ĐA Tốt nghiệp (Thuyết minh+Bản vẽ): Thiết kế cải tạo cần trục tháp tự nâng thành cần trục tháp leo sàn phuc vụ thi công tòa nhà cao tầng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.54 MB, 101 trang )
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................................................4
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH...............................................................................................6
1.1. VỊ TRÍ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH:..............................................................................................6
1.2. QUY MÔ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG TRÌNH:.............................................................................6
1.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ CẦN TRỤC TRÊN CÔNG TRÌNH:........................................9
1.3.1. Lựa chọn cần trục tháp:...................................................................................................9
1.3.2. Bố trí cần trục tháp leo tầng trên công trình:................................................................11
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CẦN TRỤC THÁP QTZ63 VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO.................15
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦN TRỤC THÁP:..................................................................................15
2.2. GIỚI THIỆU CẦN TRỤC THÁP QTZ63:.....................................................................................16
2.2.1. Hình chung cần trục tháp QTZ63:..................................................................................16
2.2.2. Đặc tính kỹ thuật:...........................................................................................................18
2.3. PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO CẦN TRỤC THÁP QTZ63:....................................................................21
2.3.1. Mục đích cải tạo cần trục tháp QTZ63 thành cần trục tháp leo tầng:............................21
2.3.2. Đề xuất phương án cải tạo:............................................................................................22
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN HỆ KẾT CẤU CẦN TRỤC THÁP...........................................24
3.1. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦN TRỤC THÁP:.......................................................................24
3.1.1. Tải trọng bản thân:........................................................................................................24
3.1.2. Tải trọng do trọng lượng vật nâng và xe con:................................................................24
3.1.3. Tải trọng gió được tính toán theo TCVN 4244 -2005:....................................................25
3.1.4 Tải trọng quán tính:........................................................................................................25
3.2. CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG TỪ PHẦN QUAY CẦN TRỤC ĐẾN ĐỈNH THÁP KHI
TẦM VỚI 50m..............................................................................................................................26
3.3. XÁC ĐỊNH LỰC TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU KHUNG ĐỠ THÁP: ................................................29
3.3.1. Xác định chiều dài tháp cần trục:...................................................................................29
3.3.2. Sơ đồ tính và phân tích các trường hợp tải trọng theo TCVN 4244 – 2005 tác dụng lên
khung đỡ tháp:........................................................................................................................30
3.4. XÁC ĐỊNH LỰC TÁC DỤNG LÊN KHUNG ĐỠ KHI KHOẢNG CÁCH GIỮA CÁC KHUNG ĐỠ THAY
ĐỔI:.............................................................................................................................................33
3.4.1. Tính toán lực tác dụng lên khung đỡ tháp khi khoảng cách giữa các khung đỡ thay đổi:
.................................................................................................................................................33
1
3.4.2. Vẽ đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa các giá trị lực........................................................37
3.5. TÍNH TOÁN LỰC TÁC DỤNG LÊN HỆ KHUNG ĐỠ CẦN TRỤC KHI RÚT NGẮN TAY CẦN..........40
3.5.1. Mục đích rút ngắn tay cần.............................................................................................40
3.5.2. Tính toán lực tác dụng lên khung đỡ tháp sau khi rút ngắn tay cần..............................41
CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ HỆ KHUNG ĐỠ THÁP....................................................................................42
4.1. TÍNH TOÁN CẢI TẠO ĐỐT THÁP CƠ BẢN...............................................................................42
4.1.1. Mục đích cải tạo một đốt tháp cơ bản...........................................................................42
4.1.2. Tính chọn tiết diện của chi tiết số 4 sau cải tạo.............................................................43
4.1.3. Đốt tháp cơ bản sau khi cải tạo.....................................................................................45
4.2. TÍNH TOÁN LỰC TÁC DỤNG LÊN KHUNG ĐỠ THÁP TRONG TRƯỜNG HỢP NGUY HIỂM NHẤT
.....................................................................................................................................................46
4.3. CẤU TẠO HỆ KHUNG ĐỠ THÁP.............................................................................................47
4.4. CHỌN VẬT LIỆU VÀ KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CHO HỆ KHUNG ĐỠ............................51
4.4.1. Cơ sở chọn vật liệu cho kết cấu khung đỡ tháp.............................................................51
4.4.2. Chọn tiết diện và kiểm tra khả năng chịu lực cho kết cấu dầm thép.............................51
4.4.2.1. Dầm ngang (chỉ dùng cho hệ khung đỡ dưới).............................................................51
4.4.2.2. Dầm chính...................................................................................................................54
4.4.3. Tính chọn vật liệu cho các bộ phận khác.......................................................................57
4.4.3.1. Tính chọn con lăn........................................................................................................57
4.4.3.2. Tính chọn cơ cấu nêm.................................................................................................58
4.4.4. Ổn định cục bộ của dầm tổ hợp (dầm chính và dầm phụ).............................................58
4.5. CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN PHẦN GỐI DẦM.............................................................................60
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG ĐẨY CẦN TRỤC THÁP ...........................................................62
5.1. LỰC TÁC DỤNG LÊN ĐẦU CÁN PITTONG XILANH TRONG QUÁ TRÌNH NÂNG THÁP..............62
5.2. KIỂM TRA CƠ CẤU NÂNG ĐẨY THÁP CỦA CẦN TRỤC QTZ63................................................63
5.3. CẤU TẠO CƠ CẤU NÂNG ĐẨY THÁP......................................................................................64
5.3.1. Tính chọn chi tiết tấm tỳ nâng tháp...............................................................................64
5.3.2. Cấu tạo cụm cơ cấu nâng tháp.......................................................................................65
5.4. TÍNH CHỌN TIẾT DIỆN DẦM GÁNH NÂNG ĐẨY THÁP...........................................................66
5.4.1. Chọn vật liệu và chọn tiết diện dầm..............................................................................66
5.4.2. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn theo điều kiện về cường độ.........................................67
5.5. ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA DẦM TỔ HỢP....................................................................................69
2
CHƯƠNG 6: KIỂM TRA BỀN THÂN THÁP..........................................................................................70
6.1. KIỂM TRA BỀN CỦA PHẦN TỬ THANH CÓ NỘI LỰC LỚN NHẤT.............................................70
6.1.1. Kết quả tính nội lực bằng phần mềm SAP 2000.............................................................70
6.1.2. Kiểm tra bền cho phần tử thanh có lực dọc lớn nhất....................................................74
6.2. KIỂM TRA BỀN CHO TOÀN BỘ THÂN THÁP...........................................................................75
CHƯƠNG 7: QUY TRÌNH LẮP DỰNG VÀ NÂNG ĐẨY CẦN TRỤC THÁP LÊN CAO...............................79
7.1. QUY TRÌNH LẮP DỰNG CẦN TRỤC THÁP LEO TẦNG..............................................................79
7.1.1. Quy định chung..............................................................................................................79
7.1.2. Trình tự lắp dựng...........................................................................................................80
7.2. QUY TRÌNH NÂNG ĐẨY CẦN TRỤC THÁP LÊN CAO KHI CHIỀU CAO CÔNG TRÌNH TĂNG LÊN 88
7.3. QUY TRÌNH SỬ DỤNG AN TOÀN CẦN TRỤC THÁP................................................................96
Trước khi làm việc...................................................................................................................96
Trong khi vận hành..................................................................................................................96
Nghiêm cấm.............................................................................................................................97
Kết thúc làm việc.....................................................................................................................97
7.4. SỰ CỐ VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY MẤT AN TOÀN THƯỜNG GẶP.............................................98
KẾT LUẬN.......................................................................................................................................100
TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH.........................................................................................................101
3
LỜI NÓI ĐẦU
Xây dựng và phát triển các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp cơ sở hạ
tầng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế xã hội, nhất là đối với
các nước đang phát triển như nước ta hiện nay. Mặt khác, với mục tiêu trở thành
nước công nghiệp vào năm 2020 và đáp ứng nhu cầu về nhà ở cho người dân, hiện
nay ở nước ta đã và đang tiến hành xây dựng nhiều công trình chung cư, khách sạn,
trụ sở làm việc có độ cao khoảng 120 – 200m trở lên tương đương với 30 – 100
tầng nhà. Ví dụ như: tòa nhà Keangnam ở Hà Nội với 100 tầng, tòa nhà tháp Bông
Sen ở Thành phố Hồ Chí Minh, khu đô thị mới Roalan City ở Hà Nội....Để phục vụ
thi công những công trình dạng này bắt buộc phải sử dụng cần trục tháp tự nâng
nằm trong công trình hay còn gọi là cần trục tháp leo tầng với giá thành nhập khẩu
cao. Trong khi đó các doanh nghiệp trong nước hiện đang sở hữu khá nhiều cần trục
tháp tự nâng nằm ngoài công trình nhưng lại không đáp ứng cho việc thi công các
công trình siêu cao tầng. Mặt khác, việc sử dụng cần trục tháp leo tầng hầu như
chưa có thói quen của nhà thầu thi công vì không có sẵn thiết bị, hơn nữa trình độ
của cán bộ kỹ thuật và tay nghề của công nhân còn hạn chế và thiếu kinh nghiệm.
Vì vậy, việc tận dụng luôn cần trục tự nâng nằm ngoài công trình để cải tạo thành
cần trục leo tầng hay còn gọi là cần trục nằm trong công trình là hết sức cần thiết
giúp tiết kiệm chi phí cho các doanh nghiệp xây dựng.
Với yêu cầu thực tế cấp thiết về cần trục tháp phục vụ thi công xây dựng như
vậy. Do đó nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp lần này, em được giao để tài: “Thiết
kế cải tạo cần trục tháp QTZ63 thành cần trục tháp leo sàn phục vụ thi công tòa
nhà hỗn hợp văn phòng và căn hộ chung cư 22 tầng khu đô thị Mai Dịch – Hà
Nội”.
Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trương Quốc Thành đã trực tiếp hướng dẫn
và giúp đỡ em hoàn thành đồ án đúng tiến độ và đầy đủ khối lượng mà bộ môn Cơ
Giới Hóa Xây Dựng đã giao. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ
mộn Cơ Giới Hóa Xây Dựng đã cho em nhiều nhận xét quý báu để nội dung đồ án
được tốt hơn.
4
Tuy nhiên, do sự hạn chế về trình độ cũng như kinh nghiệm thực tế nên không
thể tránh được những thiếu sót về nội dung cũng như các sai sót về học thuật. Vì
vậy, tác giả rất mong nhận được những nhận xét của bạn đọc để đồ án này được tiếp
tục hoàn thiện hơn.
Hà nội, ngày 27 tháng 05 năm 2012
Sinh viên
Hồ Trọng Tường
5
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH
1.1. VỊ TRÍ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH:
Tên công trình (dự án): TÒA NHÀ HỖN HỢP VĂN PHÒNG VÀ CĂN HỘ
CHUNG CƯ CAO TẦNG
Được Xây dựng trên khu đất thuộc Thị trấn Cầu Diễn – Huyện Từ Liêm – Hà Nội.
Công trình là một trong nhiều công trình cao tầng được xây cùng với các biệt thự
khác.
Chủ đầu tư: Công ty CP tập đoàn đầu tư xây dựng phát triển Đông Đô – BQP.
Khu đất xây dựng dự án trước đây là nhà máy cơ khí quy chế xây dựng, hiện nay
khu đất này nằm trong dự án quy hoạch và sử dụng của thành phố Hà Nội.
1.2. QUY MÔ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG TRÌNH:
Công trình bao gồm 22 tầng, trong đó:
Tầng 1+2+3 dùng để làm văn phòng – dịch vụ,
Tầng 22 là tầng mái,trên tầng này đặt két nước mái, phòng máy, các phòng phục
vụ,...có lan can cho dân cư sinh sống trong toà nhà ngắm cảnh, giải lao,...
Các tầng từ 4 – 21: là các căn hộ phục vụ nhu cầu về nhà ở của người dân.
Ngoài ra, Công trình còn có 2 tầng hầm dùng làm Gara ô tô và xe máy nhằm
phục vụ nhu cầu gửi xe của khách... cũng như nhu cầu gửi xe chung của thành phố.
Chiều cao từ tầng 4 – 21 là: 3,2 m
Tổng chiều cao của công trình tính từ cốt ±0,00 là: 80,7 m;
Chiều sâu 2 tầng hầm của công trình so với cốt ±0,00 là: 6,19 m.
Mặt bằng công trình được bố trí theo hình vuông đối xứng theo cả hai phương
điều đó rất thích hợp với kết cấu nhà cao tầng, thuận tiện trong xử lý kết cấu. Hệ
thống giao thông của công trình được tập trung ở trung tâm của công trình, hệ thống
giao thông đứng là thang máy bao gồm 4 cầu thang máy, một cầu thang bộ đồng
thời là cầu thang bộ thoát hiểm, đảm bảo nhu cầu đi lại cho một khu chung cư cao
tầng. Tạo điều kiện để thoát hiểm cho người dân khi xảy ra sự cố.
Hệ thống hành lang cố định bố trí xung quanh giếng thang máy, đảm bảo thuận
tiện cho việc đi lại tới các phòng.
6
1
2
3
1000
6
1000
7400
6500
1000
28600
11000
11000
C
28600
C
1000
1000
8650
B
8650
B
A
D
8650
8650
D
31000
2900
7400
5
1000
6500
4
6500
7400
2900
1000
1
7400
6500
31000
2
3
1000
4
5
Hình 1.1. Mặt bằng tầng điển hình
7
6
A
4000
3600
2500
6500
7400
2900
7400
6500
5600
39100
6'
6
5
4
3
2
1
Hình 1.2. Mặt cắt đứng của công trình.
8
1'
1.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ CẦN TRỤC TRÊN CÔNG
TRÌNH:
1.3.1. Lựa chọn cần trục tháp:
Các nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn cẩu tháp gồm: hình dáng mặt bằng, số
tầng, chiều cao mỗi tầng, tổng khối lượng, tiến độ thi công, điều kiện nền móng và
khu vực thi công, điều kiện giao thông hiện trường, cung ứng phục vụ cẩu của đơn
vị và các yêu cầu hiệu quả kinh tế khác. Để chọn cần cẩu tháp hợp lý nhất cần tuân
thủ một số nguyên tắc sau:
Chọn thông số kỹ thuật hợp lý:
Khi lựa chọn tầm với cần chú ý tới diện tích công tác của cẩu tháp,có thể lấy từ 300
– 400m2 . Độ dài tính toán diện tích công tác có thể lấy bằng 60 – 80m 2 và phụ
thuộc vào tầm với của cần trục hiện có cũng như tốc độ thi công công trình và số
cần trục bố trí trên công trình. Với nhà cao tầng có hình dạng đơn giản thì chỉ cần
bố trí 1 cẩu tháp, nếu nhà có hình dáng lớn và phức tạp mà thời gian thi công nhanh
thì có thể bố trí 2 cẩu tháp hoặc nhiều hơn.
Cần trục lựa chọn phải đảm bảo đủ khả năng nâng tải lớn nhất ở tầm với tương ứng
với vị trí đặt tải đó ở nhiều nơi tiếp nhận và ở vị trí làm việc trên công trình. Tải
nâng sẽ là tổng của trọng lượng vật, hệ thống thùng, dầm nâng hoặc thiết bị mang
vật. Đối với nhà cao tầng và siêu cao tầng bê tông cốt thép thì phải lấy trọng lượng
tấm tường lớn nhất phía ngoài để làm căn cứ. Đối với nhà cao tầng, siêu cao tầng
kết cấu thép thì phải lấy trọng lượng kết cấu nặng nhất để làm căn cứ. Một điều
quan trọng khi chọn cần trục theo tầm với và sức nâng là momen tải của cần trục
luôn lớn hơn momen tải yêu cầu.
Chiều cao nâng của cần trục được quyết định bởi dung lượng cáp cuốn trên tang
nâng, bội suất palăng cáp nâng vật cũng như vị trí cao nhất của cần trục có thể đứng
trên công trình.
Các thông số về tốc độ, đặc biệt là tôc độ nâng cần phải được lưu ý. Do chiều cao
công trình lớn nên để đảm bảo năng suất thì cần trục phải có tốc độ nâng lớn và
phân ra nhiều cấp. Nếu tốc độ nâng lớn thì công suất điện tiêu hao cũng lớn theo.
Hiệu quả kinh tế:
9
Cần ưu tiên chọn loại cần trục tháp có giá thành thấp, chi phí ca máy rẻ, năng suất
cao. Cần tránh dùng ngoại tệ, tiền của để nhập hoặc mua máy mới.
Sử dụng hợp lý cần trục tháp:
Tùy theo từng loại công trình mà ngưởi ta thường chọn 2 loại cần trục sau đây để
thi công nhà cao tầng :
Cần trục tháp tự nâng đứng cố định trên bệ móng:
Ưu điểm:
Phù hợp với mọi hình dáng kiến trúc và nhu cầu thay đổi chiều cao tầng, không ảnh
hưởng đến việc điều độ thi công. Lắp ráp, tháo dỡ thuận lợi, không cản trở tầm nhìn
và thao tác của người điều khiển máy.
Năng suất máy cao.
Nhược điểm:
Ảnh hưởng trang trí mặt ngoài của công trình. Cần nhiều đốt thân tháp tiêu chuẩn
và một số trang thiết bị neo nhất định do đó làm tăng giá thành và chi phí cho mỗi
ca máy.
Cần trục tháp kiểu leo trong (cần trục tháp leo tầng):
Ưu điểm:
Chiếm ít không gian thi công, rất phù hợp với mặt bằng công trường chật hẹp. Có
thể dùng các tầm với nhỏ để thi công bình thường vì vậy không yêu cầu cần trục có
momen tải lớn.
Do cần trục tháp leo sàn lợi dụng kết cấu của nhà để leo lên tầng nên có thể tiết
kiệm được số lượng đốt thân tháp. Vì vậy, giá thành hạ, chi phí cho một ca máy rẻ
(tiết kiệm khoảng 25 – 40%). Nhà càng nhiều tầng thì hiệu quả tiết kiệm kết cấu
thép càng lớn.
Nhược điểm:
Để lại lỗ hổng sau khi nâng đẩy cần trục lên cao vì vậy phải gia cường và lấp lại để
đảm bảo an toàn, ảnh hưởng đến việc bố trí thi công trong nhà.
Tháo dỡ cần trục sau khi thi công xong là khá phức tạp, chi phí tháo dỡ lớn, đòi hỏi
phải có thiết bị chuyên dùng cũng như đội ngũ công nhân lành nghề.
Tầm nhìn của người lái máy bị vướng, khó khăn cho việc nâng cao hiệu suất của
cẩu tháp.
10
Hình 1.3. Cần trục tháp kiều leo tầng.
Nói chung, đối với nhà cao tầng từ 18 tầng trở lên, khi hình dáng đơn giản, diện
tích tầng nhà không lớn thì ưu tiên chọn cần cẩu tháp leo tầng để thi công. Đối với
loại siêu cao tầng, xét về mặt hiệu quả kinh tế, thì việc chọn cần trục tháp kiểu leo
tầng để thi công là cách chọn tốt nhất và hợp lý nhất.
Công trình tòa nhà hỗn hợp văn phòng và căn hộ chung cư 22 tầng khu đô thị Mai
Dịch người ta chọn cần trục tháp kiểu leo tầng để thi công.
1.3.2. Bố trí cần trục tháp leo tầng trên công trình:
Hiện nay, có hai phương pháp bố trí cần trục leo tầng như sau:
Bố trí trong lòng giếng thang máy:
Đối với cách bố trí này thì có thể tận dụng được khả năng chịu lực của vách giếng.
Tuy nhiên, phương pháp lắp đặt và các thao thác khó khăn do diện tích giếng thang
thường chật hẹp.
11
Hình 1.4. Bố trí cẩu tháp trong hố giếng thang tại công trình khu đô thị mới Roalan
City đang thi công trên đường Nguyễn Trãi (Gần ngã Tư Sở) – Hà Nội
Đục các sàn tầng:
Đối với trường hợp này bắt buộc phải bịt chỗ bị đục một cách kịp thời sau khi nâng
đẩy tháp lên cao, để đảm bảo an toàn. Tuy nhiên, việc bố trí và lắp đặt thiết bị thuận
lợi do mặt bằng rộng. (Xem hình 1.5)
12
Hình 1.5. Bố trí cần trục tháp leo tầng bằng cách đục sàn.
Trên thực tế, các công trình nhà từ 25 tầng trở lên nếu hố giếng thang đủ rộng
thì người ta thường bố trí cần trục trong hố giếng thang để tránh phải đục sàn.
Tủy theo kết cấu công trình cũng như biện pháp thi công mà người ta có thể bố trí
cần trục để phục vụ thi công như sau:
Bố trí cần trục để thi công được phần móng và các tầng hầm:
13
Ban đầu, cần trục sẽ được đặt trên nền tại vị trí sau này nó sẽ trượt lên. Sau khi thi
công xong phần hầm và một phần của thân nhà với điều kiện đủ chiều cao tối thiểu
để đặt cả 2 khung đỡ tháp phục vụ cho việc nâng đẩy tháp lên cao thì cần trục sẽ
được trượt lên vị trí mới. Lúc này cần trục được tách khỏi nền và tựa lên toàn bộ các
khung đỡ tháp. (Xem hình 1.6)
Hình 1.6. Cần trục leo tầng được sử dụng để thi công luôn phần ngầm.
Đối với cách bố trí này, sẽ tận dụng được cần trục để phục vụ thi công phần móng
và phần ngầm công trình. Tuy nhiên, công tác lắp đặt cần trục ban đầu gặp nhiều
khó khăn do mặt bằng chật hẹp và tốn chi phi cho công tác làm móng đỡ tháp cần
trục. Tuy nhiên, với cách bố trí này cũng có thể lợi dụng luôn kết cấu móng của
công trình đã được thi công sẵn để đặt cần trục.
Bố trí cần trục cần trục sau khi đã thi công xong phần móng, phầm ngầm và
một phần thân nhà:
Cách bố trí này khắc phục được nhược điểm của phương pháp trên. Tuy nhiên phải
sử dụng cần trục khác để thi công lúc ban đầu.
14
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CẦN TRỤC THÁP QTZ63
VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦN TRỤC THÁP:
Cần trục tháp hay còn gọi là cần cẩu tháp (gọi tắt là cần cẩu) giữ vị trí số một
trong các thiết bị nâng dùng trong xây dựng. Cần trục tháp là thiết bị nâng chủ yếu
dùng để vận chuyển vật liệu và lắp ráp trong các công trình xây dựng dân dụng, xây
dựng công nghiệp, các công trình thủy điện….Đối với công trình xây dựng nhà
chung cư cao tầng thì có thể nói nếu không có cần trục tháp thì không thể thi công
được.
Cần trục tháp có đủ các cơ cấu nâng hạ vật, thay đổi tầm quay với, quay và di
chuyển. Có thể vận chuyển hàng trong khoảng không gian phục vụ lớn, kết cấu hợp
lý, dễ tháo lắp, tính cơ động cao.
Thông số đặc trưng cơ bản của cần trục tháp là momen tải và phụ thuộc vào tải
trọng nâng và tầm với.
Phân loại cần trục tháp:
Theo công dụng:
Có cần trục tháp có công dụng chung và cần trục tháp chuyên dùng. Cần trục tháp
dùng để phục vụ nhà cao tầng có thể xếp vào loại cần trục tháp chuyên dùng.
Theo đặc điểm cấu tạo:
Có cần trục kiểu tháp quay và cần trục kiểu đầu quay. Cần trục tháp leo tầng được
xếp vào loại cần trục đầu quay do quá trình làm việc thân tháp bắt buộc phải đứng
cố định.
Theo phương pháp thay đổi tầm với về cơ bản có 2 loại:
Thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần và thay đổi tầm với bằng cách di chuyển
xe con trên tay cần nằm ngang cố định. Đối với cần trục dùng để xây dựng nhà
chung cư cao tầng thì chủ yếu thay đổi tầm với bằng cách di chuyển xe con.
Theo cách lắp đặt trên công trường:
15
Có cần trục di chuyển trên ray và cần trục đứng cố định trên nền. Thường cần trục
tháp tự nâng được chế tạo để phục vụ thi công các công trình có độ cao lớn nên đa
phần được đứng cố định để bảo đảm độ ổn định cho máy và độ cứng vững cho kết
cấu.
Theo khả năng thay đổi chiều cao nâng:
Có cần trục có chiều cao nâng không đổi và cần trục có thể tự thay đổi chiều cao
nâng theo sự phát triển chiều cao của công trình trong quá trình thi công. Loại cần
trục này còn được gọi là cần trục tháp tự nâng.
Cần trục tháp tự nâng lại chia ra làm hai loại tùy theo vị trí của nó so với công trình
mà nó phục vụ thi công:
Cần trục tháp nằm ngoài, bên cạnh công trình có thể di chuyển trên ray
hoặc đứng cố định trên nền.
Cần trục tháp nằm trong công trình, toàn bộ cần trục được tựa vào kết cấu
chịu lực chính của công trình và có khả năng tự leo lên theo sự phát triển chiều cao
công trình. Loại này còn được gọi là cần trục tháp leo tầng (sàn). Về nguyên tắc,
cần trục tháp loại này có chiều cao nâng là vô hạn.
2.2. GIỚI THIỆU CẦN TRỤC THÁP QTZ63:
2.2.1. Hình chung cần trục tháp QTZ63:
Cần trục tháp QTZ63 do Trung Quốc chế tạo là loại cần trục được dùng phổ biến ở
Việt Nam để xây dựng nhà cao tầng có tính năng kỹ thuật phù hợp với quá trình xây
dựng nhà cao tầng hiện nay.
Đây là loại cần trục:
Đầu quay, thân không quay, thay đổi tầm với bằng cách dịch chuyển xe con
trên tay cần nằm ngang
Tự nâng thân, nằm ngoài công trình và được giằng vào công trình (số lượng
giằng vào công trình tuỳ theo độ cao công trình)
Xe con có thể đi hai nhánh cáp hoặc bốn nhánh cáp tuỳ theo tải trọng nâng.
Xu hướng hiện nay ở trên thế giới và ở nước ta đòi hỏi xây dựng nhà cao tầng với
quy mô lớn và chất lượng tốt nhất thì phải sử dụng đến cần trục tháp có chiều cao
16
nâng, tầm với và tải trọng nâng lớn. Trong số cần trục đó thì cần trục tháp QTZ63
đáp ứng đầy đủ yêu cầu.
Hình chung cần trục tháp QTZ 63,được thể hiện trên hình 2.1.
13
7
12
9 10
5
6
11
12390
15
50000
14
3000
40000
3
2
1
2500
4
Hình 2.1. Hình chung cần trục tháp QTZ63
1. Móng cần trục tháp
2. Tháp
3. Lồng lắp dựng
4. Đối trọng
5. Cơ cấu nâng vật
6.Cần mang đối trọng
7. Neo cần mang đối trọng
8. Đỉnh tháp
9. Cụm cơ cấu quay
10.Ca bin điều khiển
11. Cơ cấu di chuyển xe con
12. Neo cần trong
17
13. Neo cần ngoài
14.Cần
15. Xe con
2.2.2. Đặc tính kỹ thuật:
Mô men tải:
63Tm
Sức nâng khi lắp cần dài 50m:
Với bội suất pa lăng a=2
Khi tầm với lớn nhất:
1,3T
Khi tầm với nhỏ nhất:
3T
Với bội suất pa lăng a=4
Khi tầm với lớn nhất:
1,3T
Khi tầm với nhỏ nhất:
6T
Tầm với
:
Lớn nhất
50m
Nhỏ nhất
3m
Chiều cao nâng khi cần trục đứng tự do:
40m
Chiều cao nâng khi cần trục neo vào công trình:
150m
Tốc độ nâng:
Với bội suất pa lăng a=2
80/40/8,5 (m/ph)
Với bội suất pa lăng a=4
40/20/4,25 (m/ph)
Tốc độ di chuyển xe con:
40/20 (m.ph)
Tốc độ quay:
0 – 0,6 (v/ph)
Chế độ làm việc:
Trung bình
18
Đường đặc tính tải trọng:
Q
(T)
3
2
0
27,795
1,3
1
3
10
20
30
40
50
R (m)
Hình 2.2. Đường đặc tính tải trọng khi a=2.
(T)
Q
6
5
4
3
2
0
15,723
1,3
1
3
10
20
30
40
50
Hình 2.3. Đường đặc tính tải trọng khi a=4
19
R (m)
Sơ đồ mắc cáp:
2
3
1
Q
Hình 2.4. Sơ đồ mắc cáp nâng vật khi a=2
2
3
1
Q
Hình 2.5. Sơ đồ mắc cáp nâng vật khi a=4
1. Tang cuốn cáp
2. Pu ly đổi hướng cáp
3. Cáp nâng
20
1
4
Hình 2.6. Sơ đồ mắc cáp di chuyển xe con
1. Tang cuốn cáp
2. Pu ly đổi hướng cáp
3. Cáp nâng
4. Xe con
2.3. PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO CẦN TRỤC THÁP QTZ63:
2.3.1. Mục đích cải tạo cần trục tháp QTZ63 thành cần trục tháp leo
tầng:
Với mục tiêu trở thành nước công nghiệp vào năm 2020 và đáp ứng nhu cầu về
nhà ở cho người dân, hiện nay ở nước ta đã và đang tiến hành xây dựng nhiều công
trình chung cư, khách sạn, trụ sở làm việc có độ cao khoảng 120 – 200m trở lên
tương đương với 30 – 100 tầng nhà. Ví dụ như: tòa nhà Keangnam ở Hà Nội với
100 tầng, tòa nhà tháp Bông Sen ở Thành phố Hồ Chí Minh, khu đô thị mới Roalan
City ở Hà Nội....Để phục vụ thi công những công trình dạng này bắt buộc phải sử
dụng cần trục tháp tự nâng nằm trong công trình hay còn gọi là cần trục tháp leo
tầng với giá thành nhập khẩu cao. Trong khi đó các doanh nghiệp trong nước hiện
đang sở hữu khá nhiều cần trục tháp tự nâng nằm ngoài công trình nhưng lại không
đáp ứng cho việc thi công các công trình siêu cao tầng. Mặt khác, việc sử dụng cần
21
trục tháp leo tầng hầu như chưa có thói quen của nhà thầu thi công vì không có sẵn
thiết bị, hơn nữa trình độ của cán bộ kỹ thuật và tay nghề của công nhân còn hạn
chế và thiếu kinh nghiệm.
Vì vậy, việc cải tạo cần trục tháp tự nâng nằm ngoài công trình thành cần trục tháp
tự nâng leo tầng nhằm các mục đích sau:
Giảm bớt khó khăn cho việc phải nhập khẩu cần trục tháp leo tầng với chi
phí ngoại tệ lớn.
Chủ động về thiết bị thi công.
Chi phí cho việc cải tạo không lớn. Khả năng và trình độ công nghệ của các
nhà máy cơ khí trong nước trong việc chế tạo phần thiết bị bổ sung hoàn toàn có thể
đáp ứng được.
Cung cấp các kiến thức liên quan đến việc lắp dựng, tháo dỡ cần trục.
Giúp cho nhà thầu thi công và các nhà tư vấn trong công tác thiế kế công
trình có những thông tin cần thiết từ đó mạnh dạn lựa chọn và bố trí cần trục tháp
leo tầng để thi công một cách rộng rãi hơn.
2.3.2. Đề xuất phương án cải tạo:
Cần trục tháp leo tầng (sàn) sau khi cải tạo có đặc tính kỹ thuật về cơ bản giống như
cần trục QTZ63. Cụ thể là: momen tải, sức nâng, tầm với, tốc độ chuyển dộng của
các cơ cấu công tác đều không thay đổi so với cần trục cũ. Do vậy, việc tính toán
kiểm tra sự làm việc của các cơ cấu công tác và khả năng chịu lực của toàn bộ kết
cấu trên phần quay như tay cần, cần mang đối trọng, đỉnh tháp và các chi tiết liên
kết giữa các bộ phận là không cần thiết.
Phương án cải tạo cần trục như sau:
Về mặt kết cấu, sử dụng toàn bộ 12 đốt tháp cơ sở. Sẽ tiến hành cải tạo một
đốt tháp dưới cùng để có thể truyền được lực dọc cho khung đỡ tháp.
Tính toán thiết kế mới hệ khung đỡ tháp.
Tính toán thiết kế hệ thống nâng đẩy tháp tháp lên cao, hoặc có thể sử dụng
hệ kích phục vụ nối dài tháp để nâng đẩy cần trục lên cao nếu sau khi kiểm tra khả
năng làm việc trong điều kiện mới, thấy thỏa mãn.
22
Nếu chiều cao công trình lớn hơn chiều cao nâng của cần trục khi neo vào
công trình thì bắt buộc phải cải tạo tời nâng theo hướng tăng khả năng chứa cáp trên
tang để đạt được độ cao nâng phù hợp khi thi công. Đồng thời đồng kiểm tra khả
năng làm việc của động cơ dẫn động và phanh.
Trong phạm vi đề tài tốt nghiệp lần này do công trình có chiều cao 80,7m, trong khi
đó chiều cao nâng của cần trục khi giằng vào công trình là 150m nên không phải cải
tạo lại tời nâng.
23
CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN HỆ KẾT
CẤU CẦN TRỤC THÁP
3.1. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦN TRỤC THÁP:
3.1.1. Tải trọng bản thân:
Trọng lượng phần quay bao gồm đỉnh tháp, tay cần, cần mang đối trọng, đối
trọng, các cơ cấu công tác, cabin và các thiết bị điện. Vị trí xe con khi tính toán
được lấy ở tầm với lớn cho phép nâng với mức tải lớn nhất. Khi này lấy R= 15,72m.
Giá trị chiều cao đầu tháp Hđt = 10,07m; khoảng cách từ chốt chân cần đến đỉnh
tháp tại chỗ liên kết với thiết bị tựa quay Hc = 3,62m.
Trọng lượng đối trọng: Gđt = 12600kg; Rđt = 11,4m;
Trọng lượng cần mang đối trọng: Gcđ = 2219kg; Rcđ = 6,6m;
Trọng lượng thiết bị : Gtb = 1660kg; Rtb = 3,5m;
Trọng lượng đỉnh tháp : Gđa = 5665kg; Rđa = 0;
Trọng lượng ca bin : Gcb = 250kg, Rcb = 1,52m;
Trọng lượng xe con : Gxe = 590kg; Rcđ = RQ (tầm với thay đổi theo Q);
Trọng lượng tay cần: GC = 5300kg; Rcđ = 26m;
Trọng lượng tháp cơ bản là giống nhau và có trọng lượng mỗi đốt Go = 735kg
Gda
Gcd
Gtb
Gdt
Rtb=3,5 m
Gcb
H C =3,62m
H dt =10,07 m
50 m
GC
GXe +Q
Rcdt =6,6 m
Rdt = 11,4 m
Rc = 26 m
RQ
Hình 3.1. Sơ đồ phân bố tải trọng bản thân phần quay của cần trục
3.1.2. Tải trọng do trọng lượng vật nâng và xe con:
- Trạng thái làm việc:
Gxe+Q = (1+ψ).(1,05.Q) + Gxe = (1 + 0,3 ).(1 + 1,05.60000) + 5900 = 87800N
-
Thử tải động:
G(xe+Q)đ = (1+ψ).(1,1QH + 0,05GH) = (1 + 0,3).(1,15.60000) + 5900 = 95600N
24
3.1.3. Tải trọng gió được tính toán theo TCVN 4244 -2005:
Áp lực gió tính toán theo TCVN 4244 – 2005 được lấy như sau:
Áp lực gió cho phép cần trục tháp làm việc tương ứng với tốc độ gió 20m/s là:
qgII = 250N/m2
Áp lực gió không cho phép cần trục tháp làm việc, tương ứng với tốc độ gió 46m/s
là: qgIII = 1300N/m2.
Áp lực gió khi nâng đẩy cần trục tháp lên cao, tương ứng với gió cấp 5 là :
qgIII = 55N/m2.
-
Gió phân bố trên 1m chiều dài tháp:
PgII = (1+η).b.ϕ.qgII.C = (1 + 0,59).1,68.0,3.250.1,7 = 340,6 N/m
PgIII = (1+η).b.ϕ.qgIII.C = (1 + 0,59).1,68.0,3.1300.1,7 = 1771 N/m
PgC5 = (1+η).b.ϕ.qgC5.C = (1 + 0,59).1,68.0,3.55.1,7 = 75 N/m
- Gió tác dụng lên vật nâng (chỉ tính cho trường hợp áp lực gió qgII):
PgQ = 2,5.AQ.qgIII = 2,5.(6.0,5).250 = 1875 N
-
Gió tác dụng lên đối trọng:
PgđtII = A. qgII .C = 3,3.250.1,1 = 900 N
PgđtIII = A. qgIII .C = 3,3.11300.1,1 = 4679 N
PgC5 = A. qgC5 .C = 3,3.55.1,1 = 198 N
-
Gió tác dụng lên cần mang đối trọng:
PgcđtII = A. qgII .C = (11,58.0,5).250.1,3 = 1182 N
PgcđtIII = A. qgIII .C = (11,58.0,5).1300.1,3 = 9785 N
PgcđtC5 = A. qgC5.C = (11,58.0,5).55.1,3 = 414 N
-
Gió phân bố trên 1m chiều dài cần:
PgcII = (1+η).hC.ϕ.qgII.C = (1 + 0,32).1,35.0,3.250.1,7 = 227 N/m
PgcIII = (1+η).hC.ϕ.qgIII.C = (1 + 0,32).1,35.0,3.1300.1,7 = 1182 N/m
PgcC5 = (1+η).hC.ϕ.qgC5.C = (1 + 0,32).1,35.0,3.55.1,7 = 50 N/m
-
Gió tác dụng lên cabin:
PgcbII = A.qgII.C = 3,26.250.1,1 = 895 N/m
PgcbIII = A.qgIII.C = 3,26.1300.1,1 = 4656 N/m
PgcbC5 = A.qgC5.C = 3,26.55.1,1 = 197 N/m
3.1.4 Tải trọng quán tính:
-
Lực quán tính tiếp tuyến tác dụng lên khối lượng tay cần:
25
