Kỹ thuật thi công II - Chương 3 pdf

Tuy nhiên khả năng nâng vật của cột trục là nhỏ, chiều cao nâng vật không lớn, cánh tay ngắn vì vậy chỉ lắp đặt cột trục ở ngay nơi cần cẩu lắp cấu kiện mà không thể sử dụng được các loạ

CHƯƠNG 3. CẦN TRỤC DÙNG TRONG LẮP GHÉP

3-1 CÁC LOẠI CẦN TRỤC DÙNG TRONG LẮP GHÉP

3-1.1 Cột trục

1 Cấu tạo

Là thiết bị cẩu lắp đơn giản, làm việc ổn định dựa trên sự ổn định của cột trục

và hệ thống dây giằng

Phần cột trục (trụ) có thể bằng gỗ (gỗ hộp hoặc gỗ tổ hợp), có thể bằng thép (thép ống), sức nâng từ 3 tấn  30 tấn chiều cao tới 30m; bằng dàn thép sức nâng tới

50 tấn (có trường hợp sức nâng tới 100 tấn) cao tới 45m Có thể đặt thẳng đứng hoặc nghiêng với trục thẳng đứng tới 100

Console ngắn được liên kết vào trụ để mắc hệ thống ròng rọc, móc cẩu Hệ thống dây giằng, để giữ ổn định ( 3dây)

Bản đế làm bằng các tấm thép được liên kết hàn hoặc liên kết khớp với trụ Việc liên kết khớp thuận lợi cho việc thay đổi góc nghiêng và thuận lợi cho quá trình lắp dựng

2 Đặc điểm sử dụng

Tuỳ loại vật liệu làm cột trục mà sức cẩu có thể khác nhau Tuy nhiên khả năng nâng vật của cột trục là nhỏ, chiều cao nâng vật không lớn, cánh tay ngắn vì vậy chỉ lắp đặt cột trục ở ngay nơi cần cẩu lắp cấu kiện mà không thể sử dụng được các loại cần trục khác Thường sử dụng cột trục để cẩu lắp cấu kiện có tải trọng nhỏ, có chiều cao lắp đặt không lớn, sử dụng ở những nơi chật hẹp mà các thiết bị cẩu lắp khác không thể làm việc được

3-1.2 Cần trục thiếu nhi

Là thiết bị trục vật đơn giản, có chiều dài tay cần nhỏ, sức trục yếu dùng để cẩu những vật nhẹ hay vận chuyển vật liệu lên trên cao Cần trục thiếu nhi có cấu tạo đơn

4 Q g

2

1 7 5

3

8





6

Hình 3-1 Cột trục

giản, cơ cấu gọn nhẹ nên di chuyển và tháo lắp dễ dàng Có thể dùng để việc vận chuyển vật liệu lên cao do đó thường đặt tại cao trình công tác (đặt trên các sàn nhà

hoặc dàn giáo)

3-1.3 Một số loại cần trục khác

Cần trục ôtô, bánh hơi, bánh xích, cần trục tháp, cần trục cổng, cần trục cột buồm, cần trục máy bay

1 Cần trục ô tô

Cơ cấu di chuyển là ôtô, sức cẩu từ 3 tấn  20 tấn, thường có tay cần ngắn, di chuyển bằng bánh hơi, khi làm việc cần có các chân đế để đảm bảo ổn định Cần trục ô

tô có tốc độ di chuyển khá nhanh (trên 30 km/h), do đó có khả năng cơ động cao giữa các công trình, tuy vậy ở bên trong công trình để thuận tiện cho cần trục cần phải làm đường Cần trục ô tô được sử dụng làm công tác bốc xếp và lắp ghép nhỏ

2 Cần trục bánh hơi

Tương tự cần trục ôtô, tuy nhiên sức trục lớn hơn, cánh tay cần dài hơn (đến 35m), tốc độ di chuyển thấp hơn cần trục ôtô Thường được sử dụng để lắp các kết cấu nhà, nhất là nhà có khẩu độ lớn

Cần trục bánh hơi có 2 chế độ làm việc do đó có 2 đường đặc tính ứng với 2 chế độ làm việc: làm việc nhẹ (không cần chân đế ổn định), làm việc nặng (cần chân

đế đảm bảo ổn định khi làm việc)

3 Cần trục bánh xích

Cơ cấu di chuyển là bánh xích, do đó có tính cơ động cao (trong công trường không cần làm đường để di chuyển), sức trục lớn (40 tấn  50 tấn), cánh tay cần dài và

có thể thay đổi được cánh tay cần (L = 40m  50m) Khi làm việc không cần chân chống phụ để đảm bảo ổn định vì có độ ổn định bản thân cao, tốc độ di chuyển chậm (3  4 km/h) Được sử dụng rộng rãi để lắp đặt, bốc dỡ cũng như khuyếch đại cấu kiện thường được sử dụng đế lắp ghép nhà dân dụng và công nghiệp, các công trình thuỷ lợi, đường bộ

4 Cần trục tháp

Cần trục tháp có nhiều loại khác nhau từ cấu tạo cho đến sức trục Có nhiều cách phân loại cần trục tháp

a Phân loại theo sức trục

Cần trục loại nhẹ Q  10 tấn, sử dụng để xây dựng nhà dân dụng, công nghiệp Cần trục loại nặng Q > 10T sử dụng trong lắp ghép các công trình công nghiệp lớn: nhà máy điện, lò cao

b Phân loại theo cơ cấu tay cần

Loại tay cần nằm ngang, loại này khi làm việc không thể thay đổi được góc nghiêng của tay cần Để thay đổi bán kính làm việc có thể sử dụng hệ palăng hay xe con di chuyển trên cần

Loại tay cần nghiêng, quay và nâng hạ được Cơ cấu thay đổi tay cần giống cần

trục tự hành, khớp quay tay cần ở trên cao do đó ít lãng phí bán kính với hữu ích

c Phân loại theo vị trí đối trọng

Loại cần trục có đối trọng ở trên cao và loại cần trục có đối trọng ở dưới thấp

Cả 2 loại này đều có thể thay đổi đối trọng cho phù hợp với trọng tải vật cẩu lắp

Hiện nay có cần trục tháp loại nhỏ có thể di chuyển trên hệ bánh xe của chúng Cần trục tháp cao thì tiết diện thân trục thay đổi, có thể kéo dài hay thu ngắn lại do các đoạn được lồng vào nhau Cần trục tháp có thể di chuyển trên ray dọc theo chiều dài công trình Có loại liên kết cố định với móng bê tông cốt thép đổ tại chỗ

Cần trục tháp rất thông dụng trong xây dựng dân dụng và công nghiệp để thi công các công trình cao và chạy dài

Ưu điểm của cần trục tháp là: sức trục, bán kính lắp đặt và chiều cao lắp đặt lớn, có độ ổn định cao do chân tháp được đặt trên bệ bánh xe rộng hoặc liên kết chắc chắn với móng bê tông

Nhược điểm là phải tốn công làm đường ray để cho cần trục di chuyển hay tốn công và chi phí thi công móng bê tông, chi phí tháo dỡ và lắp đặt khi di chuyển giữa các công trường cao do đó tính cơ động thấp, khi làm việc chỉ di chuyển theo một tuyến nhất định hoặc đứng cố định

5 Cần trục cổng

Cần trục cổng có sức trục đến 120 tấn, có khẩu độ từ 7m đến 45m, chiều cao có thể tới 40m Cần trục cổng di chuyển trên ray, phía trên có thể có từ 1 đến 2 xe con di chuyển trên dầm cẩu, xe con có móc cẩu để cẩu vật

Ưu điểm của cần trục cổng là có sức trục lớn, khẩu độ và độ cao lớn, có độ ổn định cao khi làm việc (do móc cẩu nằm ở giữa 2 cột trục) nên hay được sử dụng để thi công lắp ghép ở những công trường lớn, khối lượng cẩu lắp tập trung (nhà máy, bến cảng ) hay để thi công bốc xếp và lắp ghép những kết cấu khối lớn và nặng

Nhược điểm là độ cơ động kém, tháo dỡ, lắp đặt vừa tốn công vừa rất phức tạp

6 Cần trục bay

Sử dụng máy bay trực thăng để cẩu lắp các cấu kiện, chiều cao lắp đặt không hạn chế Thích hợp để thi công những nơi không có đường vận chuyển và không thể vận chuyển và lắp đặt dưới đất được (lắp cột điện ở trên núi )

Nhược điểm của loại này là thời gian đứng tại chỗ trên không trung chỉ có từ 2

 3 phút, do vậy rất khó khăn trong việc điều chỉnh cấu kiện đúng vị trí và cố định tạm thời Yêu cầu chuẩn bị kỹ và hết sức chính xác trong thi công Ngoài ra khi vật cẩu có trọng lượng lớn, cồng kềnh thì độ ổn định của máy bay kém, vật được treo bằng các dây cáp mềm dài sẽ rất không ổn định khó điều chỉnh đúng vị trí Mặt khác khi dao động tạo nên những lực động gây nguy hiểm cho việc điều khiển máy bay Thường thay thế cáp mềm bằng các thanh treo Giá thành đầu tư và thi công cao

Dưới đây là một số hình ảnh mô tả một số loại cần trục hay được sử dụng trong dựng hiện nay

Hình 3-2. Một số loại cần trục a) Cần trục ôtô b) Cần trục bánh hơi c) Cần trục bánh xích d) Cần trục tháp e) Cần trục cổng

d)

e)

c)

3-2 LỰA CHỌN CẦN TRỤC LẮP GHÉP

3-2.1 Những căn cứ khi lựa chọn cần trục lắp ghép

Căn cứ vào hình dạng và kích thước công trình, vào khối lượng công tác lắp ghép, hình dáng, kích thước, trọng lượng của từng cấu kiện Căn cứ vào qui mô khuyếch đại (nếu có), vị trí của cấu kiện cần lắp ghép trên công trình Căn cứ vào tình trạng mặt bằng lắp ghép (mức độ chật hẹp, độ dốc của mặt bằng, đặc điểm của phần ngầm ở chân công trình) Căn cứ vào khả năng chuyển chở và cung cấp các cấu kiện cần lắp ghép Căn cứ vào thời hạn phải hoàn thành công tác lắp ghép

Khi lựa chọn cần trục cần phải thoả mãn các thông số kỹ thuật của cần trục, đó là: sức trục Q; chiều cao nâng móc cẩu H; bán kính với của cần trục R và chiều dài tay cần L Các thông số này phải tính cho cấu kiện bất lợi nhất, cụ thể là cao nhất, xa nhất, nặng nhất trên công trình

Các thông số Q - R ; R - H có mối quan hệ với nhau Mối quan hệ này được biểu diễn trên hệ trục toạ độ và gọi là đường đặc tính của cần trục

3-2.2 Đường đặc tính của cần trục

Một cần trục có thể thay đổi nhiều loại tay cần khác nhau và có thể mang theo

mỏ phụ Do đó mỗi tay cần và mỗi mỏ phụ đều có đường đặc tính riêng Trên hệ trục tọa độ, đối với quan hệ Q - R, đường đặc tính của tay cần có chiều dài ngắn nằm trên, chiều dài dài nằm dưới Đối với quan hệ R - H, đường đặc tính của tay cần có chiều dài ngắn nằm dưới, chiều dài dài nằm trên

Với cần trục tháp có tay cầm ngang trên biểu đồ đường đặc tính không có đường biểu diễn mối quan hệ giữa H & R do H = const

Ngoài ra đường đặc tính còn có thể thể hiện dưới dạng bảng tra như sau:

Độ vươn của cần trục R (m)

QR

HR

Hình 3-3 Đường đặc tính của cần trục

Qmax Q1 Q2 Qmin

3-2.3 Cách chọn cần trục tự hành

1 Chọn theo sức trục (Q)

Cần trục được chọn phải đảm bảo cẩu được những cấu kiện nặng nhất trên công trình

Trong đó:

Qck (tấn): trọng lượng cấu kiện lắp ghép

qtb (tấn): trọng lượng các thiết bị và dây treo buộc

qgc (tấn): trọng lượng thiết bị gia cường (nếu có)

2 Chọn theo chiều cao nâng móc cẩu (H)

Cần trục chọn phải đảm bảo cẩu lắp được những cấu kiện ở nơi cao nhất của công trình

Trong đó:

HL(m): chiều cao lắp đặt (HL = 0 khi chiều cao lắp đặt bằng hoặc thấp hơn cao trình máy đứng)

h1(m): chiều cao nâng cấu kiện cao hơn cao trình lắp đặt (tính từ mặt dưới của cấu kiện) h1 = (0,5  1)m

h2(m): chiều cao của cấu kiện lắp ghép

h3(m): chiều cao của thiết bị treo buộc (tính từ điểm cao nhất của cấu kiện đến móc cẩu của cần trục)

3 Chọn theo bán kính với cần trục (R)

HL

Hđ

Cao trình

r

hc

h2

h1

h4

h3

R

S

Q

Hình 3-4 Các thông số kỹ thuật khi cẩu lắp

Cần trục chọn phải đảm bảo cẩu lắp được cấu kiện ở xa nhất so với vị trí máy đứng

Trong đó:

r (m): khoảng cách từ khớp quay tay cần đến trục quay của cần trục, r = (1  1,5)m

S (m): khoảng cách từ khớp quay tay cần đến trục móc cẩu

a Khi không có vật cản ở phía trước:

Xác định chiều dài tay cần ngắn nhất của cần trục mà vẫn có thể cẩu lắp được cấu kiện:

max

c â min Sin

h H L





Trong đó:

Hđ(m): chiều cao puli đầu cần, Hđ = H + h4

h4(m): chiều cao của hệ puli, ròng rọc, h4 = (1,5  2)m

hc(m): khoảng cách từ khớp quay tay cần đến cao trình máy đứng, hc = (1,5  1,7)m

max: góc nâng lớn nhất mà tay cần có thể thực hiện, max = 700  750 Khi có Lmin ta có thể tính được Rmin ứng với góc nâng lớn nhất

Có Q, H, R dựa vào đường đặc tính của cần trục để chọn cần trục

b Khi có vật cản ở phía trước:

Chiều dài tay cần L được chọn và tính toán sao cho khi lắp ghép cấu kiện, tay cần cần trục không chạm vào điểm I của vật cản phía trước Theo phương ngang tay cần cách điểm I một đoạn e = (1  1,5)m, e gọi là khoảng hở an toàn

Có 2 cách tính toán chiều dài tay cần: phương pháp giải tích và phương pháp hoạ đồ

* Phương pháp giải tích:

Trường hợp không có mỏ cần

Từ hình vẽ ta có: L = L1 + L2 Xác định L1 và L2 thông qua góc nghiêng 





 Sin

h H





 Cos

e d











Cos

e d Sin

h H

Với d là khoảng cách từ trọng tâm vật cẩu đến điểm va chạm E

Từ phương trình ta nhận thấy L là hàm số của góc ; L = f ()

d

dL



 Lấy đạo hàm phương trình với biến là  sau đó giải phương trình ta xác định được góc  tối ưu

tæ

e d

h H tg







 tư  Lmin  R  Lmin costư + r

Trường hợp có mỏ cần

d

L

L1

L2

e

I E Cao trình

r

hc

Hõ

h2

h1

HL

h4

h3

R

S

Q

Hình 3-5 Cẩu lắp không có mỏ cần

Từ hình vẽ ta có: L = L1 + L2

















cos

cos l e d sin

h H

Với: : là góc nghiêng của mỏ phụ với phương nằm ngang

lm(m): là chiều dài mỏ phụ: lm = (3  5) m

Nhận xét: từ phương trình ta nhận thấy L là hàm của góc , L = f()

d

dL





3

m

c L Æ

.

T

cos l e d

h H tg











 tư  Lmin

Có góc tư ta xác định được bán kính Rmin tương ứng với tư và Lmin

R  S + r = Lmin costư + lm cos + r (3.8)

* Phương pháp hoạ đồ:

lm

d

L

L1

L2

e

Cao trình

r

hc

Hõ

h2

h1

HL

h4

h3

R

S

Q



Hình 3-6 Cẩu lắp có mỏ cần

Trường hợp cần trục không có mỏ cần, các bước tiến hành như sau:

Bước 1: vẽ mặt cắt công trình theo tỉ lệ nhất định khi lắp đặt cấu kiện, thể hiện

đầy đủ các kích thước HL, h1, h2, h3, h4

Bước 2: kẻ đường thẳng đứng PP1 vuông góc với phương nằm ngang qua puli đầu cần và móc cẩu, B chính là vị trí puli đầu cần ban đầu

Bước 3: từ điểm chạm I lấy theo phương ngang một đoạn IE = e = (1  1,5)m Bước 4: từ cao trình máy đứng kẻ đường thẳng NN1 song song với mặt đất và cách đất một khoảng hc= (1,5  1,7)m tùy theo loại cần trục định chọn

Bước 5: nối B với E kéo dài cắt NN1 tại C, C là khớp xoay tay cần của cần trục

Bước 6: qua E kẻ chùm tia sao cho EE1= E1E2= 1m về phía công trình ta được các đường thẳng BC, B1C1, B2C2 đó chính là các tay cần có thể của cần trục Chọn đoạn thẳng ngắn nhất, đó chính là tay cần cần tìm

Bước 7: đo độ vươn tương ứng sẽ được loại cần trục cần chọn

Trường hợp cần trục có mỏ cần, các bước 1, 2, 3, 4 tiến hành tương tự như

trường hợp không có mỏ cần

Bước 5: từ B kẻ song song với mặt đất, lấy đoạn BB1= (35)m tùy loại cần trục định chọn

Bước 6: Nối B1 với E, kéo dài cắt NN1 ở C, C chính là khớp xoay tay cần của cần trục

r

C

H

I

E

e

P 1m

1m

O

N

B

Trục xoay của cần trục

Hình 3-7. Chọn tay cần cần trục bằng họa đồ khi không có mỏ

cần

Bước 7: đo đoạn BC chính là chiều dài tay cần cần chọn Từ C đo về phía trái một khoảng từ (1,5  1,7) m cắt được điểm O, kẻ OO1 vuông góc với mặt phẳng ngang

đó chính là trục xoay của cần trục Đo từ OO1 đến PP1 đó chính là bán kính với của cần trục cần chọn

3-2.4 Cách chọn cần trục tháp

Chọn cần trục tháp theo các thông số kỹ thuật: sức trục Q, chiều cao nâng móc cẩu H, và bán kính tay với R tương tự như chọn cần trục tự hành đã nêu Riêng việc tính toán chọn tầm với R của cần trục tháp cần lưu ý một số trường hợp sau:

Trường hợp 1: khi cần trục có đối trọng thấp hơn chiều cao lắp đặt khi đó cần

phải tính khoảng cách đặt ray sao cho khi đối trọng quay về phía công trình vẫn cách một khoảng an toàn b2 = 0,8 m

Trường hợp 2: khi cần trục có đối trọng đặt cao hơn chiều cao lắp đặt lớn nhất

của công trình Khi đó cần chú ý đến khoảng hở an toàn b2 = 0,8 m giữa mép của công trình và cần trục

Trường hợp 3: cần trục đặt trên mặt đất, nếu hố móng công trình chưa lấp đất

phải đảm bảo đặt ngoài mặt trượt của mái dốc

Trường hợp 4: khi hố móng đã được lấp đất, cần chú ý đến khoảng hở an toàn

b2 = 0.8 m

C

H

I

E e

P 11,5m

O

B

Trục xoay của cần trục

Hình 3-8. Chọn tay cần cần trục bằng họa đồ khi có mỏ cần

0.8m

m

Hình 3-7. Bố trí cần trục tháp a) Đối trọng dưới thấp b) Đối trọng trên

cao

a) b)