Giáo trình Tổ chức thi công II - Chương III: Cần trục lắp ghép xây dựng - Cao Tuấn Anh

LOGO Website: www.bmthicong.com.vn Giáo trình: Kỹ thuật thi công 2 Giảng viên: Th.s Cao Tuấn Anh CHƯƠNG III: CẦN TRỤC LẮP GHÉP XÂY DỰNG §1. CẦN TRỤC LẮP GHÉP 1. Khái niệm - Cần trục là một loại máy chủ lực trong lắp ghép xây dựng. Giá thành và chi chí vận hành cần trục rất cao, ảnh hưởng đến giá thành lắp ghép. Công nghệ và trình độ vạn hành ảnh hưởng đến năng suất lắp ghép. - Vận hành cần trục có nguy cơ cao về mất ATLĐ. Do vậy phải tuân theo các nguyên tắc cơ bản (vụ sập dầm cầu chợ Đệm – TP HCM, 2 CN chết) - Thao tác cơ bản của cần trục: vào vị trí lắp ghép, cẩu cấu kiện lên, vận chuyển đến vị trí lắp ghép, đặt vào vị trí, giữ cấu kiện khi cố định, tháo dây treo buộc và lặp lại chu kỳ hoạt động. 2. Thông số kỹ thuật của cần trục (tính năng) - Thông số kỹ thuật của cần trục bao gồm: Sức trục Q (tấn); chiều cao nâng móc cẩu H (m); chiều dài tay cần L (m); - Mỗi lọai cần trục có biểu đồ tính năng khác nhau, được biễu diễn ở các hướng dẫn KT (catalog) (hình vẽ). Trang 01 §2. PHÂN LOẠI CẦN TRỤC 1. Cần trục tự hành: ô tô, bách xích, bánh hơi, chạy trên ray - Ưu điểm: • Độ cơ động cao, có thể phục vụ nhiều địa điểm; • Tốn ít công và thời gian tháo lắp; Tự di chuyển. - Nhược điểm: • Độ ổn định kém: nhất là cần trục bánh lốp và cần trục chạy trên ray; • Các cần trục bánh lốp và bách xích phải đứng xa công trình khi cẩu lắp, vậy nên tổn thất nhiều về độ hữu ích. • Chiều dài tay cần cố định, không nối dài được. a) Cần trục ô tô: • Q = 3 – 16 tấn (sức trục khi không dùng chân chống và sức trịc khi dùng chân chống) • Lmax = 22 – 25 m • Vmax = 30 km/h • Sử dụng: bốc xếp, lắp ghép nhà nhỏ, phục vụ lắp dựng cần trục tháp. b) Cần trục bánh hơi: • Q = 5 – 10 tấn (sử dụng chân chống và không sử dụng chân chống) • Lmax = 30 – 35 m • Vmax = 15 km/h • Sử dụng để lắp ghép các kết cấu, công trình có khẩu độ lớn. Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 02 CHƯƠNG III: CẦN TRỤC LẮP GHÉP XÂY DỰNG  R S k c) Cần trục bánh xích: • Q = 3 – 100 tấn • Lmax = 35 – 40 m • Vmax = 3 – 5 km/h • Độ ổn định khi làm việc cao. Đi lại dễ dàng trên mặt bằng xây dựng không phải làm đường. • Sử dụng: Lắp ghép cấu kiện, công trình, bốc dỡ.phục vụ các máy khác: máy khoan, máy đóng cọc Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 03 CHƯƠNG III: CẦN TRỤC LẮP GHÉP XÂY DỰNG Cần trục ô tô Cần trục bánh hơi Cần trục xích 2. Cần trục tháp Khái niệm: Đây là loại cần trục thông dụng trong xây dựng. Phục vụ thi công các công trình cao và chạy dài. Có hình dáng tháp (tower, башень...) a) Phân loại - Theo sức trục: • Cần trục loại nhẹ (Q ≤ 10 tấn) dùng để xây dựng, lắp ghép nhà công nghiệp nhiều tầng và nhà dân dụng. • Cần trục loại nặng (Q ≥ 10 tấn) dùng để lắp ghép các công trình công nghiệp lớn như nhà máy thuỷ điện, phân xưởng đúc thép, công trình lò cao... - Theo cơ cấu nâng hạ tay cần: • Loại tay cần nghiêng nâng hạ được. • Loại tay cần nằm ngang (không nghiêng được). - Theo khả năng di chuyển: • Cần trục tháp chạy trên ray. • Cần trục tháp đứng cố định: • Cần trục tháp cố định: thân tháp tự thay đổi bằng kích thuỷ lực (tự nâng) và loại tự leo. - Trong xây dựng và lắp ghép sử dụng 2 loại thông dụng: • Cần trục tháp chạy trên đường ray, đối trọng ở dưới thấp. • Cần trục tháp đứng cố định có đối trọng ở trên cao. Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 04 CHƯƠNG III: CẦN TRỤC LẮP GHÉP XÂY DỰNG Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 05 CHƯƠNG V: LẮP GHÉP CẤU KIỆN CƠ BẢN Cần trục tháp a) Loại đứg cố định, đối trọng trên cao; b) Loại chạy trên ray, đối trọng ở dưới 3. Cần trục cổng • Là cần trục có sức trục lớn, dạng cổng, chạy bằng động cơ điện trên hai đường ray • Q = 1 – 120 tấn • Khẩu độ: L = 7 – 45 m • Hmax = 40 – 45 m • Sử dụng lắp ghép các kết cấu khối lớn và nặng; cẩu lắp bỗ xếp tại bến cảng, nhà ga 4. Cần trục bay • Máy bay trực thăng để cẩu cấu kiện • Q = 4 – 16 tấn • Sử dụng trong những trường hợp đặc biệt: địa hình phức tạp, công trình cao dạng tháp, cấu kiện vừa phải Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 06 CHƯƠNG III: CẦN TRỤC LẮP GHÉP XÂY DỰNG §3. CHỌN CẦN TRỤC LẮP GHÉP 1. Để chọn cần trục cần căn cứ vào các yếu tố sau: - Hình dáng, kích thước của cấu kiện: cốp pha, cốt thép, thùng đựng vữa...; - Kích thước của công trình lắp ghép; - Thông số lắp ghép của cần trục: • Trọng lượng cấu kiện + thiết bị treo buộc (trọng lượng lắp ghép) Qy/c (tấn); • Chiều cao đặt cấu kiện (chiều cao lắp ghép) Hy/c (m); • Độ với của cần trục (độ xa lắp ghép) Ry/c (m); • Các thông số trên được tính toán trong những trường hợp bất lợi nhất: có vật cản; cấu kiện nặng nhất; vị trí lắp ghép xa nhất, cao nhất của công trình so với vị trí đứng của cần trục; - Các điều kiện về tổng mặt bằng thi công; - Vị trí, sơ đồ di chuyển của cần trục khi làm việc: • Vị trí đứng và di chuyển cần trục phải có lợi nhất về mặt làm việc, thuận tiện trong việc cẩu lắp và vẩn chuyển, có tầm với lớn bao quát toàn bộ công trình; • Vị trí đứng của cần trục phải đảm bảo an toàn cho cần trục, cho công trình và cho người lao động, thuận tiện cho việc dựng lắp và tháo dỡ cần trục; 2. Chọn sơ bộ • Cần trục phù hợp với điều kiện mặt bằng thi công; • Đáp ứng các tiêu chí cơ bản để phục vụ được toàn bộ công trình: • Qct ≥ Qy/c; Hct ≥ Hy/c; Lct phải đảm bảo: Rct ≥ Ry/c với tiêu chí: Qmin; Hmin và Lmin • Chọn tối ưu: Ngoài các tiêu chí chọn sơ bộ, cần trục phải đáp ứng tiêu chí về hiệu quả kinh tế và các vấn đề khác như ATLĐ, giá thành lắp dựng và tháo dỡ 3. Chọn cần trục tự hành a. Khi cần trục lắp ghép cấu kiện không có vật cản phía trước - Thường gặp khi lắp móng, lắp cột, lắp dầm, vì kèo nhà công nghiệp một tầng Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 07 CHƯƠNG III: CẦN TRỤC LẮP GHÉP XÂY DỰNG - Xác định Hm (chiều cao móc cẩu): Hm ≥ Hy/c - Hy/c xác định theo công thức Hy/c = h1 + h2 + h3 • h1 – chiều cao nâng cấu kiện so với chiều cao lắp ghép: • h1 = 0,5 – 1 m; • h2 – chiều cao lớn nhất của cấu kiện (m); • h3 – chiều cao của thiết bị treo buộc (m) - Xác định Lct (chiều dài tay cần) • Chiều cao từ cao trình máy đứng đến puli đầu cần trục: H = Hy/c + h4 • h4 – chiều dài đoạn puli, ròng rọc, móc cẩu đầu cần • h4 = 1 – 1,5 m. - Lct xác định theo công thức: • α max – góc nâng lớn nhất mà tay cần có thể thực hiện được. Khi đó tầm với gần nhất của cần trục là Rmin: • α max = 70 – 750 • Rmin = S + r = L.cos αmax + r • r – khoảng cách từ khớp quay tay cần đến trục quay của cẩn trục: r = 1 – 1,5 m • hc = khoảng cách từ cao trình máy đứng đến khớp quay tay cần: hc = 1,5 – 1,7 m - Xác định Qct (sức nâng của cần trục): Qct ≥ Qy/c - Xác định Qy/c: Qy/c = Qmax c/k + qtb • Qmax c/k – trọng lượng lớn nhất của cấu kiện lắp ghép (tấn); • Qtb – trọng lượng thiết bị treo buộc (tấn). b. Khi cần trục lắp ghép cấu kiện có vật cản phía trước • Lựa chọn theo 2 phương pháp: giải tích và họa đồ (PP họa đồ tham khảo trong giáo trình). • Lựa chọn theo PP giải tích. Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 08 CHƯƠNG III: CẦN TRỤC LẮP GHÉP XÂY DỰNG Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 09 CHƯƠNG III: CẦN TRỤC LẮP GHÉP XÂY DỰNG Trường hợp cần trục không có mỏ phụ (mỏ cần, mỏ quạ) Xác định Hm (chiều cao móc cẩu): Hm ≥ Hy/c Hy/c xác định theo công thức Hy/c = HL + h1 + h2 + h3 HL – chiều cao lắp ghép lớn nhất của công trình (m); h1 – chiều cao nâng cấu kiện so với cao trình lắp ghép: h1 = 0,5 – 1 m; h2 – chiều cao lớn nhất của cấu kiện lắp ghép (m); h3 – chiều cao của thiết bị treo buộc (m) - Xác định Qct (sức nâng của cần trục): tương tự như trường hợp a - Xác định chiều dài tay cần Lct Lct xác định theo công thức: Lct = L1 + L2 a – khoảng cách từ đường trọng tâm vật cẩu đến điểm va chạm I; α – góc nghiêng của tay cần (cần xác định) Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 10 CHƯƠNG V: LẮP GHÉP CẤU KIỆN CƠ BẢN - Mục đích của chúng ta là chọn cần trục với Lmin. Ta thấy L = f(α). Như vậy L đạt giá trị min khi dL/dα = 0. Lấy đạo hàm bậc nhất của L = f(α) và giải phương trình dL/dα = 0, ta được: - Biết α xác định được sinα, cosα, đưa vào công thức tính Lmin. Trường hợp cần trục có mỏ phụ (mỏ cần, mỏ quạ) Hy/c và Qct xác định như trường hợp không có mỏ phụ Xác định Lct: L = L1 + L2; trong đó: Lm – chiều dài của mỏ phụ; β – góc nghiêng của mỏ phụ: β = 300; Biết α xác định được sinα, cosα, đưa vào công thức tính Lmin. Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 11 CHƯƠNG V: LẮP GHÉP CẤU KIỆN CƠ BẢN 4. Chọn cần tháp - Hy/c và Qct xác định như đối với cần trục tự hành - Xác định chiều dài tay cần Lct (tầm với Rct): Rct ≥ Ry/c: - Các yêu tố cần quan tâm:  Chiều rộng và chiều dài thi công của công trình tính đến vị trí của giàn dáo và các thiết bị, dụng cụ phục vụ thi công khác nếu có;  Vị trí đối trọng của cần trục khi làm việc so với công trình;  Phương án bố trí cần trục trên mặt bằng;  Tình trạng hố móng của công trình... - Đối với cần trục tháp chạy trên ray: - Ry/c xác định theo công thức: Ry/c = aCT + lAT + lĐT  aCT - chiều rộng thi công của công trình (chiều rộng công trình + dàn giáo + khoảng lưu không để thi công) (m);  lAT - khoảng cách an toàn, lấy bằng 2 m;  lĐT – kích thước của đối trọng tính từ tâm quay của cần trục đến mép ngoài của đối trọng (m); Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 12 CHƯƠNG III: CẦN TRỤC LẮP GHÉP XÂY DỰNG Đối với cần trục tháp đứng cố định: Ry/c xác định theo công thức: • aTC - chiều rộng thi công của công trình • bTC - chiều dài thi công công trình • lAT - khoảng cách an toàn, lấy bằng 1 m; • rc – chiều rộng chân đế cần trục - Sau khi đã xác định được các thông số kỹ thuật theo yêu cầu của thi công công trình: Qy/c, Hy/c, Ry/c, căn cứ vào bảng tính năng kỹ thuật (cataloge) của các loại cần trục, chọn loại đáp ứng các yêu cầu trên theo nguyên tắc: Q ≥ Qy/c; Hm ≥ Hy/c và chiều dài tay cần đảm bảo: R ≥ Ry/c. - Để nâng cao hiệu quả kinh tế trong việc lựa chọn cẩu, có thể chọn vài phương án, sau đó bằng phương pháp so sánh hiệu quả kinh tế của từng phương án chọn ra phương án tối ưu nhất. Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 13 CHƯƠNG III: CẦN TRỤC LẮP GHÉP XÂY DỰNG 5. Khai thác, sử dụng cần trục tháp - Cần cẩu tháp là một thiết bị vận chuyển, phục vụ thi công hiện đại, phải nhập khẩu gần như nguyên chiếc, đồng bộ từ nước ngoài nên đòi hỏi phải có trình độ tổ chức lao động cao khi sử dụng mới đem lại hiệu quả kinh tế cao. - Bộ phận vận hành và phục vụ cần cẩu phải được đào tạo chuyên nghiệp và có tay nghề cao; Phải tuân thủ các chỉ dẫn, thiết kế về lắp đặt, neo, giằng, tháo dỡ, chống sét... để đảm bảo an toàn cho người và công trình; - Cần cẩu đưa vào sử dụng phải có kiểm định chất lượng, tiêu chuẩn chất lượng, hướng dẫn sử dụng và các tài liệu liên quan khác của các cơ quan chức năng và nhà sản xuất. - Xác định công suất nâng: Sau khi đã chọn được cần trục, tính chu kỳ vận chuyển trung bình (phút), từ đó xác định số lần nâng trong một giờ: ( Trên thực tế n = 8 – 12 lần/h ) Giáo trình: Kỹ thuật thi công II Giảng viên: Th.s Cao Tuấn AnhTrang 15 CHƯƠNG III: CẦN TRỤC LẮP GHÉP XÂY DỰNG - Năng suất nâng của cần trục được tính theo công thức: N = q.n.Ktg.Ktt Trong đó: • q - sức nâng của cần trục ở tầm với R cho trước, tấn; • Ktg - hệ số sử dụng thời gian của cần trục (k = 0,7  0,8); • Ktt - hệ số sử dụng tải trọng, lấy: = 1 khi nâng, chuyển vật liệu hạt bằng gầu ngoạm; = 0,7 khi nâng, chuyển vật liệu bằng thùng chuyên dụng; = 0,6 khi nâng, chuyển các cấu kiện khác nhau; = 0,5 khi lắp ghép các cấu kiện dân dụng, công nghiệp;