MỤC LỤC
- Quả búa, một khối thép nặng có dạng xi lanh, di động dọc theo cần dẫn hớng của giá búa ( nhiều nớc gọi là “con cừu’’ vì nhảy lên xuống liên tục ). Khoá phân phối là một ổ trục có lỗ xuyên tâm và lỗ bán kính ( nữa xuyên tâm ) thẳng góc với nhau, để buồng trên của vỏ xilanh khi thông với không khí bên ngoài thì nhánh dẫn hơi đợc khó chặt và ngợc lại. Nếu lần lợt đóng mở khóa hơi với góc quay 90o, hơi có áp sẽ đợc nạp và xã nhẹ nhàng theo chu kỳ, làm cho xilanh ( quả búa ) nảy lên và rơi xuống nhịp nhàng, đóng vào cọc.
Để nâng thủ búa lên và tạo ra thế năng, trong buá đã dùng hơi cao áp thay cho sức kéo thủ công hoặc tời điện dùng trong búa trọng lực. Hiện nay búa đơn động có nhiều mẫu mã cải tiến đặc biệt là bộ phân phối kí nén đã có thể điều khiển tự động. Thờng những nhát búa nặng nhng độ rơi thấp sẽ hiệu quả hơn và cọc ít bị hỏng so với trờng hợp của búa nhẹ mà độ nẩy cao, đặc biệt đối với cọc đóng trong đất sét chắc.
Búa chấn động xung kích có hai tác dụng vừa đóng vừa rung để hạ cọc và có thể điều chỉnh lực xung kích, do đó hiệu suất hạ cọc khá cao nhng nhợc điểm là mô tơ chịu lực rung, do đó chãng háng. Cả hai tời hoạt động nhịp nhàng nâng nhẹ cọc ra khỏi xe goòng ; sau đó chỉ cho tời búa hoạt động, xách cọc đang nằm ngang dần dần sang t thế thẳng đứng và dựng cọc áp sát vào cần giá búa. Năng suất đóng cọc phụ thuộc vào các yếu tố sau: Thời gian di chuyển gía búa từ cọc này đến cọc tiếp theo, nâng và dựng cọc vào vị trí đóng, điều chỉnh và định vị cho toàn hệ thống trớc khi đóng.
Những máy búa đầu tiên đã đợc sử dụng để xây dựng công trình thuỷ điện Gorki (bây giờ là Nizhni Novgorod), búa đã đợc dùng đóng 3700 cọc dài từ 9 đến 12 mét với thời gian đóng là 2-3 phút cho một cọc. Ngời Mỹ đã chế tạo máy rung dùng thuỷ lực MKT V-10 đầu tiên vào năm 1969, mặc dù cả hai hãng Vulcan và Foster đều đã giới thiệu loại máy đóng cọc bằng rung động của Nhật và Pháp vào đầu thập niên 1960. Hầu hết các máy ngày hôm nay đều gắn các cặp bánh lệch tâm từ trớc ra sau trên một trục cho phép điều chỉnh mômen tĩnh, và chúng gắn trực tiếp với động cơ hoặc thông qua bộ bánh răng thay đổi tốc độ.
Việc phân loại các thiết bị đóng cọc bằng rung động là một công việc phức tạp những phân loại quan trọng nhất có thể đợc thực hiện dựa trên tần số, cùng với mối quan hệ kết quả giữa lực kích và mômen tĩnh bánh lệch tâm. Đặc tính của các dao động này phụ thuộc vào : mômen lệch tâm (bảng tích số giữa khối lợng khối lệch tâm và độ lệch tâm), tốc độ quay của khối lệch tâm, tổng khối lợng toàn hệ thống tham ra dao động (quả búa, cọc, mũ cọc.) và cả đặc tính cơ lý của nền đất.
Khả năng hạ cọc bằng búa rung và va rung đã đợc thực tế chứng minh, tuy nhiên để có đợc nhiều phơng pháp đa ra tính toán hệ búa cọc đất, do đặc tính đa dạng của hệ nên những kết quả cũng rất khác nhau tuỳ theo loại cọc, đất và các miền thông số của máy, ở trong phần này sẽ giới thiệu một số phơng pháp tính khả. Những phơng pháp gần đây nhất đợc sử dụng để tính toán búa rung để hạ cọc cho những kết quả khá đa dạng. Một số đặc tính của hệ đã đợc kiểm tra tơng ứng với một số loại chuẩn để xác định khả năng hạ cọc của máy.
Khả năng hạ cọc đợc xác định dựa trên năng lợng truyền cho hệ có kể đến thành phần tơng tác với hệ. Kết quả tính toán đợc tìm từ phơng pháp tích phân số trực tiếp những phơng trình vi phân chuyển động của hệ. Phơng pháp tính cho búa va rung của tác giả Tseitlin dựa trên những kết quả kinh nghiệm.
Do đặc điểm cấu tạo của nguyên lý của búa hạ cọc bằng va rung mà việc phân tích, tính toán quá trình hạ cọc bằng búa va rung phức tạp hơn hạ cọc bằng rung. Hầu hết các phơng pháp tính toán đợc trình bày dới đây đợc trích dẫn từ tài liệu của tác giả Tseitlin (phơng pháp thực nghiệm ). Để tính toán búa va rung, trong trờng hợp tổng quát chúng ta cần xác định một số đại lợng không thứ nguyên chính.
Với phần lớn các loại búa va rung thì các đầu tạo lực kích thờng đợc treo trên khung thông qua hệ lò xo. Cuối cùng là xác định góc lệch pha của va đập α: Thông thờng nên lấy góc lệch pha nằm trong khoảng từ 170đến 300. Để đảm bảo cọc lún sâu vào trong đất, có nghĩa khi cọc lún làm đất bị nén và biến dạng đàn hồi cho tới một giá trị tới hạn gọi là độ chối, đất bị phá hỏng.
Loại đất Giá trị dịch chuyển nhỏ nhất , mm Cát no nớc có kích thớc và độ chặt trung bình 1.6 Cát ít ẩm có kích thớc và độ chặt trung bình 4.6.
Do yêu cầu của sản phẩm nên chọn đờng kính lớn nhất của cốt liệu (Dmax của. Cốt liệu lớn và nhỏ là thành phần cơ bản chiếm thể tích và trọng lợng lớn nhất, có ảnh hởng trực tiếp tới tính chất của hỗn hợp bê tông ( lợng cần nớc, lợng dùng xi măng .). Do đó việc lựa chọn loại cốt liệu, giá thành, đặc tính kỹ thuật có tác dụng quyết định tới chất lợng giá thành sản phẩm.
Khối lệch tâm gây rung đợc lắp trực tiếp trên hai đầu của trục động cơ điện. Khi búa làm việc, cọc tiếp nhận lực rung cùng với lực va đập do vậy cọc thờng hạ xuống nhanh hơn. Máy búa làm việc theo nguyên lý hỗn hợp : rung và va đập khác với quả búa thông thờng, khi làm việc bộ dẫn động ngoài chức năng tạo dao động của bộ chuyển.
Sử dụng phơng pháp tơng tự nh Đuphinh đề xuất năm 1918 để giải phơng trình (4). Ta cần tìm nghiệm của phơng trình (4) dới dạng một đập tơng ứng với vòng quay của quả văng là 1,2,3. Ngời ta sử dụng phơng pháp giải đúng có tên là phơng pháp khâu nghiệm (lý thuyết dao động phi tuyến ).
Nếu điều kiện (14) lấy dấu bằng có nghĩa đệm va đập và vận tốc phải qua không. Điều này có nghĩa là để vận tốc đập lớn nhất ta phải để khe hở. Trong đó mb, mc là khối lợng của búa và cọc; vb, vc là vận tốc của búa và cọc trớc lúc va chạm giữa chúng ; ub,uc là vận tốc của búa và cọc sau va chạm, có nghĩa là tại thời điểm đầu búa tách khỏi mũ cọc.
Mặt khác theo Giáo S Bayman, nếu kể đến các lực cản khi đóng cọc và qua nghiên cứu, Giáo S đã đa ra công thức tính vận tốc hạ cọc sau một lần đóng dới. Qn – Là thành phần lực không đổi tác dụng lên cọc bao gồm trọng lợng cọc và trọng lợng búa không kể phần đập. Chọn trớc ω cùng với m tính đợc ở trên ta có thể xác định đợc độ cứng lò xo hợp lý nhất để vận tốc đập lớn nhất.
Bằng mô hình tính toán trên chỉ cho phép ta chọn các thông số m,c,ω, với khe hở bằng không, sao cho vận tốc, gia tốc trớc va đập là lớn nhất có nghĩa là lực đóng cọc lớn nhất. Với những máy làm việc với khe hở khác không ta vẫn có thể hoàn toàn chọn đợc m,c,ω hợp lý.
Với nền đất pha cát, sét các hệ số trên lấy theo bảng sau (TCNM).
Theo cách tính ở trên, mũ cọc đợc coi nh đặt tự do trên đầu cọc. Do vậy cơ cấu kẹp cọc đợc làm thêm để có thể đóng đợc nhiều cọc khác nhau có tiết diện khác nhau.
Đặng Thế Hiển, Phạm Hữu Đồng, Nguyễn Văn Hùng, Nguyễn Thị Mai, Hoa Văn Ngũ, Đặng Anh Tuấn - Máy xây dựng, NXBKH và KT. Nguyễn Trâm, Nguyễn tiến Oanh, Lê Đình Tâm, Phạm Duy Hoà - Thi công mãng trô mè cÇu. Sổ tay chọn máy thi công xây dựng – Trờng đại học kiến trúc Hà Nội – Nguyễn Tiến Thu.