Trong lĩnh vực Công Nghệ Thông Tin nói riêng, yêu cầu quan trọng nhất của người học đó chính là thực hành. Có thực hành thì người học mới có thể tự mình lĩnh hội và hiểu biết sâu sắc với lý thuyết. Với ngành mạng máy tính, nhu cầu thực hành được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên, trong điều kiện còn thiếu thốn về trang bị như hiện nay, người học đặc biệt là sinh viên ít có điều kiện thực hành. Đặc biệt là với các thiết bị đắt tiền như Router, Switch chuyên dụng
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO & SẢN XUẤT ỐNG BÊ TƠNG CĨ LỖ THẤM XUNG QUANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUAY LY TÂM THAY THẾ VẬT LIỆU NHẬP NGOẠI THE RESEARCH ON DESIGN, BUILDING AND PRODUCTION OF CONCRETE PIPE WITH ABSORBING HOLES BY CENTRIFUGAL FORCE TO REPLACES IMPORTED MATERIALS NGÔ VĂN DŨNG Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TĨM TẮT Bài báo trình bày giải pháp nghiên cứu, chế tạo ứng dụng vào sản xuất loại ống bê tơng có lỗ thấm xung quanh có cường độ cao Nó có tác dụng làm tăng khả tiêu thoát nước thấm, thay khắc phục nhược điểm phương pháp tải nước cốt liệu thay loại ống nhập ngoại,vật liệu dẫn nước khác có ý nghĩa lớn công tác thiết kế, thi công sử dụng cơng trình chịu ảnh hưởng nước ngầm vận động ABSTRACT This paper presents a research on manufacturing and production of concrete rebar pipe with absorbing having holes around and high intensity It increases capacity water drainage, to eliminate the disadvantages of water by aggregate or to replace imported pipes and other materials It is a significant contribution in designing and using the constructions affected by moving underground water ĐẶT VẤN ĐỀ Quá trình thực cơng trình xây dựng đập đất, đường hầm thuỷ công, cầu giao thông, đường hầm tháo lũ, sân vận động, cơng trình thuỷ nơng, tường chắn đất, khu vực dân cư, cơng trình thể thao v.v Người ta thường thiết kế hệ thống thoát nước ngầm để hạ thấp đường bão hoà nhằm giảm bớt ổn định cơng trình mực nước ngầm dâng cao Có nhiều giải pháp thu tháo nước thấm cơng trình giải pháp hạ thấp mực nước ngầm kiểu kín mơ tả số giải pháp tiêu biểu mơ hình sau: V ï n g x © y d ù n g c ầ n đư ợ c l m k h ô Đ ng bà o ho M ặT B ằ N G K H U D  N C Ư ố n g b ª t « n g cã lỉ th u n í c t hÊm C « n g t r ×n h t h u n í c V Ët liƯu lä c Hình Hạ thấp mực nước ngầm bảo vệ khu dân cư khu vực khai thác mỏ Hình 2.Hạ thấp mực nước ngầm sân vận động bảo vệ Tuy nen ngầm đất Để hạ thấp mực nước ngầm người ta thường thiết kế hệ thống lọc dẫn nước Các giải pháp sử dụng vật liệu đá thiên nhiên, sử dụng để dẫn nước thấm thường xảy trường hợp sau: - Khả thoát nước chậm, tổ chức thi công chậm - Hệ thống lọc dễ bị tắc bịt trít sau thời gian sử dụng Đối với giải pháp sử dụng loại ống dẫn thép tráng kẽm ống PVC để dẫn nước thấm thường vật liệu có giá thành cao phải mua nước ngoại tệ Xuất phát từ yêu cầu thực tế Giải pháp thoát nước thấm vật liệu tự sản xuất nước, giá thành rẻ thay hàng nhập ngoại hoặcvật liệu đắt tiền loại vật liệu có sẵn thiên nhiên với công nghệ chế tạo, sản xuất giản đơn bảo đảm đựơc yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật cơng trình, vấn đề cần thiết CƠ SỞ TÍNH TỐN & GIẢI PHÁP CƠNG NGHỆ 2.1 CƠ SỞ TÍNH TỐN Cơ sở tính tốn dựa vào chế độ địa chất thuỷ văn dòng chảy ngầm mơi trường lỗ hổng đặc tính vật liệu nơi nước ngầm tải qua Phương trình vận động dịng thấm khơng gian mơ tả sau: H H H H (k x ) (k y ) (k z ) S0 x x y y z z t Đối với toán phẳng dịng thấm hai chiều ngang phương trình biểu diễn: H H H (T ) (T ) w µ x x y y t Đối với tốn phẳng dịng thấm chiều phương trình biểu diễn: 2H W h T a t x Khi thiết kế hệ thống tiêu thoát hạ thấp mực nước ngầm, phải tính tốn xác định đặc trưng dòng thấm lưu tốc thấm, cột nước thấm, lưu lượng nước tải qua, độ cao đường bão hoà, áp lực thấm v.v Việc tính tốn thơng số đặc trưng dịng thấm người ta sử dung tốn có điển sử dung phương pháp số kết hợp với máy tính điện tử để tính tốn Để thu dẫn tải nước thấm, tác giả đề xuất giải pháp công nghệ sản xuất loại ống bê tơng cốt thép đặc biệt có lỗ thấm xung quanh, thay loại ống đắt tiền vật liệu nhập ngoại 2.2 GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ Để nghiên cứu sản xuất loại ống bê tông, phải tiến hành thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất ống từ khâu chuẩn bị đến hoàn thành theo nguyên lý sau: 2.2.1 Nguyên lý hoạt động thiết bị s ù c h u y Ĩn ®é n g c đ a p h ần t b ê t ô n g MặT Bằ NG Tổ Má Y QUAY LY T M Hệ THố NG DẫN Đ ộ NG Má Y QUAY MặT BÊ N Củ A Tổ Má Y 2.560 R2 Khuôn bá nh đà A R1 Pl t 850 Bệ đỡ lă n Puli + trục t ruyền T Hệ thống khuôn đúc Cá c P uli truyền đông O ổ đỡ lă n Trục truyền 850 800 mg 650 Đ ộ ng điện B Hỡnh 3.B trí chung hệ thống Hình Sơ đồ tính chuyển động phần tử bê tông Nguyên lý: Ống khuôn đặt năm ngang bệ máy, khn quay trịn, nhờ lực qn tính ly tâm tạo ép chặt hỗn hợp bê tông vào thành khn Q trình đúc ống thực sau thời gian quay, lèn chặn hoàn thiện dừng hẳn Xuất phát từ nguyên lý làm việc tính tốn thơng số kỹ thuật, chúng tơi tiến hành nghiên cứu chế tạo dây chuyền sản xuất ống hoàn chỉnh từ khâu chuẩn bị đến xuất xưởng Từ hình Xét phần tử A bê tơng có hợp lực tác dung lên phần tử bê tông là: T m g P LT Khi khuôn quay với vận tốc (rad/s) ta có vận tốc điểm A: v ω.R πn 30 R tạo nên lực quán tính (lực ly tâm) Plt ép phần tử bê tông chặt vào khn có giá trị là: mv P lt gR Tổng hợp lực tác dụng vào phần tử xét là: T P g P lt Phần tử bê tông trạng thái cân tất trường hợp Ty tức là: Pylt Pyg = m.g (1) dP lt m.v r Với m khối lượng phần tử bê tông vận tốc v điểm xét: m π.π.l.r nên: dP ρ lt v ω.r 2.π.l.r.ω2 r dr 2.π2.π.l.2 r r Tích phân hai vế phương trình vi phân lực qn tính ta có tổng giá trị lực qn tính đúc ống bê tơng quay với vận tốc R P 2 dPlt 2.π.π.ρ.l r dr R Lực quán tính phân bố quanh chu vi dọc ống (2) P (R 32 R 13 ) lt lt P0 ω ρρ F π.l.R 3R Từ biểu thức (1) (2) ta có để bảo đảm tốc độ quay phần tử bê tơng lèn chặt bắt buộc tốc độ góc khuôn quay thoả mãn biểu thức sau: P 3.g (rad/s) R R R R 12 Từ xác định số vịng quay bảo đảm lèn chặt bê tông là: ω n 30.ω g v/phút 16,54 π R R1.R R12 (3) (4) 2.2.2 Tính tốn cơng xuất động để quay ống đúc Công suất động quay để lèn chặt hổn hợp bê tông náp q trình quay khn xác định biểu thức ω c (Mms Mk) 1000 η N tt Trong đó: (Kw) (5) - Mms Mơ men ma sát lăn lăn kết cấu khuôn - Mk Mô men cản quay, : hiệu suất truyền động 2.2.3 Các giai đoạn thực công nghệ đúc ống Trong thực tế sản xuất để bảo đảm an tồn lao động thuận lợi cho q trình nạp vật liêu, lèn ép vật liệu Người ta thường sử dụng động có nhiều tốc độ nhờ hộp số hộp biến tốc điện tử để thay đổi tốc độ kinh nghiệm thường chọn sau: * Giai đoan nạp vật liệu tạo hình: Tốc độ quay khuôn v = 150 -200v/phút sử dụng công thức: ω r 1,50 g R1 * Giai đoạn lèn chặt Tốc độ quay khuôn n = 300 - 400 v/phút có thẻ tính cơng thức: ω ch 3P R ρ.(R 32 R 13 ) Chọn P0 = - 1,50KG / cm2 * Thời gian đúc hoàn thành 01 sản phẩm: Tquay = 12 - 25 phút Để thực tốt dây chuyền thi cơng phải hồn thành tốt các việc từ khâu chuẩn bị khâu đúc ống, bảo dưỡng, kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm, lưu giữ kho bãi xuất chuyển công trường * Đối với khâu lắp ráp khuôn: - Khuôn để sản xuất ống theo phương pháp li tâm có mảnh số chi tiết phụ - Với ống bê tông ly tâm sản xuất tạo lỗ xung quanh, cần số chi tiết sau: + Khuôn tạo hình gồm chi tiết bắt lại với nhờ nhờ hệ thống bu lông + Các chốt để tạo lỗ q trình đúc tạo ống 2.2.4 Tính toán tiết diện lỗ thu nước vào ống Số lượng lỗ phải bảo đảm tháo đựợc lưu lượng thấm để hạ thấp đường bão hồ Trong lưu lượng thấm xác định phương pháp số phương pháp cổ điển kinh nghiêm Tồng diện tích lổ xác định biểu thức: Q , (m2) v F Tiết diện lỗ fo thường chọn dường kính = 4,5 20mm Số lượng lỗ để thu nước vào ống n; số hàng nh ; khoảng cách lỗ lo xác định: π R F n l0 2.a n h a f0 Trong đó: - v lưu tốc dịng thấm chảy vào ống kinh nghiệm nên chọn 0,1 -0,5 m/s - Q lưulượng thấm; R bán kính bình qn ống bê tơng - a = khoảng cách hàng lỗ thấm, đường kính lỗ Để sản xuất ống thực giải pháp sau: Ngoài khn cần có chi tiết chốt, nẹp, hệ thống đối trọng, neo giữ sau: HƯ THè NG T¹ O Lỗ XUNG QUANH ố NG BÊ TÔ NG Mặt b íc h b v i đà l ă n CÊU T¹ O CHè T 8mm Lc K 2-3mm B T l0 Kh u ô n t h ép d y d Ch è t t h Ðp NÑp g ỗ Bê t ô n g CT ố n g Bu l ô n g n e o g iữ n Đp v µ c h è t Hình Cấu tạo chung: Khuôn làm thép mảnh, xung quanh có khoan lỗ để lắp đặt chốt để tạo lỗ, hai đầu có mặt bích để liên kết với bánh đà dẫn 0.115 0.140 F0 q u i c c h l ỗ ố NG CấU Tạ O Củ A KHUÔ N Và Bá NH Đ LĂ N 2.295 l0 Bá NH Đ khu ô n t o ố n g Vành lă n Vành lă n a 2.560 2.500 0.500 0.690 g h Ðp n è i è NG c ¾t n g a n g è NG 400 520 2.500 2.500 400 500 2.295 Hình 6a Cấu tạo ngồi khn 0.140 0.115 Hình 6b Hình dạng sản phẩm hồn thành Chốt làm thép có dạng hình mũ, thân chốt hình trụ trịn cấu tạo nhỏ dần mũi để dễ thao rút chốt sau đúc xong bê tông Chiều dài chốt xác định sau: Lc = K + BT + (10 -11mm) Nẹp gỗ dày khoảng 30mm để cố đình giữ đầu chốt đúc 3 ÁP DỤNG THỰC TIỄN Sau thời gian nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm, sản phẩm ống bê tơng ly tâm có lỗ đưa vào sản xuất áp dụng để lắp đặt cho cơng trình hầm đường qua đèo Hải Vân Thay cho hàng nhập ngoại ống PVC đường kính 300mm 400mm Chất lượng Công ty Tư vấn nước Nippon Koei Co., Ltd Japan and Louis Berger International Inc USA in association with TEDI, Vietnam, nhà thầu Hazama, Ban Quản lý Dự án đường hầm Hải Vân, Sông Đà 10 chấp nhận để đưa vào lắp đặt tồn hệ thống nước thấm đường hầm chính, phụ, đường hầm thơng gió đường hầm Hải Vân Hiệu kinh tế: Để đánh giá hiệu kinh tế, tiến hành so sánh đơn giá cho đơn vị sản phẩm giá trị tổng sản phẩm hệ thống thu thoát nước ngầm nen Hải Vân sau: TT Loại ống Đơn vị Khối lượng Giá ống PVC giá ống BTLT Chênh lệch GT chênh lệch 300mm m 8,300 350,000 160,000 190,000 1,577,000,000 400mm m 6,400 625,000 210,000 415,000 2,656,000,000 Cộng 5,810,000,000 Sản phẩm cho thấy tiết kiệm 5,81 tỷ đồng, hiệu kinh tế không nhỏ KẾT LUẬN Qua nghiên cứu ứng dụng giải pháp công nghệ đúc ống bê tơng có lỗ thấm xung quanh phương pháp ly tâm, rút kết luận sau: Giải pháp cơng nghệ đúc sản xuất loại ống bê tơng ly tâm có đường kính, chiều dày, chiều dài theo ý muốn sản phẩm sản xuất thành công Việt Nam Sản phẩm ống bê tông có lỗ thấm xung quanh áp dụng có hiệu hạ thấp đường bão hồ góp phần nâng cao hiệu cơng trình sử dụng kinh phí xây dựng Sản phẩm áp dụng để nước thân đập, thoát nước bảo vệ tường chắn đất đặc biệt tường kè ven sơng, ven biển, cơng trình âu tàu, nơi vị trí cơng trình thường xun chịu tác dụng nước ngầm vận động Với giải pháp kỹ thuật trên, sản phẩm ứng dụng vào sản xuất để nước thấm tồn hệ thống nen qua đèo Hải Vân, thay hàng nhập ngoại thị trường chấp nhận TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] Jonathan Istok, Groundwater modelling by the finite element Method, chapter 1, page 42 - 48, American Geophysical, 1989 Nguyễn Thiệu Xuân, Trần Văn Tuấn, Máy sản xuất vật liệu cấu kiện xây dựng, trang 247-252, NXB Xây dựng, 2000 Phan Ngọc Cừ, Tôn Sỹ Kinh, Động lực nước đất, trang 45-67, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, 1981 Hồ sơ thiết kế kỹ thuật Dự án đường hầm qua đèo Hải Vân 2000 Bổ sung thiết kế 2003