng dïng thÐp b¶n. H×nh vÏ thÓ hiÖn c¸c d¹ng liªn kÕt trong cét hë: Cét hë víi c¸c d¹ng liªn kÕt b»ng thÐp h×nh th­êng ®­îc ¸p dông trong c¸c d¹ng m¸y trôc nh­ cÇn trôc th¸p, cÇn trôc b¸nh xÝch .. 2- chän kÕt cÊu cét: Tuy cét kÝn cã liªn kÕt ®¬n gi¶n h¬n cét hë nh­ng khi chiÒu réng cña cét t­¬ng ®èi lín th× kh«ng cã lîi khi cã t¶i träng giã t¸c dông + träng l­îng b¶n th©n lín sÏ g©y mÊt æn ®Þnh. VËy nªn khi chän h×nh thøc cét cÇn ph¶i xÐt ®Õn : yÕu tè t¶i träng, ®iÒu kiÖn sö dông, lo¹i thÐp hiÖn cã & kh¶ n¨ng chÕ t¹o & thêi tiÕt thi c«ng(cÊp giã). Qua nh÷ng vÊn ®Ó ®· tr×nh bµy ë trªn vµ qua nghiªn cøu tham kh¶o thªm c¸c t­ liÖu d¹ng m¸y ®· sx trong n­íc & n­íc ngoµi, ®Æc biÖt lµ d¹ng kÕt cÊu bé c«ng t¸c cña lo¹i m¸y Ðp nµy mµ c¸c thÇy gi¸o trong bé m«n MXD -§HGTVT- HN ®· thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o, VËy: ” ta chän d¹ng kÕt cÊu bé c«ng t¸c Ðp lµ d¹ng cét hë d¹ng m¾t l­íi ” . Do ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu ®Æt ra ë trªn. H×nh thÓ hiÖn ph­¬ng ¸n chän d¹ng liªn kÕt vµ m/c cña bé c«ng t¸c Ðp: Trong ®ã: d¹ng mÆt c¾t bao gåm 8 thanh thÐp h×nh ch÷ C hay 4 thanh thÐp hép ®­îc gi»ng víi nhau b»ng c¸c thanh thÐp gãc vµ liªn kÕt víi nhau theo ph­¬ng ph¸p hµn. - C¸c d¹ng t¶i träng t¸c dông lªn cét: §ãi víi cét m¾t l­íi d¹ng kÕt cÊu thÐp; ®Ó thùc hiÖn ®­îc viÖc tÝnh to¸n thiÕt kÕ ra c¸c d¹ng mÆt c¾t cña c¸c thanh liªn kÕt hay thanh m¸ th× tr­íc hÕt: cÇn ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc yÕu tè t¶i träng t¸c dông. Sau ®ã chän & ph©n tÝch ra biÓu ®å lùc t¸c dông lªn kÕt cÊu cét; tõ ®ã lµm c¬ së ®Ó tÝnh chän mÆt c¾t c¸c thanh trong kÕt cÊu cét. Tõ kiÕn thøc ®· häc & kinh nghiÖm thùc tÕ, ta ®­a ra c¸c d¹ng t¶i träng t¸c dông chÝnh lªn kÕt cÊu cét cÇn thiÕt kÕ: - T¶i träng Ðp cäc & rót cäc: T¶i träng Ðp cäc(G11): T¶i träng nµy sinh ra khi thùc hiÖn qu¸ tr×nh Ðp cäc, khi ®ã ®éng c¬ thuû lùc kÐo trôc Ðp ®©m xuèng ®Êt th«ng qua hÖ c¸p thÐp & puly dÉn h­íng. Theo s¬ ®å m¾c c¸p & ®Ò bµi ra th×: G11: Cã ph­¬ng trïng víi ®­êng t©m cña trôc Ðp. Cã chiÒu tõ trªn xuèng. Cã gi¸ trÞ G11 » 7T = 70 KN. T¶i träng rót cäc(G12): T¶i träng nµy sinh ra khi thùc hiÖn qu¸ tr×nh kÐo cäc lªn khái nÒn, khi ®ã ®éng c¬ thuû lùc kÐo trôc Ðp lªn khái nÒn th«ng qua hÖ c¸p thÐp & puly dÉn h­íng. Theo s¬ ®å m¾c c¸p th×: G11: Cã ph­¬ng trïng víi ®­êng t©m cña trôc Ðp. Cã chiÒu tõ d­íi lªn trªn. Cã gi¸ trÞ:(lÊy theo gi¸ trÞ ®Ò bµi giao) G12 = 70 KN = 15T = 150 KN Trong ®ã : hÖ sè k nµy lµ hÖ sè kinh nghiÖm thÓ hiÖn sù t¨ng t¶i do ¸p lùc cña ®Êt lªn trôc Ðp khi thùc hiÖn qu¸ tr×nh rót cäc, vµ chØ x¶y ra ë qu¸ tr×nh nµy. Träng l­îng b¶n th©n(G2): Träng l­îng nµy bao gåm träng l­îng cña c¸c chi tiÕt vµ c¸c thanh gi»ng, thanh m¸, côm puly, têi thuû lùc.. cÊu thµnh bé c«ng t¸c. Th­êng th× ng­êi ta bá qua träng l­îng b¶n th©n cña c¬ cÊu khi tÝnh to¸n, nh­ng víi kÕt cÊu cña bé c«ng t¸c do cã t¶i träng lín nªn ph¶i xÐt ®Õn. Khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ bé c«ng t¸c Ðp th× t¶i träng nµy lµ ch­a x¸c ®Þnh ®­îc. §Ó tÝnh s¬ bé träng l­îng bé c«ng t¸c ta dùa vµo kinh nghiÖm thùc tÕ: nghÜa lµ dùa vµo kÕt cÊu bé c«ng t¸c cña m¸y ®· sx cã chiÒu s©u Ðp 15& 20T; cô thÓ h¬n lµ qua sö h­íng dÉn cña c¸c thÇy gi¸o h­íng dÉn mµ ta ®Þnh ra s¬ bé gi¸ trÞ cña: G2 » 7,5T = 75 KN Dùa vµo gi¸ trÞ nµy sau khi tÝnh to¸n xong sÏ ®em so s¸nh & ®iÒu chØnh l¹i víi kÕt qu¶ cho hîp lÝ. T¶i träng giã (G3): §èi víi m¸y lµm viÖc ngoµi trêi cÇn ph¶i tÝnh ®Õn t¶i träng giã g©y ra. Do t¶i träng giã thay ®æi ngÉu nhiªn & phô thuéc nhiÒu vµo thêi tiÕt, khÝ hËu cña tõng vïng nªn khi mang m¸y ®i thi cong cÇn chó ý ®iÒu kiÖn thêi tiÕt ë c«ng tr­êng ®Ó ®¶m b¶o cho m¸y lµm viÖc an toµn. Cßn trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ, t¶i träng giã ®­îc xem lµ t¸c dông theo ph­¬ng ngang víi ct theo s¸ch (TÝnh to¸n m¸y trôc-25): G3 = q.n.c.b.A Trong ®ã: q = 0,5KN/m2. lµ ¸p lùc giã lín nhÊt ë tr¹ng th¸i lµm viÖc. n = 1,52. Lµ hÖ sè kÓ ®Õn sù t¨ng ¸p lùc giã theo chiÒu cao. (chän tõ b¶ng 0.11 s¸ch M¸y&ThiÕt bÞ n©ng). c = 1. Lµ hÖ sè c¶n khÝ ®éng häc . b = 1. Lµ hÖ sè ®éng lùc häc kÓ ®Õn ®Æc tÝnh xung ®éng cña t¶i träng giã. A lµ diÖn tÝch høng giã(phô thuéc vµo bÒ mÆt c¸c thanh vµ c¸c chi tiÕt..). Ta chän gi¸ trÞ G3 = 0,005 KN/cm2 lµ gi¸ trÞ ¸p lùc giã cho c¶ khi lµm viÖc & kh«ng lµm viÖc. C¸c t¶i träng kh¸c: - Lùc c¶n ma s¸t cña ®Êt – trôc Ðp: Fc = Ltrôc . Ctrôc . fc Trong ®ã: Ltrôc : lµ chiÒu dµi ®o¹n trôc cÇn Ðp xuèng nÒn. Ctrôc: Lµ chu vi cña mÆt c¾t trôc Ðp. fc = 1: lµ hÖ sè ma s¸t ®Êt – thÐp (tra b¶ng1.2 s¸ch M¸y Lµm §Êt- §HGTVT) Lùc nµy cµng t¨ng lªn khi trôc Ðp cµng lón x©u xuèng ®Êt, ta lÊy gi¸ trÞ max khi: Ltrôc = 25m. Ngoµi ra cßn cã ¸p lùc cña ®Êt lªn ®Çu mòi cäc khi Ðp cäc& Lùc n©ng c¸c côc gia t¶i khi têi thuû lùc lµm viÖc. Nh­ng v× ®Çu mòi cäc cã tiÕt diÖn nhá nªn ¸p lùc kh«ng ®¸ng kÓ & c¸c côc gia t¶i cã khèi l­îng nhá nªn lùc th¾ng gia t¶i kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh lµm viÖc, v× vËy mµ ta cã thÓ bá qua c¸c lùc nµy. C - S¬ bé ®Þnh ra kÝch th­íc tæng thÓ cña BCT: 1 - Chän kÝch th­íc cét: - Dùa vµo c¸c th«ng sè ®Çu bµi cho vÒ bé c«ng t¸c: + ChiÒu s©u Ðp: 25m. + Lùc Ðp max: 15T. + Tèc ®é Ðp: 45m/ph. - Qua tham kh¶o kÝch th­íc c¸c lo¹i m¸y trong vµ ngoµi n­íc & ®Æc biÖt lµ bé c«ng t¸c Ðp do tr­êng sx víi chiÒu s©u Ðp cäc = 15m hay 20m (H×nh vÏ). Tõ ®ã ta ®Þnh ra ®­îc: Bé c«ng t¸c lµ kÕt cÊu d¹ng cét m¾t l­íi; Víi chiÒu s©u Ðp theo quy ®Þnh = 25m th× chiÒu cao cña kÕt cÊu cét ph¶i ®¶m b¶o: Hcét > 25m Trong ®ã: Hcét : lµ chiÒu cao cña kÕt cÊu cét. Tõ ®ã s¬ bé chän chiÒu cao cña kÕt cÊu cét: Hcét = 26.5m. NÕu trªn thùc tÕ mµ chÕ t¹o nguyªn c¶ ®o¹n cét cã ®é dµi = 26.5m th× sÏ g©y nhiÒu bÊt tiÖn: + VÒ mÆt sx: khi sx & chÕ t¹o th× ph¶i hµn thªm c¸c thanh m¸ ®Ó cã chiÒu dµi 26,5m hay ph¶i ®Æt riªng kÝch th­íc víi nhµ m¸y chÕ t¹o, v× thùc tÕ c¸c thanh thÐp h×nh kh«ng cã chiÒu dµi nh­ vËy. + Khi thi c«ng ph¶i vËn chuyÓn m¸y ra c«ng tr­êng: khi ®ã do ®é dµi cña kÕt cÊu qu¸ khæ nªn viÖc di chuyÓn trong thµnh phè hay c¸c khu trung t©m ph¶i xin giÊy phÐp(phøc t¹p), mÆt kh¸c th× víi kÝch th­íc nh­ vËy th× viÖc chän xe chuyªn chë sÏ khã kh¨n. + V× t×nh h×nh kinh tÕ n­íc ta cßn nhiÒu khã kh¨n nªn viÖc ®Çu t­ vèn mua m¸y c¬ së ®Ó s¶n xuÊt riªng lo¹i m¸y Ðp víi bé c«ng t¸c cã chiÒu s©u Ðp chuyªn dïng lµ rÊt khã thùc hiÖn, mµ nÕu cã thùc hiÖn th× còng tèn kÐm. Trong khi môc tiªu x¸c ®Þnh lµ trong qu¸ tr×nh thi c«ng ph¶i tËn dông lo¹i m¸y c¬ së cã s½n trªn c«ng tr­ßng, tÝnh ®a n¨ng khi thi c«ng cña bé c«ng t¸c, Tõ nh÷ng bÊt lîi trªn ta ®­a ra ph­¬ng ¸n: chia c¶ ®o¹n 26.5m thµnh c¸c ®o¹n nhá h¬n. Sau ®ã liªn kÕt c¸c ®o¹n nµy l¹i = liªn kÕt mÆt bÝch b¾t bu l«ng. X¸c ®Þnh kÝch th­íc chiÒu dµi tõng ®o¹n: Qua ph©n tÝch c¸c kÕt cÊu cña bé c«ng t¸c thùc tÕ, kinh nghiÖm cña thÇy c« chØ dÉn & dùa vµo kÝch th­íc c¸c lo¹i m¸y ®· sx ë trong n­íc cã d¹ng kÕt cÊu t­¬ng tù: + Lo¹i m¸y cã chiÒu s©u Ðp 15m, ®­îc chÕ t¹o t¹i x­ëng tr­êng §HGTVT gåm cã 3 ®o¹n, ChiÒu dµi trung b×nh c¸c ®o¹n kh«ng qu¸ 5.5m. + Lo¹i m¸y cã chiÒu s©u Ðp =20m, ®­îc l¾p trªn m¸y ®µo HITACHI- EX270 gåm 4 ®o¹n. ChiÒu dµi ®o¹n lín nhÊt =5.5m. MÆt kh¸c dùa vµo chiÒu cao n©ng tèi ®a cña tay cÇn trªn m¸y c¬ së PC300HD-6. Qua tÝnh to¸n s¬ bé tõ c¸c kÝch th­íc, ta thÊy r»ng chèt liªn kÕt tay gÇu víi tay cÇn th­êng n»m t¹i vÞ trÝ cao nhÊt so víi mÆt nÒn ph¼ng: H = 6 ¸ 7m VËy th× liªn kÕt chèt cña tay cÇn víi bé c«ng t¸c ta sÏ ®Æt trong kho¶ng < 7m. tõ ®ã ta ®Þnh ra ®­îc kho¶ng c¸ch hîp lÝ phÇn liªn kÕt gi÷a m¸y c¬ së & bé c«ng t¸c. VËy: qua ph©n tÝch dôa trªn thùc tÕ ta ®­a ra ph­¬ng ¸n chän ®é dµi kÕt cÊu tõng ®o¹n cét cña bé c«ng t¸c víi chiÒu s©u Ðp = 25m nh­ sau: §o¹nI: (§o¹n liªn kÕt víi ®Õ & mang puly dÉn h­íng) (h×nh vÏ) §o¹nII ( ®o¹n liªn kÕt bé c«ng t¸c víi m¸y c¬ së) (H×nh vÏ) §o¹nIII ( ®o¹n trung gian 1) (h×nh vÏ) §o¹nIV (®o¹n trung gian 2): (H×nh vÏ) §o¹n nµy lµ ®o¹n trung gian víi chiÒu dµi chØ cã 5m môc ®Ých chÝnh vÉn lµ ®o¹n nèi cña bé c«ng t¸c Ðp chuyÓn tõ chÒu s©u Ðp cäc 20m lªn 25m. NÕu Ðp 20m th× ng­êi ta bá ®o¹n nµy kh«ng nèi vµo mµ chØ nèi lu«n ®o¹n V víi ®o¹n III §o¹nV (®o¹n mang côm puly ®Çu ®Ønh cét): (h×nh vÏ) §o¹n nµy cã l¾p 2 pulydÉn h­íng t¹i ®Çu ®Ønh cét ®Ó dÉn h­íng c¸p kÐo trôc Ðp. §èi víi chiÒu s©u Ðp 15m hay 20m & 25m th× ®o¹n nµy kh«ng thÓ thiÕu, còng nh­ ®o¹n I &®o¹nII. Sau khi ®· x¸c ®Þnh s¬ bé ®­îc kÝch th­íc ®é dµi & mÆt c¾t cña c¸c ®o¹n, ta sö dông ch­¬ng tr×nh tÝnh to¸n kÕt cÊu SAP2000. Giíi thiÖu qua vÒ SAP2000 & c¸ch sö dông: Sap2000 lµ mét ch­¬ng tr×nh phÇn mÒm vi tÝnh cã kh¶ n¨ng ph©n tÝch tÜnh häc & ®éng häc, tuyÕn tÝnh, phi tuyÕn tÝnh.. ®èi víi c¸c d¹ng kÕt cÊu thÐp , bª t«ng..Ch­¬ng tr×nh nµy tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c kÕt cÊu theo tiªu chuÈn AASHTO, ACI, AISC cña Hoa-kú, mµ c¸c tiªu chuÈn nµy hiÖn nay ®ang ®­îc sö dông réng r·i ë ViÖtNam & cô thÓ lµ ®ang ®­îc vËn dông trong tÝnh to¸n kÕt cÊu ë tr­êng §HGTVT- HN. C¸c b­íc c¬ b¶n cña ph­ong ph¸p gi¶i bµi to¸n trªn SAP2000: B­íc1: - Chän ®¬n vÞ ®o. X¸c ®Þnh kÝch th­íc h×nh häc cña kÕt cÊu. X¸c ®Þnh tÝnh chÊt vËt liÖu, ®Þnh nghÜa mÆt c¾t cña c¸c cÊu kiÖn. G¸n c¸c d¹ng mÆt c¾t cho c¸c cÊu kiÖn & c¸c bËc tù do cho c¸c phÇn tö. X¸c ®Þnh c¸c d¹ng t¶i träng & g¸n c¸c trÞ sè t¶i träng. B­íc 2: - Ch¹y ch­¬ng tr×nh. ThÓ hiÖn d¹ng kÕt cÊu sau khi ®· bÞ t¸c dông cña lùc. ThÓ hiÖn c¸c gi¸ trÞ chuyÓn vÞ cña c¸c phÇn tö ThÓ hiÖn c¸c gi¸ trÞ néi lùc, lùc c¾t.. trong c¸c cÊu kiÖn. B­íc3: - In kÕt qu¶. Sau khi ch¹y xong ch­ong tr×nh ®­îc thÇy gi¸o kiÓm tra kÕt qu¶, sau khi ®· cã kÕt qu¶ hîp lÝ th× ta ®i vµo tÝnh to¸n chän cô thÓ mÆt c¾t & x¸c ®Þnh sè hiÖu kÝch th­íc c¸c lo¹i thÐp h×nh còng nh­ khÝch th­íc cña c¸c ®o¹n dùa vµo s¸ch KÕt CÊu ThÐp. D - tÝnh chän cô thÓ kÝch th­íc c¸c ®o¹n: 1- X¸c ®Þnh mÆt c¾t cÇn thiÕt & TÝnh chän , kiÓm tra bÒn , æn ®Þnh: a - §o¹n I: Tõ mÆt c¾t ®· chän cña ®o¹nI ta ®i tÝnh chän mÆt c¾t cho thanh m¸ tr­íc: */ ThanhM¸: V× mÆt c¾t cña thanh m¸ trong cét hë ta ®· chän lµ 2 thÐp C ghÐp l¹i víi nhau nªn coi nh­ mÆt c¾t ®Êy lµ d¹ng cét kÝn chÞu nÐn ®óng t©m. ¸p dông CT (6-6) s¸ch KCT 2000(143) ta cã: DiÖn tÝch mÆt c¾t cÇn thiÕt: Fct = cm2 Trong ®ã: Fct: lµ diÖn tÝch mÆt c¾t cÇn thiÕt cña ®o¹n thanh. N: lµ néi lùc tÝnh to¸n cña cét (®­îc lÊy kÕt qu¶ tõ ch­¬ng tr×nh SAP2000 vµ lÊy gi¸ trÞ cña ®o¹n thanh cã gi¸ trÞ max øng víi t¶i Ðp+Giã ): Nmax = 139,6»140KN. j : lµ hÖ sè uèn däc, dùa vµo gi¶ ®Þnh l = 100 sau ®ã tra b¶ng s¸ch KCT (219) phô lôc2 ta cã: l = 100; j = 0,6. Ro: lµ c­êng ®é tÝnh to¸n khi chÞu lùc däc trôc cña thÐp lµm cét. §èi víi thÐp CT3 = 210MN/m2 = 21 KN/ cm2. Thay c¸c gi¸ trÞ vµo ( Fct) ta cã : Fct = 11 cm2 . B¸n kÝnh qu¸n tÝnh cÇn thiÕt: rct = Trong ®ã: lo: lµ chiÒu dµitÝnh to¸n cña cét. lo = mo.l. l: lµ chiÒu dµi thùc cña ®o¹n thanh cÇn tÝnh. l = 51cm mo: lµ hÖ sè tÝnh ®æi xÐt ®Õn liªn kÕt ®Çu mót ®o¹n cét cÇn tÝnh. Ta chän mo = 0,7. Thay c¸cgi¸ trÞ vµo (rct) ta cã : rct = 0,357 cm. KÝch th­íc cÇn thiÕt cña cét: ChiÒu cao cÇn thiÕt: hct = ChiÒu réng cÇn thiÕt: bct = Víi c¸c gi¸ trÞ ax= 0,38 & ay= 0,44 tra b¶ng 4-1(76) s¸ch KCT. Thay c¸c gi¸ trÞ vµo c¸c ct ta cã: hct =0,9cm; bct= 0,9cm. Víi nh÷ng th«ng sè kÝch th­íc trªn ta tra b¶ng thÐp h×nh chän: Lo¹i thÐp C10 cã c¸c th«ng sè: h = 10cm (100mm); b = 4,6cm (46mm); F = 10,9cm (109mm); G = 8,59kg; Jx = 174cm4; rx = 3,99cm. Chän 2 thÐp C10. MÆt c¾t cña ®o¹n cét nµy coi nh­ h×nh vu«ng nªn æn ®Þnh theo c¶ 2 ph­¬ng lµ nh­ nhau. VËy ta chØ kiÓm tra víi trôc (x-x) lµ ®ñ. KiÓm tra mÆt c¾t ®o¹n cét ®· chän: Víi rx = 3,99cm võa tra ®­îc thay vµo ct tÝnh ®é m¶nh: Tra b¶ng phô lôc2 ta ®­îc: jx = 0,99 KiÓm tra øng suÊt: KN/cm2 < [R]= 21 KN/cm2. VËy mÆt c¾t ®· chän lµ hîp lý. Ta chän cho c¶ chiÒu dµi 5m cña 4 nh¸nh cét ®Òu lµ 2 thanh thÐp C10 liªn kÕt hµn */ Thanh gi»ng ngang: Thanh gi»ng ngang cã môc ®Ých lµm gi¶m chiÒu dµi tÝnh to¸n cña nh¸nh cét, néi lùc cña nã th­êng nhá h¬n cña thanh gi»ng xiªn. Trong quy ph¹m thiÕt kÕ MXD th× ng­êi ta h­íng dÉn chän lo¹i L50.50.5. Khi cét chÞu nÐn th× thanh gi»ng ngang chñ yÕu chÞu lùc kÐo& c¾t. MÆt kh¸c thanh m¸ chÞu nÐn theo lý thuyÕt tÝnh to¸n lµ ®óng t©m. Nh­ng trong thùc tÕ th­êng chÞu nÐn lÖch t©m do c¸c yÕu tè sau: + Thanh thÐp khi chÕ t¹o ®· kh«ng ®­îc th¼ng lý t­ëng. + Trong chÕ t¹o nhÊt lµ khi hµn & ®Þnh vÞ kh«ng ®­îc chÝnh x¸c tuyÖt ®èi nh­ khi tÝnh to¸n. + Ngoµi ra cßn do quü ®¹o thùc cña trôc Ðp lÖch t©m. VËy ngay khi thanh m¸ chÞu t¶i th× ®· bÞ lÖch t©m dÉn ®Õn ph¸t sinh lùc c¾t. c¸c lùc c¾t nµy t¸c dông vµo c¸c thanh gi»ng ngang & gi»ng xiªn. Theo tÝnh to¸n trªn phÇn mÒm Sap2000 th× chñ yÕu thanh gi»ng ngang chÞu lùc kÐo. Theo nguyªn t¾c chung khi chän diÖn tÝch c¸c thanh ë s¸ch KCT(104) cô thÓ lµ riªng ®èi víi dµn hµn: + Sè lo¹i thÐp h×nh kh«ng qu¸ 5 lo¹i; + ThÐp gãc nhá nhÊt kh«ng ®­îc < L 50.50.5. Theo kinh nghiÖm th­êng chän diÖn tÝch mÆt c¾t c¸c thanh gi»ng < diÖn tÝch mÆt c¾t nh¸nh cét tõ 20 – 30%. Theo kÕt cÊu thùc tÕ víi bé c«ng t¸c Ðp 15m trong x­ëng tr­êng, c¸c thanh gi»ng ngang cña ®o¹nI ®Òu chän lµ thÐp C10. XÐt theo ®iÒu kiÖn chÞu lùc do ®o¹nI lµ ®o¹n chÞu lùc lín nhÊt trong 5 ®o¹n, cô thÓ lµ: + T¶i träng Ðp + t¶i träng b¶n th©n c¸c ®o¹n trªn + t¶i träng b¶n th©n c¸c chi tiÕt & côm puly c¸p.. V× vËy ta chän c¸c thanh gi»ng ngang trong ®o¹nI c¶ 4 bÒ mÆt cét lµ thÐp C10, víi c¸c th«ng sè kÝch th­íc ®· nªu ë trªn. Thanh g»ng xiªn: Theo nguyªn t¾c chung khi chän diÖn tÝch c¸c thanh ë s¸ch KCT(104) cô thÓ lµ riªng ®èi víi dµn hµn: + Sè lo¹i thÐp h×nh kh«ng qu¸ 5 lo¹i; + ThÐp gãc nhá nhÊt kh«ng ®­îc < L 50.50.5. Theo kinh nghiÖm th­êng chän diÖn tÝch mÆt c¾t c¸c thanh gi»ng < diÖn tÝch mÆt c¾t nh¸nh cét tõ 20 – 30%. Theo kÕt cÊu thùc tÕ víi bé c«ng t¸c Ðp 15m trong x­ëng tr­êng, c¸c thanh gi»ng xiªn cña ®o¹nI ®Òu chän lµ thÐp L 50.50.5. Qua ph©n tÝch lùc trªn phÇn mÒm SAP2000 th× thÊy r»ng c¸c thanh gi»ng xiªn chÞu lùc nÐn& kÐo. Cô thÓ lµ gi¸ trÞ lùc cµng t¨ng lªn vµ cã gi¸ trÞ max ë ®o¹nI cô thÓ lµ ë mÊy thanh d­ãi cïng. Gi¸ trÞ lùc nÐn lín nhÊt trong thanh gi»ng xiªn cho ®o¹nI vµ còng lµ c¶ cét 26,5m lµ: Nmax = 17,14 » 17,5KN. Khi tÝnh chän mÆt c¾t cho thanh xiªn th× ta lÊy gi¸ trÞ N =17,5KN. Chän mÆt c¾t thanh xiªn: ¸p dông ct tÝnh chän mÆt c¾t: cm2 Ta chän c¸c thanh gi»ng xiªn trong c¶ 4 bÒ mÆt cét ®o¹nI lµ: thÐp h×nh L 50.50.5(1 thanh), víi c¸c th«ng sè kÝch th­íc: h = 50mm (5cm); rx = 1,53 cm b = 50mm (5cm); G = 3,77 kg/m d = 5mm (0,5cm); F = 4,8 cm2. KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn bÒn: Víi rx = 1,53cm võa tra ®­îc thay vµo ct tÝnh ®é m¶nh: Trong ®ã: lo: lµ chiÒu dµitÝnh to¸n cña cét. lo = mo.l. l: lµ chiÒu dµi thùc cña ®o¹n thanh cÇn tÝnh. TÝnh chän cho thanh cã néi lùc lín nhÊt nªn chiÒu dµi thanh còng lÊy theo thanh ®ã cßn c¸c thanh kh¸c cã néi lùc nhá h¬n th× ta chän dùa vµo thanh cã néi lùc max : l = 57,98cm. (h×nh vÏ) mo: lµ hÖ sè tÝnh ®æi xÐt ®Õn liªn kÕt ®Çu mót ®o¹n cét cÇn tÝnh. Ta chän mo = 0,5 øng víi thanh xiªn cã 2 ®Çu ngµm. BiÕt ®­îc lx = 18,94 ta tra b¶ng phô lôc2 ta ®­îc: jx = 0,96. KiÓm tra øng suÊt: KN/cm2 < [R]= 21 KN/cm2. Theo ®iÒu kiÖn cøng: lmax = lx = 18,94 < [l] = 105 Víi thÐp CT3: [l] = 105 Thanh xiªn võa chÞu lùc khi cét chÞu nÐn & uèn (h×nh vÏ). Khi cét bÞ nÐn däc th× thanh xiªn bÞ nÐn & co l¹i mét ®o¹n d, khi nh¸nh cét bÞ nÐn th× nã co l¹i mét ®o¹n a. Tõ h×nh vÏ ta cã: d = a.sina §é co cña thanh gi»ng & nh¸nh cét ®­îc x¸c®Þnh theo ct s¸ch KCT(168) : d = ; a = Trong ®ã: d: lµ chiÒu dµi thanh xiªn. d = 57,98cm a: lµ kho¶ng c¸ch 2 tiÕp ®iÓm trªn cét. a = 51cm. E: lµ modun ®µn håi cña thÐp = 2,1.105MN/m2 = 21.103 KN/cm2 . s2 & sn: lµ øng xuÊt trong thanh xiªn & nh¸nh cét khi chÞu nÐn. ta cã: Thay: ta cã sin2 = sin2450. 1,002 = 0,5KN/cm2 Khi cét chÞu uèn th× ta cã øng suÊt trong thanh xiªn lµ: KN/cm2. VËy øng suÊt tæng céng cña thanh xiªn: KN/cm2 KN/cm2. Trong ®ã: m: lµ hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc chän = 7,75 v× thanh gi»ng xiªn chØ dïng 1 thÐp gãc nªn kh«ng ®èi xøng. VËy ®ñ ®iÒu kiÖn ®Ó chän thanh xiªn cã néi lùc lín nhÊt & c¸c thanh xiªn trong ®o¹nI lµ thÐp L 50.50.5. TÝnh liªn kÕt tiÕp ®iÓm: Ta chän liªn kÕt tiÕp ®iÓm cña: (Thanh m¸ + Thanh gi»ng ngang + Thanh gi»ng xiªn). trong kÕt cÊu cña ®o¹nI t¹i ®iÓm cã c¸c trÞ sè lùc max lµ liªn kÕt hµn kh«ng b¶n liªn kÕt. Lý do chän dùa vµo mÊy vÊn ®Ò sau: + Liªn kÕt b»ng ®­êng hµn lµ h×nh thøc chñ yÕu nhÊt cña KÕt cÊu thÐp hiÖn nay.§Æc ®iÓm lµ nã kh«ng lµm gi¶m yÕu mÆt c¾t cña thanh, cÊu t¹o ®¬n gi¶n & dÔ dµng sö dông. + §èi víi kÕt cÊu cét cña bé c«ng t¸c, cô thÓ lµ ®o¹nI. Do ph¶i chÞu lùc lín tõ c¸c ®o¹n trªn truyÒn xuèng & kÝch th­íc c¸c khoang nhá(kh«ng lín nh­ kÕt cÊu cña cÇn trôc th¸p & c¸c kÕt cÊu kh¸c). Nªn chç tiÕp ®iÓm gi÷a c¸c thanh (M¸ + Ngang + Xiªn) dùa vµo ®iÒu kiÖn thùc tÕ s¶n xuÊt trong n­íc hiÖn nay còng nh­ kiÕn thøc ®· häc mµ ta nªn sö dông ph­¬ng ph¸p hµn & ®inh t¸n. - §èi víi ph­¬ng ph¸p liªn kÕt b»ng ®inh t¸n trong tr­êng hîp nµy ph¶i thªm b¶n liªn kÕt & sè l­îng ®inh t¸n còng kh«ng nhá nªn lµm gi¶m ®i diÖn tÝch chÞu lùc cÇn thiÕt cña chç tiÕp ®iÓm. VÒ mÆt s¶n xuÊt & chÕ t¹o th× phøc t¹p h¬n ®èi víi ph­¬ng ph¸p hµn. - §èi víi ph­¬ng ph¸p hµn th× cã thÓ thªm b¶n liªn kÕt hay kh«ng thªm còng ®­îc mµ mèi ghÐp vÉn ®¶m b¶o ®é bÒn & æn ®Þnh. Cßn vÒ mÆt gia c«ng chÕ t¹o th× thuËn tiÖn & dÔ dµng. + Trong mèi liªn kÕt tiÕp ®iÓm nµy do cÊu t¹o cña thÐp h×nh nªn ta sö dông c¶ ph­¬ng ph¸p hµn ®èi ®Çu & hµn gãc. Hai lo¹i nµy ®Òu chÞu ®­îc c¶ øng suÊt kÐo nÐn & øng suÊt c¾t hay chÞu uèn. + V× c¸c thanh cÊu kiÖn chän lµ thÐp CT3 nªn khi hµn trong s¶n xuÊt chó ý chän lo¹i que hµn còng lµ thÐp CT3 cho ®ång nhÊt vÒ chÊt liÖu ®Ó kh«ng ph¸t sinh thªm øng suÊt co kÐo phô mµ lµm gi¶m chÊt l­îng mãi hµn, dÉn ®Õn lµm gi¶m bÒn kÕt cÊu. TÝnh to¸n ®­êng hµn: ¸p dông ct tÝnh to¸n ®­êng hµn trong s¸ch KÕt CÊu thÐp MXD (21 )ta cã: */ Ta tÝnh cho ®­êng hµn ®èi ®Çu tr­íc. (H×nh vÏ) Qua s¬ ®å lùc ph©n tÝch ë trªn ta thÊy: TiÕp ®iÓm võa chÞu lùc däc trôc võa chÞu uèn. V× diÖn tÝch hµn ®èi ®Çu so víi ph­¬ng cña lùc c¾t lµ lín nªn lùc c¾t trong ®­êng hµn ®èi ®Çu kh«ng g©y nguy hiÓm. VËy ta kiÓm tra cho 2 d¹ng t¸c dông lùc lµ däc trôc & uèn. */ Tõ ct ®­êng hµn chÞu lùc däc trôc: KN/cm2 KN/cm2 Trong ®ã: [sh] = Rh =Ro. Gi¸ trÞ nµy lÊy theo b¶ng 3-7(39)KCT. N: lµ néi lùc tÝnh to¸n = 17,5KN = 18KN(lÊy gi¸ trÞ max) lh: lµ chiÒu dµi tÝnh to¸n cña ®­êng hµn – 10mm. Ta cã lh =170,7 – 10 = 160,7mm = 16,07cm. dh: lµ chiÒu cao tÝnh to¸n cña ®­êng hµn, ta lÊy = chiÒu dµy min cña c¸c b¶n thÐp d­îc hµn = 4,5mm = 0,45cm. [d]: lµ øng suÊt hµn giíi h¹n =1,6 KN/cm2. */ Tõ ct ®­êng hµn chÞu momen uèn: KN/cm2 KN/cm2. Trong ®ã: M: lµ momen uèn tÝnh to¸n ph¸t sinh khi lùc däc trôc kh«ng ®óng t©m. Ta cã: M = 18KN.1cm = 18KN.cm (lÊy gi¸ trÞ max); l =1cm lµ kho¶ng lÖch t©m max cña lùc däc trôc. Wh: lµ momen chèng uèn cña ®­êng hµn = dh.l2h /6 = 19,368 cm2. Ta cã lh = 160,7mm = 16,07cm. */ TÝnh cho ®­êng hµn gãc (h×nh vÏ): Qua ph©n tÝch lùc t¸c dông trªn mÆt c¾t tiÕp ®iÓm ta thÊy r»ng: - §èi víi ®­êng hµn gãc (h×nh vÏ) lùc däc trôc & momen uèn sÏ kh«ng ¶nh h­ëng l¾m tíi ®­êng hµn. Chñ yÕu quan t©m trong tr­êng hîp nµy lµ lùc c¾t. Mµ c¸c lùc nµy t¸c dông tr­íc hÕt vµo c¸c mÐp ngoµi cña thÐp gãc L50 & b¶n c¸nh cña C10. VËy ta tÝnh cho diÖn tÝch mÆt c¾t cña 1 c¸nh L50 & 1 c¸nh C10: ¸p dông c«ng thøc tÝnh øng suÊt hµn khi mèi hµn chÞu t¸c dông cña lùc c¾t (s¸ch KCT-25): Trong ®ã: Q: lµ lùc c¾t. ta lÊy Q = 18KN. ålh = 2´(50– 20) + (100-20) = 110mm = 11cm . dh = 0,5cm lµ chiÒu dµy b¶n c¸nh L50; b: lµ hÖ sè, khi hµn tay b = 0,7. VËy thay c¸c gi¸ trÞ vµo ct ta cã: KN/cm2KN/cm2. Víi 0,75.Ro = 0,7515,75KN/cm2. VËy mèi hµn cña tiÕp ®iÓm c¸c thanh (m¸ + gi»ng ngang + gi»ng xiªn) ®ñ ®iÒu kiÖn bÒn vÒ c¸c d¹ng øng suÊt t¸c dông-> chän lo¹i liªn kÕt nµy lµ hîp lý. Tõ ®ã ta chän cho c¸c ®iÓm liªn kÕt kh¸c trong ®o¹nI ®Òu lµ liªn kÕt hµn d¹ng nµy. KiÓm tra æn ®Þnh tæng thÓ cña cét: Ta kiÓm tra æn ®Þnh cña toµn bé mÆt c¾t ®o¹nI cña cét theo ct: Trong ®ã: Fc: lµ diÖn tÝch mÆt c¾t toµn ®o¹n cét = FC10´8 = 10,9´8= 87,2cm2. Gå: lµ néi lùc tÝnh to¸n cña toµn cét (®­îc lÊy gi¸ trÞ max øng víi t¶i Ðp +Träng l­îng b¶n th©n). Ta lÊy: =150+75=225KN b: lµ hÖ sè lµm viÖc cña cét, lÊy = 0,75. j : lµ hÖ sè uèn däc, ®­îc tÝnh dùa vµo ®é m¶nh l ®­îc tÝnh theo ct ®é m¶nh tÝnh ®æi cña cét: Trong ®ã: Fnh1 & Fnh2: lµ diÖn tÝch mÆt c¾t c¸c nh¸nh cét = Fx1 & Fx2: lµ diÖn tÝch mÆt c¾t c¸c thanh gi»ng xiªn =. lmax: lµ ®é m¶nh lín nhÊt cña cét, tÝnh theo ct: Víi rx: b¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña m/c toµn bé cét: XÐt mÆt c¾t toµn cét(H×nh vÏ): Ta cã momen qu¸n tÝnh m/c cét: Jx=[JxC +()] VËy ta cã: sau ®ã tra b¶ng s¸ch KCT (219) phô lôc2 ta cã: l = -> j = 0,. Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh ®­îc vµo ct (s) ta cã: KN/cm2. VËy mÆt c¾t toµn bé cña ®o¹nI ®· chän lµ hîp lý. TÝnh liªn kÕt gi÷a c¸c ®o¹n cét: C¸c ®o¹n cét ®­îc ta ®Þnh ra lµ liªn kÕt víi nhau th«ng qua mèi ghÐp bul«ng & mÆt bÝch cã thªm g©n chÞu lùc t¨ng c­êng liªn kÕt víi nhau b»ng ®­êng hµn. Chän s¬ bé h×nh d¸ng liªn kÕt & tÝnh cho1 nh¸nh cét (h×nh vÏ): Khi nèi ®o¹n nµy víi ®o¹n kia, th«ng th­êng liªn kÕt nµy chÞu lùc kÐo nÐn ®óng t©m khi lµm viÖc ngßai ra cßn cã lùc giã t¸c ®éng nªn cã momen uèn & lùc c¾t(tr­ît gi÷a c¸c b¶n thÐp). Khi th¸o l¾p, cét ®­îc ghÐp l¹i sau ®ã ®­îc cÈu lªn, Lóc nµy mèi liªn kÕt chñ yÕu chÞu lùc c¾t & momen uèn. VËy ta tÝnh to¸n & kiÓm tra liªn kÕt víi c¸c tr¹ng th¸i øng suÊt nguy hiÓm nhÊt x¶y ra víi cét lµ uèn & c¾t& kÐo. DiÖn tÝch m/c cÇn thiÕt cña ®o¹n cã liªn kÕt: Fct = cm2 Trong ®ã: N: lµ néi lùc tÝnh to¸n max ®o¹n liªn kÕt cña cét (®­îc lÊy kÕt qu¶ tõ ch­¬ng tr×nh SAP2000 vµ lÊy gi¸ trÞ cña ®o¹n thanh cã gi¸ trÞ max øng víi t¶i Ðp+Giã ): Nmax = 139,6»140KN. j : lµ hÖ sè uèn däc, dùa vµo gi¶ ®Þnh l = 100 sau ®ã tra b¶ng s¸ch KCT (219) phô lôc2 ta cã: l = 100; j = 0,6. Ro: lµ c­êng ®é tÝnh to¸n khi chÞu lùc däc trôc cña thÐp lµm cét. §èi víi thÐp CT3 = 210MN/m2 = 21 KN/ cm2. KiÓu d¸ng b¶n ®Õ: Mèi liªn kÕt b¶n ®Õ cã g©n th­êng thiÕt kÕ h×nh vu«ng. ChiÒu réng cña b¶n ®Õ thÝnh theo ct s¸ch KCT(174): b = a + 2dg + 2c = 8 + 2´0,8 + 2´5 = 19,6cm Trong ®ã: a: lµ kho¶ng c¸ch gi÷a 2 g©n. Ta chän g©n lµ thÐo b¶n cã bÒ dµy d = 8mm, cã diÖn tÝch t¨ng dÇn theo chiÒu cao (h×nh vÏ),. VËy a = 80mm =8cm. dg: lµ bÒ dµy g©n = 8mm =0,8cm. C: lµ chiÒu dµi nh« ra cña b¶n ®Õ, th­êng lÊy tõ 2-6cm . VËy ta chän bÒ réng b = 20cm. V× chän b¶n ®Õ h×nh vu«ng cã kÝch th­íc võa tÝnh: b = 20cm. Sè g©n liªn kÕt tæng céng mçi= 6g©n. Bul«ng ghÐp 2 b¶n víi nhau ta chän lµ bul«ng 6 c¹nh. Ta ®i tÝnh chän sè l­îng & kÝch th­íc cÇn thiÕt cña bul«ng nh­ sau: Dùa vµo ®iÒu kiÖn bÒn ta cã: Khi chÞu c¾t: t[tb] Khi chÞu kÐo: sk[sk] Trong ®ã: Ta tÝnh tr­êng hîp bul«ng chÞu c¾t víi [tb] : lµ øng suÊt cho phÐp cña v/liÖu lµm bul«ng = 0,4.sch = 0,4´200 = 80N/mm2.. Ta tÝnh tr­êng hîp bul«ng chÞu kÐo víi [sk] : lµ øng suÊt cho phÐp cña v/liÖu lµm bul«ng = 0,6.sch = 0,6´200 = 120N/mm2.. N= 140KN.(Néi lùc lín nhÊt cña nh¸nh cét max) Fb: lµ diÖn tÝch cÇn thiÕt cña bul«ng chÞu lùc c¾t, mµ diÖn tÝch nµy l¹i lµ h×nh trßn nªn coi: Fb = (pd2/4), víi d lµ ®­êng kÝnh bul«ng. Ta cã: Khi chÞu c¾t: t[tb] Khi chÞu kÐo: s[sk] Thay c¸c gi¸ trÞ vµo c¸c ct ta cã: øng víi khi chÞu c¾t: dct mm øng víi khi chÞu kÐo: dct mm VËy víi dct = 47,2(mm) tÝnh khi chÞu c¾t lµ lín nhÊt, VËy ta chän sè bul«ng liªn kÕt 2 b¶n ®Õ cña 1 nh¸nh cét: n =4 (chiÕc) víi ®­êng kÝnh 1 bul«ng: d mm. Ta chän: 4 bul«ng cã d = 16(mm) ®­îc ph©n ®Òu ra 4 gãc cña b¶n ®Õ. KiÓm tra bul«ng ®· chän: ©ng ³wx±mlj¸rsgfamax aminbåd GÈ . ®(thiÕt bÞ). = t1 ´ ´ (1 + a) a: HÖ sè tù phôc vô(a = 0,1). ®= 24 ´ 300 ´ (1+ 0,1) = 7920.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docBài thiết kế tốt nghiệp - Thiết kế máy ép cọc bấc thấm.DOC