III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.3.3. Tính toán chọn kết cấu phao nổi phục vụ thi công nạo vét hợp lý
- Với điều kiện địa hình, địa chất ở công trình “Nâng cấp hồ Cành Chẽ” nêu trên em thiết kế và lựa chọn phao nổi như sau:
- Trọng lượng tác dụng gồm:
+ Trọng lượng ô tô :19,5 tấn; dài 8,4m; rộng 3,2m. + Vật liệu bùn = 1,3 *10 =13 tấn
1,3 là trọng lượng riêng bùn ướt (t/m3
), thể tích thùng xe 10m3
.
+ Trọng lượng máy xúc được phân thành 3 tải trọng:
Cần xúc (Tay gầu): 4,5 tấn; dài 12m; cao 2,8m. Gầu xúc + vật liệu trên gầu = 5,3tấn
Bệ máy xúc = 40tấn; rộng 2,6m, cao 1,2m.
+ Trọng lượng của phao : Ở đây em thiết kế phao được hàn kín 6 mặt bởi tấm thép dày 7mm. Chiều cao phao được khống chế 1,8m; chiều rộng ít nhất 2 làn xe (máy xúc và ô tô) khống chế 12m theo tương ứng bảng tính 4-1; còn chiều dài phao được tính toán thử dần theo điều kiện phao nổi lên (D >W).
+ Lực nổi: D = 1*chiều dài (CD)*chiều rộng (CR) *chiều cao của phao.
+ Thể tích nổi : V = D - W
+ Gọi h1 ; h2là mớn nước tương ứng ở phía mũi và phía đuôi của phao nổi, thể hiện trên hình vẽ (4.1).
Mặt khác : V = S*CR S = (h1 + h2)*CD/2
- Cũng từ đây ta xác định được tâm trọng lực: Xê dịch ngang trọng tâm : YG =
Wi Mx ∑ ∑ Chiều dọc trọng tâm : XG = Wi My ∑ ∑
Chiều cao trọng tâm : ZG =
Wi
Mz
∑ ∑
Mặc dù trọng lực không gây ra mô men đối với trục z, chúng ta có thể thu được tọa độ z của G bằng cách tưởng tượng hệ tọa độ mà các chất điểm khảo sát được đặt trong đó sẽ quay 900đối với trục x (hoặc y). Lấy tổng mô men đối với trục x (hoặc trục y).
Kết quả tính toán ở bảng sau.
Bảng 4.2 : Tính với trường hợp chiều rộng phao CR =12m.
Tên gọi Diễn toán TL Wi Tay đòn(m) Mô men(T.m)
xi yi zi Mx My Mz Ô tô + bùn (19,5 +1,3*10)=32,5 32.5 1.8 3.4 4.4 58.5 110.5 143 Phao nổi (cd*12+cd*1,8+12*1,8)*2 *7.85*0.007 20.57 0 0 0.9 0 0 18.52 Máy xúc Cần xúc (4,5) 4.5 12 11 4.6 54 49.5 20.7 Gầu xúc+Vật liệu(5,3) 5.3 18 17 5.6 95.4 90.1 29.68 Bệ máy(40) 40 7.3 3.7 3 292 148 120 Tổng cộng 102.87 500 398.1 331.9 Lực nổi: D = 259,2T; Thể tích phần chìm V = 156,3T
Suy ra chiều cao mạn khô lớn nhất bằng 38,5cm ứng với CD =12m. Trường hợp này kích thước phao (12 x12 x1.8m) là nổi trên mặt nước.
-Tọa độ G:
XG = 4,86m; YG = 3,86m; ZG = 3,22m.
Từ những tài liệu tham khảo và mô hình thực nghiệm đối với một số loại thực tế thì kích thước phao trên ổn định khi chịu tác động của các tải trọng làm việc.
Trong một số trường hợp ta có thể nối, lắp ghép các phao để phục vụ thi công nạo vét bùn với diện rộng.