Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc khi sử dụng cọc vít thay thế đối trọng,đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng MỤC LỤC Lời nói đầu Chương I – Tổng quan máy ép cọc – Tình hình sử dụng máy ép cọc 1.1 – Cấu tạo chung, phân loại, ưu nhược điểm loại máy ép cọc 1.2 Phân loại – Các loại cọc vít ứng dụng xây dựng 2.1 – Giới thiệu cọc vít 2.2 – Tình hình sử dụng cọc vít 2.3 - Các loại cọc vít điển hình xây dựng 10 2.4 – Phân loại cọc vít 10 2.5 – Công dụng, ưu nhược điểm cọc vít 13 Chương II – Tính tốn cọc vít thay đối trọng 16 2.1 – Cơ sở tính tốn 16 2.1.1 – Sơ đồ tính tốn lực giữ neo 16 2.2 – Khảo sát lực giữ neo (P) theo chiều sâu (h) 19 Chương III – Tính tốn thiết kế cọc vít 22 3.1 – Tính tốn thiết kế cọc vít 22 Chương IV – Thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng 25 4.1 – Thiết kế tổng thể máy ép cọc 25 4.1.1 – Thơng số tính tốn 25 4.1.2 – Thiết kế dây cáp neo cọc vít 25 4.1.2.2 – Tổng thể kết cấu thép 27 Tài liệu tham khảo 33 Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Lời nói đầu Tính cấp thiết đề tài: Việt Nam, nước nhiệt đới có nhiều loại đất, cấp đất, thường xuyên hứng chịu thiên tai, mưa lũ Nhiều nơi đất nước ta có đất yếu cần gia cường để tăng độ cứng vững, phương án mà nhiều nhà thiết kế cơng trình xây dựng Việt Nam giới hay dùng biện pháp gia cố móng phương pháp đóng cọc, ép cọc Trong xây dựng, đóng cọc công đoạn thiếu để gia cố móng trước thi cơng cơng trình Các cơng trình lớn yêu cầu móng phải vững nhiêu Tùy theo điều kiên địa chất quy mơ cơng trình mà người ta tính tốn thiết kế, lựa chọn loại cọc cho phù hợp Cọc nhỏ làm tre gỗ, cọc lớn làm thép, bê tông cốt thép Ở nước ta nay, xây dựng cơng trình, cơng trình cảng, nhà cao tầng sử dụng cọc ống thép, bê tông cốt thép lớn, chiều dài lên đến 40m, khối lượng đến 30 Trừ loại cọc nhỏ đóng phương pháp thủ cơng, cịn tất loại cọc có chiều dài khối lương lớn phải dung đến thiết bị chuyên dùng mà người ta gọi máy đóng cọc để thi cơng Hiện nước ta có nhiều loại máy để thi cơng móng như: Máy khoan cọc nhồi, máy búa Dieezel, máy búa thủy lực, máy búa rung động, máy ép cọc tĩnh (máy ép thủy lực)… Mỗi loại máy coc ưu nhược điểm khác Tùy theo điều kiện địa lý, mặt thi công, yêu cầu thi công để lựa chọn loại máy thi công cho phù hợp Do yêu cầu hay mục đích mà có cơng trình xây dựng bên cạnh, cơng trình khác gần nơi sinh hoạt người dân Với điều kiện vậy, q trình thi cơng móng cho cơng trình này, việc đảm bảo an tồn cho cơng trình bên cạnh việc đảm bảo môi trường sống, sức khỏe cho người dân xung quanh yêu cầu quan trọng Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Trong cơng trình thi cơng, máy ép cọc thủy lực dùng nhiều công trường, cơng trình lớn để ép, đóng cọc Hiện nay, máy ép cọc thủy lực sử dụng đối trọng để cân phản lực ép cọc để giữ máy cố định ép Hình Máy ép cọc thủy lực Việc sử dụng đối trọng để cân phản lực giữ máy ổn định làm việc gây trở ngại lớn cho công việc thi công thường chiếm diện tích lớn, ảnh hưởng đến không gian xung quanh, gây tốn thời gian vận chuyển đối trọng, chi phí chế tạo lớn, gây tốn kém, đối trọng không đặt phù hợp máy gây nguy hiểm cho cơng nhân thi cơng cơng trường bị sụp, đổ….Vì thế, nhu cầu cấp thiết làm để giữ máy ổn định, cân làm việc mà không cần đến đối trọng Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Mục đích chung đề tài: 2.1 Mục đích phần lý thuyết - Tìm hiểu loại máy ép cọc, ưu nhược điểm loại địa chất Việt Nam Đặc biệt tìm hiểu máy ép cọc thủy lực - Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế cọc vít thay đối trọng - Tính tốn, thiết kế tổng thể máy ép cọc cấu neo giữ cọc vít máy ép cọc 2.2 Mục đích chung đề tài Từ kết tính tốn lực tác dụng lên cọc vít ta tính tốn thiết kế cọc vít thay đối trọng cho máy ép cọc thủy lực sử dụng đối trọng tạo điều kiện thuận lơi cho thi công, nâng cao hiệu lao động Tạo điều kiện thuận lợi cho trình thi công, giảm thời gian giá thành cho công tác gia cố móng cho cơng trình xây dựng Từ kết nghiên cứu thiết kế tổng thể máy ép cọc cấu neo giữ cọc vít máy ép cọc Sử dụng 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 cọc vít thay đối trọng phù hợp với điều kiện sử dụng Việt Nam, cụ thể đảm bảo yêu cầu sau: - Chi phí vận hành, lắp đặt nhỏ nhất; - Đảm bảo an toàn, không gây nguy hiểm cho người sử dụng; - Đáp ứng yêu cầu kỹ thuật thi công; - Vận hành đơn giản; Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP CỌC - Tình hình sử dụng máy thi cơng móng Hiện nay, Việt Nam có nhiều máy sử dụng thi cơng móng cơng trình Có nhiều phương pháp thi cơng nên máy móc sử dụng đa dạng Những năm trước đây, thường dùng loại búa máy đóng cọc chạy dầu diesel.Loại có nhược điểm suất thấp, gây rung động phá hủy cơng trình xung quanh, gây nhiễm mơi trường khí thải thải Hiện nay, đường kính cọc q lớn dùng phương pháp khoan cọc nhồi Các máy khoan cọc nhồi thường đặt máy sở di chuyển xích Loại có ưu điểm khơng gây rung động, thi cơng cọc móng lớn, thích hợp cho cơng trình lớn, nhà cao tầng Để thi cơng cơng trình vừa nhỏ người ta sử dụng máy ép cọc thủy lực 1.1 - Cấu tạo chung, phân loại ưu nhược điểm loại máy ép cọc Máy ép cọc thủy lực có phần, phần di động để ép cọc phần tĩnh đặt đối trọng.Khung ép ép xuống nhờ xi lanh thủy lực tựa phần tĩnh có gắn đối trọng 1.2 - Phân loại 1.2.1 - máy kiểu cũ không tự di chuyển a - Giới thiệu máy Máy ép cọc thủy lực có phần, phần di động để ép cọc phần tĩnh để đặt đối trọng Khung ép ép xuống nhờ xylanh thủy lực tựa phần dầm tĩnh có gắn đối trọng, tăng cường đối trọng khối bê tông đặt lên dầm ngang Ưu điểm: Là chế tạo đơn giản, giá thành đầu tư thấp Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Nhược điểm: Là thi công chậm, khoảng di chuyển mà không cần dỡ đối trọng ngắn, di chuyển dài máy phải dỡ khối bê tông đối trọng Cơ cấu gá lắp cọc vào máy phải thực tay nên suất không cao b - Sơ đồ cấu tạo 900 Hình 1.1 – Máy ép cọc thủy lực có đối trọng 1: Mâm ép lớn ; 2: đối trọng ; 3: khung ; 4: xylanh thủy lực 5: lăn dẫn hướng ; 6: khung ép ; 7: mâm nhỏ di động 1.2.2 - Máy ép cọc tự hành a - Giới thiệu Máy ép cọc loại có phần tĩnh di động Phần di động khung ép, phần tĩnh khung máy với động cơ, bơm dầu, cần trục, đối trọng đặt Đối với máy ép cọc tự hành loại việc gắn cọc vào khung ép thực má ép, xy lanh Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng thủy lực ép vào, nhờ lực ma sát gữi chặt cọc với khung ép Trên máy có sẵn cần trục để cẩu cọc đưa vào khung ép Máy di chuyển nhờ ray đặt thép dày thép di chuyển theo máy Ưu điểm: Loại khả động cao, độc lập vận hành, suất cao Cách gắn cọc vào máy thực xylanh thủy lực Ngồi máy cịn tích hợp thêm cần trục để đặt cọc vào khung ép Khi máy di chuyển tựa lăn dầm thép, dầm di chuyển theo máy Máy đóng cọc sát tường cơng trình khác, sát bờ sơng, cơng trình kè Máy lắp ráp nhanh gọn chở phận xe kéo thông dụng b - Sơ đồ cấu tạo Hình 1.2 – Máy ép cọc tự hành 1: Khung máy ; 2: Cần trục ; 3: khung ép ; 4: Xylanh nâng hạ toàn máy; 5: Chân đế Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng - Các loại cọc vít ứng dụng xây dựng 2.1 - Giới thiệu cọc cọc vít: 2.1.1 - Giới thiệu chung cọc: Cọc vật thể dạng thanh, dạng trụ cắm vào đất theo phương trục Cọc kết cấu có chiều dài lớn so với bề rộng tiết diện ngang, đóng hay thi cơng chỗ vào lịng đất, đá, để truyền tải trọng cơng trình xuống tầng đất, đá, sâu nhằm cho cơng trình bên đạt yêu cầu trạng thái giới hạn quy định (TCXD 205:1998) Trong xây dựng, cọc dùng với nhiều mục đích khác để gia cố đất (Cọc tre, cọc tràm, cọc cát, vv.); làm móng cho cơng trình (cọc bê tơng, cọc thép, vv.); làm vách đứng ngăn đất nước (cọc ván, cọc cừ, ví dụ: cừ ván bê tơng cốt thép, cừ ván thép); để định vị mặt đất (cọc tiêu, cọc mốc, vv.) Cắm cọc vào đất thường dùng cách: đóng cọc nhờ lực va chạm búa đóng cọc; búa rung ấn cọc nhờ thiết bị chuyên dùng; ép cọc lực tĩnh 2.1.2 - Tổng quan cọc vít 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 Lịch sử hình thành: Cọc vít phát triển kỹ sư Alexander Mitchell năm 1848, tảng chúng sử dụng để neo Hải đăng sử dụng rộng rãi để neo cho trụ cầu bến cảng, từ năm 1950-1980 có 100 hải đăng sử dụng neo cọc vít dựng lên bờ biển phía đơng Hoa kỳ phát triển, sử dụng rộng rãi đến ngày Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng 2.2 - Tình hình sử dụng cọc vít: 2.2.1 - Tình hình giới: Cơng nghệ dùng cọc vít sử dụng phổ biến nước Tây Âu, với mức độ tiên tiến khoa học hiệu đem lại, quy mô sử dụng ngày mở rộng, cọc vít tỏ phương pháp gia cố móng hứa hẹn sử dụng rơng rãi giới ngành xây dựng 2.2.2 - Tình hình nước: Việt Nam, quốc gia có khí hậu nhiệt đới nên có nhiều mưa hệ thống sơng ngịi chằng chịt, mà đất nơi thực cần có cơng nghệ gia cố móng hiệu Việc tiến hành đánh giá phân tích để tìm phương pháp gia cố đất yếu thực sư không đơn giản Công việc khơng địi hỏi cao mặt kỹ thuật mà nhiều kinh nghiệm thực tế người nghiên cứu, để đánh giá, phân tích cách đắn Bộ cơng tác khoan cọc vít hồn tồn đáp ứng nhu cầu nhà xây dựng Việt Nam, công nghệ mẻ nhiều vấn đề chưa tìm hiểu cặn kẽ, đồng thời với hạn chế phát triển kinh tế nên nước ta, công nghệ chưa đươc sử dụng rộng rãi Hình 1.3 Ngọn Hải đăng sử dụng neo cọc vít Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng 2.3 - Các loại cọc vít điển hình xây dựng Hình 1.5 Các loại cọc vít hay dùng xây dựng 2.4 - Phân loại Cọc vít • Phân loại theo kích thước trục; - Loại trục lớn (đường kính từ 300mm đến 600mm); - Loại trục trung bình (đường kính từ 120mm đến 300mm); - Loại trục nhỏ (đường kính từ 120mm đến 300mm) • Phân loại theo tiết diện trục - Trục có tiết diện trịn - Trục có tiết diện vng Hình 1.6 Tiết diện loại cọc vít hay dùng xây dựng 10 Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng CHƯƠNG IV THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY ÉP CỌC DÙNG CỌC VÍT THAY ĐỐI TRỌNG 4.1 Thiết kế tổng thể máy ép cọc 4.1.1 Thông số tính tốn - Lực ép: từ 300 đến 400 - Loại cọc ép cọc bê tông cốt thép - Loại đất : cấp đất 4.1.2 Thiết kế dây cáp thép neo cọc vít Với việc sử dụng cọc vít để thay đối trọng, với loại máy ép cọc từ 300 đến 400 tân Vì cọc vít chịu lực nhổ lớn 50 Liên kết cọc vít với giá máy ép cọc ta dùng cáp thép để neo phần giá máy ép với cọc vít thể hình 4.1 Với liên kết theo tài liệu [2] tra bảng ta có hệ số an tồn cáp từ 3,5 đến nên ta chọn n=4 Từ ta có = 50.4 = 200 ; (tấn) Với ứng suất bền lớn thép = 1800 ; (N/mm2) Ta có diện tích mặt cắt ngang dây cáp thép: F= ; (mm2) (4.1) Với F- diện tích mặt cắt ngang dây cáp thép; P- lực tác dụng lên dây cáp; - ứng suất bền kéo cáp thép; Với = 200 (tấn) = 2000 (KN) = 2000 Thay vào công thức (4.1) ta có 23 (N), = 1800 ; (N/mm2) Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng F= = 1,11 = ; (mm2) Chọn dây cáp thép có đường kính 18 (mm), ta có tiết diện dây cáp thép f= = = 254,5 ; (mm2) Với vịng dây cáp quấn ta có = 2.f = 509 (mm2) Vậy số vòng dây cần quấn để đảm bảo neo khơng bị đứt m= = =2 (vịng) Hình 4.1 – dây cáp neo vào vít 24 Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng 4.1.2.2 – Tổng thể kết cấu thép A – Khung ép tĩnh Khi máy chưa làm việc: Với trọng lượng thân máy ép cọc thủy lực 10 khung ép chịu tải trọng Hình 4.2 – Kết cấu dầm cố định Chọn kích thước khung ép có chiều dài (m), rộng 0,2 (m) Ta có tiết diện mặt tì lên đất khung ép : F = 5.0,2 = ; (m2) = 10000 ; (cm2) Mỗi khung ép chịu tải trọng P = 50 (KN) = 5000 (kG) Để máy không bị lún đặt đất, áp lực máy lên tiết diện mặt tì lên đất khối thép : a = P/F ≤ ; ( kG a = 5000/10000 = 5/60 ( kG cm cm ) (4.2) ) ≤ ( kG Vậy chọn kích thước thép (m) × 0,2 (m) 25 cm ) Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Khi máy làm việc: Ta có = 500 (KN) = 925 (KN.m) Chọn vật liệu thép CT3 có thơng số [ ] = 21 (KN/cm2) [ ] = 13 (KN/cm2) = ≤[ ] (4.3) Hình 4.3 – biểu đồ mơ men khung ép tĩnh 26 Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng  ≥ = = 4404, 76 (cm3) Chọn chiều rộng dầm thép b= 20(cm), chiều cao dầm thép h =90(cm) = (   ) = 242994 (cm4) = = 5399,8 (cm3) = = 17,13 (KN/cm2) < [ (4.4) ] = 21(KN/cm2) Đảm bảo an tồn bền B - Tính dầm thép neo vít Hình 4.4 – kết cấu dầm neo vít 27 Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Hình 4.5 – biểu đồ nội lực = 500 (KN) = 75 (KN.m) Chọn vật liệu làm dầm thép CT3 có thơng số [ ] = 21 (KN/cm2) [ ] = 13 (KN/cm2) Ta có ≤[ =  F= ≥  Từ = 39 (cm2) = = ] = 13(KN/cm2) ≤[ = ] (4.5) = 357(cm3) ≥ 357 (cm3) F = 39(cm2) ta tra bảng thép chữ I chọn số hiệu thép thép I27 có = 371(cm3) 28 Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Sau tính tốn, thiết kế, ta có kết cấu tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng sau: 29 Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Kết luận kiến nghị Kết luận: Qua nghiên cứu, tính tốn thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Nhóm nghiên cứu giải vấn đề sau: - Tính tốn cọc vít thay đối trọng; - Tính tốn, thiết kế cọc vít thay đối trọng; - Thiết kế sơ tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Kiến nghị: Do trình độ cịn hạn chế thời gian cho nghiên cứu chưa nhiều nên kết nghiên cứu có tính tổng qt, kết cấu tổng thể Để hoàn chỉnh tiếp tục nghiên cứu tiếp nhóm đề tài bổ sung tính tốn chi tiết hồn thiện vẽ máy 30 Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Tài liệu tham khảo [1] PT.s Trương Quốc Thành (chủ biên) PT.s Phạm Quang Dũng Máy thiết bị nâng Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội-2004 [2] Nguyễn Văn Hợp (chủ biên), Phạm Thị Nghĩa – Lê Thiện Thành Máy trục vận chuyển Nhà xuất giao thông vận tải, Hà Nội-2000 [3] Lưu Bá Thuận- Tính tốn máy thi cơng làm đất Nhà xuất xây dựng, Hà Nội-2005 [4] Vũ Đình Lai (chủ biên), Nguyễn Xuân Lựu – Bùi Đình Nghi Sức Bền Vật liệu Nhà xuất giao thông vận tải, Hà Nội – 2012 [5] Nguyễn Tiến Nam – Kết nghiên cứu ứng dụng – Nghiên cứu thiết bị ép cọc bê tơng gia cố móng cho nhà dân có diện tích nhỏ mặt thi công chật hẹp nội thành hà nội – Tạp chí khoa học cơng nghệ xây dựng số 13/8/2012 31 TÓM TẮT Phần mở đầu Tham gia nghiên cứu khoa học hội để sinh viên vận dụng kiến thức vào việc giải vấn đề thực tế, qua nâng cao them 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 khóa 52 gồm: - Nguyễn Trọng Cường Hồ Văn Thương Ngơ Minh Hịa Đã tham gia đề tài NCKH: “ Nghiên cứu, thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng” sử dụng đối trọng để cân phản lực ép cọc để giữ máy cố định ép Việc sử dụng đối trọng để cân phản lực giữ máy ổn định làm việc gây trở ngại lớn cho công việc thi công thường chiếm diện tích lớn, ảnh hưởng đến không gian xung quanh, gây tốn thời gian vận chuyển đối trọng, chi phí chế tạo lớn, gây tốn kém, đối trọng không đặt phù hợp máy gây nguy hiểm cho cơng nhân thi cơng cơng trường bị sụp, đổ….Vì thế, nhu cầu cấp thiết làm để giữ máy ổn định, cân làm việc mà không cần đến đối trọng 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: Nêu rõ tính cấp thiết đề tài Nêu rõ tổng quan máy xây dựng Tính tốn thiết kế cọc vít thay đối trọng Tính tốn thiết kế cọc vít Thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Nội dung Hình Máy ép cọc thủy lực Lời nói đầu – Tính cấp thiết đề tài Chương I – Tổng quan máy ép cọc Trong cơng trình thi cơng, máy ép cọc thủy lực - Tình hình sử dụng máy thi công dùng nhiều công trường, cơng trình lớn để ép, đóng cọc Hiện nay, máy ép cọc thủy lực móng Hiện nay, Việt Nam có nhiều máy sử dụng thi cơng móng cơng trình Có nhiều phương pháp thi cơng nên máy móc sử dụng đa dạng Những năm trước đây, thường 1.2.2 - Máy ép cọc tự hành dùng loại búa máy đóng cọc chạy dầu diesel.Loại có nhược điểm suất thấp, gây rung động phá hủy cơng trình xung quanh, gây nhiễm mơi trường khí thải thải 1.1 - Cấu tạo chung, phân loại ưu nhược điểm loại máy ép cọc Máy ép cọc thủy lực có phần, phần di động để ép cọc phần tĩnh đặt đối trọng.Khung ép ép xuống nhờ xi lanh thủy lực tựa phần tĩnh có gắn đối trọng 1.2 - Phân loại 1.2.1 - máy kiểu cũ không tự di chuyển Hình 1.2 – Máy ép cọc tự hành 1: Mâm ép lớn ; 2: đối trọng ; 3: khung ; 4: xylanh 1: Khung máy ; 2: Cần trục ; 3: khung ép ; 4: Xylanh nâng thủy lực 5: lăn dẫn hướng ; 6: khung ép ; 7: mâm nhỏ hạ toàn máy; di động 5: Chân đế – Các loại cọc vít ứng dụng xây dựng 2.1 - Giới thiệu cọc cọc vít 2.1.1 - Giới thiệu chung cọc: Cọc vật thể dạng thanh, dạng trụ cắm vào đất theo phương trục 900 2.1.2 - Tổng quan cọc vít 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 2.2 - Tình hình sử dụng cọc vít Hình 1.1 – Máy ép cọc thủy lực có đối trọng 2.3 - Các loại cọc vít điển hình xây dựng Vít me neo (04 bộ); Neo vít (04 bộ) Giúp gia cố móng cho đất yếu Khoan lỗ để đúc cọc bê tông Khoan lỗ để đúc cọc bê tông Chương II – Tính tốn cọc vít thay đối trọng 2.1- Cơ sở tính tốn 2.1.1 – Sơ đồ tính tốn lực giữ neo Hình 1.5 Các loại cọc vít hay dùng xây dựng 2.4 - Phân loại Cọc vít 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 loại theo chiều dài trục 2.5 - Công dụng ưu điểm cọc vít - Thay đối trọng cho máy ép cọc Hình 2.1 - Sơ đồ tính lực giữ neo Cánh vít; Ống vít; Khối đất nón cụt giữ neo r bán kính phần đáy lơn khối đất giữ neo; ro bán kính cánh vít; D đường kính neo; H chiều sâu neo; G trọng lượng khối đất nón cụt giữ neo; 𝑅𝑚 lực cản ma sát bề mặt chung quang khối đất bị cắt; 𝑅𝑑 lực dính bề mặt chung quanh khối đất bị cắt; N lực nhổ neo Hình 1.8 Thiết bị ép cọc bê tơng sử dụng neo ví Xi lanh ép; Giá ép; Đòn ép; Dầm phụ (04 cái); Bộ nguồn cung cấp dầu cao áp cho xilanh; Dầm (02 cái); Ta có hàm liên hệ lực neo với chiều sâu neo: P(H) = 𝜓 Bán kính Chiều sâu Lực giữneo neo neo P(KN) r o ,(m) h(m) cấp đất 0.15 1.5 64.2 0.15 1.75 82.3 0.15 103 Bảng 2.1: Các thông số cấp đất 0.15 2.25 126.3 neo để khảo sát P theo H 0.15 2.5 152.4 0.15 2.75 181.4 0.15 213.4 0.15 3.25 248.5 0.15 3.5 287 10 0.15 3.75 328.9 11 0.15 374.4 12 0.15 4.25 423.5 13 0.15 4.5 476.5 14 0.15 4.75 533.5 15 0.15 594.5 𝜓 π.H.c �𝑡𝑔2 𝜓/4 + (( 2𝑟𝑜 + H.tg ) + 𝜓 𝜓 π (2𝑟𝑜 + H.tg ) γ H2 tg2 (45o - )tgψ + 𝜓 𝜋.𝐻.𝛾 H.tg )2 + 𝑟𝑜 + (𝑟𝑜 + H.tg ).𝑟𝑜 ] 4 P [( 𝑟𝑜 + STT 2.2 - Khảo sát lực giữ neo (P) theo chiều sâu neo (H) tương ứng với cấp đất Bán Góc ma Trọng Lực dính kính Cấp neo 𝑟𝑜 đất 0,15 30 13 0,15 35 16 15 0,15 40 17 20 0,15 45 19 23 (m) sát φ ( độ) lượng riêng γ (KN/m3) đất riêng c (KN/m2) Bảng 2.2: Các giá trị lực giữ neo P thay đổi theo chiều sâu neo H cấp đất neo Chương III - Thiết kế cọc vít 3.1 - Tính tốn thiết kế cọc vít Chọn vật liệu thép 45 Thép 45 ứng suất bền σ𝑏 (MPa) 60 ứng suất tiếp τ ứng suất cắt (N/cm ) 7371 σ𝑐 (MPa) 430 Bảng 3.1 – Bảng ứng suất thép 45 Để tính tốn cọc vít ta sử dụng lý thuyết tính tốn lực cản đào đất theo phương pháp N.G Dombropxki Công thức xác định lực cắt túy P1 : lực cắt tiếp tuyến với quỹ đạo cắt trị số xác định theo công thức P1 = k B H ; (N) Chương IV – Thiết kế tổng thể máy ép cọc dung cọc vít thay đối trọng Hình 4.3 – biểu đồ mô men khung ép tĩnh B - Tính dầm thép neo vít 4.1 Thiết kế tổng thể máy ép cọc 4.1.1 Thơng số tính tốn Lực ép: từ 300 đến 400 Loại cọc ép cọc bê tông cốt thép Loại đất : cấp đất 4.1.2 Thiết kế dây cáp thép neo cọc vít 4.1.2.2 Tổng thể kết cấu thép A- Khung ép tĩnh Hình 4.4 – kết cấu dầm neo vít Hình 4.2 – Kết cấu dầm cố định Khi máy làm việc: Ta có 𝑄𝑦𝑚𝑎𝑥 = 500 (KN) 𝑀𝑥𝑚𝑎𝑥 = 925 (KN.m) Chọn vật liệu thép CT3 có thơng số [𝜎𝑢 ] = 21 (KN/cm2) [𝜎𝑏 ] = 13 (KN/cm2) Hình 4.5 – biểu đồ nội lực 𝑄𝑦𝑚𝑎𝑥 = 500 (KN) 𝑀𝑥𝑚𝑎𝑥 = 75 (KN.m) Sau tính tốn, thiết kế, ta có kết cấu tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng sau: Tài liệu tham khảo [1] PT.s Trương Quốc Thành (chủ biên) PT.s Phạm Quang Dũng Máy thiết bị nâng Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội-2004 [2] Nguyễn Văn Hợp (chủ biên), Phạm Thị Nghĩa – Lê Thiện Thành Máy trục vận chuyển Nhà xuất giao thông vận tải, Hà Nội-2000 [3] Lưu Bá Thuận- Tính tốn máy thi cơng làm đất Nhà xuất xây dựng, Hà Nội-2005 [4] Vũ Đình Lai (chủ biên), Nguyễn Xuân Lựu – Bùi Đình Nghi Sức Bền Vật liệu Nhà xuất giao thông vận tải, Hà Nội – 2012 [5] Nguyễn Tiến Nam – Kết nghiên cứu ứng dụng – Nghiên cứu thiết bị ép cọc bê tơng gia cố móng cho nhà dân có diện tích nhỏ mặt thi cơng chật hẹp nội thành hà nội – Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng số 13/8/2012 Kết luận Qua nghiên cứu, tính tốn thiết kế tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng Nhóm nghiên cứu giải vấn đề sau: - Tính tốn cọc vít thay đối trọng; - Tính tốn, thiết kế cọc vít thay đối trọng; - Thiết kế sơ tổng thể máy ép cọc sử dụng cọc vít thay đối trọng