Hướng dẫn tính toán thi công lắp ghép Ch3

Tuy nhiên khả năng nâng vật của cột trục là nhỏ, chiều cao nâng vật không lớn, cánh tay ngắn vì vậy chỉ lắp đặt cột trục ở ngay nơi cần cẩu lắp cấu kiện mà không thể sử dụng đợc các loại

chơng 3 cần trục dùng trong lắp ghép

3-1 các loại cần trục dùng trong lắp ghép

3-1.1 Cột trục

1 Cấu tạo

Là thiết bị cẩu lắp đơn giản, làm việc ổn định dựa trên sự ổn định của cột trục và

hệ thống dây giằng

Phần cột trục (trụ) có thể bằng gỗ (gỗ hộp hoặc gỗ tổ hợp), có thể bằng thép (thép ống), sức nâng từ 3 tấn ữ 30 tấn chiều cao tới 30m; bằng dàn thép sức nâng tới 50 tấn (có trờng hợp sức nâng tới 100 tấn) cao tới 45m Có thể đặt thẳng đứng hoặc nghiêng với trục thẳng đứng tới 100

Console ngắn đợc liên kết vào trụ để mắc hệ thống ròng rọc, móc cẩu Hệ thống dây giằng, để giữ ổn định (≥ 3dây)

Bản đế làm bằng các tấm thép đợc liên kết hàn hoặc liên kết khớp với trụ Việc liên kết khớp thuận lợi cho việc thay đổi góc nghiêng và thuận lợi cho quá trình lắp dựng

2 Đặc điểm sử dụng

Tuỳ loại vật liệu làm cột trục mà sức cẩu có thể khác nhau Tuy nhiên khả năng nâng vật của cột trục là nhỏ, chiều cao nâng vật không lớn, cánh tay ngắn vì vậy chỉ lắp

đặt cột trục ở ngay nơi cần cẩu lắp cấu kiện mà không thể sử dụng đợc các loại cần trục khác Thờng sử dụng cột trục để cẩu lắp cấu kiện có tải trọng nhỏ, có chiều cao lắp đặt không lớn, sử dụng ở những nơi chật hẹp mà các thiết bị cẩu lắp khác không thể làm việc đợc

3-1.2 Cần trục thiếu nhi

Là thiết bị trục vật đơn giản, có chiều dài tay cần nhỏ, sức trục yếu dùng để cẩu

4 Q g

2

1 7 5

3

8

β γ

6

Hình 3-1 Cột trục

1 Cột trục 2 Con sole ngắn 3 Bản đế

4 Hệ ròng rọc, móc cẩu 5 Dây giằng (≥ 3 dây)

6 Neo 7 Puli chuyển hướng 8 Ra tời

những vật nhẹ hay vận chuyển vật liệu lên trên cao Cần trục thiếu nhi có cấu tạo đơn giản, cơ cấu gọn nhẹ nên di chuyển và tháo lắp dễ dàng Có thể dùng để việc vận chuyển vật liệu lên cao, do đó thờng đặt tại cao trình công tác (đặt trên các sàn nhà hoặc dàn giáo)

3-1.3 Một số loại cần trục khác

Cần trục ôtô, bánh hơi, bánh xích, cần trục tháp, cần trục cổng, cần trục cột buồm, cần trục máy bay

1 Cần trục ô tô

Cơ cấu di chuyển là ôtô, sức cẩu từ 3 tấn ữ 20 tấn, thờng có tay cần ngắn, di chuyển bằng bánh hơi, khi làm việc cần có các chân đế để đảm bảo ổn định Cần trục ô tô có tốc độ di chuyển khá nhanh (trên 30 km/h), do đó có khả năng cơ động cao giữa các công trình, tuy vậy ở bên trong công trình để thuận tiện cho cần trục cần phải làm

đờng Cần trục ô tô thờng đợc sử dụng làm công tác bốc xếp và lắp ghép nhỏ

2 Cần trục bánh hơi

Tơng tự cần trục ôtô, tuy nhiên sức trục lớn hơn, cánh tay cần dài hơn (đến 35m), tốc độ di chuyển thấp hơn cần trục ôtô Thờng đợc sử dụng để lắp các kết cấu nhà, nhất là nhà có khẩu độ lớn

Cần trục bánh hơi có 2 chế độ làm việc do đó có 2 đờng đặc tính ứng với 2 chế

độ làm việc: làm việc nhẹ (không cần chân đế ổn định), làm việc nặng (cần chân đế

đảm bảo ổn định khi làm việc)

3 Cần trục bánh xích

Cơ cấu di chuyển là bánh xích, do đó có tính cơ động cao (trong công trờng không cần làm đờng để di chuyển), sức trục lớn (40 tấn ữ 50 tấn), cánh tay cần dài và

có thể thay đổi đợc cánh tay cần (L = 40m ữ 50m) Khi làm việc không cần chân chống phụ để đảm bảo ổn định vì có độ ổn định bản thân cao, tốc độ di chuyển chậm (3 ữ 4 km/h) Đợc sử dụng rộng rãi để lắp đặt, bốc dỡ cũng nh khuyếch đại cấu kiện, thờng đợc sử dụng đế lắp ghép nhà dân dụng và công nghiệp, các công trình thuỷ lợi,

đờng bộ

4 Cần trục tháp

Cần trục tháp có nhiều loại khác nhau từ cấu tạo cho đến sức trục Có nhiều cách phân loại cần trục tháp

a Phân loại theo sức trục

Cần trục loại nhẹ Q ≤ 10 tấn, sử dụng để xây dựng nhà dân dụng, công nghiệp Cần trục loại nặng Q > 10T sử dụng trong lắp ghép các công trình công nghiệp lớn: nhà máy điện, lò cao

b Phân loại theo cơ cấu tay cần

Loại tay cần nằm ngang, loại này khi làm việc không thể thay đổi đợc góc nghiêng của tay cần Để thay đổi bán kính làm việc có thể sử dụng hệ palăng hay xe con di chuyển trên cần

Loại tay cần nghiêng, quay và nâng hạ đợc Cơ cấu thay đổi tay cần giống cần

trục tự hành, khớp quay tay cần ở trên cao do đó ít lãng phí bán kính với hữu ích.

c Phân loại theo vị trí đối trọng

Loại cần trục có đối trọng ở trên cao và loại cần trục có đối trọng ở dới thấp Cả

2 loại này đều có thể thay đổi đối trọng cho phù hợp với trọng tải vật cẩu lắp

Hiện nay có cần trục tháp loại nhỏ có thể di chuyển trên hệ bánh xe của chúng Cần trục tháp cao thì tiết diện thân trục thay đổi, có thể kéo dài hay thu ngắn lại do các

đoạn đợc lồng vào nhau Cần trục tháp có thể di chuyển trên ray dọc theo chiều dài công trình Có loại liên kết cố định với móng bê tông cốt thép đổ tại chỗ

Cần trục tháp rất thông dụng trong xây dựng dân dụng và công nghiệp để thi công các công trình cao và chạy dài

Ưu điểm của cần trục tháp là: sức trục, bán kính lắp đặt và chiều cao lắp đặt lớn, có độ ổn định cao do chân tháp đợc đặt trên bệ bánh xe rộng hoặc liên kết chắc chắn với móng bê tông

Nhợc điểm là phải tốn công làm đờng ray để cho cần trục di chuyển hay tốn công và chi phí thi công móng bê tông, chi phí tháo dỡ và lắp đặt khi di chuyển giữa các công trờng cao do đó tính cơ động thấp, khi làm việc chỉ di chuyển theo một tuyến nhất định hoặc đứng cố định

5 Cần trục cổng

Cần trục cổng có sức trục đến 120 tấn, có khẩu độ từ 7m đến 45m, chiều cao có thể tới 40m Cần trục cổng di chuyển trên ray, phía trên có thể có từ 1 đến 2 xe con di chuyển trên dầm cẩu, xe con có móc cẩu để cẩu vật

u điểm của cần trục cổng là có sức trục lớn, khẩu độ và độ cao lớn, có độ ổn

định cao khi làm việc (do móc cẩu nằm ở giữa 2 cột trục) nên hay đợc sử dụng để thi công lắp ghép ở những công trờng lớn, khối lợng cẩu lắp tập trung (nhà máy, bến cảng ) hay để thi công bốc xếp và lắp ghép những kết cấu khối lớn và nặng

Nhợc điểm là độ cơ động kém, tháo dỡ, lắp đặt vừa tốn công vừa rất phức tạp

6 Cần trục bay

Sử dụng máy bay trực thăng để cẩu lắp các cấu kiện, chiều cao lắp đặt không hạn chế Thích hợp để thi công những nơi không có đờng vận chuyển và không thể vận chuyển và lắp đặt dới đất đợc (lắp cột điện ở trên núi )

Nhợc điểm của loại này là thời gian đứng tại chỗ trên không trung chỉ có từ 2 ữ

3 phút, do vậy rất khó khăn trong việc điều chỉnh cấu kiện đúng vị trí và cố định tạm thời Yêu cầu chuẩn bị kỹ và hết sức chính xác trong thi công Ngoài ra khi vật cẩu có trọng lợng lớn, cồng kềnh thì độ ổn định của máy bay kém, vật đợc treo bằng các dây cáp mềm dài sẽ rất không ổn định khó điều chỉnh đúng vị trí Mặt khác khi dao động tạo nên những lực động gây nguy hiểm cho việc điều khiển máy bay Thờng thay thế cáp mềm bằng các thanh treo Giá thành đầu t và thi công cao

Dới đây là một số hình ảnh mô tả một số loại cần trục hay đợc sử dụng trong dựng hiện nay

H×nh 3-2 Mét sè lo¹i cÇn trôc

a) CÇn trôc «t« b) CÇn trôc b¸nh h¬i c) CÇn trôc b¸nh xÝch d) CÇn trôc th¸p e) CÇn trôc cæng

d)

e)

c)

3-2 lựa chọn cần trục lắp ghép

3-2.1 Những căn cứ khi lựa chọn cần trục lắp ghép

Căn cứ vào hình dạng và kích thớc công trình, vào khối lợng công tác lắp ghép, hình dáng, kích thớc, trọng lợng của từng cấu kiện Căn cứ vào qui mô khuyếch đại (nếu có), vị trí của cấu kiện cần lắp ghép trên công trình Căn cứ vào tình trạng mặt bằng lắp ghép (mức độ chật hẹp, độ dốc của mặt bằng, đặc điểm của phần ngầm ở chân công trình) Căn cứ vào khả năng chuyển chở và cung cấp các cấu kiện cần lắp ghép Căn cứ vào thời hạn phải hoàn thành công tác lắp ghép

Khi lựa chọn cần trục cần phải thoả mãn các thông số kỹ thuật của cần trục, đó là: sức trục Q; chiều cao nâng móc cẩu H; bán kính với của cần trục R và chiều dài tay cần L Các thông số này phải tính cho cấu kiện bất lợi nhất, cụ thể là cao nhất, xa nhất, nặng nhất trên công trình

Các thông số Q - R ; R - H có mối quan hệ với nhau Mối quan hệ này đợc biểu diễn trên hệ trục toạ độ và gọi là đờng đặc tính của cần trục

3-2.2 Đờng đặc tính của cần trục

Một cần trục

có thể thay đổi nhiều

loại tay cần khác

nhau và có thể mang

theo mỏ phụ Do đó

mỗi tay cần và mỗi

mỏ phụ đều có đờng

đặc tính riêng Trên

hệ trục tọa độ, đối

với quan hệ Q - R,

đờng đặc tính của

tay cần có chiều dài

ngắn nằm trên, chiều

dài dài nằm dới Đối

với quan hệ R - H,

đờng đặc tính của

tay cần có chiều dài

ngắn nằm dới, chiều

dài dài nằm trên

Với cần trục

tháp có tay cầm

ngang trên biểu đồ

đờng đặc tính không

có đờng biểu diễn

mối quan hệ giữa H

& R do H = const

Ngoài ra

đ-ờng đặc tính còn có

thể thể hiện dới dạng

bảng tra nh sau:

Độ vươn của cần trục R (m)

Q∼R

H∼R

Hình 3-3 Đường đặc tính của cần trục

Rmin R1 R2 Rmax

3-2.3 Cách chọn cần trục tự hành

1 Chọn theo sức trục (Q)

Cần trục đợc chọn phải đảm bảo cẩu đợc những cấu kiện nặng nhất trên công trình

Trong đó:

Qck (tấn): trọng lợng cấu kiện lắp ghép

qtb (tấn): trọng lợng các thiết bị và dây treo buộc

qgc (tấn): trọng lợng thiết bị gia cờng (nếu có)

2 Chọn theo chiều cao nâng móc cẩu (H)

Cần

đ-ợc

trình

H ≥

+ h3 (m)

(3.2) Trong đó:

HL(m): chiều cao lắp đặt (HL = 0 khi chiều cao lắp đặt bằng hoặc thấp hơn cao trình máy đứng)

h1(m): chiều cao nâng cấu kiện cao hơn cao trình lắp đặt (tính từ mặt dới của cấu kiện) h1 = (0,5 ữ 1)m

h2(m): chiều cao của cấu kiện lắp ghép

h3(m): chiều cao của thiết bị treo buộc (tính từ điểm cao nhất của cấu kiện đến móc cẩu của cần trục)

3 Chọn theo bán kính với cần trục (R)

Cao trình

r

R S

Q

Hình 3-4 Các thông số kỹ thuật khi cẩu lắp

Cần trục chọn phải đảm bảo cẩu lắp đợc cấu kiện ở xa nhất so với vị trí máy

đứng

Trong đó:

r (m): khoảng cách từ khớp quay tay cần đến trục quay của cần trục, r = (1 ữ

1,5)m

S (m): khoảng cách từ khớp quay tay cần đến trục móc cẩu

a Khi không có vật cản ở phía trớc:

Xác định chiều dài tay cần ngắn nhất của cần trục mà vẫn có thể cẩu lắp đợc cấu kiện:

max

c õ min Sin

h H L

α

−

Trong đó:

Hđ(m): chiều cao puli đầu cần, Hđ = H + h4

h4(m): chiều cao của hệ puli, ròng rọc, h4 = (1,5 ữ 2)m

hc(m): khoảng cách từ khớp quay tay cần đến cao trình máy đứng, hc = (1,5 ữ 1,7)m

αmax: góc nâng lớn nhất mà tay cần có thể thực hiện, αmax = 700ữ 750 Khi có Lmin ta có thể tính đợc Rmin ứng với góc nâng lớn nhất

R ≥ Rmin = Lmin cosαmax + r (m) (3.5)

Có Q, H, R dựa vào đờng đặc tính của cần trục để chọn cần trục

b Khi có vật cản ở phía trớc:

Chiều dài tay cần L đợc chọn và tính toán sao cho khi lắp ghép cấu kiện, tay cần cần trục không chạm vào điểm I của vật cản phía trớc Theo phơng ngang tay cần cách

điểm I một đoạn e = (1 ữ 1,5)m, e gọi là khoảng hở an toàn

Có 2 cách tính toán chiều dài tay cần: phơng pháp giải tích và phơng pháp hoạ

đồ

* Ph ơng pháp giải tích:

Trờng hợp không có mỏ cần

Từ hình vẽ ta có: L = L1 + L2

Xác định L1 và L2 thông qua góc nghiêng α

α

−

=

Sin

h H

α

+

=

Cos

e d

L2

α

+ + α

−

=

Cos

e

d Sin

h H

Với d là khoảng cách từ trọng tâm vật cẩu đến điểm va chạm E.

Từ phơng trình ta nhận thấy L là hàm số của góc α; L = f (α)

Để L → Lmin thì 0

d

dL =

α

Lấy đạo hàm phơng trình với biến là α sau đó giải phơng trình ta xác định đợc góc α tối u

3 L c

h H tg

+

−

=

⇒αt ⇒ Lmin ⇒ R ≥ Lmin cosαt + r

Trờng hợp có mỏ cần

Từ hình vẽ

α

β

− + + α

−

=

cos

cos l e

d sin

h H

Với: β: là góc nghiêng của mỏ phụ với phơng nằm ngang

lm(m): là chiều dài mỏ phụ: lm = (3 ữ 5) m

Nhận xét: từ phơng trình ta nhận thấy L là hàm của góc α, L = f(α)

Tìm Lmin bằng cách: 0

d

dL =

α

3

m

c L ặ

.

T d e l cos

h H tg

β

− +

−

=

⇒αt ⇒ Lmin

d

L

L1

L2

e

Cao trình

r

R S

Q

Hình 3-5 Cẩu lắp không có mỏ cần

lm

d

L

L1

L2

e

Cao trình

r

R S

Q

β

Hình 3-6 Cẩu lắp có mỏ cần

Có góc αt ta xác định đợc bán kính Rmin tơng ứng với αt và Lmin.

R ≥ S + r = Lmin cosαt + lm cosβ + r (3.8)

* Ph ơng pháp hoạ đồ:

Tr-ờng

hợp

cần

trục

không có mỏ cần, các bớc tiến hành nh sau:

Bớc 1: vẽ mặt cắt công trình theo tỉ lệ nhất định khi lắp đặt cấu kiện, thể hiện

đầy đủ các kích thớc HL, h1, h2, h3, h4

cần và móc cẩu, B chính là vị trí puli đầu cần ban đầu

Bớc 3: từ điểm chạm I lấy theo phơng ngang một đoạn IE = e = (1 ữ 1,5)m

Bớc 4: từ cao trình máy đứng kẻ đờng thẳng NN1 song song với mặt đất và cách

đất một khoảng hc= (1,5 ữ 1,7)m tùy theo loại cần trục định chọn

Bớc 5: nối B với E kéo dài cắt NN1 tại C, C là khớp xoay tay cần của cần trục

Bớc 6: qua E kẻ chùm tia sao cho EE1= E1E2= 1m về phía công trình ta đợc các

đờng thẳng BC, B1C1, B2C2 đó chính là các tay cần có thể của cần trục Chọn đoạn thẳng ngắn nhất, đó chính là tay cần cần tìm

Bớc 7: đo độ vơn tơng ứng sẽ đợc loại cần trục cần chọn.

Trờng hợp cần trục có mỏ cần, các bớc 1, 2, 3, 4 tiến hành tơng tự nh trờng hợp

không có mỏ cần

Bớc 5: từ B kẻ song song với mặt đất, lấy đoạn BB1= (3ữ5)m tùy loại cần trục

định chọn

Bớc 6: nối B1 với E, kéo dài cắt NN1 ở C, C chính là khớp xoay tay cần của cần

r

C1 C2 C

HL

H

h1

h2 h3

h

4

I E

e

P 1m

1m

h

c

O

O1

N

B

B2

B1

N1

Trục xoay của cần trục

P1

Hình 3-7 Chọn tay cần cần trục bằng họa đồ khi không có mỏ cần

Bớc 7: đo đoạn BC chính là chiều dài tay cần cần chọn Từ C đo về phía trái một khoảng từ (1,5 ữ 1,7) m cắt đợc điểm O, kẻ OO1 vuông góc với mặt phẳng ngang đó chính là trục xoay của cần trục Đo từ OO1 đến PP1 đó chính là bán kính với của cần trục cần chọn

trục tháp

tính khoảng cách đặt ray sao cho khi đối trọng quay về phía công trình vẫn cách một khoảng an toàn b2 = 0,8 m

Trờng hợp 2: khi cần trục có đối trọng đặt cao hơn chiều cao lắp đặt lớn nhất

của công trình Khi đó cần chú ý đến khoảng hở an toàn b2 = 0,8 m giữa mép của công trình và cần trục

Trờng hợp 3: cần trục đặt trên mặt đất, nếu hố móng công trình cha lấp đất phải

đảm bảo đặt ngoài mặt trợt của mái dốc

Trờng hợp 4: khi hố móng đã đợc lấp đất, cần chú ý đến khoảng hở an toàn b2 = 0.8 m

C

HL

H

h1

h2 h3

h4 I

E e

P

1ữ1,5m

hc O

O

1

B

N1

Trục xoay của cần trục

P1

Hình 3-8 Chọn tay cần cần trục bằng họa đồ khi có mỏ cần

m

Hình 3-7 Bố trí cần trục tháp a) Đối trọng dưới thấp b) Đối trọng trên cao

a) b)