Thiết kế Gầu khoan mở rộng đáy trong thi công cọc khoan nhồi

Chơng 1: tổng quan cọc khoan nhồi 1.1 Công nghệ khoan cọc nhồi 1.1.1 Các khái niệm cọc nhồi 1.1.2 Công nghệ thi công cọc khoan nhồi 1.2.1 Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách 1.1.2.2 Cọc khoan nhồi không dùng ống vách .7 1.1.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy 1.1.3.1 Đặc điểm cọc khoan nhồi mở rộng đáy 1.1.3.2 Lĩnh vực sử dụng, u nhợc điểm 1.1.3.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy .10 1.1.4 Chế tạo dung dịch Bentonite (bùn khoan) 13 1.1.5 Chế tạo lồng cốt thép thả vào hố khoan cho cọc khoan nhồi mở rộng đáy 14 1.1.6 Đổ bê tông cọc khoan nhồi mở rộng đáy 14 1.1.7 Các phơng pháp kiểm tra chất lợng cọc khoan nhồi 15 1.2 Các loại máy thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy 17 1.2.1 Máy sở 17 1.2.2 Gàu khoan (thiết bị) mở rộng đáy cọc khoan nhồi: 18 1.2.2.1 Các thiết bị khoan mở rộng đáy cọc phơng pháp khoan phản tuần hoàn 19 1.2.2.2 Các thiết bị khoan mở rộng đáy cọc phơng pháp khoan gầu 19 1.2.3 Cần máy 25 1.2.4 Khung trớc 27 1.2.5 Cần kelly .28 1.2.6 Bàn quay .28 1.2.7 Hệ kết nối trung tâm 28 1.2.8 Tang ô thủy lực cáp đin 28 Lựa chọn phơng án thiết kế - Giới thiệu máy thiết kế - Nội dung đồ án tốt nghiệp .30 Lựa chọn phơng án thiết kế 30 Giới thiệu máy thiết kế .32 Nguyên lý làm việc: 33 Nội dung đồ án tốt nghiệp 33 Chơng 2: tính toán chung .34 2.1 Thông số máy thiết kế 34 2.1.1 Máy sở 34 2.1.2 Thiết bị gầu khoan BK - 10 35 Page 2.1.3 Thiết bị cần Kelly .36 2.2.Tính toán lực tác dụng lên cấu 36 2.2.1 Tính toán thiết kế thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy 36 2.2.1.1 Mô hình tính toán 36 2.2.1.2 Lập phơng trình chuyển động điểm lỡi cắt 38 39 2.2.1.3 Tính lực cản cắt đất: 39 2.2.2.Tính lc nâng cn Kelly v gu khoan 43 2.2.3 Tính lực tác dụng lên xilanh nâng hạ khung trớc: .45 48 2.3.4 Tính lực nâng cần Sc2 49 2.2.6 Tính mômen cản sinh quay bàn quay 50 2.2.7.Tính toán cấu di chuyển: 53 2.3 Tính công suất thiết bị mở rộng đáy cọc khoan nhồi 54 2.3.1 Công suất quay trục chính: 54 2.3.2 Công suất mở rộng cánh: 55 2.3.3 Công suất vận hành chung cho thiết bị: 56 2.3.4 Công suất nâng cần Kelly 56 2.3.5 Công suất cấu nâng hạ khung trớc .57 2.3.6 Công suất cấu nâng cần 57 2.3.7 Công suất cấu quay máy 57 2.3.8 Công suất cấu di chuyển .57 Chơng 3: tính toán cấu nâng hạ cần chính, nâng hạ thiết bị khoan .59 3.1 Tính toán cấu nâng hạ cần chính: 59 3.1.1 Tính lực nâng cần Sn: .59 ChơnG 4: TNH TOán THIT K CM TANG NâNG HCN CHNH, nâNG H THIT B KHOAN 66 4.1Tính toán cụm tang nâng hạ cần chính: 66 4.1.1 Tính chọn cáp : 66 4.1.4 Tính chọn mô tơ thủy lực 71 4.1.5 Chọn phanh 73 4.2Tính toán thiết kế cụm tang nâng hạ thiết bị khoan: 74 4.2.2Chọn puly dẫn hớng cáp 75 4.2.3 Tính toán cụm tang: 76 4.1.4 Tính chọn mô tơ thủy lực 78 4.1.5 Tính tỉ số truyền, chọn hộp giảm tốc: 79 4.1.6 Chọn phanh 80 Page G=68(kg) 81 Chơng 5: tính bền cần .81 5.1 Chọn kiểu dạng, thông số hình học kết cấu cần 81 5.2 Xác định lực tác dụng lên cần 82 5.4 Sơ đồ tính toán 91 Tài liệu tham khảo 101 Page Lời nói đầu Đất nớc ta trinh đổi từ nớc sản xuất nông nghiệp lạc hậu trở thành nớc công nghiệp Muốn nh trớc tiên cần xây dựng sở hạ tầng vững mạnh với nhiều khu công nghiệp, khu đô thị, mạng lới giao thông đại với nhiều công trình có tải trọng lớn nh nhà cao tầng, cầu cống, công trình ngầm đòi hỏi phải có thiết bị thi công đất chuyên dụng với tính đặc biệt có khả thực đợc Một số máy khoan cọc nhồi để đào đất với khối lợng lớn độ sâu tới 50m, nhiên máy khoan cọc nhồi thờng cha phát huy hết hiệu mặt công nghệ, kinh tế thiết bị thi công cọc khoan nhồi Là sinh viên nghành Cơ Giới Hóa Xây Dựng, em muốn học hỏi có thêm hiểu biết loại máy móc thiết bị phục vụ cho trình xây dựng Xuất phát từ nhu cầu thực tế xã hội lòng yêu thích thân em vui em đợc giao đồ án tốt nghiệp với đề tài: "Thiết kế máy khoan mở rộng đáy công nghệ thi công cọc khoan nhồi" Em xin chân thành cảm ơn ThS Hoa Văn Ngũ ThS Nguyễn Tiến Nam trực tiếp hớng dẫn tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án tiến độ đầy đủ khối lợng mà môn Cơ Giới Hóa Xây Dựng giao Em xin chân thành cảm ơn thầy khoa Cơ Khí Xây Dựng cho em nhiều nhận xét quý báu để nội dung đồ án đợc tốt giúp em hiểu, nắm vững kiến thức thi công máy xây dựng Tuy nhiên, thời gian, trình độ có hạn chắn tránh khỏi sai sót, em mong bảo thầy cô bạn để kiến thức khoa học kỹ thuật em ngày hoàn thiện Hà Nội, Ngày 28 tháng 05 năm 2012 Sinh viên Vũ Ngọc Châu Page Chơng 1: tổng quan cọc khoan nhồi 1.1 Công nghệ khoan cọc nhồi 1.1.1 Các khái niệm cọc nhồi Cọc nhồi loại cọc đợc chế tạo chỗ cách khoan hố khoan đất, sau trực tiếp rót vật liệu (bê tông, bê tông cốt thép cát) vào hố để tạo thành cọc Loại cọc khắc phục đợc nhiều nhợc điểm phơng pháp hạ cọc cứng vào đất nh chiều sâu, tiết diện cọc giới hạn, yếu tố môi trờng Vì vậy, yêu cầu đờng kính cọc, chiều sâu cọc lớn tốt sử dụng cọc khoan nhồi Kích thớc cọc khoan nhồi cho thng từ 0,60m đến 3,00m qua địa tầng với chiều sâu từ 10m đến 120m Công nghệ công cọc khoan nhồi đờng kính lớn giải đợc vấn đề kỹ thuật móng sâu điều kiện địa chất phức tạp Từ thập kỷ 60 đến thập kỷ 80 kỷ 20, phơng pháp thiết kế công nghệ thi công đợc phát triển mạnh cọc khoan nhồi đợc xem nh hệ thống hệ móng tin cậy cho công trình giao thông Mỹ, Anh số nớc khác Thế nhng việc thi công cọc khoan nhồi đợc áp dụng đại trà vào Việt Nam, chủ yếu công ty liên doanh nớc đầu t, nhng lịch sử phát triển cọc nhồi đợc ghi nhận sớm Trong khoảng chục năm trở lại đây, với xuất nhiều công trình giao thông, thuỷ lợi, đặc biệt nhà cao tầng công nghiệp đòi hỏi chất l ợng công trình khắt khe việc lựa chọn đợc giải pháp móng hợp lý đợc quan tâm Giải pháp cọc nhồi thuộc loại móng công trình khuất, có nhiều u điểm nh thi công ồn, rung động thiết kế chọn kích thớc cọc linh hoạt phù hợp với tải trọng công trình địa tầng xây dựng thay đổi nên thay móng bè, móng hộp, móng khối, móng trụ móng cọc đúc sẵn không đủ lợng đóng cọc tới tầng đất sâu Vì vậy, móng cọc khoan nhồi ngày đợc a chuộng phát triển mạnh mẽ Việt Nam Theo phơng thức truyền tải xuống ngời ta phân loại cọc nhồi nh sau (Hình 1.1): a) Cọc tựa Là loại cọc mà đầu cọc đợc tựa lên tầng đất cứng chịu lực Tải trọng truyền từ đầu cọc xuống Trong trờng hợp ngời ta không tính đến ma sát thân cọc với đất Cọc tựa đợc chia làm loại: - Cọc tựa hình trụ gọi cọc thẳng - Cọc mở rộng đáy: loại cọc ngày phát triển đợc ứng dụng rộng rãi có u điểm lớn khả chịu lực kinh tế b) Cọc ma sát Là loại cọc mà đợc thiết kế chịu tải trọng nhờ ma sát thân cọc với đất, không tính đến lực cản đầu cọc Page c) Cọc kết hợp Là loại cọc vừa chịu tải đầu cọc, vừa chịu lực ma sát, cọc có kết cấu giống nh hai loại nhng tải trọng công trình truyền qua đầu cọc ma sát thành bên Tầng đất yếu Tầng đất yếu Tầng đất cứng Tầng đất cứng áp lực đầu cọc b Cọc mở rộng đáy với góc mở 30 áp lực đầu cọc a Cọc tựa b1 Đáy mở rộng dạng chuông Tầng đất yếu Tầng đất yếu Đất trung bình Đất trung bình Đá mếm/cứng Đá mềm/cứng b2 Đáy mở rộng dạng vòm Vách hố thô ráp Không có áp lực đầu cọc (giả thiết) Ma sát bên Vách hố thô ráp Ma sát bên áp lực đầu cọc c Cọc ma sát d Cọc kết hợp Hình 1.1 Các loại cọc khoan nhồi Page 1.1.2 Công nghệ thi công cọc khoan nhồi Trên giới có nhiều công nghệ thiết bị thi công khoan nhồi nhng có hai nguyên lí đợc sử dụng tất phơng pháp thi công là: - Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách - Cọc khoan nhồi không dùng ống vách 1.2.1 Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách Loại thờng đợc sử dụng thi công cọc nằm kề sát với công trình có sẵn điều kiện địa chất đặc biệt Cọc khoan nhồi có dùng ống vách thép thuận lợi cho thi công lo việc sập thành hố khoan, công trình bị bẩn sử dụng dung dịch Bentonite, chất lợng cọc cao Nhợc điểm phơng pháp máy thi công lớn, cồng kềnh, máy làm việc gây rung, tiếng ồn lớn khó thi công cọc có độ dài 30m 1.1.2.2 Cọc khoan nhồi không dùng ống vách Đây công nghệ khoan phổ biến Ưu điểm phơng pháp thi công nhanh, đảm bảo vệ sinh môi trờng ảnh hởng đến công trình xung quanh Phơng pháp thích hợp với loại đất sét mềm, nửa cứng nửa mềm, đất cát mịn, cát thô lẫn sỏi có cỡ hạt từ 20-100mm Có phơng pháp thi cụng cọc khoan nhồi không sử dụng ống vách: a) Phơng pháp thổi rửa (phản tuần hoàn): Máy đào sử dụng guồng xoắn để phá đất, dung dịch Bentonite đợc bơm xuống hố để giữ vách hố đào Mùn khoang dung dịch đợc máy bơm máy nén khí đẩy từ hố khoan lên đa vào bể lắng để lọc tách dung dịch Bentonite tái sử dụng Công việc đặt cốt thép đổ bê tông tiến hành bình thờng - Ưu điểm: Phơng pháp có giá thiết bị rẻ, thi công đơn giản, giá thành hạ - Nhợc điểm: Tốc độ khoan chậm, chất lợng độ tin cậy cha cao b) Phơng pháp khoan gầu: Theo công nghệ khoan này, gầu khoan thờng có dạng thùng xoay cắt đất đợc đa Cần gầu khoan có dạng Ăng-ten, thờng đoạn truyền đợc chuyển động xoay từ máy đào xuống gầu nhờ hệ thống rãnh Vách hố khoan đợc giữ ổn định nhờ dung dịch Bentonite Quá trình tạo lỗ đợc thực dung dịch Bentonite Trong trình khoan thay gầu khác để phù hợp với đất đào để khắc phục dị tật lòng đất - Ưu điểm: Thi công nhanh, việc kiểm tra chất lợng dễ dàng thuận tiện, đảm bảo vệ sinh môi trờng làm ảnh hởng đến công trình lân cận - Nhợc điểm: Phải sử dụng thiết bị chuyên dụng giá đắt, giá thành cọc cao Page Phơng pháp đòi hỏi quy trình công nghệ chặt chẽ, cán kỹ thuật công nhân phải thành thạo, có ý thức tổ chức kỷ luật cao Do phơng pháp khoan nhanh chất lợng đảm bo phơng pháp khác, nên công trình lớn Việt Nam chủ yếu sử dụng phơng pháp thiết bị Đức (Bauer), Italia (Soil-Mec)và Nhật Bản (Nippon Sharyo) 1.1.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy 1.1.3.1 Đặc điểm cọc khoan nhồi mở rộng đáy Cọc khoan nhồi mở rộng đáy cọc khoan nhồi có đờng kính đáy cọc đợc mở rộng đờng kính thân cọc Sức mang tải cọc tăng lên tăng sức mang tải dới mũi cọc Việc mở rộng đáy cọc nhồi đợc áp dụng từ cuối kỷ XIX nớc giới, phát triển mạnh đầu kỷ 90 kỷ XX Năm 2002, có thiết bị khoan khoan c cc với đờng kính tới 6m, xuống chiều sâu 80m với khả mở rộng đáy với đờng kính tới 10m Sức chịu tải cọc lên tới từ 1000 đến 2000 cọc thẳng từ 3000 đến 4000 cọc mở rộng đáy Tại Việt Nam, ngày nhiều công trình xây dựng qui mô lớn, đòi hỏi nên móng có khả chịu tải lớn, theo công nghệ truyền thống chúng phải tăng số lợng cọc tăng đờng kính cọc, điều làm giá thành thi công công trình cao, giải pháp hợp lí mở rộng đáy cọc khoan nhồi để nâng cao khả chịu tải cọc Cùng với phát triển KHCN với xu hội nhập nhiều công ty, đơn vị thi công móng nớc trang bị cho máy móc thiết bị đại Hiện nay, mũi khoan chuyên dùng mở rộng cọc đáy khoan nhồi đợc vài đơn vị nhập đa vào công nghệ khoan cọc nhồi mở rộng đáy ứng dụng nớc Có thể kể đến nh Công ty TNHH TONECO, Công ty Cổ phần xây dựng móng JIKON Công trình ứng dụng công nghệ cọc khoan nhồi mở rộng đáy điển hình nh công trình Đài truyền hình Việt Nam năm 2006 với 300 cọc khoan nhồi mở rộng đáy, Công trình nâng cấp Bệnh viện Bạch Mai 1.1.3.2 Lĩnh vực sử dụng, u nhợc điểm a) Ưu điểm bật cọc khoan nhồi mở rộng đáy: - Cùng điều kiện đất nền, cọc mở - So với cọc thẳng tải trọng rộng đáy có sức chịu tải lớn cọc mở rộng đáy giảm đợc khoảng khoảng lần so với cọc thẳng 50% khối lợng bê tông cần đổ đờng kính khoảng 50% số lợng đất cần khoan đào vận chuyển Page Hình 1.2 So sánh cọc trụ cọc mở rộng đáy - Rút ngắn đợc thời gian thi công giảm giá thành xây dựng - Tăng khả chống nhổ cọc Có trờng hợp lớp đất cứng nằm độ sâu phía mũi cọc, ngời ta thực việc mở rộng thân cọc lớp đất ấy, nhiều trờng hợp mở rộng 2-3 đốt thân cọc, với khoảng cách tối u hai đốt từ 1,25ữ1,5 đờng kính đáy cọc mở rộng b) Phạm vi áp dụng công nghệ cọc khoan nhồi mở rộng đáy: Trong thực tế ngời ta tạo đáy mở rộng cọc có đờng kính bé 760mm Cọc khoan nhồi mở rộng đáy thờng áp dụng cho loại đất đồng với sức chịu tải tính toán từ 100 đến 500 tấn, cho đất cứng với sức chịu tải tính toán từ 500 đến 4000 Một cọc khoan nhồi đất đồng có đợc lực chịu tải nhờ tổ hợp sức tăng thành phần sức chịu tải đáy cọc Kỹ thuật mở rộng đáy cọc khoan nhồi trình tạo lỗ thờng đợc áp dụng cho loại đất có khả tự ổn định không cần chống giữ, tốt đất sét dẻo đến cứng Việc tạo đáy cọc mở rộng loại đất không dính có chứa n ớc đòi hỏi phải sử dụng loại máy khoan xoay chạy thuỷ lực hoạt động dới dung dịch sét Bentonite Nhìn chung tạo đợc phần mở rộng đáy đất thoát nớc dạng hạt (granular soils) nằm dới mực nớc ngầm Ngoài nên tránh lựa chọn làm cọc mở rộng đáy đất ổn định hay ngập nớc, luôn có nguy sập lở phần đáy mở rộng trình tạo lỗ nh đổ bê tông cọc Những điều kiện không thích hợp với cọc rộng đáy: + Lớp địa chất mềm yếu; + Đất pha cát, lẫn sỏi rời rạc; + Cuội sỏi có đờng kính 10ữ15mm lớn hơn; + Lớp chịu tải nằm nghiêng 300 dốc hơn; Page + Chịu áp lực bên dới mực nớc ngầm; + Dới dòng nớc chảy ngầm (hơn 3m/phút); + Lớp mang tải cứng 1.1.3.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy Các phơng pháp thi công mở rộng đáy cọc đợc ứng dụng giới liệt kê nh sau: a) Đào thủ công: Phơng pháp đợc ứng dụng việc đào hố đào khô mực nớc ngầm phía dới đáy hố phơng pháp đào thủ công hố đào đợc bảo vệ chắn gỗ thép, đợc sử dụng cho cọc tơng đối ngắn b) Khoan mở rộng đáy:Có hai phơng pháp khoan mở rộng đáy đợc ứng dụng phơng pháp khoan phản tuần hoàn phơng pháp khoan đất Đây hai phơng pháp thi công mở rộng đáy chủ yếu * Mở rộng đáy hố phơng pháp khoan phản tuần hoàn Đây phơng pháp khoan đợc sử dụng sớm đến sử dụng rộng rãi việc khoan mở rộng đáy cọc Công đoạn khoan mở rộng đáy hố khoan cọc nhồi đợc tiến hành khoan hoàn tất cọc nhồi theo đờng kính quy định Hệ thống bơm hút: đất cắt đợc bơm lên với nớc thùng chứa thùng chứa, đất đợc lắng xuống đáy, nớc đợc bơm trở lại hố khoan Hệ thống bơm khí nén: đợc ứng dụng trờng hợp hố khoan sâu, sử dụng bơm hút gặp khó khăn vận chuyển đất lên, ngời ta dùng hệ thống khí nén Khí nén đợc cung cấp qua ống dẫn khí chạy song song với ống hút Khí nén đợc bơm vào ống hút qua vòi bơm đặt phía đáy ống khoan Nh trọng lợng riêng hỗn hợp khí nớc ống giảm nhỏ trọng lợng riêng nớc bên ống khoan Nói cách khác ta tạo chênh lệch áp suất ống hút Và nh vậy, hỗn hợp đất nớc ống bị đẩy lên Hỗn hợp đợc đa vào bể chứa, đất lắng lại thùng chứa nớc đợc bơm trở lại hố khoan Hiện có nhiều loại thiết bị khoan đợc trang bị bơm chìm đặt dới đáy với việc ứng dụng lỡi cắt cải tiến, đất cắt đợc đẩy lên thùng chứa Thi công mở rộng đáy cọc nhồi phơng pháp khoan phản tuần hoàn đợc ứng dụng sớm phổ biến có u điểm bật nh sau: - Hiệu suất khoan cao, đất đợc đẩy lên với nớc nên hiệu suất khoan cao giảm đợc thời gian thi công - Không gây ồn rung động ảnh hởng đến môi trờng xung quanh - Không cần ống chống sử dụng ống định hớng bùn khoan - Có thể khoan hố khoan có đờng kính lớn, qua tầng đất cứng sử dụng lỡi khoan đặc biệt Page 10 12 S''c 3500 Gbq Y'1 Gk X'1 1500 3000 Hình 5.7 Sơ đồ lực tác dụng vào khung trờng hợp S ''c = Gk 1,5 + Gbq 3,5 = 27,9kN X = S ''c cos120 = 29, cos120 = 29kN Y1 = Gbq + Gk S ''c sin120 = 25 + 15 29, sin120 = 33,8kN Wg = 7.1 kN(tính nh trờng hợp 1) Gn =75kN tải trọng nâng cấu ph Snp =76,5kN tải trọng nâng cấu phụ Gkl =30,4kN- Trọng lợng cần kelly Sk :lực kéo cần Kelly Sk =Gk.cos 90 =30,03 kN Sck=Sk =30,03 kN Lực quán tính nâng Pqt = m.a = Gn v g t V=55 m/p=0.9m/s-Vận tốc nâng hạ cấu phụ t =1,5s Thời gian chuyển động không ổn định Pqt = 75 0,9 = 4,5(kN) 9,81 1,5 Sn lực kéo cần giàn không gian Lấy mômen với điểm O2: M 02 =0 Sn = (Gn + Pqt ).r '5 + Gc r '4 + S ''c r '6 + Sck Lc sin 9,5o + Wg Lc sin 700 + Y1.r '8 X 1.r '9 Sck r '10 S np r '11 S n = 177,3kN r '7 ( Pqt + Gn ) x = ( Pqt + Gn ) cos 70 = 27, kN ( Pqt + Gn ) y = ( Pqt + Gn ) sin 700 = 74, kN Wgx = Wg sin 700 = 6, kN Wgy = Wg cos 700 = 2, 4kN Gcx = Gc cos 700 = 8, 2kN Gcy = Gc sin 700 = 22, 5kN S nx = Sn sin11,1o = 34,13kN Sny = S n cos11,1o = 174kN Sckx = Sck sin 6o = 3, 2kN Scky = Sck cos 6o = 30,13kN S npx = Sck sin 3, 2o = 4,3kN S npy = S np cos 3, 2o = 76.3kN S ''cx = S ''c cos8o = 27, 6kN Scy = Sc sin 8o = 3,9kN X 1x = X sin 700 = 27, 3kN X 1Y = X cos 700 = 9,9kN Y1x = Y1 cos 700 = 11,5kN Y1 y = Y1 sin 700 = 31,8kN kích thớc tiết diện cần nh hình vẽ sau: B - B T L 1:5 Hình 5.8 tiết diện cần 5.3 Các giả thiết tính toán cần Khi tính toán cần cần trục giống nh tính toán hệ gìan không gian với gỉa thiết tính toán nh sau: - Trục đồng quy tim nút gìan, lực tập trung đặt trực tiếp vào nút giàn - Xem nút giàn nút cứng sơ đồ hóa tính toán Với giả thiết nội lực giàn lực doc (kéo nén) Khi cấu tạo giàn thỏa mãn yêu cầu: Trục phảI đồng qui tim nút,tiết diện ngang phảI đối xứng qua mặt phẳng giàn Để đơn giản hóa cho trình tính toán kết cấu thép cần ta dùng phần mềm SAP2000 V14 Khi sơ đồ hóa cần để tính toán ta chấp nhận giả thiết sau: - Xem chốt chân cần hai gối cố định - Cáp neo cần gối di động (hoặc tơng đơng với cáp mềm)(thành phần lực theo phơng Ox thay gối di động) - Ti trọng trọng lợng thân kết cấu thép cần giàn đợc tính toán xác định dựa theo thông số hình học ban đâu tùy theo phơng pháp tính toán kết cấu Khi sử dụng chơng trình SAP2000 để tính kết cấu tay cần tải trọng đợc phân nút có kể đến hệ số vợt tải sai số chế tạo, mối hàn (sai số thờng lấy 10% theo TCVN4244-2005) 5.4 Sơ đồ tính toán Cần giàn đợc mô tả phần tử theo chơng trình SAP2000 + Thanh biên kí hiệu: Thanh bien + Thanh bụng kí hiệu: Thanh bung Trong giới hạn thuyết minh không cho phép trình bày toàn sơ đồ, mà ch trích dẫn số sơ đồ nh sau: Hình 5.9 Sơ đồ kết cấu cần giàn 3D Hình 5.10 hình biên 74, 77 chịu lực nén lớn Hình 5.11 Hình biên 485 chịu lực kéo lớn Hình 5.12 307 chịu lực nén lớn Hình 5.13 biểu đồ lực dọc Hình 5.14 ảnh 74, 77, 485 chịu lực dọc lớn Ta có bảng tổng hợp giá trị nội lực lớn kết tính SAP nh sau: Bảng 5.1 tổng hợp số chịu lực dọc lớn nhất: TABLE: Element Forces - Frames Frame Station OutputCase CaseType P FrameElem Text M Text Text KN Text 74 COMB TH1 Combination -167.84 74-1 74 0.43 COMB TH1 Combination -167.84 74-1 74 0.86 COMB TH1 Combination -167.84 74-1 77 COMB TH1 Combination -178.53 77-1 77 0.43 COMB TH1 Combination -178.53 77-1 77 0.86 COMB TH1 Combination -178.53 77-1 81 COMB TH1 Combination -163.28 81-1 149 COMB TH1 Combination 150.42 149-1 149 0.43 COMB TH1 Combination 150.42 149-1 149 0.86 COMB TH1 Combination 150.42 149-1 485 COMB TH1 Combination -177.41 485-1 485 0.43 COMB TH1 Combination -177.41 485-1 485 0.86 COMB TH1 Combination -177.41 485-1 307 0.86 COMB TH1 Combination -95.79 307-1 5.5 Kiểm tra bền Ta kiểm tra cho chịu lực dọc lớn nhất: Thanh biên, cần giàn Vì cần chịu nén nên ta bỏ qua nội lực khác mà xét đến lực dọc 5.5.1 tính bền biên Thanh biên tiết diện tròn 70/65, chịu lực nén lớn 178,53 (kN), dài l = 200(cm) Tiết diện thanh, F=.(d12- d22)= .(72- 6,52) = 21,2 cm2 Bán kính quán tính I 0,1( d14 d ) 0,1(7 6,54 ) = = F F 21, r= = 1,7 (cm) Chiều dài tính toán: lo = à.l Vì xiên hai đầu ngàm nên = 0,5 lo =0,5.86 =43 (cm) lo 43 = = 25,3 r 1, Độ mảnh: = Dựa vào phụ lục [5] Hệ số = 0,935 Độ bền độ ổn định phải thoả mãn: N [ ] F = 178, 53 = 0,935.21, = (kN/cm2) = 90 N/mm2 vật liệu chế tạo biên thép Q345 có giới hạn bền chảy 345 N/mm nên, biên đủ bền 5.5.2 Tính bền Thanh đứng mặt bên tiết diện tròn 32/24, chịu lực nén lớn 95,79 (kN), dài l = 95 (cm) Chịu lực kéo lớn 22,38 KN Tiết diện thanh, F=.(d12- d22)= .(3,22- 2,42) = 14,1 cm2 Bán kính quán tính I 0,1(d14 d ) 0,1(3, 2, 4 ) = = F F 14,1 r= = 0.71(cm) Chiều dài tính toán: lo = à.l Vì đứng hai đầu ngàm nên = 0,5 lo =0,5.0,95 =0,475 (cm) lo 95 = = 133,8 r 0, 71 Độ mảnh: = Hệ số = 0,313 Độ bền độ ổn định phải thoả mãn: N [ ] F = 95, 79 = 0,313.14,1 = 21,7 (kN/cm2) = 217 N/mm2 Thanh đợc làm từ thép Q345 có giới hạn chảy 345 (N/mm2) So sánh ta thấy < [] Vậy thoả mãn điều kiện bền Kết luận Nh tính toán trên, ta thiết kế, chế tạo đợc thiết bị thi công theo yêu cầu đề Trong trình thiết kế, hạn chế tài liệu, lý thuyết tính toán thời gian thực nên không tránh khỏi sai sót Sau thực đồ án, nhng tính toán, thiết kế trên, ta tìm hiểu nắm bắt đợc kết cấu, công nghệ thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy Dựa điều kiện thiết bị nhu cầu thi công cọc khoan nhồi nớc ta nay, hoàn toàn tính toán, thiết kế, chọn thiết bị công tác, làm việc theo yêu cầu, để sử dụng thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy giúp tăng hiệu kinh tế, đáp ứng tính kỹ thuật khắt khe công trình đồng thời tăng khả cạnh tranh doanh nghiệp Qua trình làm đồ án, em trân trọng cảm ơn thầy giáo môn, đặc biệt thầy Hoa Văn Ngũ thầy Nguyễn Tiến Nam trực tiếp hớng dẫn em thực đồ án Tài liệu tham khảo Gv.ThS Hoa Văn Ngũ, Lu Bá Thuận, Phạm Hữu Đổng, Máy làm đất, Nhà xuất Xây dựng 2004 Gv.Ths Hoa Văn Ngũ, Tài liệu hớng dẫn Đồ án môn học Máy làm đất PGS.TS Trơng Quốc Thành, Hớng dẫn đồ án máy nâng, Trờng Đại Học Xây Dựng 1992 Đặng Thế Hiển, TS Phạm Quang Dũng, Gv.ThS Hoa Văn Ngũ, Bản vẽ máy nâng chuyển Trờng đại Học Xây Dựng 1985 PGS.TS Phạm Văn Hội, PGS.TS Nguyễn Quang Viên, ThS Phạm Văn T, Kết cấu thép cấu kiện bản, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2006 Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế Chi tiết máy, Nhà xuất giáo dục Lu Bá Thuận, Tính toán máy thi công đất, Nhà xuất Xây dựng 2005 TS Trơng Quốc Thành, TS Phạm Quang Dũng, Máy thiết bị nâng, Nhà xuất Xây dựng 2002 PGS.TS Vũ Liêm Chính,TS Trơng Quốc Thành, TS Phạm Quang Dũng, Cơ sở thiết kế máy xây dựng, Nhà xuất Xây dựng 2002 10 Lê Ngọc Hồng Sức bền vật liệu, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1998 11 PGS.TS Vũ Liêm Chính, PGS.TS Đỗ Xuân Đinh, KS Nguyễn Văn Hùng, KS Hoa Văn Ngũ, TS Trơng Quốc Thành, PGS.TS Trần Văn Tuấn, Sổ tay Máy xây dựng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 12 Nguyễn Bá Kế, Thi công cọc khoan nhồi, Nhà xuất Xây dựng 1997 13 Giới thiệu thiết bị hãng NIPPON SHARYO Co Ltd (Nhật Bản),2007 14 Cataloge hãng PARKER (Mỹ) Cataloge hãng DEGO-HYDRAULIK (Đức) [...]... phơng án thi t kế - Giới thi u máy thi t kế - Nội dung đồ án tốt nghiệp Lựa chọn phơng án thi t kế Theo đầu đề thi t kế, với kích thớc đáy cọc mở rộng: d x D x h = 970 x 1600 x 2950 mm Theo công nghệ thi công đã giới thi u nh trên, ta có phơng án thi t kế nh sau: - Loại cọc: Cọc tựa mở rộng đáy - Công nghệ thi công cọc nhồi: thi công cọc khoan nhồi không sử dụng ống vách dùng phơng pháp khoan gầu - Công. .. thi t bị khoan mở rộng đáy cọc còn dè dặt Nguyên nhân vì mở rộng đáy bằng máy chậm hơn và không áp dụng tốt đối với đất cứng Dần dần cùng với sự phát triển của công nghệ chế tạo, thi t bị khoan mở rộng đáy cọc nhồi ngày càng hoàn thi n hơn 1.2.2.1 Các thi t bị khoan mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp khoan phản tuần hoàn 3 4 2 1 5 Mở Đóng Hình 1.5 Nguyên lý làm việc của thi t bị khoan mở rộng đáy hố khoan. .. khoan gầu - Công nghệ mở rộng đáy hố khoan cọc nhồi: mở rộng đáy hố bằng phơng pháp khoan đất, sử dụng gầu khoan dạng 2 dùng xylanh thủy lực Theo Bảng 1.2 và theo kích thớc đáy cọc mở rộng, ta thi t kế thi t bị gầu khoan mở rộng đáy theo mẫu gầu khoan có sẵn BK 10 của hãng NIPPON SHARYO (Nhật Bản) cú cỏc thụng s nh bng 1.6 di õy: Bảng 1.7: Kích thớc gầu thi t kế: Đờng kính nhỏ nhất của gầu (D1) (mm) Đờng... hành thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy nh sau: Hình 1.3 Các bớc thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy 1.Định tâm 3.Đặt ống casting 2.Bắt đầu khoan 4.Bơm bentonite vào hố khoan Page 11 5 .Khoan đến độ sâu thi t kế 6.Đa gầu khoan m rng áy vào hố khoan 7.Khoét rộng đáy hố khoan 8.Đo lại độ sâu hố khoan 9.Đặt lồng thép gia cờng vào hố khoan 10.Lắp ống đổ bê tông 11.Thổi sách bùn trong hố khoan 12,13.Đổ... khi vận hành không có gầu 1.2.2 Gàu khoan (thi t bị) mở rộng đáy cọc khoan nhồi: Gàu khoan đợc lắp vào máy cơ sở có thể là gàu khoan cọc nhồi hoặc gàu khoan mở rộng đáy hố khoan cọc nhồi Trên một máy cơ sở ngời ta có thể lắp các loại gàu khoan khác nhau tuỳ theo đờng kính cọc đợc thi t kế và tuỳ theo công suất có thể của máy cơ sở, với máy cơ sở DH300-3, có thể lắp gàu khoan cọc với đờng kính ti a... gầu khoan mở rộng đáy Một số đặc điểm của hai dạng gàu khoan chuyên dùng mở rộng đáy cọc nhồi: Bảng 1.3: Đặc điểm của gàu khoan chuyên dùng mở rộng đáy cọc khoan nhồi dạng 1 và dạng 2 Gàu khoan dạng 1 - Kết cấu đơn giản - Lực mở cánh khoan nhỏ do lực đẩy của cần Kelly nhỏ - Không điều chỉnh đợc góc mở của cánh khoan - Không giám sát đợc góc mở cánh khoan Gàu khoan dạng 2 - Kết cấu phức tạp - Lực mở. .. công - Giai đoạn 3: Thi công toàn bộc cọc và mở rộng đáy bằng máy ở Hoa Kỳ và các nớc Châu Âu nh Anh, Nga, Đức thì thi t bị và phơng pháp thi công cọc nhồi mở rộng đáy đợc thi t kế cho đất sét cứng hoặc đất hoàng thổ, rất khó ứng dụng trong đất có nớc ngầm Phần đáymở rộng khi đào thủ công nên vấn đề an toàn rất quan trọng Nu điều kiện đất đạt yêu cầu để đáy cọc tựa lên thì mở rộng đáy là một biện pháp... diện tích công trờng lớn vì không cần nhiều loại thi t bị; - Xử lí đất đã đợc khoan xong dễ hơn; - Khoan chính xác theo kích thớc thi t kế Thi t bị khoan mở rộng đáy cọc bằng phơng pháp khoan đất có 2 dạng chính: Dạng 1: Dùng trực tiếp lực đẩy dọc trục của cần Kelly của máy khoan cọc nhồi để mở cánh khoan của thi t bị gàu khoan thông qua cơ cấu tay đòn giữa thân mũi khoan và cánh khoan Khi khoan xong,... thờng đợc thi t kế, chế tạo bởi các công ty máy xây dựng nh SoilMc (Italy), các hãng Hitachi, Sumitomo (Nhật Bản), Công ty Bauer (Đức), Benoto (Pháp), NIPPOP SHAYRO, LTD (Nhật Bản) kỹ thuật thi công mở rộng đáy cọc nhồi đợc chia thành ba giai đoạn phát triển nh sau: - Giai đoạn 1: Thi công cọc bằng thủ công, mở rộng đáy bằng thủ công - Giai đoạn 2: Thi công cọc bằng máy, mở rộng đáy bằng thủ công -... lợng cọc cần kiểm tra: Căn cứ TCXD 206:1998 Cọc khoan nhồi- Yêu cầu về chất lợng thi công: - Số cọc cần đặt ống siêu âm là 50% - Số cọc cần kiểm tra ngẫu nhiên là 25% 1.2 Các loại máy và thi t bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy Máy v thi t b khoan cc nhi m rng áy có nhiu loi khác nhau thng s dng có cu to chung nh hình 1.4 dới ây: 3 4 3 2 5 6 7 1 8 Hình 1.4 Các bộ phận chính của máy khoan cọc nhồi mở rộng đáy ... tựa mở rộng đáy - Công nghệ thi công cọc nhồi: thi công cọc khoan nhồi không sử dụng ống vách dùng phơng pháp khoan gầu - Công nghệ mở rộng đáy hố khoan cọc nhồi: mở rộng đáy hố phơng pháp khoan. .. pháp thi t bị Đức (Bauer), Italia (Soil-Mec)và Nhật Bản (Nippon Sharyo) 1.1.3 Công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng đáy 1.1.3.1 Đặc điểm cọc khoan nhồi mở rộng đáy Cọc khoan nhồi mở rộng đáy cọc khoan. .. hành gầu 1.2.2 Gàu khoan (thi t bị) mở rộng đáy cọc khoan nhồi: Gàu khoan đợc lắp vào máy sở gàu khoan cọc nhồi gàu khoan mở rộng đáy hố khoan cọc nhồi Trên máy sở ngời ta lắp loại gàu khoan