Thiết kế Sàn rỗng BTCT dự ứng lực (thuyết minh+bản vẽ)

THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SÀN RỖNG BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CÔNG SUẤT 10000 M3 BÊ TÔNGNĂMChương 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUANChương 2. GIỚI THIỆU SẢN PHẨM ĐỊA ĐIỂM ĐẶT NHÀ MÁYChương 3. TÍNH TOÁN KẾT CẤU SẢN PHẨM (TCVN 356 : 2005)Chương 4. SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤTChương 5. TÍNH TOÁN CẤP PHỐI BÊ TÔNG TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤTChương 6. TÍNH TOÁN PHƯƠNG TIỆN VẬN CHUYỂN KHO CHỨA NGUYÊN LIỆUChương 7. TÍNH TOÁN TRẠM TRỘN HỖN HỢP BÊ TÔNGChương 8. PHÂN XƯỞNG THÉPChương 9. PHÂN XƯỞNG TẠO HÌNHChương 10. CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN SẢN PHẨM SÀN RỖNGChương 11. KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM SÀN RỖNGChương 12. AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG SẢN XUẤTBẢN VẼ:1. Bản vẽ mặt bằng2. Bản vẽ kết cấu3. Bản vẽ sơ đồ công nghệ4. Bản vẽ trạm trộn bê tông5. Bản vẽ xưởng tạo hình6. Bản vẽ đồ thi công đoạn7. Bản vẽ máy kéo cáp8. Bản vẽ máy cắt, máy MPV9. Bản vẽ máy tạo hình

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 1.1.Sơ Lược Về Sản Xuất Bê Tông Ứng Lực Trước

Bê tông ứng lực trước được sản xuất theo 2 phương pháp:

Phương pháp kéo căng trước (căng cốt thép trên bệ) bằng biện pháp cơ học, nhiệt điện và cơ nhiệt điện Sử dụng thép thanh, thép sợi cường độ cao dạng bó hoặc tao cáp (thép xoắn) Phương pháp này ưu việt đối với những cấu kiện sản xuất hàng loạt trong nhà máy ví dụ như dầm, panel…

Phương pháp kéo căng sau (căng cốt thép trên bê tông) bằng biện pháp cơ học là chính Sử dụng thép sợi cường độ cao dạng bó hoặc các tao cáp (thép xoắn) Phương pháp này được sử dụng thích hợp để chế tạo các cấu kiện mà yêu cầu phải có lực nén bê tông tương đối hoặc các cấu kiện phải đổ bê tông tại chỗ Nó còn được dùng để ghép các mảng của kết cấu có nhịp lớn (> 30 m) như nhịp cầu, dầm, dàn…

1.2.Những Ưu Điểm Bê Tông Ứng Lực Trước

*) Giảm khối lượng cốt thép bằng việc sử dụng cốt thép cường độ cao

Trong bê tông cốt thép thường, không dùng được thép cường độ cao, vì những khe nứt đầu tiên của bê tông sẽ xuất hiện khi ứng suất trong cốt thép chịu kéo mới chỉ đạt giá trị từ 200 đến 300 kg/cm2 Khi dùng thép cường độ cao ứng suất trong cốt thép chịu kéo

có thể đạt tới giá trị 10000 đến 12000 kg/cm2 hoặc lớn hơn Điều đó làm xuất hiện các khe nứt lớn vượt quá giới hạn giá trị cho phép

Trong bê tông cốt thép ứng lực trước, do có thể khống chế sự xuất hiện khe nứt bằng lực căng trước của cốt thép nên có thể dùng được thép cường độ cao Kết quả là dùng thép ít hơn từ 10 đến 80 % Hiệu quả tiết kiệm thép thể hiện rõ nhất trong kết cấu có nhịp lớn, còn trong cấu kiện nhịp nhỏ thép tiết kiệm < 15 %

*) Tăng khả năng chống nứt cho kết cấu (do đó có khả năng chống thấm tốt hơn)

Dùng bê tông cốt thép dự ứng lực, có thể tạo ra các cấu kiện không xuất hiện các khe nứt trong vùng bê tông chịu kéo, hoặc hạn chế sự phát triển bề rộng của khe nứt khi chịu tải trọng sử dụng Do đó bê tông cốt thép dự ứng lực tỏ ra có nhiều ưu thế trong các kết cấu đòi hỏi phải có khả năng chống thấm cao

*) Nâng cao độ cứng ( do đó độ võng và biến dạng nhỏ hơn)

Nhờ có độ cứng lớn nên cấu kiện bê tông cốt thép dự ứng lực có kích thước tiết diện ngang thanh mảnh hơn so với cấu kiện bê tông cốt thép thông thường khi có cùng điều kiện chịu lực như nhau, vì vậy có thể dùng trong kết cấu nhịp lớn

*) Ngoài những ưu điểm cơ bản nêu trên, kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực còn có một

số ưu điểm khác như:

Nhờ có tính chống nứt và độ cứng tốt nên tính chống mỏi của kết cấu được nâng cao khi chịu tải trọng lặp đi lặp lại nhiều lần

Nén trước tạo nên tính liên tục cho các mối nối của cấu kiện lắp ghép

Giảm khối lượng bê tông và trọng lượng kết cấu do sử dựng bê tông cường độ cao.Nhờ có ứng lực trước nên phạm vi sử dụng kết cấu bê tông cốt thép lắp ghép và nửa lắp ghép được mở rộng ra rất nhiều Có thể sử dụng biện pháp ứng lực trước để nối các mảnh rời của một kết cấu lại với nhau

1.3.Sàn Rỗng Bê Tông Cốt Thép Dự Ứng Lực

Ngày nay việc xây dựng công trình bằng phương pháp lắp ghép và bán lắp ghép được

sử dụng ngày càng nhiều Bản sàn rỗng bê tông cốt thép dự ứng lực là một loại cấu kiệnđúc sẵn rất phù hợp Nó có rất nhiều ưu điểm nổi bật:

Là cấu kiện đúc sẵn có kích thước theo yêu cầu, được lắp đặt tại công trình giúptiết kiệm thời gian, diện tích, nhân công thi công sàn, không cần ván khuôn giàn chốngnhờ đó tiết kiệm được nhiều chi phí

Độ rỗng của bản sàn từ 38.9 ÷ 49 %, khá nhẹ so với bê tông thường, có thể giảmtải cho móng

Thi công không chịu ảnh hưởng của thời tiết

Có ngay diện tích công tác ngay sau khi lắp đặt, chịu tải thi công tối đa

Ngoài đặc tính nhẹ, bền, chịu lực, bản sàn rỗng có thể thay đồi kết cấu cáp dự ứnglực phù hợp kết cấu nhịp và tải trọng yêu cầu

Ưu thế với kiến trúc nhịp dài, khi làm tầng sàn bớt dầm, cột và tường đỡ Đặc biệtcác lỗ rỗng trong sàn rất tiện cho thi công các đường ống dẫn điện, nước, thoát khí vàthuận tiện cho việc lắp đặt các hệ thống trang trí

Với cấu trúc rỗng có thể cách âm, cách nhiệt rất tốt Kiểm soát và hạn chế về độvõng và vết nứt trong cấu kiện bê tông

Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện thêm:

Trong 1 ngôi nhà còn nhiều bộ phận có thể lắp ghép được , với loại panen đangsản xuất chỉ mới lắp ghép được sản, cần nghiên cứu sản xuất thêm các cấu kiện lắp ghépkhác để rút ngắn tiến độ thi công hơn nữa

Việc liên kết panen với hệ khung sao cho chắc chắn, an toàn hơn, cũng như liênkết với toàn khối nhà

Ở những nơi thường xuyên tiếp xúc với nước như nhà tắm, nhà vệ sinh, bếp…xử

lý chống thấm sao cho tuyệt đối an toàn, không bị đọng nước ở các lỗ rỗng panen

Với nhà cao từ 20 – 30 tầng cần nghiên cứu sâu hơn, tính toán kỹ hơn

1.4.So Sánh Giữa Sàn BTCT Dự ứng Lực Và Sàn BTCT Thường

Bảng 1.1 So sánh 2 phương án sàn BTCT thường và dự ứng lựcPhương án sàn BTCT thường Phương án sàn BTCT dự ứng lực

- Thi công đơn giản hơn

- Mác bê tông thấp hơn

- Tính toán đơn giản hơn

- Chiều cao tầng được nâng cao bởi không

- Thi công nhanh

- Không gian sử dụng linh hoạt

- Chiều cao tầng bị hạn chế

- Độ bền công trình không cao do sự xuất

hiện vết nứt dẫn tới ăn mòn thép nhanh

- Trần có dầm nên phải làm dầm

- Thời gian thi công lâu hơn

- Thi công cần có đơn vị có kinh nghiệm

- Mác bê tông cao hơn

- Tính toán phức tạp hơn

- Phải có biện pháp khắc phục và xử lý các mối liên kết

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VÀ ĐỊA ĐIỂM ĐẶT NHÀ MÁY 2.1.Giới Thiệu Về Kết Cấu Sàn Rỗng Ứng Suất Trước

Căn cứ vào tiêu chuẩn TCVN 2737 : 1995 – Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết

kế, hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn cho công trình nhà dân dụng là p = 150 (daN/m2) (cho phòng khách, phòng ăn, nhà vệ sinh, phòng bếp, phòng giặt)

Bản sàn rỗng đúc ép có nhiều kích thước khác nhau, chiều cao của sàn từ 205 , 220,

300, 320, 400 …(mm) Mỗi loại kích thước sản phẩm phù hợp với tải trọng cho phép tương ứng Dựa vào đường cong tính năng của sàn rỗng, chọn bản sàn có kích thước 205

mm với kích thước, thông số kỹ thuật như sau:

Hình 2.1 Biểu đồ đường cong tính năng sàn rỗng, [28]

Hình 2.2 Kích thước chi tiết bản sàn rỗng, [28]

Bảng 2.1 Các giá trị của sản phẩm sàn

Độ dày sàn Thiết kế

rộng

Thực tếrộng Số lỗi rỗng

Đường kínhlõi

Trọnglượng sàn

Số sợi cáp

ở dưới Số sợi cáp ởtrên Độ chịu lửa Diện tích mặtcắt ngang Momen quátính I Lượng vữa(*)

Hình 2.3 Biểu đồ biểu diễn quan hệ giữa chiều dài nhịp với tải trọng, [27]

2.2 Địa Điểm Đặt Nhà Máy

Lựa chọn địa điểm đặt nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất như: khả năng vận chuyển nguyên vật liệu nhanh chóng, vận chuyển cung cấp sản phẩm đến công trường, nguồn cung cấp nguyên vật liệu, nguồn tiêu thụ Điều kiện cung cấp nguồn lao động, cung cấp điện – nhiệt năng, điều kiện trang thiết bị, vệ sinh

công nghiệp, tính chất khí hậu địa lý nơi sản xuất Khả năng và quy mô mở rộng sản xuất, nâng cao trình độ cơ giới hóa, tự động hóa.

Khu công nghiệp Hiệp Phước (có tổng diện tích quy hoạch là 2 000 ha) thuộc xã HiệpPhước huyện Nhà Bè rất thuận lợi cho việc đặt nhà máy sản xuất các cấu kiện bê tông đúc sẵn

Vị trí địa lý:

Huyện Nhà Bè nằm về phía Nam các quận nội thành của Thành Phố HCM, phía Bắc giáp với Quận 7, phía Tây Bắc giáp với huyện Bình Chánh, phía Đông giáp với huyện Cần Giờ bởi sông Soài Rạp và huyện Nhơn Trạch tỉnh Đồng Nai, phía Tây Nam giáp với huyện Cần Giuộc tỉnh Long An

Giao thông đường bộ:

KCN Hiệp Phước có hệ thống giao thông nội khu kết nối trực tiếp vào trục đường xuyên tâm Bắc – Nam Tp.Hcm với quy mô 8 làn xe

Cách trung tâm Tp.Hcm 15 km, cách khu độ thi mới Phú Mỹ Hưng 10 km, cách sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất 21 km, cách sân bay quốc tế Long Thành 42 km

Từ KCN Hiệp Phước có thể dễ dàng tiếp cận đến các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long thông qua các tuyến đường vành đai số 3 và số 4 của Tp.Hcm cũng như hệ thống đường cao tốc liên vùng phía nam

Giao thông đường thủy:

Sông Soài Rạp bao bọc toàn bộ phía Đông và phía Nam của KCN Hiệp Phước, hệ thống sông Soài Rạp là luồng tàu biển rộng nhất và ngắn nhất từ biển Đông vào hệ hống cảng Tp.Hcm Luổng tàu này được nạo vét sâu đến – 12m để các tàu có trọng tải đến

50000 DWT có thể ra vào dễ dàng vận chuyển hàng hóa từ các cảng biển quốc tế (SPCT – toàn bộ khu cảng có diện tích 39.13 ha, với công suất khai thác 1.5 triệu Teus/năm) trong KCN Hiệp Phước đi các nước trong khu vực

Ngoài ra còn có cảng tổng hợp Logistics Tân Cảng – Hiệp Phước có tổng diện tích15.4 ha, chiều dài cầu tàu 420 m trên sông Soài Rạp tiếp nhận tàu có tải 30000 DWT

Hệ thống sông Đồng Nai kết nối KCN Hiệp Phước đến các tỉnh miền Đông như Đồng Nai, Bình Dương…

Hệ thống sông Vàm Cỏ kết nối KCN Hiệp Phước đến các tỉnh Đồng Bằng sông Cửu Long như Tiền Giang, Cần Thơ, Vĩnh Long…

Nguồn cung cấp vật liệu:

Xi măng sử dụng dùng trong nhà máy là xi măng Nghi Sơn PCB40 được vận chuyển về nhà máy bằng xe bồn hoặc vận chuyển bằng đường sông Trạm phân phối Xi Măng Nghi Sơn - huyện Nhà Bè - TP Hồ Chí Minh

Đá sử dụng đá Hoá An- Biên Hoà - Đồng Nai được vận chuyển bằng đường sông.Cát sử dụng cát Tân Châu cũng được vận chuyển bằng đường sông

Nguồn tiêu thụ:

Sản phẩm bản sàn rổng bê tông cốt thép dự ứng lực: có thị trường tiêu thụ rất lớn: các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, miền Đông nam bộ và thành phố Hồ Chí Minh

KCN Hiệp Phước được cung cấp điện từ 2 nguồn:

Công ty điện lực Hiệp Phước (HPPC) nằm trong KCN Hiệp Phước, được xây dựng từ năm 1998 với công suất hiện hữu 375MW

Hệ thống điện quốc gia (EVN) là nguồn điện thứ hai đấu nối vào hệ thống điện KCN Hiệp Phước để dự phòng cung cấp cho hoạt động sản xuất trong KCN

Nguồn khí đốt tại chỗ:

Hệ thống ống dẫn khí Phú Mỹ – Thành Phố Hồ Chí Minh (KCN hiệp phước) do Petro Vietnam Gas làm chủ đầu tư Với mục đích cung cấp khí thiên nhiên với công suất khoảng 3.8 tỷ m3/năm cho các nhà máy điện Nhơn Trạch, nhà máy điện Hiệp Phước và các sản xuất công nghiệp trong KCN Hiệp Phước

Ngoài ra trong KCN Hiệp Phước còn cung cấp nhiều dịch vụ khác như:

Trạm xử lý nước thải được vận hành năm 2008 có công suất thiết kế 3000 m3/ngàyđêm Chuẩn bị triển khai Module 2 để nâng tổng công suất lên 6000 m3/ngày đêm

Cung cấp nước sạch do Trạm Cấp Nước được thành lâp vào năm 2003

Thu gom và xử lý chất thải rắn với 590 Tấn rác/tháng

Trung tâm sinh hoạt công nhân, căn tin và cụm thể thao, duy tu và bảo dưỡng cây xanh, trạm y tế khám chữa bệnh, nhà lưu trú công nhân dịch vụ ngân hàng…

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU SẢN PHẨM (TCVN 356 : 2005)

Hình 3.1 Quy đổi tiết diện bản sàn sang tiết diện chữ I

*) Quy đổi tiết diện ngang của panen về dạng chữ I (Theo TLTK 3)

Lỗ rỗng hình tròn trong panel được quy về hình chử nhật với

Tổng tải trọng tác dụng lên bản sàn: q = p + g = 1.95 + 3.991 = 5.941 (KN/m2)

Moment uốn lớn nhất ở giữa nhịp:

Hình 3.2 Biểu đồ Moment M và lực cắt V (Q) của bản sàn,[20]

3.1.Tính Tổn Hao ứng Suất Trước Trong Cốt Thép Căng

*) Khi căng trên bệ cần kể đến:

+) Những tổn hao thứ nhất: do biến dạng neo, do ma sát cốt thép với thiết bị nắn hướng, do chùng ứng suất trong cốt thép, do thay đổi nhiệt độ, do biến dạng khuôn, do từ biến nhanh của bê tông

+) Những tổn hao thứ hai: do co ngót và do từ biến của bê tông

*) Khi căng trên bê tông cần kể đến:

+) Những tổn hao thứ nhất: do biến dạng neo, do ma sát cốt thép với thành ống đặtthép hoặc với bề mặt bê tông của kết cấu

+) Những tổn hao thứ hai: do chùng ứng suất trong cốt thép, do co ngót và từ biến của bê tông, do nén cục bộ của các vòng cốt thép lên bề mặt bê tông, do biến dạng mối nối giữa các khối bê tông

3.1.1.Do Chùng ứng Suất Trong Cốt Thép (σ1)

+) Khi căng bằng phương pháp cơ học thì σ1 = 0.1 x σsp – 20

+) σsp là ứng suất của cốt thép ở vùng kéo trước khi nén bê tông (Mpa) chọn như sau:

σsp ≤ 0.8 x fpu và σsp ≤ 0.94 x fpy

+) Sử dụng cáp thép 7 sợi có cường độ chịu kéo tới hạn fpu = 1860 (Mpa) (không kết dính) và giới hạn chảy thép dự ứng lực fpy = 0.9 x fpu = 0.9 x 1860 (Mpa)

+) Do đó σsp ≤ 0.8 x 1860 = 1488 (Mpa) và σsp ≤ 0.94 x 0.9 x 1860 = 1607 (Mpa)+) Chọn σsp = 0.75 x 1860 = 1395 (Mpa)

+) Khi đó σ1 = 0.1 x 1395 – 20 = 119.5 (Mpa)

3.1.2.Do Ma Sát Của Cốt Thép (σ2)

Khi căng trên bệ σms = σ2 = 0

3.1.3.Do Chênh Lệch Nhiệt Độ (σ3)

l là chiều dài cốt thép căng (khoảng cách giữa mép ngoài của các gối trên

bệ của khuôn hoặc thiết bị), l = 75(m) (xem muc 8.4)

Es là modun đàn hồi của cốt thép, sử dụng cáp thép loại K7 có Es = 18 x

Trong đó: Asp và A’sp là diện tích cốt thép căng chịu kéo và chịu nén

σsp và σ’sp là ứng suất trước trong cốt thép căng chịu kéo và chịu nén+) Sử dụng cáp thép (gồm 7 sợi thép) đường kính 9.53 (mm) diện tích danh định bằng 54.84 (mm2) (theo ASTM A – 416M, xem mục 8.4)

+) Do đó Asp = 7 x 54.84 = 383.88 (mm2), A’sp = 0

+) σsp = 1395 (Mpa) mà 1Mpa = 10 6 N/m2 = 1 N/mm2

3 b

E 18 10

E 23 10

x x

2 red

Kết luận tổng tổn hao:

7 i n=1

σ =∑σ = 119.5 + 62.5 + 4.8 + 15.4 + 45.5 + 57.38 = 305.08(Mpa)

Nhận xét: tính tổn hao ứng suất trước do từ biến và co ngót của bê tông là rất quan trọng khi thiết kế kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước Tuy nhiên, bài toán tính toán chính xác các tổn hao này là bài toán phức tạp TCXDVN 356 : 2005 đưa ra cách tính toán tổn hao ứng suất trước không sử dụng trực tiếp các thông số từ biến và co ngot của

bê tông Trong tiêu chuẩn, việc tính toán tổn hao ứng suất trước được kể đến qua một số

hệ số thể hiện sự tăng biến dạng của bê tông dưới tác động của tải trọng dài hạn

3.2.Tính Toán Theo Trạng Thái Giới Hạn Thứ Nhất (Theo Cường Độ)

Kết luận: TTH đi qua cánh, tính toán theo tiết diện hình chữ nhật (1200 x 205)

*) Kiểm tra khả năng chịu lực của bản sàn

s sp 1

2

0.02705 = (17 10 ) 1.2 0.02705 (0.195 ) = 100.14 (KN.m)

+) So sánh [M] với Mmax = 26.7 (KN.m) thì [M] > Mmax

Kết luận: bản sàn đủ khả năng chịu lực

3.2.2.Kiểm Tra Khả Năng Chịu Lực Trên Tiết Diện Nghiêng Của Sàn Chịu Uốn

+) Điều kiện kiểm tra Q < [Q]

+) So sánh Q = 17.8 < [Q], kết luận bản sàn không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng

3.2.3.Kiểm Tra Điều Kiện Đặt Cốt Đai Trong Tấm Sàn

Tính toán được thực hiện đối với bề rộng tiết diện tấm nằm giữa 2 lỗ rỗng, tức là:+) b’f = 187.6 (mm)

+) So sánh Qmax ≤ 2.5 x Rbt x b x ho điều kiện 1 thỏa.

Trong đó D là đường kính lỗ rỗng của bản sàn, D = 155 (mm)

yo là khoảng cách từ trọng tâm đến biên chịu kéo, yo = 100.63 (mm)+) Tính moment kháng uốn của tiết diện quy đổi đối với thớ chịu kéo ngoài cùng

6

red red o

+) So sánh Q < Qb1, thỏa điều kiện 2

Kết luận thỏa điều kiện không đặt cốt đai trong bản sàn

3.2.4.Kiểm Tra ứng Suất Nén Trước Giới Hạn Của Cấu Kiện

Điều kiện

bp bp

σ0.85

Trong đó q là tổng tải trọng tác dụng lên bản sàn, q = 5.941 (KN/m)

Eb là modun đàn hồi bê tông, Eb = 23 x 103 (Mpa) = 23 x 106 (KN/m2)

I là moment quán tính của bản sàn, I = 666.8 x 106 (mm4)

3.2.6.Kiểm Tra Điều Kiện Cẩu Lắp Cho Bản Sàn

+) Khoảng cách đặt móc cẩu hợp lý (Mmax = Mmin)

c = 0.207 x l = 0.207 x 6 =1.242 (m)

+) Tại vị trí gối hoặc móc cẩu sẽ xuất hiện moment âm:

M = 0.5 x n x g x b f x c2 = 0.5 x 1.5 x 2.6 x 1.2 x 1.2422 = 3.61 (KN.m)Trong đó: n là hệ số động, n = 1.5

g là trọng lượng bản thân sàn, g = 2.6 (KN/m2)

bf là bề rộng cánh bản sàn, bf = 1.2 (m)+) Khả năng chịu tải của cốt thép dọc:

[M]CT = Rs x As x ho = (1250 x 103) x (383.88 x 10– 6) x 0.195 = 93.57 (KN/m)

+) So sánh M < [M]CT kết luận đủ khả năng chịu lực

3.3.Tính Toán Theo Trạng Thái Giới Hạn Thứ II (Theo Sự Hình Thành Vết Nứt)

+) Mục đích tránh cho vết nứt xuất hiện

+) Xác định độ cần thiết kiểm tra sự mở rộng vết nứt và khép lại vết nứt

+) Để làm rõ trường hợp tính toán theo biến dạng

*) Xác định moment kháng đối với mép chịu kéo do tải trọng ngoài gây ra Winf red và

do nén trước Wsup

red

*) So sánh Mcrc > Mr kết luận vết nứt không xảy ra

CHƯƠNG 4 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

4.1.Sơ Đồ Dây Chuyền Công Nghệ Sản Xuất

4.2.Biện Luận Sơ Đồ Công Nghệ Sản Xuất

Nguyên vật liệu (cát, đá, xi măng, nước và phụ gia) sau khi được định lượng bằng thiết bị định lượng Loadcell sẽ được đưa lên máy trộn nhào trộn có dung tích là 1500 lít, dung tích một 1 mẻ trộn là 1000 lít Sau thời gian nhào trộn nhất định (90 giây), sẽ được tháo xuống phễu và vận chuyển đến phân xưởng tạo hình

Hỗn hợp bê tông được vận chuyển bằng thiết bị được chạy trên đường ray từ trạm trộn đến cầu trục của phân xưởng tạo hình

Cáp dự ứng lựcMáy trộn hỗn

hợp bê tông (B)

Vận chuyển hỗn

hợp B đến

xưởng tạo hình

Phễu chứa của

máy tạo hình Đùn ép tạo sản phẩm

Tháo khuônCắt sản phẩm

Kho chứa sản phẩm

Việc lựa chọn phương tiện vận chuyển hỗn hợp bê tông từ trạm trộn đến vị trí tạo hình căn cứ vào khoảng cách vận chuyển, công nghệ tạo hình, tính chất hỗn hợp bê tông

Bệ trước khi tạo hình phải được kiểm tra, vệ sinh và được phun dầu bằng máy với bànchải và chổi long mềm Bệ tạo hình được lắp ráp lại với nhau và trong đó có lỗ hở và có gắn các ống mềm nhằm mục đích cho công tác dưỡng hộ nhiệt bằng hơi

Cáp được cung cấp cho nhà máy ở duới dạng cuộn, vận chuyển về kho chứa và được

kê trên guồng thép để tiến hành rải cáp bằng máy rải cáp

Sau khi cáp được rải dọc theo chiều dài bệ, thì neo cắp và bắt đầu căng cáp bằng kích thủy lực và máy căng cáp Sau đó tiến hành kiểm tra lực căng của cáp

Lỗ rổng của bản sàn được tạo nhờ bộ phận lõi của máy tạo hình Sản phẩm được tạo

ra theo phương pháp đùn ép Máy di chuyển theo dọc chiều dài của bệ, vừa di chuyển vừađùn ép sản phẩm

Sản phẩm sau khi được chế tạo xong sẽ được dưỡng hộ bằng cách phủ bạt dưỡng hộ nhiệt, thời gian dưỡng hộ nhiệt là 5 tiếng, nhiệt độ 80oC Hơi được cung cấp qua ống mềm vào áo khuôn

Kiểm tra mẫu sản phẩm, nếu cường độ mẫu nén đạt 70% của R28 ngày thì có thể cắt cáp dự ứng lực Phải thả chùng cáp một cách đều đặn bằng thiết bị kéo trước khi tiến hành cắt cáp Tháo dỡ khuôn, dùng máy cắt theo kích thước yêu cầu và vận chuyển đến bãi chứa sản phẩm

CHƯƠNG 5.TÍNH TOÁN CẤP PHỐI BÊ TÔNG & TÍNH TOÁN

CÂN BẰNG VẬT CHẤT 5.1.Tính Toán Cấp Phối Bê Tông (Theo TLTK 5)

Hỗn hợp Bê tông chế tạo bản sàn rỗng BTCT dự ứng lực có thông số tính toán:

+) Độ sụt: SN = 0 (cm)

+) Độ cứng: ĐC = 10 ÷ 20 (s)

+) Mác B: Rb 28 = 400 (daN/cm 2)

+) Mác X: Rx = 500 (daN/cm2)

Bảng 5.1 Các loại nguyên liệu sử dụng

γa (g/cm3) γo(g/cm3)

- Mác X được xác định bằng phương pháp dẻo

- Nguyên vật liệu chất lượng trung bình

5.1.1.Yêu Cầu Kỹ Thuật Đối Với Nguyên Liệu Sử Dụng

Xi măng dùng cho bê tông phải đảm bảo chất lượng theo tiêu chuẩn TCVN 6260 :

Yêu cầu cường độ bê tông: bê tông cần đạt được độ bền chịu nén theo phụ lục A – TCVN 356 : 2005, cường độ bê tông để cắt cáp dự ứng lực không nhỏ hơn 80 % cường

độ thiết kế

5.1.2.Tính Sơ Bộ Lượng Dùng Vật Liệu Cho 1 m 3 Bê Tông

Với độ cứng ĐC = 10 ÷ 20 (s) và Dmax = 10 (mm) tra đồ thị (TLTK 5) ta được lượng nước dùng cho 1m3 bê tông là N = 160 (lít)

Do cát có Mdl = 2.3 có lượng nước yêu cầu Nyc = 7 ÷ 7.5 % nên không cần tăng lượng nước dùng cho bê tông đối với cát

Vậy lượng nước tính toán tổng cộng: N = 160 (lít)

5.1.3.Xác Định Lượng Xi Măng Cho 1 m 3 Bê Tông

Công thức tính cấp phối bê tông của Bolomey – Skramtaev:

(đối với bê tông thường)Rb: Mác bê tông yêu cầu, Rb = 400 (daN/cm2)

Rx: Mác xi măng, Rx = 500 (daN/cm2)

X: lượng xi măng dùng cho 1 m3 bê tông

N: lượng nước dùng cho 1 m3 bê tông

A: hệ số phụ thuộc vào chất lượng cốt liệu và phương pháp xác định xi măng Với cốt liệu chất lượng trung bình, mác xi măng được xác định theo phương pháp dẻo, tra bảng ta có A = 0.6

b x

Lượng xi măng:

3X

D = = 1298.12 (kg/m bt)

1.1 0.4769 1

+1.36 2.6

X X X X 292.8 292.8 292.8 292.8

Kiểm tra thành phần vật liệu cho 1 m3 bê tông theo đẳng thức:

Lượng nước giảm 10 (%): 0.1x160 = 16 (lít)

Lượng nước còn lại: 160 – 16 = 144 (lít)

Khi giảm nước 10 % thì tỷ số N/X sẽ giảm khi giữ nguyên lượng xi măng, điều này làm tăng cường độ của bê tông

Lượng phụ gia sử dụng: 0.01 x 292.8 = 2.928 (lít/m3 bt)

+) Lượng xi măng cần dùng trong 1 m3 bê tông:

3 2

X = 292.8 (kg/m bt)+) Lượng nước cần thiết trong 1 m3 bê tông:

3 2

N = 144 (lít/m bt)+) Lượng đá cần thiết trong 1 m3 bê tông:

3 2

X N C D 292.8 144 663.23 1319.22: : : = : : : = 1 : 0.49 : 2.26 : 4.51

X X X X 292.8 292.8 292.8 292.8+) Hệ số sản lượng β

Bảng 5.2 Tổng hợp nguyên liệu sản xuất cho 1 m3 bê tông

Tên nguyên liệu Đơn vị tính Không dùng phụ gia Dùng phụ gia Ghi chú

5 ngày dự trữ và sữa chữa

Vậy, tổng số ngày làm việc trong 1 năm là: 365 – (52 + 8 + 5) = 300 ngày

Chế độ làm việc 1 ngày: 1 ca, một ca làm việc: 8 giờ

Công suất nhà máy: 10.000 m3 bê tông/năm

Lượng hao hụt bê tông do rơi vãi: 1%

Lượng hao hụt bê tông do sản phẩm bị hư hỏng: 2%

Lượng hao hụt do quá trình vận chuyển nguyên vật liệu: 1%

Tổng lượng hao hụt: 4%

Vậy, nhu cầu thực tế của nhà máy:

3

Q = 10000 (1 + 0.04) = 10400 m betong/namx

Công suất nhà máy tính theo tháng:

3 T

Q 10400

Q = = = 34.667 m betong/ngay

300 300Công suất nhà máy tính theo ca:

3 N

h

Q 34.667

Q = = = 4.333 m betong/gio

5.2.2.Tính Lượng Nguyên Vật Liệu Sử Dụng Trong 1 Năm

Theo Bảng 5.2 Tổng Hơp Nguyên Vật Liệu Cho 1 m3 Bê Tông

Tên nguyên liệu Đơn vị tính Không dùng phụ gia Dùng phụ gia Ghi chú

Bảng 5.3 Lượng hao hụt nguyên vật liệu trong sản xuât

Ngoài ra, cát và đá có độ ẩm Vì vậy, lượng dùng vật liệu thực tế được tính lại:

-CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN PHƯƠNG TIỆN VẬN CHUYỂN &

KHO CHỨA NGUYÊN LIỆU 6.1.Tính Toán Phương Tiện Vận Chuyển

6.1.1.Vận Chuyển CKD Vào Nhà Máy Và Từ Kho Chứa Đến Xưởng Trộn

Phương tiện vận chuyển CKD vào nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: địa bàn hoạt động của nhà máy, công suất của nhà máy, có thể vận chuyển bằng đường sắt (bunke, thùng stec, container), đường bộ (aotostec), đường sông (tàu, xà lan và CKD chứa trong bao) Thông thường với khoảng cách vận chuyển ngắn < 100 km, khối lượng vận chuyển ít, người ta sử dụng phương tiện oto

Vận chuyển CKD theo 2 hình thức: dạng rời và dạng bao bì Hình thức vận chuyển bằng bao bì tốn kém 1 lượng bao và cũng không chắc chắn (bao bị rách trong quá trình bốc xếp, gây tổn thất và ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động Hình thức này chỉ thíchhợp khi vận chuyển xi măng đặc biệt với khối lượng nhỏ

Vận chuyển CKD trong phạm vi nhà máy, theo phương ngang: sử dụng máng tải khí nén hoặc vít tải theo phương ngang Theo phương đứng thì sử dụng gầu nâng hoặc thang tải khí nén

Nhưng do bị giới hạn bởi khoảng cách vận chuyển vật liệu của máng tải khí nén và không đủ độ cao của thang tải khí nén, gầu nâng, nên đối với các nhà máy lớn, để vận chuyển CKD người ta sử dụng bơm vít khí nén theo phương ngang

Tóm lại, dù vận chuyển theo phương ngang hay đứng thì thiết bị vận chuyển CKD bằng khí nén có nhiều ưu việt:

Vốn đầu tư ít, ít thất thoát CKD

Điều kiện lao động được đảm bảo, tính bền vững của thiết bị cao

Thiết bị vận chuyển bằng khí nén có kích thước nhỏ

Không gây khó khăn cho việc quy hoạch kho

Cho phép bố trí tự do xưởng trộn.

Tạo khả năng dễ dàng xây dựng bình đồ nhà máy

6.1.2.Tính Phương Tiện Vận Chuyển CKD Vào Nhà Máy

Do khoảng cách vận chuyển ngắn, nên sử dụng xe autostec để vận chuyển CKD vào nhà máy Xe được làm bằng thép cacbon, thép không gỉ và hợp kim nhôm Trong xe sử dụng kết cấu túi khí hoặc đệm tầng sôi để đưa bột xi măng ra ngoài Hệ thống động cơ của máy làm chạy máy nén không khí, đem không khí nén đưa đến buồng khí phía trước bồn kín thông qua hệ thống đường ống, làm cho bột nổi lên thành từng dòng chảy Khi ápsuất trong bồn đạt áp suất định mức, mở van xả liệu, vật liệu sẽ thông qua hệ thống ống chảy ra ngoài

Bảng 6.1 Thông số kỹ thuật của xe bồn model EQ5161GFJ6 của hãng DongFeng, [29]

Kích thước tổng thể (D x R x C) mm 8600 x 2490 x 3550

Hình 6.1 Xe bồn vận chuyển xi măng về silo nhà máy, [29]

*) Tính số xe cần thiết để vận chuyển xi măng:

Xi măng được vận chuyển từ trạm phân phối xi măng Nghi Sơn – Nhà Bè –

Tphcm, khoảng cách vận chuyển là 20 km, với vận tốc 40 km/h, thời gian vận chuyển là

30 phút Tổng thời gian đi và về là 60 phút

Thời gian chất tải: 15 (phút), thời gian dỡ tải: 20 (phút)

Hệ số sử dụng xe: 1.25

Thời gian quay vòng xe: t = 1.25 x (60 + 15 + 20) = 118.75 (phút)

Thời gian làm việc 1 ngày của nhà máy: 8 (giờ) = 8 x 60 = 480 (phút)

Số lần có thể vận chuyển trong 1 ngày: 480/118.75 = 4.04 (chuyến)

Lượng xi măng cần dùng trong 1 ngày của nhà máy: 9.5 (m3)

Thể tích bồn chứa là 18 (m3), hệ số sử dụng xe là 0.8, do đó dung tích sử dụng của

xe là 16 x 0.8 = 12.8 (m3)

Số xe cần vận chuyển cho 1 ngày: 9.5/12.8 = 0.74, do đó chọn 1 xe vận chuyển

6.1.3.Tính Phương Tiện Vận Chuyển CKD Từ Silo Đến Trạm Trộn

*) Chọn vít tải model LSY160 (Shang Dong) có thông số kỹ thuật sau:

Đường kính vít tải: d = 163 (mm), Đường kính ngoài: D = 194 (mm)

Tốc độ vòng quay trục vít: n = 300 (vòng/phút)

Góc nghiêng của vít tải: α = 0 ÷ 60o, Chiều dài Lmax = 12 (m)

Năng suất: Q = 20 (m3/h), Công suất động cơ: 5.5 ÷ 7.5 (kw)

*) Tính toán kiểm tra thiết bị (theo TLTK 9)

6.1.4.Phương Tiện Vận Chuyển Cốt Liệu

6.1.4.1.Vận Chuyển Cốt Liệu Vào Nhà Máy

Phương tiện vận chuyển cốt liệu vào nhà máy dựa vào phương pháp dỡ tải và thiết bị

sử dụng tương ứng có thể vận chuyển bằng đường sắt, đường sông, đường bộ Do nhà máy đặt gần hệ thống sông nên chọn phương tiện vận chuyển cốt liệu vào nhà máy bằng

xà lan vận chuyển thì thiết bị dỡ tải tương ứng là xà lan tự hành hoặc không tự hành, thiết

bị thủy lực hoặc các máy xúc, cần trục gầu ngoặm

Hình 6.2 Xà lan model 712 – 7BCSH, [30]

Bảng 6.2 Thông số kỹ thuật của xà lan model 712 – 7BCSH, [30]

Speed (fully loaded) Km/hr 13

Sau đó được đưa qua xe ben tự đổ để vận chuyển vào kho chứa Chọn xe ben có model DFL3201AX7 của hãng DongFeng, có thể nâng đổ tự động vật liệu, thời gian cho nâng đổ một lần dưới 60 giây Chất liệu thùng xe là thép cacbon, thép không gỉ…độ dày thép 5 ÷ 20 mm, kiểu thùng chữ U, V

Bảng 6.3 Thông số kỹ thuật của xe ben DFL3201AX7, [31]

Kích thước tổng thể (D x R x C) mm 9500 x 2500 x 3250

Hệ số sử dụng xe: 1.25

Thời gian quay vòng xe: t = 1.25 x (8 + 15 + 1) = 30 (phút)

Thời gian làm việc 1 ngày của nhà máy: 8 (giờ) = 8 x 60 = 480 (phút)

Số lần có thể vận chuyển trong 1 ngày: 480/30 = 16 (chuyến)

Thể tích thùng chứa là 35 (m3), hệ số sử dụng xe là 0.8, do đó dung tích sử dụng của xe là 35 x 0.8 = 28 (m3)

Thể tích có thể vận chuyển được trong 1 ngày: 28 x 16 = 448 (m3)

Xà lan vận chuyển cốt liệu trong 1 ngày có dung tích 660 (m3)

Số xe cần vận chuyển cho 1 ngày: 448/660 = 0.70, do đó chọn 1 xe vận chuyển

6.1.4.2.Vận Chuyển Từ Kho Chứa Lến Trạm Trộn

Cốt liệu trong nhà máy được dự trữ ở dạng kho đống, nên lựa chọn xe xúc để vận chuyển cốt liệu vào bunke tiếp liệu

Bảng 6.4 Thông số kỹ thuật của xe xúc LW160, [32]

Dung tích gầu (xúc đầy) m3 0.9

Chiều cao nâng gầu m 2.4/2.7

Tần số vòng quay Vòng/phút 2400Kích thước toàn bộ mm 5520 x 1960 x 2750Trọng lượng hoạt động Tấn 5.4

T1 là thời gian xúc cốt liệu, T1 = 0.8 (phút)T2 là thời gian vận chuyển cốt liệu đến bunke, T2 = 2 (phút)T3 là thời gian đổ cốt liệu vào bunke, T3 = 0.5 (phút)

T4 là thời gian quay xe, T4 = 1 (phút)

6.2.Tính Toán Kho Chứa Nguyên Liệu (theo TLTK 4)

6.2.1.Kho Chứa Xi Măng

6.2.1.1.Yêu Cầu Đối Với Kho Xi Măng

Kho phải kín, không bị ảnh hưởng của hơi nước, của khí quyển, của nước ngầm

Bề mặt trong của kho phải nhẵn, tránh lồi lõm

Bảo quản riêng các loại xi măng khác nhau, theo chủng loại và mác

Trong kho phải có ít nhất 1 khoảng trống để vận động xi măng, chống hiện tượng đóng vón cục

6.2.1.2.Lựa Chọn Kho Chứa Xi Măng

Việc lựa chọn kho chứa xi măng phụ thuộc vào: phương tiện vận chuyển, phương pháp tiếp nhận và bảo quản, công suất nhà máy và vốn đầu tư ban đầu

Trong các nhà máy sản xuất các cấu kiện và sản phẩm bê tông cốt thép đúc sẵn, ta có thể sử dụng hai loại kiểu kho để bảo quản xi măng:

Kho kiểu bunke: dạng hình trụ tròn, hình vuông, hình chữ nhật Được làm bằng thép hay bằng bê tông cốt thép

Kho kiểu silo: thường có dạng hình trụ Được làm bằng thép hay bằng bê tông cốt thép.

Lựa chọn kho xi lô đúc bằng thép, vì có những ưu điểm sau:

Dễ tháo lắp, cơ động

Chi phí đầu tư ban đầu thấp

Bền, không thấm khí, thấm ẩm, chịu nhiệt tốt

Diện tích sử dụng thấp

Không gây ô nhiễm môi trường xung quanh

6.2.1.3.Tính Toán Kho Xi Măng

Xác định lượng xi măng cần thiết để dự trữ:

X x Nn : lượng xi măng trong năm của nhà máy, X x Nn = 3136.47 (tấn)

dx: dự trữ xi măng trong kho (ngày đêm), dx = 7 ngày đêm

1.04: hệ số kể đến sự hao hụt xi măng trong quá trình vận chuyển và trong quá trình chế tạo bê tông, tạo hình sản phẩm

n: số ngày làm việc trong năm

0.9: hệ số chất tải kho khi bảo quản

3136.47 7 1.04

0.9 300

x x x

Chiều cao H2 của xilo:

o 2

6.2.2.Kho Chứa Cốt Liệu

6.2.2.1.Yêu Cầu Kho Chứa Cốt Liệu

Không lẫn tạp chất và không bẩn

Không lẫn lộn các loại cốt liệu với nhau

Không bị phong hóa

Không thấm nước

6.2.2.2.Lựa Chọn Kho Chứa Cốt Liệu

Việc lựa chọn kho chứa cốt liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

Phương tiện vận chuyển cốt liệu (đường sắt, đường thủy, đường bộ)

Phương pháp dỡ tải cốt liệu (trọng lực, máy xúc)

Kiểu kho (kho đống, kho bán bunke)

Yêu cầu về thể tích cốt liệu cần chứa và vốn đầu tư ban đầu

Nhà máy sản xuất có công suất nhỏ (10.000 m3 bê tông/năm) và dử dụng phương tiện vận chuyển là ôto nên lựa chọn kho đống để dự trữ cốt liệu, có những ưu điểm sau:

Chi phí đầu tư ban đầu không cao

Có thể dễ dàng mở rộng diện tích kho chứa

Thích hợp cho việc dùng oto để dỡ tải và xe xúc để vận chuyển trong nhà máy.Nhưng có nhược điểm là cốt liệu dễ bị tác động bởi môi trường do không được che chắn hoặc chỉ che chắn một phần, điều kiện làm việc của công nhân không được đảm bảotốt do làm việc ở ngoài trời

Việc bố trí kho và các thiết bị phải bảo đảm cho sản xuất của nhà máy được tiến hành liên tục Điều kiện cơ giới hóa, tự động hóa các công tác dỡ tải, chất xếp Thuận tiện việc vận chuyển cốt liệu trong phạm vi kho cũng như đưa cốt liệu đến xưởng trộn

C x Nn : lượng cát trong năm của nhà máy, C x Nn =7532.18 (tấn)

dx: dự trữ cát trong kho (ngày đêm), 5 ngày đêm1.04: hệ số kể đến sự hao hụt

n: số ngày làm việc trong năm (300 ngày)0.9: hệ số chất tải kho khi bảo quản

K = 1.2 :hệ số tăng thể tích do bảo quản riêng các thành phần cỡ hạt

o C

α = 35o: góc chảy tự nhiên của cát

h = 3 m: chiều cao định mức của kho

kct = 0.8 – 0.9: hệ số chất tải của kho

Xác định diện tích kho chứa cát:

2 C

D x Nn : lượng đá trong năm của nhà máy, D x Nn = 14554.12 (tấn)

dx: dự trữ đá trong kho (ngày đêm), 5 ngày đêm1.04: hệ số kể đến sự hao hụt

n: số ngày làm việc trong năm (300 ngày)0.9: hệ số chất tải kho khi bảo quản

K = 1.2 :hệ số tăng thể tích do bảo quản riêng các thành phần cỡ hạt

α = 35o: góc chảy tự nhiên của cát.

h = 3 m: chiều cao định mức của kho

kct = 0.8 – 0.9: hệ số chất tải của kho

Xác định diện tích kho chứa cát:

2 D

Lượng nước sử dụng trong 1 ngày: 4.33 m3

Số ngày dự trữ nước của nhà máy: 5 ngày

Lượng nước cần dự trữ của nhà máy: 4.33 x 5 x 1.04 = 22.516m3Chọn bể chứa nước có kích thước sau: