1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ NGÀNH MÁY XÂY DỰNG ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG CHUYÊN DÙNG Đề tài Tính toán thiết kế thanh Kelly của máy khoan cọc nhồi Sinh viên thực hiện Đào Tiế[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA: CƠ KHÍ NGÀNH: MÁY XÂY DỰNG ĐỒ ÁN MÁY XÂY DỰNG CHUN DÙNG Đề tài: Tính tốn thiết kế Kelly máy khoan cọc nhồi Sinh viên thực hiện: Đào Tiến Đạt Mã sinh viên: 71DCCK26001 Lớp: 71DCMX21 Giáo viên hướng dẫn: Bùi Văn Trầm Hà Nội - 2022 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY KHOAN CỌC NHỒI VÀ THANH KELLY 1.1 Giới thiệu máy khoan cọc nhồi a Công dụng b Phân loại c Phạm vi sử dụng 1.2 Giới thiệu kelly 1.2.1 Điều kiện làm việc kelly 1.2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc kelly 1.3 Chọn vật liệu chế tạo kelly 10 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THANH KELLY 11 2.1 Phương án tính tốn thiết kế 11 2.1.1 Thanh kelly có tiết diện vng 11 2.1.2 Thanh kelly có tiết diện trịn 11 2.2 Tính tốn thiết kế kelly dạng tiết diện trịn 13 2.2.1 Chọn sơ đồ tính tốn kelly 13 2.2.2 Phân tích lực tổ hợp tải trọng tác dụng lên kelly 14 2.2.3 Các trạng thái làm việc bất lợi Kelly cần kiểm tra 14 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 LỜI NÓI ĐẦU Trong điều kiện công nghiệp nước ta nay, ngành khí có vai trị quan trọng Là sinh viên ngành khí em hiểu rõ điều đó, em cần phải cố gắng nhiều học tập Để nâng cao khả chuyên môn, em cần phải làm đồ án môn học đặc biệt đồ án chuyên ngành Đồ án máy xây dựng chuyên dùng đồ án chuyên ngành có tổng hợp nhiều mơn học như: Tính toán thiết kế, Sức bền vật liệu, Nguyên lý máy, Chi tiết máy, … Đây thử thách lớn mà em cần phải cố gắng nhiều để em vượt qua Được bảo tận tình thầy giáo nên em hồn thành đồ án Tuy nhiên trình thực dù cố gắng nhiều em không tránh khỏi thiếu sót Vì em mong nhận quan tâm đóng góp ý kiến thầy, bạn để em hồn thiện đồ án tốt qua rút kinh nghiệm quý giá cho thân nhằm phục vụ tốt cho trình học tập công tác sau Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY KHOAN CỌC NHỒI VÀ THANH KELLY 1.1 Giới thiệu máy khoan cọc nhồi a Công dụng Máy Khoan cọc nhồi loại thiết bị xây dựng dùng để tạo lỗ cọc nhồi công nghệ thi công cọc nhồi bê tông hay vữa xi măng (tức lấy đất lên khỏi để hình thành hố đào) phương pháp khoan b Phân loại Máy khoan cọc nhồi kiểu mũi khoan ruột gà (cách xoắn): khoan vào đất lưỡi khoan, làm việc giống mũi khoan khoan gỗ hay thép, đẩy đất lên qua cánh xoắn Cũng có loại máy khoan ruột gà gồm nhiều mũi khoan, lồng cánh xoắn vào xếp thành hàng (3 mũi), dùng để khoan tạo thành cọc barrette tường vây gia cố móng (tường vây tạo thiết bị có dạng hàng mặt cắt hình trịn trồng lấn nối tiếp nhau) Hình1.1: Máy khoan cọc nhồi kiểu ruột gà Máy khoan cọc nhồi kiểu thùng đào (gầu đào): làm việc, thùng đào xoay tròn theo cần khoan, cắt đất, nhồi đầy vào thùng đào, sau đất thùng đào đưa lên với thùng đào nhờ việc rút cần khoan lên Hình 1.2: Máy khoan cọc nhồi kiểu thùng đào (gầu đào) Máy khoan cọc nhồi kiểu bơm tuần hoàn nghịch: lưỡi cắt đất dạng chân vịt tàu thủy (tức dạng cánh quạt) khoan vào đất nhờ gắn vào đầu cần khoan, đường ống bơm, xoay tròn Sau đất làm tơi nhỏ thành mùn khoan, máy bơm hút cơng suất lớn, bơm lên mặt đất với dung dịch giữ thành hố đào qua đường cần khoan Hình 1.3: Máy khoan cọc nhồi kiểu bơm tuần hoàn nghịch c Phạm vi sử dụng Dùng cho khu vực có đất yếu: Địa chất nước ta phân chia thành nhiều loại khác đất mềm, đất cứng, đất sỏi đá, đất cát… Mỗi loại có tính chất khác nhau, cứng, mềm hay dễ lún có Và tính chất ảnh hưởng lớn đến việc xây dựng cơng trình, nơi có đất mềm, yếu dễ lún Giải pháp cọc khoan nhồi giúp cơng trình khu vực đứng vững ổn định lâu dài Hình 1.4: Thi công khoan cọc nhồi khu vực địa chất yếu Dùng cho cơng trình cao tầng: Những cơng trình xây dựng cao tầng tịa cao ốc, tòa văn phòng, khách sạn… Do chiều cao lớn nên có giơng gió, tỷ lệ sụp đổ cao so với cơng trình thấp Theo đánh giá nhiều chuyên gia khoan cọc nhồi giúp cơng trình đứng vững trước khắc nghiệt khí hậu Chính mà phạm vi áp dụng cọc khoan nhồi bắt buộc xây nhà cao tầng Hình 1.5: Thi cơng khoan cọc nhồi cơng trình nhà cao tầng 1.2 Giới thiệu kelly Thanh kelly hay gọi cần khoan, gồm có đoạn kelly nối với theo kiểu ống lồng dạng cần ăng-ten Thì có chức truyền mơ men xoắn từ bàn xoay xuống gầu để thực cắt tích đất vào gầu Khi thực đào hố sâu đoạn ngồi kẹp chặt vào bàn xoay xoay theo bàn xoay Khi chiều sâu hố tăng lên đoạn kelly duỗi dần chiều dài đạt đến chiều dài lớn Còn nâng gầu khoan lên đoạn thu dần lại Hình 1.6: Hình ảnh thực tế Kelly dạng tròn 1.2.1 Điều kiện làm việc kelly Thành kelly làm việc chủ yếu điều kiện có nước, dung dịch bentonite, bùn cát nên tượng mài mịn xảy liên tục Chính mà đoạn kelly, nơi tiếp xúc chúng người ta có gắn gỗ phíp để làm nhiệm vụ bôi trơn đồng thời tạo nơi tiếp xúc loại vật liệu khác để giảm q trình mài mịn Ngồi chiều dài kelly phải đủ lớn để khoan hố có độ sâu đường kính theo yêu cầu thiết kế 1.2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc kelly a Cấu tạo kelly Qua khảo sát thực tế kelly máy khoan cọc nhồi gồm có đoạn lồng vào nhau, dạng cần lồng kiểu ăng ten Ba đoạn ngồi có dạng ống trụ trịn rỗng, cịn đoạn có tiết diện ngang hình vng đặc Chúng lồng vào theo trình tự định Chiều dài lớn tồn kelly là: L=66,5 m Thanh kelly đầu mắc vào cáp treo đầu liên kết với gấu khoan nhờ chốt Thanh kelly kẹp chặt vào bàn xoay kelly Hình 1.7: Cấu tạo kelly 1-Đoạn ngồi cùng; 2-Đoạn kelly thứ 2; 3-Đoạn kelly thứ ba; 4-Đoạn kelly cùng; 5- Lỗ liên kết gầu khoan kelly b Nguyên lý làm việc kelly Khi máy làm việc đoạn ống duỗi thu vào theo kiểu ống lồng Khi máy trạng thái khơng làm việc loại ống lồng vào chiều dài Kelly nhỏ Khi thực đào hố ống duỗi dần theo chiều sâu hố khoan Khi chiều sâu hố khoan đạt giá trị lớn đoạn kelly duỗi tối đa Mô men mà bàn xoay truyền thống cho gấu khoan thông qua vấu truyền lực của đoạn Khi Kelly quay làm cho gầu khoan quay thực cắt đất Khi gầu khoan đào, cắt đứt tích đất đầy gầu đến giá trị cho phép ta tiến hành kéo cáp theo Kelly lên, đoạn kelly đợc kéo lên đầu tiên, đoạn kelly đợc kéo lên hết kelly thứ hai kelly kéo lên Khi gầu kéo lên dần lên cao khỏi bề mặt hố khoan 1.3 Chọn vật liệu chế tạo kelly Trong trình máy làm việc kelly chịu lực phức tạp điều kiện làm việc khắc nghiệt, nên vật liệu chế tạo kelly phải đảm bảo điều kiện sau: - Có khả chịu mài mòn tốt - Chịu ứng suất dập lớn - Chịu cắt chịu xoắn tốt - Có khả làm việc điều kiện môi trường khắc nghiệt - Có khả chịu lực động lớn - Có khả chịu uốn Để chọn vật liệu chế tạo kelly ta tham khảo số loại thép sau: - Thép kết cấu: CT3; - Thép kết cấu hợp kim: - Nhóm thép Crơm: - Nhóm thép Crơm- Niken; - Nhóm thép Crơm-mang gan-Titan - Thép hố tốt : Giới hạn bền Giới hạn chảy Độ dai Nhãn hiệu bk 106 N / m2 bk 106 N / m2 ak KJ / m2 thép ( ( ) ) ( CT3 380 – 490 210 – 250 700 – 1200 20XH 1060 – 1200 1150 – 1200 780 700 – 950 950 – 1000 600 900 – 1000 600 – 900 600 25X T 40X thường hoá 30X C 40XH 38XH3MA 1100 850 500 1000 800 700 1208 1100 800 Bảng 1.1: Cơ tính số loại thép 10 ) Độ rắn HR C 59 – 63 60 > 60 58 56 60 58 22 = (N / m ) Q22 137228 = = 23,54 106 −4 F2 58,3 10 N 137228 N 23540000 N/m2 z k q2=458 N/m Z Z 129771 N 22260000 N/m2 Q21 =129771 N Hình 2.11 : Biểu đồ nội lực sinh kelly số hai - Kiểm tra độ bền cắt sinh chặn kelly thứ hai: Diện tích chịu cắt chặn là: F2c = hc rc = 0,030 3,14 0,132 = 124 10− ( m2 ) Trong đó: hc = 30 mm chiều cao chặn rc = 132 mm bán kính hình trịn chịu cắt chặn thứ hai Vậy ta có ứng suất cắt sinh là: 2c = Q22 137228 = = 13,07 106 −4 F2c 105 10 (N /m ) ❖ Đối với đoạn kelly thứ ba, ta có: Diện tích chịu kéo số ba là: F3 = (D 31 − D322 ) = 3,14 0,192 − 0,1742 ) = 48, 23 10− ( m ) ( Tổng lực tập trung tác dụng lên đầu : Q31 = P4 + GB + Gg = 13030 + 84650 + 25920 = 123600 ( N ) Tại đầu thanh, lực dọc trục có giá trị là: 28 Q32 = Q31 + P3 = 123600 + 6171 = 129771 ( N ) Vậy ứng suất kéo sinh đầu đoạn kelly số ba là: 31 = Q31 123600 = = 25,63 106 ( N / m2 ) −4 F3 48, 23 10 Và ứng suất kéo sinh đầu đoạn kelly là: 32 = Q32 129771 = = 26,907 106 −4 F3 48, 23 10 (N / m ) Biểu đồ nội lực sinh sau: N 129771 N 26906000 N/m2 z k q3=379 N/m 123600 N 25630000 N/m2 Q 31 =123600 N Hình 2.12: Biểu đồ nội lực sinh kelly thứ ba - Kiểm tra độ bền cắt sinh chặn kelly thứ ba: Diện tích chịu cắt chặn là: F3c = hc rc = 0,030 3,14 0,112 = 105 10− ( m2 ) Trong đó: hc = 30 mm chiều cao chặn rc = 112 mm bán kính hình trịn chịu cắt chặn thứ ba Vậy ta có ứng suất cắt sinh là: 29 3c = (N /m ) Q32 129771 = = 12,36 106 −4 F3c 105 10 ❖ Đối với đoạn kelly cùng, ta có: Diện tích chịu kéo là: F4 = a = 0,12 = 10− (m ) Tổng lực tập trung tác dụng lên đầu : Q41 = GB + G = 84650 + 25920 = 110570 ( N ) Tại đầu thanh, lực dọc trục có giá trị là: Q42 = Q41 + P4 = 110570 + 13030 = 123600 ( N ) Vậy ứng suất kéo lớn sinh đầu đoạn kelly mặt cắt chốt có giá trị là: 41 = Q41 110570 = = 18,5 106 c −3 FAA 10 (N /m ) Ứng suất kéo sinh đầu đoạn kelly mặt cắt phía chốt có giá trị là: 41 = Q41 110570 = = 11,057 106 c −2 FAA 10 (N /m ) Và ứng suất kéo sinh đầu đoạn kelly là: 42 = Q42 123600 = = 12,36 106 ( N / m2 ) −2 F4 10 30 Biểu đồ nội lực sinh sau: N 123600N 12360000 N/m2 z q4=785 N/m 11057000 N/m2 18500000 N/m2 110570N Q =110570 N Hình 2.13: Biểu đồ nội lực sinh kelly - Kiểm tra độ bền cắt sinh chặn kelly ngồi cùng: Diện tích chịu cắt chặn là: F4c = hc a = 0,03 0,1 = 12 10− ( m2 ) Với hc = 30 mm chiều cao vành chặn chuột Vậy ta có ứng suất cắt sinh là: 4c = Q42 123600 = = 10,3 106 −3 F4c 12 10 (N / m ) - Kết luận: Ứng suất kéo lớn sinh mặt cắt kelly số có giá trị : 32 = 26,906 106 ( N / m2 ) , nhỏ giới hạn bền kéo vật liệu làm kelly đảm bảo độ bền kéo Ứng suất cắt lớn sinh chặn đạt vành chặn kelly thứ hai có giá trị c = 13,07 10 ( N / m ) Giá trị nhỏ giá trị ứng suất cắt cho phép vật liệu nên đảm bảo độ bền cắt 31 2.2.3.3 Trạng thái chịu lực kelly: Khi gầu đào tích đầy đất bị kẹt cứng lịng hố khoan, thực quay gầu theo chiều nghịch bắt đầu rút Kelly lên cáp kéo Các thành phần tải trọng tác dụng lên kelly gồm có: - Mơ men xoay kelly, có giá trị giá trị mô men xoay gầu theo chiều nghịch để rút gầu M z = 49100 N m - Trọng lượng tính tốn thân kelly: Pkl = 42546 tt - Trọng lượng toàn gầu có chứa đầy đất - Lực kéo lớn cáp kéo kelly Pc Gg = 25920 = 123600 (N) (N) ( N ) Nó có điểm đặt đầu kelly cùng, có phương phương thẳng đứng chiêù từ lên - Thành phần tải trọng tác dụng dung dịch bentơnít tác dụng lên gầu Khi tính cho trường hợp chiều sâu đào hố 55 m, có giá trị: GB = 84650 ( N ) 2.2.3.4 Trạng thái chịu lực kelly: gầu đào tích đầy đất bị kẹt cứng lịng hố khoan, thực quay gầu theo chiều nghịch bắt đầu rút Kelly lên xi lanh thuỷ lực - Nhận xét: + Trạng thái 2.2.3.4 nguy hiểm trạng thái 2.2.3.3 + Ta cần kiểm tra: Trạng thái chịu lực Kelly “Trạng thái 2.2.3.4 " a Xác định lực tác dụng: - Trọng lượng tính tốn thân kelly: Pkl = 42546 tt (N) - Trọng lượng toàn gầu có chứa đầy đất, gồm hai thành phần trọng lượng thân kết cấu thép toàn gầu trọng lượng khối đất chứa gầu Chiều chiều lực trọng trường, phương thẳng đứng, điểm đặt trọng tâm gầu có giá trị là: Gg = 25920 ( N ) - Mô men xoắn bàn xoay kelly quay gầu nghịch: M X = 49100 N m - Lực kéo lớn hai xi lanh thuỷ lực kéo kelly Nó có chiều từ lên, phương phương thẳng đứng, đặt đầu kelly ngồi - Trọng lượng chất lỏng bentơnít tác dụng lên gầu Ta coi giá trị giá trị lực cản bentơnít tác dụng lên gầu gầu treo lơ lửng: GB = 84650 N - Bỏ qua lực cản dung dịch bentơnít tác dụng lên thành gầu lên thành kelly trình xoay kelly - Bỏ qua lực mút đất lưỡi cắt gầu nâng gầu lên - Lực quán tính sinh quay gầu Do ta nâng gầu lên với vận tốc nhỏ nên giá trị lực bỏ qua tính tốn b Sơ đồ tính: 32 Pxl Pxl q1 Mx q2 q3 q4 Gg GB Hình 2.14: Các thành phần tải trọng tác dụng lên kelly khoan độ sâu lớn nhất, gầu tích đầy đất bị kẹt, thực quay bàn xoay theo chiều nghịch rút kelly lên hai xi lanh thuỷ lực Xét kết cấu cân bằng, tổng thành phần lực dọc trục tác dụng vào kết cấu không, hay lực đẩy lớn xylanh sinh có giá trị là: Ứng suất xoắn sinh mặt cắt đoạn kelly xác định theo công thức sau: x = Mz W0 Trong đó: (N /m ) M z = 49100 N.m mô men xoắn truyền cho kelly 33 d D W0i = 0,1 Di3 − = ( ) ( m ) mô men chống xoắn mặt cắt thứ i Khi ta cần phải kiểm tra cho đoạn thanh: ❖ Xét cho đoạn kelly ta có: Diện tích chịu kéo là: F1 = (D 11 − D122 ) = 3,14 0, 282 − 0, 2642 ) = 68,33 10− ( m ) ( Lực dọc trục tập trung tác dụng lên đầu : Trong đó: P2 , P3 , P4 trọng lượng kelly số hai, số ba kelly Gg = 25480 ( N ) trọng lượng gầu chứa đầy đất GB = 84650 ( N ) trọng lượng khối chất lỏng tác dụng lên gầu Tại đầu thanh, lực dọc trục có giá trị là: Q12 = Pxl = 76548 = 153096 (N) Vậy ứng suất kéo sinh đầu đoạn kelly là: Q11 137228 = = 20,08 106 ( N / m2 ) −4 F1 68,33 10 11 = Ứng suất kéo sinh mặt cắt cách đầu đoạn z xác định theo công thức sau: Q11 z q1 + F1 F1 1z = (N /m ) Và ứng suất kéo sinh đầu đoạn kelly là: 12 = Q12 153096 = = 22, 106 −4 F1 68,33 10 (N /m ) Ta có: Mơ men chống xoắn đoạn kelly : W01 = 0, D 11 ( − ) 4 0, 264 ( m ) = 0, 0, 28 1 − 0, 28 = 9, 2110− ( m3 ) 3 Ứng suất xoắn sinh đoạn kelly là: x1 = Mz 49100 = = 53,3 106 ( N / m2 ) −4 W01 9, 2110 34 Biểu đồ nội lực sinh sau: Q12 =153096 N 22400000 N x k q1=536 N/m z z 20080000 N 53300000 N/m2 Q11 =137228 N Hình 2.15: Biểu đồ nội lực sinh kelly ngồi Vậy mơ men tổng hợp tác dụng lên kelly xác định theo công thức bền thứ ba: td = k2 + 0,75 x2 (N /m ) Tại mặt cắt ta có: 11td = 112 + 0,75 12x = 106 20,082 + 0,75 53,32 = 50,34 106 ( N / m2 ) Tại mặt cắt ta có: 12td = 122 + 12x = 106 22, 42 + 0,75 53,32 = 51,3 106 ( N / m2 ) Vậy ta thấy ứng suất tổng hợp lớn sinh đầu có giá trị nhỏ ứng suất bền giới hạn nên đảm bảo độ bền ❖ Xét cho đoạn thứ hai ta có: Diện tích chịu kéo số hai là: F2 = (D 21 − D22 )= 3,14 0, 242 − 0, 2242 ) = 58,3 10− ( m ) ( Tổng lực tập trung tác dụng lên đầu là: Q21 = P3 + P4 + GB + Gg = 6171 + 13030 + 25920 + 84650 = 129771 ( N ) Tại đầu thanh, lực dọc trục có giá trị là: Q22 = Q21 + P2 = 129771 + 7457 = 137228 ( N ) Vậy ứng suất kéo sinh đầu đoạn kelly số hai là: 35 Q21 129771 = = 22, 26 106 ( N / m2 ) −4 F2 58,3 10 21 = Ứng suất kéo sinh mặt cắt cách đầu đoạn z xác định theo công thức sau: 2z = Q21 z q2 + F2 F2 (N /m ) Và ứng suất kéo sinh đầu đoạn kelly số hai là: 22 = (N / m ) Q22 137228 = = 23,53 106 −4 F2 58,3 10 Ta lại có: Mơ men chống xoắn đoạn kelly thứ hai là: Ứng suất xoắn sinh đoạn kelly thứ hai là: x2 = Mz 49100 = = 73,64 106 ( N / m2 ) −4 W02 6,67 10 Vậy mô men tổng hợp tác dụng lên kelly xác định theo công thức bền thứ ba: td = k2 + 0,75 x2 (N /m ) Tại mặt cắt ta có: td 21 = 21 + 0,75 22x = 106 22, 262 + 0,75 73, 42 = 67,35106 ( N / m2 ) Tại mặt cắt ta có: td 22 = 22 + 0,75 22x = 106 23,532 + 0,75 73, 42 = 67,78106 ( N / m2 ) Vậy ta thấy ứng suất tổng hợp lớn sinh đầu có giá trị nhỏ ứng suất bền giới hạn nên đảm bảo độ bền 36 Biểu đồ nội lực sinh sau: Hình 2.16: biểu đồ nội lực sinh kelly thứ hai Q 22 = 137228 N 23530000N x k q2=458N/m z z 22260000 N 73400000 N/m2 Q21 = 129771 N ❖ Xét cho đoạn thứ ba ta có: Diện tích chịu kéo số ba là: F3 = (D 31 − D322 ) = 3,14 0,192 − 0,1742 ) = 48, 23 10− ( m ) ( Tổng lực tập trung tác dụng lên đầu là: Q31 = P4 + GB + Gg = 13030 + 25920 + 84650 = 123600 ( N ) Tại đầu thanh, lực dọc trục có giá trị là: Q32 = Q31 + P3 = 123600 + 6171 = 129771 ( N ) Vậy ứng suất kéo sinh đầu đoạn kelly số ba là: 31 = Q31 123600 = = 25,63 106 ( N / m2 ) −4 F3 48, 23 10 Ứng suất kéo sinh mặt cắt cách đầu đoạn z xác định theo công thức sau: 3z = Q31 z q3 + F3 F3 (N /m ) Và ứng suất kéo sinh đầu đoạn kelly số ba là: 32 = Q32 129771 = = 26,9 106 −4 F3 48, 23 10 (N /m ) Ta lại có: Mơ men chống xoắn đoạn kelly thứ ba là: 37 W03 = 0, D 31 ( − ) 4 0,174 ( m ) = 0, 0,19 1 − 0, = 4,54 10− ( m3 ) 3 Ứng suất xoắn sinh đoạn kelly thứ ba là: x3 = Mz 49100 = = 108, 106 ( N / m2 ) −4 W03 4,54 10 Vậy mô men tổng hợp tác dụng lên kelly xác định theo công thức bền thứ ba : td = k2 + 0,75 x2 (N /m ) Tại mặt cắt ta có: 31td = 312 + 0,75 32x = 106 25,632 + 0,75 108, 22 = 97,15 106 ( N / m2 ) Tại mặt cắt ta có: 32td = 322 + 0,75 32x = 106 26,92 + 0,75 108, 22 = 97, 49 106 ( N / m2 ) Vậy ta thấy ứng suất tổng hợp lớn sinh đầu có giá trị nhỏ ứng suất bền giới hạn nên đảm bảo độ bền Biểu đồ nội lực sinh sau: Q32 = 129771 N 26900000N x k q3=379 N/m z z 25630000 N 108200000 N/m2 Q 31 = 123600 N Hình 2.17: Biểu đồ nội lực sinh kelly thứ ba Xét cho đoạn ta có: 38 Diện tích chịu kéo là: F4 = a = 0,12 = 10− ( m2 ) Mô men chống xoắn đoạn kelly : W04 = ' a3 = 0, 203 0,13 = 2,03 10− (m ) Trong đó: a = 0,1 m bề rộng mặt cắt kelly ' hệ số phụ thuộc vào tỉ số cạnh mặt cắt mặt cắt kelly hình vng nên theo bảng 7.1 trang 117 tài liệu [ 4] ta có có: ' = 0, 203 Ứng suất xoắn sinh đoạn kelly ngồi có giá trị là: Mz 49100 = = 242 106 ( N / m2 ) −4 W04 2,03 10 4x = Tổng lực tập trung tác dụng lên đầu là: Q41 = Gg + GB = 25920 + 84650 = 110570 ( N ) Tại đầu thanh, lực dọc trục có giá trị là: Q42 = Q41 + P4 = 110570 + 13030 = 123600 ( N ) ứng suất kéo sinh mặt cắt cách đầu đoạn z xác định theo công thức sau: 4z = Q41 z q4 + F4 F4 (N /m ) Vậy ứng suất kéo sinh đầu đoạn kelly cuối là: 41 = Q41 110570 = = 11,057 106 ( N / m2 ) −2 F4 10 Và ứng suất kéo sinh đầu đoạn kelly là: 42 = Q42 123600 = = 12,36 106 −2 F4 10 (N / m ) Vậy mô men tổng hợp tác dụng lên kelly xác định theo công thức bền thứ ba : td = k2 + 0,75 x2 (N /m ) Tại mặt cắt ta có: td 41 = 41 + 0,75 42x = 106 11,0572 + 0,75 2422 = 209,87 106 ( N / m2 ) Tại mặt cắt ta có: td 42 = 42 + 0,75 42x = 106 12,362 + 0,75 2422 = 209,94 106 ( N / m2 ) Vậy ta thấy ứng suất tổng hợp lớn sinh đầu có 39 giá trị nhỏ ứng suất bền giới hạn nên đảm bảo độ bền Q42 =123600 N 12360000N x k q4 = 785 N/m z z 11057000 N 242000000 N/m2 Q41 = 110570 N Hình 2.18: Biểu đồ nội lực sinh kelly Như sau tính tốn cho kelly, ta thấy trường hợp tải trọng ứng suất sinh đoạn kelly có giá trị lớn nhất, 42td = 209,94 106 ( N / m2 ) giá trị nhỏ giá trị ứng suất bền cho phép, trường hợp tải trọng kết cấu kelly đảm bảo độ bền Vậy kết cấu kelly ta chọn đảm bảo độ bền hợp lý so với kết cấu thực tế 40 KẾT LUẬN Trong thời gian ngắn em giao nhiệm vụ tính tốn máy thi cơng chun dùng, cụ thể tính tốn thiết kế Kelly tiết diện trịn Em cố gắng sưu tầm tài liệu vận dụng kiến thức học tập để hoàn thành nhiệm vụ giao Trong thời gian giao nhiệm vụ đồ án, em hoàn thành đồ án tính tốn thiết kế kelly: cấu tạo, ngun lý làm việc tính tốn thiết kế với số liệu mà thân em chọn Qua tính toán thấy cụm thiết kế đảm bảo thông số làm việc đủ bền Trong trình làm đồ án, với thời gian có hạn thân em có cố gắng tìm hiểu thực tế giải nội dung kĩ thuật hợp lý Đây bước khởi đầu quan trọng giúp cho em nhanh chóng tiếp cận với ngành máy xây dựng, với máy móc thi cơng chun dùng Em mong nhận ý kiến đóng góp, bổ sung thầy bạn để đồ án em hoàn thiện Một lần em xin cảm ơn hướng dẫn, bảo tận tình thầy Bùi Văn Trầm giúp em hồn thành đồ án 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Giáo trình sức bền vật liệu (1998), Lê Ngọc Hồng, NXB Khoa học Kỹ thuật [2]- Chi tiết máy (2009), Nguyễn Trọng Hiệp, NXB Giáo dục [3]- Máy thi cơng chun dùng (2005), Nguyễn Bính, NXB GTVT [4]- Thi công cọc khoan nhồi (2015), Nguyễn Bá Kế, NXB Xây Dựng [5]- Kết cấu thép (1996), Nguyễn Văn Hợp, NXB GTVT 42