Hướng dẫn tính toán thi công lắp ghép Ch2

Dây thừng Đợc làm từ tre, đay, xơ dừa..., thờng đợc dùng để nâng các vật nhẹ bằng phơng pháp thủ công với puli hoặc tời quay tay.. Nếu trong một bớc bện của dây cáp mà có số sợi thép bị

chơng 2 các thiết bị dùng trong lắp ghép

2-1 dây treo

2-1.1 Dây thừng

Đợc làm từ tre, đay, xơ dừa , thờng đợc dùng để nâng các vật nhẹ bằng phơng pháp thủ công (với puli hoặc tời quay tay) Thờng đợc sử dụng để điều chỉnh hoặc kéo giữ cho các vật cẩu khỏi quay hoặc lắc theo phơng ngang Nếu dùng để cẩu thì ứng suất phát sinh cho phép trong dây phải ≤ 25 kG/cm2

2-1.2 Dây cáp

Đây là loại dùng phổ biến nhất trong công tác treo, buộc, neo

1 Cấu tạo

Giữa sợi cáp có một lõi bằng đay hoặc sợi có tẩm dầu, xung quanh lõi đợc quấn bằng nhiều bó (túm) thép, mỗi bó đợc quấn bằng nhiều sợi dây thép nhỏ có đờng kính

từ 0,2 ữ 2 mm, có ứng suất kéo từ 140 ữ 190 kG/cm2 Độ dẻo của cáp phụ thuộc vào sợi thép con, thép con càng nhỏ thì cáp càng mềm Tuy nhiên cáp mau hỏng và đắt giá

Thông thờng trong dây cáp có từ 6 ữ 8 bó nhỏ, mỗi bó có thể gồm: 16, 19, 37 sợi thép nhỏ

2 Phân loại

Dây cáp bện cùng chiều: chiều bện của các sợi thép nhỏ cùng chiều với chiều

bện của bó cáp trong dây Đờng kính mỗi sợi nhỏ từ 0,5 ữ 1,5 mm, loại này mềm, dễ uốn, dễ buộc dễ tháo gỡ do đó dùng thích hợp cho dây tời Tuy nhiên tiết diện dây bị thu hẹp và dây bị dãn dài khi mang tải

Dây cáp bện trái chiều: chiều bện của các sợi thép nhỏ ngợc với chiều bện của

bó cáp trong 1 dây cáp Loại này cứng, khó treo buộc và tháo dỡ, ít bị thu hẹp tiết diện khi mang tải, đờng kính mỗi sợi thép nhỏ từ 1 ữ 2 mm, dùng làm dây căng (dây văng) hoặc dây neo

Ngoài ra còn lại cáp mềm 1 + 6 x 61, đờng kính mỗi sợi 0,2 ữ 1 mm gọi là cáp lụa rất phù hợp cho neo buộc, tuy nhiên giá thành cao

3 Lựa chọn và tính toán dây cáp

Chơng 2: Các thiết bị dùng trong lắp ghép

Lõi bằng sợi tẩm dầu

Bó cáp (gồm nhiều sợi cáp nhỏ)

Hình 2-1 Dây cáp và mặt cắt ngang

Sức chịu kéo của dây cáp.

K

R

Trong đó:

S (kG): sức chịu kéo cho phép

R (kG): lực làm đứt cáp - lấy theo thông số kỹ thuật sản xuất hoặc thông số thí nghiệm

K: hệ số an toàn, phụ thuộc vào tính chất làm việc của cáp, (K = 3,5 ữ 8)

K = 3,5 cho dây neo, dây giằng

K = 4,5 cho ròng rọc kéo tay

K = 5: cho ròng rọc máy

K = 6 cho dây cáp cẩu vật nặng trên 50 tấn, cho dây cẩu có móc cẩu hoặc

có vòng quai ở 2 đầu dây

K = 8 cho dây cẩu bị uốn cong vì buộc vật

Đối với một loại cáp cụ thể ngời ta có thể chọn cáp theo trọng lợng vật cẩu theo bảng 2-1 cho dới đây:

Trọng lợng vật cẩu (Tấn) Đờng kính cáp (mm)

4 Chú ý

Sau một thời gian sử dụng dây cáp bị h hỏng dần (sét gỉ, mài mòn, đứt nhiều sợi cáp nhỏ ) Nếu trong một bớc bện của dây cáp mà có số sợi thép bị đứt ≥ 10% tổng số sợi cáp nhỏ của dây, dây cáp không sử dụng đợc nữa Bớc bện dây cáp là khoảng cách giữa hai điểm trong đó số vòng dây bằng số túm dây có trong cáp

Không để dây cáp bị dập, gãy khi sử dụng, không để dây cáp cọ sát vào các vật cứng nh tờng, cột hay đụng vào đờng điện cao thế, hoặc các nhánh cọ sát nhau khi làm việc

Hàng ngày trớc khi sử dụng cần phải kiểm tra kỹ dây cáp Dây cáp phải đợc bảo quản nơi khô ráo, thờng xuyên tra dầu mỡ

Bảng 2-1 Chọn cáp theo trọng lợng vật cẩu

Khi chặt dây cáp, để 2 đầu đoạn cáp không bị bung ra, cần buộc trớc chỗ định chặt bằng thép dẻo ở hai phía vết cắt một đoạn bằng 1 ữ 2 lần đờng kính cáp hoặc có thể hàn lại

Khi nối cáp, tuỳ theo yêu cầu mà có thể nối bằng kẹp, kẹp chêm hay nối buộc

2-2 dây cẩu và các thiết bị

Là loại dây cáp mềm có đờng kính tới 30 mm, đợc gia công trớc với 2 đầu có quai cẩu và móc cẩu

* Dây cẩu đơn: có móc cẩu và vòng đai ở hai đầu, chiều dài dây từ 5 ữ10m, dùng để treo hoặc cẩu vật Khi cẩu vật dây làm việc độc lập từng dây cáp một

* Dây cẩu kép (kín): có thể dài tới 15m Ưu điểm là có thể treo buộc đợc những

cấu kiện có hình dạng kích thớc khác nhau, tuy nhiên nhợc điểm là tháo lắp phức tạp, nhất là đối với các cấu kiện có nút treo buộc ở trên cao: cột, dầm cầu chạy dàn vì kèo làm cho tốc độ thi công lắp ghép chậm lại

* Chùm dây cẩu: Là một chùm dây gồm nhiều dây cẩu (2, 4, 6 hoặc 8 nhánh),

dùng để cẩu các cấu kiện có kích thớc lớn, trọng lợng lớn VD: tấm bê tông sàn, dàn vì kèo

Khi treo, cẩu vật bằng chùm dây cẩu, để đảm bảo cho sức căng trong mỗi dây cân bằng nhau cần chú ý mối liên hệ về chiều dài của các dây và vị trí đặt móc cẩu trên cấu kiện Nh vậy lực căng trong dây cẩu phụ thuộc vào góc dốc của dây đối với đờng thẳng đứng Góc dốc càng lớn thì lực trong mỗi nhánh dây càng lớn

Chơng 2: Các thiết bị dùng trong lắp ghép

Hình 2-2 Dây cẩu

a) Dây cẩu kép b) Dây cẩu õồn

Hình 2-3 Chùm dây cẩu 4 nhánh

Hình 2-4 Xác định lực căng

trong nhánh dây của chùm dây

cẩu

α

p/4 p/4

p/4 p/4

p

S S

α

Lực S trong mỗi nhánh dây cẩu đợc xác định.

m

P a m

P cos

1

α

Trong đó:

P (tấn): trọng lợng của vật cẩu

m: số nhánh dây cẩu

α: góc dốc của nhánh dây với đờng thẳng đứng

α

=

cos

1

a : hệ số phụ thuộc góc dốc của dây

Từ kết quả xác định nội lực trong các nhành dây khi treo vật ở các góc nghiêng khác nhau ta nhận thấy: không nên buộc các nhánh dây có góc nghiêng với phơng thẳng đứng lớn hơn 600 vì nh vậy lực căng trong các nhánh dây sẽ rất lớn và gây ra lực nén phụ lớn trong cấu kiện đợc nâng (do ảnh hởng của các thành phần lực nằm ngang trong nhánh dây) Không nên treo vật với chùm dây cẩu có góc nghiêng với phơng

thẳng đứng quá nhỏ, mặc dù lực căng trong các nhánh dây nhỏ nhng chiều dài thiết bị treo buộc quá dài gây lãng phí tay cần cần trục (phải sử dụng cần trục có tay cần quá dài không cần thiết)

* Chú ý:

Khi

treo cẩu

vật, vị trí

móc cẩu

đ-ờng

thẳng

đứng

vuông

ph-ơng nằm ngang và đi qua trọng tâm của cấu kiện

Khi cẩu vật, để các nhánh dây cẩu đồng thời tỳ lên móc cẩu, tránh gây hiện tợng tập trung ứng suất cho một dây quá lớn do các dây chịu lực không đồng thời, cần chú ý mối liên hệ về chiều dài của dây Thờng ngời ta sử dụng thiết bị tự cân bằng Chẳng hạn: vành khuyên tự cân bằng, hệ puli tự cân bằng

60 0 60 0

60 0

P P

P

45 0 45 0

45 0

P

30 0 30 0

30 0

P

Hình 2-5 Nội lực trong nhánh dây khi góc nghiêng khác nhau

s = p/2 s = p/2 s = p s = 0.575p s = 0.7p s = p

Hình 2-5 Đòn treo và dàn treo

Để treo các cấu kiện lớn và giúp cho các dây treo làm việc với sức kéo có lợi nhất ngời ta còn sử dụng các đòn treo và khung treo Tuỳ theo loại (hình dáng, kích

th-ớc, trọng lợng) kết cấu mà đòn treo là thanh đơn giản, hệ đòn treo hay hệ khung treo thích hợp

* Tăng đơ, móc cẩu: Dùng để căng các dây neo, dây giằng

2-3 Các thiết bị nâng vật đơn giản

2-3.1 Puli

Là thiết bị trục vật đơn giản gồm 1 hay nhiều bánh xe, dây cáp cuốn quanh vành bánh xe, trục bánh xe đợc cố định vào 2 má puli và thanh kéo, ngoài ra còn có quai treo và móc cẩu

Puli một bánh xe dùng cho vật nặng 3 ữ 10 tấn các puli từ 2 bánh xe để nâng các vật có trọng lợng lớn hơn Có 2 loại puli để nâng hạ vật: puli cố định, puli hớng

động

2-3.2 Ròng rọc

để treo vật

Sử dụng ròng rọc thì lợi về lực, tức là có thể sử dụng các tời có trọng tải nhỏ hơn trọng tải của vật nâng Tuy nhiên lực tác dụng để nâng vật nhỏ hơn trọng lợng của vật bao nhiêu lần thì tốc độ nâng vật lại giảm đi bấy nhiêu lần

Trong ròng rọc, nhánh dây treo vật là dây nối từ

ròng rọc cố định tới ròng rọc di động Số nhánh dây treo

vật tăng lên bao nhiêu lần thì lực căng trong mỗi nhánh

dây treo giảm đi bấy nhiêu lần Lực S mỗi nhánh dây đợc

tính:

n

P

(2.3) Công thức này đợc tính khi bỏ qua ma sát giữa

Chơng 2: Các thiết bị dùng trong lắp ghép

Hình 2-7 Ròng rọc Hình 2-6 Puli cẩu

dây và bánh xe.

Trong đó:

S (kG): lực căng trong mối nhánh dây

n: số nhánh dây treo vật (bằng 6 trên hình vẽ)

Khi kể tới ma sát giữa dây và bánh xe thì lực căng trong mỗi nhánh dây là S' sẽ lớn hơn S

Lực kéo của tời đợc tính:

m

P

St: lực căng trong nhánh dây chạy ra tời (kG)

m: hệ số đợc tra bảng phụ thuộc vào: số nhánh dây treo vật, số puli hớng động,

ma sát trục bánh xe

2-3.3 Pa lăng

Là thiết bị treo trục vật độc lập (không cần thêm máy tời nh ròng rọc) Loại này

có palăng xích và palăng điện

Khi cần giảm lực kéo đi n lần nào đó (giảm hơn so với ròng rọc) ngời ta sử dụng palăng Đó là một hệ ròng rọc đợc ghép lại Tuy nhiên cũng nh ròng rọc sử dụng palăng lợi đợc bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về quãng đờng đi, tức là phải kéo cáp với chiều dài lớn

Ròng rọc có chiều cao nâng vật lớn hơn của palăng, tuy nhiên lực kéo trong palăng nhỏ hơn rất nhiều của ròng rọc Với ròng rọc, khi lực tác dụng lớn hơn trọng l-ợng vật nâng, vật đợc nâng lên, khi không tác dụng lực kéo, vật tự hạ xuống Khắc phục điểm này, ở palăng ngời ta sử dụng chốt hãm có tác dụng không cho vật hạ xuống khi không còn tác dụng lực kéo, muốn hạ vật xuống phải kéo dây theo chiều ngợc lại

2-3.4 Tời

Là thiết bị treo, trục vật làm việc độc lập hoặc là bộ phận tạo động lực nâng, hạ vật trong các cần trục Trong thi công lắp ghép, tời đợc sử dụng trong việc lôi kéo, nâng, hạ cấu kiện, kéo căng và điều chỉnh dây giằng, dây neo, di chuyển và lắp ráp các thiết bị, giúp dựng lắp các loại cần trục và công trình Có hai loại tời: tời tay và tời

điện

Tời tay: có trọng tải từ 0,5 đến 10 tấn lực, chiều dài dây cáp cuốn quanh trống tời

từ 100 đến 300m, trọng lợng từ 200 đến 1500kg Tùy theo lực kéo mà tời tay có thể có

từ 1 đến 2 trục truền động

Tời điện: thờng có sức kéo từ 0,5 đến 50 tấn lực Tời điện đợc sử dụng rộng rãi vì thuận tiện và cho năng suất cao

2-4 Các thiết bị neo giữ

2-4.1 Neo cố định tời

Tuỳ điều kiện thực tế để cố định tời:

Tời đợc neo giữ vào các điểm cố định có sẵn nh: cột, móng hay các neo đã đợc thi công trớc đó

Khi không có các điểm neo giữ có sẵn, cần phải có các biện pháp neo giữ để

đảm bảo ổn định cho tời

Lực đặt vào tời nằm ngang hoặc nghiêng Tùy từng trờng hợp đặt lực và biện pháp neo giữ mà ổn định cho tời (trợt hoặc lật)

1 Tời mất ổn định do trợt

Điều kiện ổn định chống trợt là: Tms≥ kS

Tms- lực ma sát với nền do trọng lợng tời và neo gây ra

S- lực kéo đặt vào tời

k- hệ số ổn định trợt

Trong trờng

A (hình 2-8) Điều kiện chống lật là:

Q(c + b) + G.c ≥ K S a

⇒ Q K.Sb.a cG.c

+

−

Q > 0 - cần đặt đối trọng Q

Q ≤ 0 - không cần đặt đối trọng Q

k- hệ số an toàn, k = 1.5

Khi lực đặt vào tời hợp với phơng nằm ngang một góc α, khi đó tời có thể bị trợt hoặc lật, cần đặt thêm đối trọng chống lật Q1 ở phía trớc tời vì lúc này tời có thể bị lật quanh điểm B

Ta có:

K S2 c ≤ S1 a + Q1 d + G c + Q b Trong đó: S1 = S cosα ; S2 =S.Sinα

Chơng 2: Các thiết bị dùng trong lắp ghép

G Q

S

A

Hình 2-8 Tính toán ổn định tời

d

b Q c G a S c S K

(2.7) Nếu Q1 > 0 - cần đặt đối trọng có giá trị là Q1

Q1 < 0 - tời ổn định, không cần Q1

2-4.2 Neo

giữ bằng

dây giằng

Có 2

loại neo

giữ dây

giằng:

*

Neo yên

định: loại

này sử dụng cho dây giằng có chiều dài không đổi, loại này thờng kết hợp với tăng đơ, kích

* Neo bất yên định: loại này dùng cho dây giằng có chiều dài thay đổi mà

không cần thay đổi vị trí neo Khi sử dụng loại này thờng kết hợp với tời, ròng rọc (neo giằng các cáp máy cẩu thờng)

2-4.3 Cấu tạo và tính toán một số loại neo

1 Cọc neo gỗ

Có đờng kính từ 18 ữ 33cm đợc đóng thành một hoặc hai hoặc ba hàng sâu xuống mặt đất tới 1,2 ữ 1,5 m Số lợng, kích thớc và chiều sâu đóng cọc phụ thuộc vào lực kéo của dây văng và sức chịu tải của nền đất

Sơ đồ tính toán với cọc neo.

Hình 2-12 Cấu tạo cọc neo gỗ

6 ữ10 T

3 ữ6 T

1 ữ3 T

Dây giằng Dây giằng

Tăng đơ

Hình 2-10 Neo yên định

Ra tời

Hình 2-11 Neo bất yên định

Ròng rọc

Q

Hình 2-9 Tính toán ổn định tời

S

S1

S2

α

b

c d

B

A

S

Xem cọc neo bị uốn quanh một điểm O nào đó Xác định tải trọng tác dụng lên cọc neo, từ đó đi xác định xem sức chịu tải của đất nền và ứng suất uốn (σu) trong cọc neo Trong thi công sử dụng bảng tra theo lực tác dụng vào cọc và loại đất để chọn loại cọc, số lợng cọc cho phù hợp

2 Cọc neo cánh vít bằng thép

Là một dạng neo cọc có quai để liên kết với dây neo Phần thân có thể bằng thép

đặc hoặc thép rỗng Đầu dới là mũi nhọn để thuận tiện cho việc hạ neo, trên thân có cánh neo bằng thép Dạng cánh rộng (bớc cánh dày) để neo trong đất mềm, dạng cánh hẹp (bớc cánh tha) để neo trong đất cứng

Ngoài ra còn có loại neo có luôn các quai treo và tấm tì Quai treo có thể xoay

để thay đổi góc ở dây giằng với phơng ngang Khi hạ neo dùng đòn xỏ qua quai và xoay, neo sẽ đợc đa xuống đất

u điểm

Sử dụng cho bất kỳ loại đất nào trừ bùn và đất đá, lắp đặt và hạ neo đơn giản, không tốn công đào và lấp hố, có thể sử dụng nhiều lần rất kinh tế, không phá vỡ cơ cấu đất nền

Nh

ợc điểm

Giá thành cao

3 Neo ngầm (hố thế)

a Tá c dụng: để neo giữ khi lực tác dụng lên neo lớn.

b Cấu tạo: đào xuống đất một hố sâu từ 1,5 ữ 3,5m dới đó chôn bó cây gỗ lớn, mỗi cây có chiều dài 2 ữ 3m, đờng kính đến 250 Hiện nay hay sử dụng khối bê tông hoặc

bê tông cốt thép Sử dụng dây cáp, một đầu buộc vào neo, đầu kia đa lên mặt đất nghiêng 1 góc α (đầu dây này sẽ nối với đầu dây giằng) Khi chịu lực kéo từ 3 tấn ữ 20 tấn sử dụng hố thế không gia cờng, khi lực kéo lớn từ 20 tấn ữ 40 tấn, sử dụng hố thế

có gia cờng

c Tính toán hố thế không gia c ờng

Chơng 2: Các thiết bị dùng trong lắp ghép

Hình 2-13 Neo hố thế a) Có gia cường

b) Không gia cường

Q

S 1

S2

S B

b

h 2

α

b)

Q

S1

S 2

S B

b

h 2

α a)

Dới tác dụng của lực kéo nghiêng S, lực này đợc phân tích ra thành các lực S1 và

S2 Gọi trọng lợng khối đất đè lên bó cây là G Khi đó:

γ L ).

h H (

2

b B

Trong đó: B, b: là bề rộng trên và dới hố

L: chiều dài bó cây

H: chiều sâu hố đào; h2: chiều cao bó gỗ

γ: dung trọng của đất

S1 = S Cosα ; S2 = S Sinα Lực S2 có tác dụng nhổ bó cây lên Lực S1 có tác dụng kéo bó cây áp vào thành bên phải của hố đào và do vậy tạo ra một lực ma sát T kéo bó cây trở xuống (ma sát giữa gỗ và đất)

T = f1 S1 ; f1 = 0,5: là hệ số ma sát của gỗ và đất

Sự ổn định của hố thế dới tác dụng của tải trọng thẳng đứng S2 là:

Với K = 1,5 ữ 2 là hệ số ổn định

Lực S1 gây lực tác dụng vào nền đất, cần kiểm tra ứng suất sinh ra trong đất

μ σ

L h

S

õ 2

1

Trong đó:

à: hệ số nén không đều ; à = 0,25

h2: chiều cao bó cây

L: chiều dài bó cây

[σđ]: ứng suất cho phép của đất

c Tính toán hố thế gia c ờng

Khi tải trọng S lớn, để tránh sự biến dạng của nền đất do lực S2 gây ra, ngời ta gia cờng neo bằng các gia cờng thêm tờng gỗ ở nơi tiếp xúc của neo với đất nhằm tăng thêm diện tích tiếp xúc của neo với đất Việc tính toán và kiểm tra neo hố thế gia cờng tơng tự neo hố thế không gia cờng

4 Neo bê tông

Neo bê tông đợc sử dụng khi lực kéo S khá lớn Loại này đợc sử dụng phổ biến vì thi công tiện lợi, giá thành hạ do đợc sử dụng nhiều lần

Neo bê tông gồm một hay nhiều khối bê tông đúc sẵn, chúng đợc liên kết với nhau bằng bu lông sỏ qua các lỗ chừa sẵn khi đúc (thờng liên kết đôi một) Tất cả các khối bê tông của neo đều đợc đặt lên khung neo Neo bê tông có thể đợc đặt nổi trên mặt đất hoặc đặt nửa nỗi, nửa chìm dới mặt đất

nổi

Chịu

đợc lực kéo từ 3 tấn ữ 40 tấn, góc nghiêng dây kéo khoảng 450 với phơng ngang Neo

đợc đặt trên khung neo và đặt trên nền đất đầm chặt

Để tăng sức bám của neo vào đất, các khối bê tông đợc đặt lên khung đế bằng thép có những chân dao bằng thép chữ U cắm sâu vào đất

Neo đặt nổi có u điểm là: thi công nhanh, giá thành hạ, không phải tốn công lao

động đào đất Sử dụng đặc biệt tiện lợi ở những nơi có nhiều mạng lới ống ngầm

b Neo nửa nổi nửa chìm

Làm bằng các tấm bê tông cốt thép Loại này có thể chịu lực kéo từ 10 ữ 80 tấn Dây neo hoặc thanh neo nghiêng với phơng nằm ngang một góc α ≤ 300 Các tấm bê tông neo đợc đặt nửa chìm dới mặt đất Loại này có u điểm là khá ổn định, tuy nhiên phải tốn công lao động đào đất

c Tính toán neo bê tông

* Neo đặt nổi

Lực S2 thẳng đứng gây lật khối bê tông cần kiểm tra ổn định chống lật:

G.a ≥ kS2.b = kS.Sinα ⇒ G≥ kS.Sina α (2.11) Với k = 1,4 là hệ số ổn định

Thành phần nằm ngang S1 gây trợt Lực giữ lúc này gồm: trọng lợng khối bê tông (G) gây ra lực ma sát T giữa khung sắt và đất Lực cản do dao sắt cắm vào đất hay

là lực cản chống cắt Rc

T = (G-S2) f ; f = 0,3: là hệ số ma sát giữa thép và đất (2.12)

Rc = 2 b h rc

Với b (m): chiều rộng chân neo

Chơng 2: Các thiết bị dùng trong lắp ghép

Lỗ bu lông liên kết

b

Hình 2-14 Neo bê tông

Hình 2-15 a) Neo nổi

b) Neo nửa nổi nửa chìm