Sự phỏt triển mỏy bỳa theo nguyờn tắc rung động

Một phần của tài liệu đồ án kỹ thuật cơ khí Xây dựng phương án đóng hạ cọc bằng rung (Trang 36)

Từ những năm 1949 những mỏy bỳa rung đầu tiờn đó được chế tạo và sử dụng tại nước Nga theo nguyờn tắc của tiến sĩ D .D. Barcan, đú là những mỏy bỳa rung loại BT5 sử dụng khối lệch tõm. Loại bỳa này cú lực kớch là 214kN và tần số dao động 41,67Hz, mỏy được trang bị một mụ tơ điện 28kw. Những mỏy bỳa đầu tiờn đó được sử dụng để xõy dựng cụng trỡnh thuỷ điện Gorki (bõy giờ là Nizhni Novgorod), bỳa đó được dựng đúng 3700 cọc dài từ 9 đến 12 một với thời gian đúng là 2-3 phút cho một cọc .

Từ đú nước Nga đó tiếp tục phỏt triển một số lượng lớn cỏc mỏy đúng cọc hoạt động bằng rung và cả những mỏy khoan đất. Vào năm 1950, lần đầu tiờn nước Nga cũng cấp giấy phộp của họ cho người Nhật, trong một khoảng thời gian dài người Nhật đó cú một vài cụng ty phỏt triển cỏc loại bỳa rung. Từ đú đến nay loại kỹ thuật này đó phỏt triển khắp nơi trờn thế giới, với cỏc cụng ty nh

PTC ở Phỏp, Mueller, Tunkersvaf MGF ở Đức, Tomen ở Nhật và ICE Europe ở Thuỵ sỹ.

Người Mỹ đó chế tạo mỏy rung dựng thuỷ lực MKT V-10 đầu tiờn vào năm 1969, mặc dự cả hai hóng Vulcan và Foster đều đó giới thiệu loại mỏy đúng cọc bằng rung động của Nhật và Phỏp vào đầu thập niờn 1960. Loại mỏy này cú một đặc điểm khỏc với cỏc mỏy bỳa rung hiện tại. Điểm đầu tiờn đú là hệ thống treo, thụng thường V-10 sử dụng lũ xo thộp để giảm độ rung cho cần cẩu và múc. Hiện giờ hầu hết cỏc loại mỏy đều sử dụng lũ xo cao su. Điểm thứ hai liờn quan tới bỏnh lệch tõm. Bỏnh lệch tõm của V-10 thường kộo dài suốt trờn trục. Một động cơ được nối với một trong những bỏnh lệch tõm, cỏc cặp bỏnh răng truyền lực làm quay những bỏnh lệch tõm cũn lại của mỏy. Hầu hết cỏc mỏy ngày hụm nay đều gắn cỏc cặp bỏnh lệch tõm từ trước ra sau trờn một trục cho phộp điều chỉnh mụmen tĩnh, và chỳng gắn trực tiếp với động cơ hoặc thụng qua bộ bỏnh răng thay đổi tốc độ.

Từ những khởi đầu này và qua thực tiễn Mỹ đó cú những bước tiến về cỏc chủng loại bỳa rung. Ngày nay cũng cú những bước tiến hoặc lớn hoặc nhỏ ở những hóng nh Vulcan, ICE(M và chõu Âu) MKT, Foster Casteel và cỏc đơn vị HPSI. Việc phõn loại cỏc thiết bị đúng cọc bằng rung động là một cụng việc phức tạp những phõn loại quan trọng nhất cú thể được thực hiện dựa trờn tần số, cựng với mối quan hệ kết quả giữa lực kớch và mụmen tĩnh bỏnh lệch tõm.

Quả bỳa rung được sử dụng phổ biến trong thi cụng đúng cọc, đặc biệt chỳng làm việc rất hiệu quả trờn nền đất cỏt tơi xốp, ở những địa hỡnh chật hẹp, nhất là khi đúng cọc gia cố nền. Khi làm việc, quả bỳa liờn tục truyền lờn cọc dao động cú tần số, biờn độ và hướng nhất định, làm giảm lực ma sỏt giữa cọc và đất.

Mọi quả bỳa rung đều được cấu tạo từ hai bộ phận cơ bản : Bộ gõy rung và thiết bị liờn kết giữa quả bỳa và đầu cọc ( ở đõy gọi là mũ cọc).

Bộ gõy rung dao động được do lực ly tõm khi động cơ điện hoặc động cơ đốt trong qua cỏc bộ truyền (bỏnh răng, dõy đai hoặc xớch) quay cỏc khối lệch tõm. Đặc tớnh của cỏc dao động này phụ thuộc vào : mụmen lệch tõm (bảng tớch số giữa khối lượng khối lệch tõm và độ lệch tõm), tốc độ quay của khối lệch tõm, tổng khối lượng toàn hệ thống tham ra dao động (quả bỳa, cọc, mũ cọc..) và cả đặc tớnh cơ lý của nền đất. Những thụng số cơ bản của quả bỳa là: Lực xung, tần số và biờn độ dao động. Lực rung là thụng số cơ bản nhất quả bỳa, trị số của nú phụ thuộc vào momen lệch tõm và tốc độ quay của khối lệch tõm. Biờn độ dao động giữ vai trũ quyết định. Khi quả bỳa làm việc, toàn hệ thống (quả bỳa, mũi cọc, cọc ) dao động, nếu biờn độ dao động thẳng đứng tại vị trớ tiếp xỳc giữa cọc và nền khụng lớn hơn biến dạng đàn hồi của nền, cọc khụng thể ấn vào nền. Cọc cú thể đúng vào nền khi biờn độ dao động này lớn hơn chuyển vị đàn hồi và gõy chuyển vị dư của nền.Tần số dao động ảnh hưởng trực tiết đến quỏ trỡnh đúng cọc. Khi tần số dao động thấp (<200 lần/phỳt ) bắt đầu xuất hiện dao động yếu của cọc và nền, khi này cọc và lớp bề mặt nền tại điểm tiết xỳc chuyển vị đồng thời, quỏ trỡnh đúng cọc khụng xảy ra. Chỉ khi tăng tần số dao động làm xuất hiện chuyển vị tương đối giữa cọc và nền, cọc bắt đầu được đúng xuống nền.

Mũ cọc liờn kết quả bỳa và cọc. Khỏc với qỳa trỡnh làm việc theo nguyờn lý va đập, ở đõy để truyền dao động từ quả bỳa xuống cọc, mũ cọc cần được liờn kết chặt với cọc và quả bỳa vỡ vậy cũn gọi là kẹp cọc. Để thực hiện chức năng kẹp cọc, mũ cọc thường được sử dụng hai loại truyền động cơ bản là cơ khớ và thuỷ lực mà ta sẽ nghiờn cứu ở phần sau.

Trong qỳa trỡnh đúng cọc, cọc lỳn do rung động với một số tần suất nào đú, vỡ thế mà giảm được ma sỏt sinh ra giữa cọc và đất. Mặt khỏc trọng lượng giữa cọc và bỳa làm cọc lỳn sõu vào nền đất.

Về cơ bản cú thể phõn chia bỳa rung thành cỏc loại sau :

Một phần của tài liệu đồ án kỹ thuật cơ khí Xây dựng phương án đóng hạ cọc bằng rung (Trang 36)