quan điểm tính toán ổn định khối lượng đứng trạm trộn bê tông nhựa nóng móng nổi khi chịu lực rung ThS.. ngô viết dân Công ty Xây dựng Bảo tμng Hồ Chí Minh Tóm tắt: Bμi báo đề cập tới
Trang 1quan điểm tính toán ổn định khối lượng đứng
trạm trộn bê tông nhựa nóng móng nổi
khi chịu lực rung
ThS ngô viết dân
Công ty Xây dựng Bảo tμng Hồ Chí Minh
Tóm tắt: Bμi báo đề cập tới quan điểm xây dựng mô hình cơ lý tính toán ổn định khối tháp
đứng trạm trộn bê tông nhựa nóng móng nổi có xét đến sự ảnh hưởng rung động của sμng rung
trong quá trình trạm lμm việc
Summary: The article refers to a point of view of developing the mechanical models and
stable calculation for batch tower of asphalt plants on the influence of vibrating screen in
operation
I Đặt vấn đề
Trạm bê tông nhựa nóng kiểu đặt trên móng nổi phục vụ thi công các công trình
giao thông được thiết kế chế tạo trong nước đã ngày càng khẳng định tính ưu việt và
hiệu quả kinh tế kỹ thuật, nó đã đáp ứng được công cuộc xây dựng phát triển cơ sở hạ
tầng giao thông Việt Nam trong thời gian qua
CT 2 Tính cơ động của trạm không những tạo hiệu quả kinh tế cho công tác thi công lắp
đặt trạm mà còn giảm đáng kể thời gian lắp đặt tháo dỡ và di chuyển địa điểm đặt
trạm
Tuy nhiên các công trình nghiên cứu hiện có chưa xét đến lực rung động do sàng
rung gây ra và ảnh hưởng của nền đặt máy, vốn rất phức tạp, đến quá trình làm việc
của hệ thống Chính vì thế những điều trình bày dưới đây xin đề cập một quan điểm
xây dựng mô hình tính toán khối tháp chính có xét đến sự rung động do lực quán tính
của sàng rung gây ra, làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế khối tháp chính phù hợp
hơn với tình hình chịu lực thực tế
II Nội dung
Việc lựa chọn biện pháp xử lý móng thường được tiến hành bằng cách tính toán và
phân tích trên mô hình sau đó sẽ tiến hành các thí nghiệm để kiểm chứng
Khối tháp đứng gồm có 7 thiết bị [1], được trình bày trên hình 1
Trang 2Hình 1 Sơ đồ khối tháp đứng trạm bê tông nhựa nóng trên móng thép nổi
1-Móng thép nổi ; 2-Hệ khung chân; 3-Tháp trộn; 4-Băng gầu phụ gia;
CT 2
5-Phễu chứa đá; 6-Sμng rung phân loại cát đá nóng; 7-Băng gầu nóng
2.1 Mô hình tính ổn định tháp bỏ qua sự rung động của tháp
Với mô hình này, sự rung động của tháp trong quá trình làm việc được coi là không đáng kể Lực tác dụng lên tháp gồm có: tải trọng do gió (bão), tải trọng do có độ nghiêng, trọng lượng bản thân kết cấu và trọng lượng vật liệu chứa trong sàng, phễu chứa và buồng trộn Khi xét theo sơ đồ tính của hình 1, các tác giả của công trình [1], [2] mới chỉ kiểm tra ổn
định của khung tháp về khả năng lật đổ tháp theo hai phương (ox, oy) khi có gió bão thổi từ mặt bên Xét theo phương ox có khả năng lật đổ quanh điểm A, theo phương oy có khả năng lật đổ quanh điểm B
+ Tải trọng gió bão được xác định theo công thức [1]:
Pgi = K.q.Fi Trong đó:
K - hệ số động lực, K=1,4;
Fi - tiết điện chịu gió (m2);
q - áp lực gió phân bố trên kết cấu, q = 100 KG/cm2; + Tải trọng do có độ nghiêng ngẫu nhiên của tháp : Gαi = Gi sinα;
Trang 3Gi (i = 1 ữ 7)là trọng lượng của các khối máy theo sơ đồ hình 1 ; Theo [1] chọn α = 1o
+ Mô men do gió bão và có độ nghiêng:
M=ΣPgi hi + ΣGαi hi ; Với : hi - cao độ điểm đặt lực so với điểm lật;
+ Mô men gây lật M sẽ làm cho một bên móng tăng áp lực và một bên giảm bớt áp lực:
Pmax = +
ì
∑
=
S 2
7 1
i G i
W
M
; Pmin =
S 2
7 1
i G i
ì
∑
W M
Trong đó :
S - diện tích của một bên đế móng;
W - mô men chống uốn của tiết diện đế móng;
Điều kiện kiểm tra ổn định tháp là:
Pmax ≤ [ P ]/k ; Pmin > 0 với k là hệ số an toàn, (k = 1,5);
Với cách tính như trên, việc tính toán khối tháp chính chưa đề cập đến ảnh hưởng của lực
rung động khi trạm hoạt động bình ổn và lúc xảy ra cộng hưởng đến độ ổn định và độ bền của
hệ thống Dưới đây bước đầu xin đề cập đến ảnh hưởng của yếu tố này thông qua việc đưa ra
hai mô hình vật lý liên quan đến nền
CT 2
2.2 Mô hình tính ổn định khối tháp trộn có xét đến sự ảnh hưởng do sàng rung gây
ra
Trên thực tế, do nền đặt khối tháp trộn rất khác nhau, tuỳ theo quan điểm tính toán ta có
thể xét theo hai mô hình tính:
*/ Mô hình tính khi coi nền tuyệt đối cứng: thể hiện trên hình 2
Hình 2 Sơ đồ tính khối tháp trộn khi coi nền móng lμ tuyệt đối cứng
Trang 4*/ Mô hình tính khi coi nền có biến dạng đàn hồi, tính chất biến dạng của nó đ−ợc đặc tr−ng bằng hệ số nền, nghĩa là áp dụng mô hình nền Winkler, thể hiện trên hình 3
Hình3 Sơ đồ tính khối tháp trộn khi xét đến độ đμn hồi của nền
Với :
Gs – trọng l−ợng sàng rung;
CT 2
Gt – trọng l−ợng tháp bao gồm kết cấu và vật liệu chứa trong phễu, buồng trộn;
k1,k2,c1,c2 – hệ số nền đặt móng tháp trộn;
k3, c3 – hệ số làm việc của lò so giảm chấn sàng rung;
pi - áp lực đơn vị tác dụng lên nền;
P(ω,t) – lực gây rung của sàng rung
Khi áp dụng hai mô hình vật lý trên, việc tính toán động lực học đế móng tháp trộn dẫn đến việc khảo sát bài toán về dao động của vật rắn trên nền đàn hồi trong đó lực tác dụng lên tháp khi trạm làm việc gồm có: tải trọng do gió, tải trọng do có độ nghiêng, trọng l−ợng bản thân kết cấu cùng với trọng l−ợng vật liệu chứa bên trong, lực rung động do sàng phân loại gây ra và tải trọng gió bão khi máy không làm việc
Khi nghiên cứu sự ổn định của khối tháp chính theo mô hình vật lý trên ta cần quan tâm
đến các vấn đề sau:
1 Các đặc tr−ng động lực học của nền:
a Kiểm tra điều kiện biên độ dao động của nền:
A ≤ [Agh] ;
Trang 5Trong đó :
A - giá trị lớn nhất của biên độ dao động đỉnh móng, xác định bằng tính toán
Agh – giá trị biên độ giới hạn cho phép đảm bảo an toàn, độ bền kết cấu và sức khoẻ cho
thợ vận hành thiết bị Tham khảo theo [4] ứng với máy có các bộ phận quay (các động cơ
điện, ) Agh = 0,1ữ0,2 mm
b Kiểm tra điều kiện áp lực tác dụng lên nền:
≤ k R
max
σ
Trong đó:
k - hệ số kể đến tác dụng động của lực;
R - cường độ tính toán của đất nền
c Kiểm tra độ lún của nền khi trạm làm việc:
S ≤ [Sgh] Trong đó:
Sgh - độ lún giới hạn cho phép Giá trị Sgh cho phép hiện tại chỉ có quy định đối với công
trình lớn và xét tổng thể trong thời gian dài Riêng đối với trạm bê tông nhựa nóng chưa có tài
liệu nào đề cập Vần đề này sẽ được xem xét đến theo mô hình bài toán đề ra
CT 2
S - độ lún của móng Khi nền gồm những lớp đất tương đối nằm ngang, độ lún S được xác
định theo công thức [4]:
S= ∑n +ư
o
e 1
' e e bi
Với :
e’ – hệ số rỗng động lực ứng với sự nén chặt rung của đất với tải trọng cho trước;
e - hệ số rỗng trong điều kiện tự nhiên của đất 0
bi - chiều dày của lớp đất thứ i (i=1ữn)
n - số lượng lớp đất kể từ đáy móng đến độ sâu chiều dày của tầng chịu nén rung Hđ
Qua đó thấy rằng khi xem xét các tham số ảnh hưởng đến độ đàn hồi của nền ta cần
xác định cụ thể giá trị của n, Hđ cho các vùng điển hình nơi lắp đặt trạm bê tông nhựa
nóng
2 Nghiên cứu các đặc trưng của khối tháp đứng cho hai trường hợp:
a Coi kết cấu thép khối tháp đứng là cứng tuyệt đối
b Có xét đến biến dạng đàn hồi của kết cấu khung cột tháp
Trang 63 ảnh hưởng của liên kết giữa kết cấu phụ với khối tháp chính:
+ ống nối dẫn bụi từ tháp đến hệ lọc bụi
+ Liên kết giữa tháp với băng gầu nóng và băng gầu phụ gia
4 Lập phương trình vi phân mô tả dao động của hệ theo hai mô hình vật lý nêu trên
5 Xác định giá trị các tham số:
+ Trọng lượng các khối máy
+ Lực gió
+ Lực kích động và toạ độ của chúng
+ Độ cứng kiên kết
+ Độ đàn hồi của nền
6 Tiến hành tính toán bằng các phần mềm máy tính thích hợp Thay đổi giá trị các tham
số để có được một miền kết quả ứng với các trạng thái làm việc khác nhau trên các nền khác nhau
7 Đo đạc thực nghiệm trên một số trạm bê tông nhựa nóng điển hình để đối chứng với kết
quả tính toán lý thuyết
8 Phân tích đánh giá kết quả để đưa ra các kiến nghị cần thiết
III.Kết luận:
CT 2
Trên đây là những nội dung cơ bản khi nghiên cứu sự rung động của tháp trộn bê tông nhựa nóng trên móng thép nổi có dùng sàng rung
Nội dung cụ thể của những vấn đề nêu trên sẽ được trình bày ở những bài báo tiếp theo với những tiêu chí chung là xác định được các tham số dao động của hệ thống, độ ổn định tổng thể của khối tháp chính và tác dụng của chúng lên nền có đặc trưng khác nhau Làm cơ sở khoa
học cho việc tính toán thiết kế máy và gia cố nền hợp lý nhất
Tài liệu tham khảo
[1] Nguyễn Bính Kinh tế máy xây dựng và xếp dỡ NXB xây dựng - Hà Nội 2004
[2] Nguyễn Văn Hợp, Nguyễn Bính - Hồ sơ tính toán thiết kế trạm trộn bê tông nhựa nóng -Trường Đại học
GTVT Hà Nội 1997
[3] Trần Quang Quý, Nguyễn Văn Vịnh, Nguyễn Bính Máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng NXB
Giao thông vận tải - Hà Nội 2001
[4] Nguyễn Văn Quảng Nền và móng các công trình dân dụng - công nghiệp NXB Xây dựng - Hà Nội
2005
[5] Nguyễn Hải Phân tích dao động máy NXB Khoa học kỹ thuật - 2002♦
