Nghiên cứu, tính toán, thiết kế bộ công tác thi công cọc vít lắp đặt trên máy đào một gầu,đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

TÓM TẮT PHẦN MỞ ĐẦU Tham gia NCKH hội để sinh viên vận dụng kiến thức vào việc giải vấn đề thực tế, qua nâng cao thêm trình độ, biết cách tiếp cận để giải công việc khoa học Với nhận thức đó, nhóm sinh viên chuyên ngành Cơ giới hóa xây dựng khoá 52 gồm: - Võ Thái Cường - Phan Long Hậu - Lê Thân tham gia đề tài NCKH: “Nghiên cứu, tính tốn thiết kế cơng tác thi cơng cọc vít lắp máy đào gầu” Đề tài hoàn thành nhờ hướng dẫn nhiệt tình TS Nguyễn Hữu Chí nỗ lực nhóm nghiên cứu Kết đề tài gồm nội dung sau: Nói tính cấp thiết đề tài Nêu rõ tổng quan công nghệ thiết bị Thiết kế tính tốn cơng tác khoan gồm: cọc vít, động thủy lực, máy đào sở đưa số bảng tông số cụ thể Dựa vào bảng thông số cơng tác chọn máy sở phù hợp Tính tốn lực cản cắt dựa sơ đồ tính lực cản đất tác dụng lên cọc vít Tính tốn momen cản từ đưa điều kiện chọn động thủy lực máy đào sở *Bộ công tác thi công tổ hợp thiết bị gồm: máy đào sở động thủy lực nối với đầu cọc vít Máy đào dùng làm máy thi cơng cọc vít thường dùng phương án tháo gầu đào thay động thủy lực làm công tác xoay cọc vít Bộ cơng tác hoạt động dựa ngun lý truyền động thủy lực, động thủy lực nhận lượng dòng thủy lực từ bơm máy đào tạo mômen xoắn khoan cọc vào đất NỘI DUNG CHÍNH 1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: Hiện cơng tác xử lý đất yếu đặt nhiều thách thức cho nhà thi công để đảm bảo chất lượng cơng trình chất lượng cơng trình tiến độ thi cơng Cơng nghệ khoan cọc vít đem lại nhiều ưu điểm phù hợp với đặc điểm địa chất Việt Nam Ưu điểm công nghệ khoang cọc vít đem lại: - Thân thiện với mơi trường: độ rung tiếng ồn thấp, lượng bùn, đất thải thi công nhỏ; - Thi công khu vực đô thị với không gian chật hẹp khơng phát sinh tiếng ồn cọc đóng; - Dễ kiểm sốt cao độ đầu cọc; - Có thể tháo rời tái sử dụng; - Lắp đặt nhanh chóng Vấn đề đặt cho nghiên cứu cần phải thiết kế công tác thi công cọc vít khoan cọc vít xuống đất với công suất lớn nhất, phát huy tối đa ưu điểm bật công nghệ đồng thời đảm bảo yếu tố kinh tế có lợi Giới thiệu chung cọc vít cơng tác thi cơng * Cọc vít loại cọc thép bố trí cánh vít xung quanh thân cọc với bước vít xác định Cọc vít có độ bền cao khả chịu tải trọng lớn Công dụng cọc vít: - Thay đối trọng cho máy ép cọc - Giúp gia cố móng cho đất yếu (neo giữ cơng trình, nhà dân `dụng, loại nhà xưởng kiên cố) - Khoan lỗ để đúc cọc bê tông - Neo giữ khối đất triền núi chống sạc lở đất PHÂN LOẠI CỌC VÍT: NGƯỜI TA PHÂN LOẠI CỌC VÍT THEO CÁC TIÊU CHÍ SAU: • Phân loại theo kích thước trục • Phân loại theo tiết diện trục • Phân loại theo cách bố trí cánh vít • Phân loại theo số lượng cánh vít • Phân theo chiều dài trục Cách chế tạo cánh vít: - Cánh vít chế tạo từ thép có dạng hình trịn với đường kính D bề dày b, có kht lỗ để cánh vít hàn dính vào trục, bề mặt thép người ta cắt tạo hở cho cánh vít đoạn nhỏ Thơng thường vật liệu chế tạo trục vít cánh vít phải đảm bảo điều kiện có độ cứng tương đối để thuận tiện cho q trình gia cơng chế tạo, người ta hay sử dụng loại vật liệu thép 45 Chọn vật chế tạo cánh trục thép 45: Thép ƯS bền σ𝑏 ƯS tiếp τ (MPa) (N/cm ) 60 7371 45 ƯS cắt σ𝑐 Chọn k=20 N/cm2 Chiều rộng chiều dày phơi cắt: B×h= bán kính cánh vít × bước vít Vậy lực cản tiếp tuyến với quỹ đạo cắt: P = k B h = 20 15 = 2400 (N) = 2,4 (KN) ����⃗ 𝑃2 - Lực cản pháp tuyến với quỹ đạo cắt, trị số xác định theo công thức: P = ѱ 𝑃1 Với ѱ = (0,15÷0,45) Ta chọn ѱ = 0,45 => 𝑃2 = ѱ 𝑃1 = 0,45x2,4 = 1,08 (KN) Lực cản cắt đất : �𝑃����⃗ = 𝑃 ���⃗1 + ����⃗ 𝑃2 => P=�𝑃12 + 𝑃22 = �2,42 + 1,082 = 2,63 (KN) (MPa) 430 NỘI DUNG TÍNH TỐN: Trong q trình tính tốn ta chọn cọc vít có thơng số sau: -Đường kính trục: d = 9cm -Đường kính cánh: D = 0,3m -Bước vít: p = 8cm -Bề dày cánh: 10mm Tính tốn momen cản cọc: -Góc xoắn cánh: 𝛼 = 10 o Momen cản đất tính theo cơng thức sau: 1.Tính tốn lực cản: Xác định lực cản cắt theo phương pháp N G Dombropxki [II]: M cc = P cc D = 2630 0,3 = 789 (N m) Với D đường kính cánh vít Phương pháp tính theo cơng thức: �����⃗ = 𝑃 ���⃗1 + 𝑃 ����⃗2 𝑃 𝑃1 =k B h Với: k- Hệ số lực cản cắt túy B- Chiều rộng phôi cắt h- Bề dày phơi cắt Trong q trình nghiên cứu ta chọn cấp đất IV, theo bảng giá trị hệ số hệ số lực cản cắt k hệ số lực cản đào tích đất 𝑘𝑑 ta có k = (17÷24) N/cm2 Cơng suất bơm động thủy lực: N= M.1200 9500 = 789.1200 9550 = 99.14 Kw Chọn số vòng quay động n = 1200 v/ph theo + Công suất máy phù hợp với cơng suất TCVN số vịng quay phổ biến từ (600 ÷1500)v/ph động thủy lực Tính tốn khả chịu tải cực hạn cọc vít: Sức chịu tải lý thuyết bao gồm hai thành phần: + Máy thích hợp việc tháo gầu đào để lắp sức chịu tải cực hạn mũi cọc sức chịu tải cực hạn ma sát thành cọc Qd = Qp + Qf = q dAq + fu Ap Theo Meyerhof sức chịu tải cọc tính động thủy lực + Là loại máy phổ biến trên thị trường Máy đào HD 1250 VII hãng Kato: theo công thức sau: Q th = A (C N c + q N q + γ B Nγ) → Q th = 203,13 kN Momen tới hạn cọc vít: M th = Q th /K t M th = 203,13/23 = 8,833 kN.m = 8833 N.m Lựa chọn động thủy lực để thi công cọc vít Lựa chọn động thủy lực phải đảm bảo yêu cầu : M cc ≤ M đc ≤ M th  789N.m ≤ M đc ≤8833N.m Ta chọn động M3X800 hãng Kawasaki - Lưu lượng: Q = 860 (l/ph) - Áp suất: P max = 343 bar - Số vòng quay: n = 1200 (v/ph) - Momen xoắn: M x = 3750 (N m) -Khối lượng: m = 133 (kg) Các thông số máy: - Công suất: 162 Kw - Trọng lượng: 29500 kg - Dung tích gầu: 0,6 – 1,6 m3 - Chiều dài tay gầu: 3140 mm - Dung tích xilanh: 11149 cm3 - Khả đào sâu: 7400 mm - Tầm vương xa: 11160 mm - Tầm cao đổ tải: 7290 mm  Với loại máy đào HD 1250 VII chọn có giá trị momen thỏa với giá trị momen cho phép cọc phù hợp với điều kiện địa hình nước ta nên việc ứng dụng loại máy để lắp công tác hợp lý  Động thỏa điều kiện tính tốn ban đầu CHỌN MÁY ĐÀO CƠ SỞ ĐỂ LẮP BỘ CÔNG TÁC: 1.Cơ sở lựa chọn máy đào: + Máy có giá trị momen nằm khoảng giá trị cho phép KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Kết luận: - Kết nghiên cứu định hướng cho nhà làm nghiên cứu, thiết kế, chế tạo công tác thi cơng cọcvít có nhiều ưu điểm dựa nhà thi cơng có sở để lựa chọn công tác thi công máy đào sở cách hợp lý nhằm giảm chi phí gia cố đất - Kết nghiên cứu làm sở cho nhà thi công chọn động thủy lực hợp lý thi công nhằm đảm bảo cơng suất vừa đủ để q trình thi cơng diễn nhanh chóng đạt hiệu cao Đồng thời vận dụng triệt để chức máy đào  Kiến nghị: - Trong trình sử dụng thi công cần phải thường xuyên bảo dưỡng để động làm việc đạt hiệu cao, đồng thời cần nâng cấp cải tiến thi công để đáp ứng nhu cầu khác việc thi công xây dựng - Cần chế tạo phận định vị cọc để việc thi công trở nên dễ dàng thuận lợi Nếu tiếp tục tham gia nghiên cứu nhóm hồn thành phần quan trọng lại như: cải tiến thi công chế tạo phận định vị cho cọc Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 LỜI GIỚI THIỆU Ngày nay, với mức độ phát triển khoa học kĩ thuật tiên tiến, ngành xây dựng chiếm vai trị vơ quan trọng, nhà sản xuất thi công không ngừng củng cố phát triển phương thức thi công nhằm nâng cao chất lượng cơng trình thể mức độ đại hóa trình độ xây dựng Để thực cơng trình xây dựng chất lượng cao nêu, khâu gia cố móng chiếm vai trị quan trọng, móng cơng trình phận chịu lực quan trọng tồn cơng trình, móng cơng trình vững sở đảm bảo chất lượng an tồn cơng trình q trình sử dụng Phần móng cơng trình chiếm tỷ trọng lớn từ 10% đến 30% nên việc đảm bảo chất lượng móng yêu cầu tối quan trọng việc thi công Để đảm nhận vai trị quan trọng đó, phụ thuộc nhiều vào phương tiện gia cố móng Trong tình hình nay, có loại máy gia cố nước ta thực phù hợp với đặc điểm địa chất nước ta, tạo hiệu cao gia cố móng Việt Nam quốc gia có hệ thống sơng ngịi dày đặc chứa nhiều mạch nước ngầm Với phát triển tân tiến nhiều, nước phương Tây nghiên cứu, tạo cơng tác thi cơng cọc vít có nhiều ưu điểm, khắc phục khuyết điểm phần lớn máy gia cố tương đối phù hợp với đặc điểm địa chất Việt Nam Trong nghiên cứu này, chúng em xin trình bày nội dung q trình nghiên cứu, tính tốn thiết kế cơng tác thi cơng cọc vít, với mong muốn giới thiệu đến quan tâm thiết bị gia cố móng này, đưa vào thực tiễn cho ngành xây dựng nước nhà, góp phần vào thành tựu kĩ thuật tương lai Bài nghiên cứu thực dựa sở lý thuyết khoa học xác có tính ứng dụng cao, mong q thầy bạn ý tham khảo Trong q trình nghiên cứu, khơng thể tránh số sai sót ngồi ý muốn lực có phần hạn chế thiếu kinh nghiệm thực tế Do vậy, chúng em mong nhận đóng góp, bảo quý thầy Bộ Môn Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Hữu Chí q trình hồn thiện nghiên cứu Nhóm SV lớp CGH-K52 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 Tính cấp thiết đề tài MỞ ĐẦU Việt Nam, quốc gia có bờ đất liền trải dài theo đường bờ biển, đất liền có hệ thống sơng ngịi chằng chịt, đồng thời lớp địa chất đất có nhiều mạch nước ngầm Nền móng cơng trình xây dựng nhà ở, đường sá, đê điều, đập chắn nước số cơng trình khác đất yếu thường đặt hàng loạt vấn đề phải giải như: sức chịu tải thấp, độ lún lớn độ ổn định diện tích lớn Việt Nam biết đến nơi có nhiều khu vực có đất yếu, đặc biệt lưu vực sông Hồng sông Mê Kông Nhiều thành phố thị trấn quan trọng hình thành phát triển đất yếu với điều kiện phức tạp đất nền, dọc theo dịng sơng bờ biển Thực tế địi hỏi phải hình thành phát triển cơng nghệ thích hợp tiên tiến để xử lý đất yếu Việc xử lý đất yếu vấn đề thiết quan trọng hàng đầu ngành Xây dựng đại Xử lý đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải đất, cải thiện số tính chất lý đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt đất đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho cơng trình Vì lý vậy, đất nước ta có độ cứng tương đối thấp, đất yếu, khó gia cố móng gặp nhiều trở ngại cơng tác neo giữ cơng trình lớn nhỏ khác như: Cầu, nhà máy, nhà xưởng, cột điện cao thế, khu chung cư, đê, đập…Vì vậy, tìm máy móc, thiết bị thi cơng làm việc có hiệu tối ưu khâu gia cố móng ngành xây dựng đặc điểm địa chất nước ta vô cần thiết quan trọng Mặt khác, phần lớn máy thi cơng gia cơng móng Việt Nam giới có nhược điểm sau: - Cơng suất thấp hao phí phần khơng góp phần vào cơng tác thi cơng, lượng chi phí tăng đáng kể - Gây nhiễm mơi trường lượng khí thải sinh lớn - Gây ô nhiễm tiếng ồn với cường độ cao, ảnh hưởng tới sức khỏe người hoạt động đời sống sinh hoạt khác Nhóm SV lớp CGH-K52 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 - Khi thi công phát độ rung lớn ảnh hưởng tới cơng trình khác sức khỏe người - Các máy thi cơng có kích thước lớn làm việc nơi có khơng gian rộng xa dân cư ảnh hưởng gây Những điều trên, vấn đề cấp thiết hàng đầu mà hãng công nghệ kĩ thuật cần phải giải để tăng hiệu công tác giảm nhiễm mơi trường, để giúp kĩ thuật gia cơng móng nói riêng kĩ thuật xây dựng nói chung trở nên tiên tiến Với phát triển khoa học kĩ thuật giới nay, người ta nghiên cứu cơng tác thi cơng cọc vít, phương pháp gia cố móng cọc vít áp dụng ngày phổ biến có cơng dụng bậc: neo giữ, gia cố móng cơng trình xây dựng; gia cố đất yếu; thay đối trọng máy ép cọc… Nó có ưu điểm như: Hiệu suất làm việc cao, tiêu hao nhiên liệu thấp, giảm chi phí đáng kể, lượng khí thải, tiếng ồn độ rung sinh ít, bật với kích thước nhỏ gọn nó, làm việc mơi trường có khơng gian chật hẹp, khu dân cư, giúp neo giữ cơng trình lớn, đê, điều…một cách hiệu thể mức độ kĩ thuật đại, khắc phục tất khuyết điểm nêu Với đặc điểm địa chất nước ta, máy công tác thi công cọc vít khắc phục mức độ tương đối khuyết điểm móng Tuy nhiên, việc ứng dụng cọc vít xây dựng nước ta nhiều hạn chế chưa phổ biến rộng rãi Với nhiều tính ưu việt cọc vít đáp ứng phần yêu cầu neo giữ gia cố đất Vì việc áp dụng cọc vít vào lĩnh vực xây dựng nước ta việc làm cần thiết nên ứng dụng rộng rãi tương lai, hứa hẹn loại máy gia cố móng thích hợp cho cơng trình Việt Nam đủ để nâng tầm cỡ công nghệ kĩ thuật nước ta lên tầm cao trường quốc tế Mục đích nghiên cứu đề tài: Mục đích phần lý thuyết: - Nghiên cứu xây dựng phương án neo giữ gia cố đất yếu cọc vít phù hợp với điều kiện thi cơng điều kiện kinh tế Việt Nam Nhóm SV lớp CGH-K52 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 - Tính tốn, thiết kế cơng tác thi cơng cọc vít lựa chọn máy đào sở phù hợp cho việc khoan cọc vít vào đất 2 Mục đích chung đề tài: Từ việc khảo sát thơng số cọc vít từ đề xuất phương án thiết kế cơng tác thi cơng cọc vít lựa chọn máy đào sở phù hợp với điều kiện thi công, nhằm mang lại hiệu cao Tạo điều kiện thuận lợi cho q trình thi cơng, giảm thời gian giá thành cho cơng tác gia cố móng cho cơng trình xây dựng Thúc đẩy việc áp dụng rộng rãi cọc vít vào lĩnh vực xây dựng Góp phần thay phương pháp gia cố móng truyền thống thúc đẩy kinh tế phát triển Từ nhu cầu sản xuất thực tế, nghiên cứu, tính tốn, thiết kế cơng tác thi cơng cọc vít phù hợp với điều kiện sử dụng Việt Nam, cụ thể đảm bảo yêu cầu sau: -Chi phí vận hành, lắp đặt nhỏ - Đảm bảo an tồn, khơng gây nguy hiểm cho người sử dụng - Đáp ứng yêu cầu kỹ thuật thi công - Vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng - Tuổi thọ thiết bị cao Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: cọc vít, cơng tác thi cơng cọc vít loại máy đào sở lắp cơng tác thi cơng cọc vít Nội dung nghiên cứu cụ thể đề tài sau: - Tìm hiểu sơ lược cọc vít - Khảo sát cơng tác thi cơng cọc vít - Khảo sát loại máy đào sở - Lựa chọn tính tốn sơ lược thơng số cọc vít - Thiết kế, tính tốn cơng tác thi cơng cọc vít - Lựa chọn động thủy lực - Chọn máy đào sở phù hợp Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Ý nghĩa khoa học: lựa chọn công tác thi công máy đào sở phù hợp với điều kiện thiết kế, tính tốn thi cơng Nhóm SV lớp CGH-K52 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 Ý nghĩa thực tiễn: giúp đơn vị thiết kế, thi cơng cơng trình lựa chọn loại cọc vít máy đào phù hợp để cơng tác gia cố móng đạt chất lượng đồng thời mang lại hiệu mặt kinh tế - kỹ thuật xây dựng cơng trình Giới thiệu sơ lược phương pháp gia cố móng nay: Để gia cố neo giữ móng ta có nhiều phương pháp khác sau: 5.1 Đóng cọc: Phương pháp dùng đầu búa tạo lực xung kích để đóng cọc xuống đất Loại máy sử dụng rộng rãi nước ta Có nhiều loại búa máy dùng để đóng cọc xuống đất: búa Diezel, búa rung, búa thủy lực +Ưu điểm: động, mang tính độc lập cao không phụ thuộc vào nguồn nặng lượng bên ngồi, giá thành đầu tư nhỏ +Nhược điểm: cơng thực tế đóng cọc nhỏ, tốc độ đóng cọc chậm, hiệu thấp, gây ồn, tạo độ rung động lớn nên gây ảnh hưởng đến cơng trình bên cạnh, khí thải gây nhiễm mơi trường, đóng cọc phải tiến hành vùng xa dân cư, lực đóng cọc q lớn dễ làm vỡ đầu cọc Hình Thi cơng gia cố máy đóng cọc (cọc bê tơng) Nhóm SV lớp CGH-K52 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 Ép cọc: Là phương pháp sử dụng lực ép tĩnh để hạ cọc Để tạo áp lực tĩnh người ta sử dụng xilanh thuỷ lực để ép cọc sâu vào +Ưu điểm: gây ồn, độ rung động nhỏ nên không gây chấn động cho cơng trình khác, khả kiểm tra chất lượng tốt hơn: đoạn cọc ép thử lực ép ta xác định sức chịu tải cọc qua lực ép cuối +Nhược điểm: không thi cơng cọc có sức chịu tải lớn lớp đất xấu cọc phải xuyên qua dày; trước đem cọc ép đại trà phải ép thử số cọc, cọc không đảm bảo chất lượng phải loại bỏ; trước ép cọc phải tiến hành khảo sát địa chất cơng trình; cần đối trọng lớn Cọc khoan gia cố xi măng đất: +Ưu điểm:khả xử lý sâu, thích hợp cho loại đấ tyếu; thi công nhanh, kĩ thuật thi công khơng phức tạp, rủi ro; tiết kiệm thời gian thi công chờ thời gian đúc cọc, tốc độ thi công cọc nhanh; hiệu kinh tế cao giá thành thấp; thi công điều kiện chật hẹp ,mặt ngập nước (vùng ven sông, ven biển, bãi bồi…) Nhóm SV lớp CGH-K52 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 B×h= bán kính cánh vít × bước vít Vậy lực cản tiếp tuyến với quỹ đạo cắt: = k B h = 20 15 = 2400 (N) = 2,4 (KN) - Lực cản pháp tuyến với quỹ đạo cắt, trị số xác định theo cơng thức: = ѱ (2 3) Với ѱ- hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào đặc điểm dao cắt chế độ làm việc máy, thường lấy ѱ = (0,15÷0,45) Xét cho trường hợp lưỡi cánh vít bị mịn cùn ta chọn giá trị ѱ = 0,45 => = ѱ = 0,45x2,4 = 1,08 (KN) Lực cản cắt đất : => P= = = 2,63 (KN) Hình Sơ đồ tính lực cản tác dụng vào đầu cánh vít 3.2 Tính tốn momen cản cọc: Momen cản đất tính theo cơng thức sau: M cc = P cc D = 2630 0,3 = 789 (N m) Với D đường kính cánh vít Nhóm SV lớp CGH-K52 25 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 Hình Sơ đồ tính lực momen cản tác dụng vào cánh vít  Cơng suất bơm động thủy lực:  (2.4) Chọn số vòng quay động n = 1000 v/ph theo TCVN số vòng quay phổ biến từ (600 ÷1500)v/ph  Tính tốn khả chịu tải cực hạn cọc vít [VI]: Khi cọc chịu tải trọng thẳng đứng đất tốt cọc bị phá hoại trước bị pha hoại Ngược lại bị phá hoại trước sức chụ tải cực hạn nhỏ sức chịu tải vật liệu cọc Sức chịu tải sức chịu tải cực hạn với giả thuyết vật liệu cọc chưa bị phá hoại Sức chịu tải lý thuyết bao gồm hai thành phần: sức chịu tải cực hạn mũi cọc sức chịu tải cực hạn ma sát thành cọc Qd = Qp + Qf = q dA q + f uAp (2 5) Trong đó: Q d sức chịu tải cực hạn cọc Q p sức chịu tải cực hạn đất mũi cọc Q f sức chịu tải cực hạn ma sát thành cọc q d cường độ chịu tải cực hạn mũi cọc f cường độ ma sát cực hạn trung bình quanh thành cọc A q , A p diện tích mũi cọc diện tích xung quanh thành cọc  Khi khoan cọc vào đất với độ sâu khác tải trọng phân bố khác (Hình 9) Nhóm SV lớp CGH-K52 26 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 Hình 9: Mơ phân bố áp lực tác dụng vào cọc với độ sâu khác nhau[VI] Theo Meyerhof sức chịu tải cọc tính theo cơng thức sau: Q th = A (C N c + q N q + γ B N ) (2 6) [VI] Trong đó: A: diện tích cánh vít A=π = π = 0,0716 m2 C: lực dính riêng đất Tra bảng với cấp đất IV Bảng Bảng tính chất lý cấp đất Tính chất lý đất theo cấp đất Trọng lượng riêng γ (KN/m3) Lực dính riêng C (KN/m2) I Góc ma sát 𝜙𝜙 (độ) 13 II 16 15 III 17 20 IV 19 23 STT Cấp đất  Ta C = 23 kN/m2 q: áp lực phân bố Nhóm SV lớp CGH-K52 27 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 q = γ D = 18 0,3 = 5,4 k (N/m2) Với: γ: trọng lượng riêng đất Tra bảng với cấp đất IV ta γ = (18 ÷ 19) kN/m2 ta chọn = 18 (kN/m3) D: đường kính cánh vít B: đường kính trục Nc, Nq, Nγ: hệ số để tính tốn sức chịu tải Trong Nq tính theo cơng thức: Nq = 0,5 (12 Ø)Ø/54 Với Ø góc ma sát đất tgϕ = 0,75 tgØ ϕ góc ma sát ngồi đất Mà tgϕ = µ Với µ hệ số ma sát đất thép hay hệ số ma sát đất Bảng 2 Bảng số hệ số ma sát đất [II] Cấp đất I Loại đất Than bùn Hệ số ma sát μ2 0,9-1,0 Hệ số ma sát μ1 0,5 II Á sét tươi, ẩm tự nhiên 0,7-0,8 0,5-0,6 III Đất sét khô, chặt 0,8-1,0 0,6-0,7 IV Hồng thổ rắn, sét khơ 62-0,78 0,75 chặt tra bảng với cấp đất IV ta µ = 0,75 Vậy tgϕ = 0,75tgØ = 0,75 → tgØ = → Ø = 450 → Nq = 0,5 ( 12 45 )45/54 = 94,6 Nhóm SV lớp CGH-K52 28 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 Hình 10 Biểu đồ thể mối quan hệ giá trị N q góc ma sát đất Tra bảng ứng với số liệu N q = 94,6 ta N c = 95,4 ; N γ = 163,3 → Q th = 0716 (23 95,4 + 5,4 94,6 + 0,5 18 0,09 163,3) = 203,13 kN Momen tới hạn cọc vít: M th = Q th /K t (2.7) Với K t hệ số momen thực nghiệm, ứng với cấp đất chọn ta được: K t = 23 m-1  M th = 203,13/23 = 8,833 kN.m = 8833 N.m 3.2 Lựa chọn động thủy lực để thi công cọc vít Việc lựa chọn động thủy lực lắp đặt công tác yêu cầu quan trọng, động lựa chọn có giá trị momen xoắn q nhỏ khơng đảm bảo cho cọc khoan vào đất trường hợp ngược lại: động lựa chọn có momen xoắn q lớn q trình thi cơng cọc gặp thay đổi điều kiện đất cọc dễ bị phá hủy  Chính việc lựa chọn động thủy lực phải đảm bảo yêu cầu: M cc ≤ M đc ≤ M th Nhóm SV lớp CGH-K52 29 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 (Với giá trị momen cản cắt Mcc=789N.m momen tới hạn Mth=8833N.m)  789N.m ≤ M đc ≤8833N.m Lưu lượng(l/p) Model M3X200 M3X280 M3X530 M3X800 210 300 570 860 Tốc độ quay vòng/phút Áp suất psi Bình thường 4300 4300 4300 4300 bar Cao 5000 5000 5000 5000 Bình thường 294 294 294 294 Cao 343 343 343 343 Cao 1900 1700 1400 1200 Momen xoắn lb-ft N-m Khối lượng lb 671 910 93 42 966 1310 137 62 1840 2500 199 90 2760 3750 294 133  Tra bảng động thủy lực, ứng với momen tới hạn momen cản cắt ta chọn động có số hiệu M3X800 hãng sản xuất động Kawasaki (Nhật Bản) có thông số sau: -Lưu lượng: Q = 860 (l/ph) -Áp suất: P max = 343 bar -Số vòng quay: n = 1200 (v/ph) -Momen xoắn: M x = 3750 (N m) -Khối lượng: m = 133 (kg) Hình 1: hình ảnh động M3X800 Nhóm SV lớp CGH-K52 kg 30 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 Hình 2: Biểu diễn mặt cắt ngang động M3X800 Hình 3: Các kích thước động thủy lực M3X800 Nhóm SV lớp CGH-K52 31 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 Các thơng số kích thước Giá trị Các thơng số kích thước Giá trị Các thơng số kích thước Giá trị  Các thơng số kích thước động M3X800 (đơn vị: mm) [IV] A B C D E F G H 130 350 62 312,5 27 280 178 169 I J K L M N O P 376 - Ф22 75 × 4, M16-23 92 30 310 16 S (mođun m, số z) m = 13, z = 19 Kết luận: Việc lựa chọn động thủy lực M3X800 có thông số nêu đảm bảo cho việc thi công cọc không gặp trở ngại với cấp đất khác đồng thời đảm bảo điều kiện bền cho cọc Giá trị momen động lớn nhiều so với giá trị momen cản cắt nên đảm bảo cọc dễ dàng ăn sâu vào đất (với cấp đất IV) Mặt khác, giá trị momen động nhỏ giá trị momen tới hạn, đảm bảo cọc làm việc điều kiên an toàn cho phép Nhóm SV lớp CGH-K52 32 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 CHƯƠNG IV CHỌN MÁY ĐÀO CƠ SỞ ĐỂ LẮP BỘ CÔNG TÁC Giới thiệu số loại máy có thơng số phù hợp Qua trình tìm hiểu nghiên cứu máy đào bánh lốp bánh xích ta chọn số loại máy có thơng số phù hợp sau: 1 Máy đào PC 300 LC hãng Komatsu: Hình 4.1.1 Máy đào PC 300 LC Bảng 4.1 Bảng thông số máy đào PC 300 LC Hãng sản xuất Komatsu Model Các thơng số kĩ thuật PC 300 LC Loại Dung tích gầu Cơng suất Chiều dài tay gầu Dung tích xilanh Trọng lượng Khả đào sâu Tầm vươn xa Tầm cao đổ tải Nhóm SV lớp CGH-K52 Đơn vị kW mm kg mm mm mm Giá trị Bánh xích 0,88 - 82 180 3185 8270 33208 7380 11100 7110 33 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 Máy đào cở sở HD 1250 VII hãng Kato: Hình 4.1.2 Máy đào HD 1250 VII Bảng 4.2 Bảng thông số máy đào HD 1250 VII Hãng sản xuất Kato Nhóm SV lớp CGH-K52 Model Các thông số kĩ thuật HD-1250 VII Loại Dung tích gầu Cơng suất Chiều dài tay gầu Dung tích xilanh Trọng lượng Khả đào sâu Tầm vươn xa Tầm cao đổ tải Đơn vị kW mm kg mm mm mm Giá trị Bánh xích 0,6 - 1.6 162 3140 11149 29500 7400 11160 7290 34 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 Máyđào ZX 380HH hãng Hitachi: Hình 4.1.3 Máy đào ZX 380HH Bảng 4.3 Bảng thông số máy đào ZX 380HH Hãng sản xuất Hitachi Nhóm SV lớp CGH-K52 Model ZX 380HH Các thông số kĩ thuật Loại Dung tích gầu Cơng suất Chiều dài tay gầu Dung tích xilanh Trọng lượng Khả đào sâu Tầm vươn xa Tầm cao đổ tải Đơn vị kW mm kg mm mm mm Giá trị Bánh xích 1,3 -1,8 177 3200 7790 37800 7290 11020 6970 35 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 4.1.4 Lựa chọn máy đào  Cơ sở lựa chọn máy đào + Máy có giá trị momen nằm khoảng giá trị cho phép + Công suất máy phù hợp với cơng suất động thủy lực + Máy thích hợp việc tháo gầu đào để lắp động thủy lực + Là loại máy phổ biến trên thị trường  Kết luận:  Với loại máy đào HD 1250 VII chọn có giá trị momen thỏa với giá trị momen cho phép cọc phù hợp với điều kiện địa hình nước ta nên việc ứng dụng loại máy để lắp công tác hợp lý Giá trị momen xoắn lớn máy đào lớn giá trị momen cản cắt (789 N.m), máy đào sở chọn phù hợp với yêu cầu đặt Nhóm SV lớp CGH-K52 36 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 Bảng 4.4 Bảng thông số máy đào HD 1250 VII 17 18 19 20 21 Thông số Trọng lượng hoạt động Lực đào xilanh gầu Lực đào xilanh tay gầu Tầm dài vận chuyển Khoảng rộng vận chuyển Chiều cao đến cần Chiều cao đến cabin Khoảng sáng gầm máy Chiều sâu đào lớn Tầm vươn xa Chiều cao đào lớn Chiều cao đổ tải lớn Mã hiệu Hãng sản xuất Công suất bánh đà Tốc độ động không tải Mơmen xoắn lớn Số xilanh Đường kính xilanh Hành trình píttơng Dung tích buồng đốt 22 Kiểu bơm thủy lực TT 10 11 12 13 14 15 16 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Áp suất làm việc hệ thống Lưu lượng Tốc độ quay toa Momen quay toa Tốc độ di chuyển Khả leo dốc Áp suất tác dụng lên đất Lực kéo lớn Chiều rộng guốc xích Chiều dài cần Chiều dài tay gầu Dải dung tích gầu Nhóm SV lớp CGH-K52 Đơn vị kg kN kN mm mm mm mm mm mm mm mm mm kW Giá trị 29500 173 131 11150 3200 3200 3010 480 7400 11160 1033 7290 6D22-T Mitsubishi 162 vòng/phút 1700 N m 1030 130 140 11149 Píttơng hướng trục thay đổi lưu lượng mm mm Mpa 28,5 lít/phút vịng/phút kN m km/h độ kg/ kN mm mm mm 582 10 4-5,5 35 0,61 197 600 6480 3140 0,6 -1,6 37 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận:  Kết nghiên cứu định hướng cho nhà làm nghiên cứu, thiết kế, chế tạo công tác thi công cọc vít có nhiều ưu điểm dựa nhà thi cơng có sở để lựa chọn công tác thi công máy đào sở cách hợp lý nhằm giảm chi phí gia cố đất  Kết nghiên cứu làm sở cho nhà thi công chọn động thủy lực hợp lý thi công nhằm đảm bảo cơng suất vừa đủ để q trình thi cơng diễn nhanh chóng đạt hiệu cao Đồng thời vận dụng triệt để chức máy đào Kiến nghị:  Trong trình sử dụng thi công cần phải thường xuyên bảo dưỡng để động làm việc đạt hiệu cao, đồng thời cần nâng cấp cải tiến thi công để đáp ứng nhu cầu khác việc thi công xây dựng  Cần chế tạo phận định vị cọc để việc thi công trở nên dễ dàng thuận lợi  Nếu tiếp tục tham gia nghiên cứu nhóm hồn thành phần quan trọng cịn lại như: cải tiến thi cơng chế tạo phận định vị cho cọc Nhóm SV lớp CGH-K52 38 Đề tài Nghiên cứu Khoa học Sinh viên 2013-2014 Tài liệu tham khảo [I] Phạm Hữu Đỗng (chủ biên); Hoa Văn Ngũ; Lưu Bá Thuận, Máy làm đất, NXB Xây dựng Hà Nội (2004) [II] Lưu Bá Thuận, Tính Tốn Máy Thi Cơng Đất, NXB Xây Dựng Hà Nội (2005) [III] Vũ Thanh Bình, Truyền Động Máy Xây Dựng, NXB Giao Thông Vận Tải [IV] Catalog động thủy lực hãng Kawasaki [V] Hà Ngọc Tuấn Phương pháp tính tốn sức chịu tải thẳng đứng cọc [VI] Chance civil contruction Nhóm SV lớp CGH-K52 39