Hướng dẫn tính toán thi công lắp ghép Ch3

giáo trình môn học

Kỹ thuật thi công ii

16

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
2


5
7
6

1

g

4

8

Q
3

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.

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
: Cần trục dùng trong lắp ghép

Chơng 3

giáo trình môn học

Kỹ thuật thi công ii

17

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
: Cần trục dùng trong lắp ghép

Chơng 3


giáo trình môn học

Kỹ thuật thi công ii

18

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.

: Cần trục dùng trong lắp ghép

Chơng 3


giáo trình môn học

Kỹ thuật thi công ii

19

b)

a)

c)
d)

e)
Hình 3-2. Một số loại cần trục
a) Cần trục ôtô b) Cần trục bánh hơi
c) Cần trục bánh xích d) Cần trục tháp

e) Cần trục cổng

: Cần trục dùng trong lắp ghép

Chơng 3


giáo trình môn học

Kỹ thuật thi công ii

20

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.

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.

Chiều cao nâng móc cẩu
H (m)

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.

Sức nâng của cần trục Q (Tấn)

3-2.2. Đờng đặc tính của cần trục

Q

H

QR
HR

Độ vươn của cần trục R (m)
Hình 3-3. Đường đặc tính của cần trục

Ngoài ra đờng đặc tính còn có
thể thể hiện dới dạng
bảng tra nh sau:
: Cần trục dùng trong lắp ghép

Chơng 3


giáo trình môn học

Kỹ thuật thi công ii

21

Rmin

R1 R2

.......

Rmax

Hmax

H1 H 2

.......

Hmin

Qmax

Q1 Q 2

.......

Qmin

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.
QCT Q = Qck + qtb + qgc.

(3.1)

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).

Q



HL
H

r

cấu
nơi
nhất
công

S
R

HL + h 1
+ h3 (m)

Cần
chọn
đảm
lắp đHđ

Cao trình

máy đứng

hc

trục
phải
bảo cẩu
ợc
những
kiện ở
cao
của
trình.

h2
h1 h3 h
4

2. Chọn theo chiều cao nâng móc cẩu (H)

H
+ h2

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

(3.2)
Trong đó:
HL(m): chiều cao lắp đặt (H L = 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)
: Cần trục dùng trong lắp ghép

Chơng 3


giáo trình môn học

Kỹ thuật thi công ii

22

Cần trục chọn phải đảm bảo cẩu lắp đợc cấu kiện ở xa nhất so với vị trí máy
đứng.
R r + S.

(3.3)

Trong đó:
1,5)m.

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

Hõ hc
Sin max

(m).

(3.4)

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.
(1,5 ữ 1,7)m.

hc(m): khoảng cách từ khớp quay tay cần đến cao trình máy đứng, hc =
max: góc nâng lớn nhất mà tay cần có thể thực hiện, max = 700 ữ 750.

Khi có Lmin ta có thể tính đợc Rmin ứng với góc nâng lớn nhất.
R Rmin = Lmin. cosmax + 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.

* Phơng 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
L1 =
L=

HL hc
;
Sin

L2 =

d+e
Cos

HL hc d + e
+
Sin
Cos
: Cần trục dùng trong lắp ghép

Chơng 3


giáo trình môn học

Kỹ thuật thi công ii

23

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 ; L = f ().
Để L Lmin thì

dL
=0
d

Lấy đạo hàm phơng trình với biến là sau đó giải phơng trình ta xác định đợc
góc tối u
tg tổ = 3

HL hc
d+e

(3.6)

t Lmin R Lmin cost + r
Trờng hợp có mỏ cần

L2

L1
Cao trình
máy đứng

L


e

L1

LI E
d
e
I E

hc

Cao trình
máy đứng



S

Q

Q
d

hc

r

h2
h
HL h1 h3 h4 2h
h1 3 h
H
4
H L
H
Hõ
Hõ

lm

L2

R

r

S

Hình 3-5. Cẩu lắp
R không có mỏ cần
Hình 3-6. Cẩu lắp có mỏ cần

ta
+
L=

Từ hình vẽ

có: L = L1
L2.

H L h c d + e l m . cos
+
sin
cos

Với: : 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 , L = f()
Tìm Lmin bằng cách:
tg T . ặ = 3

dL
=0
d

HL hc
d + e l m . cos

(3.7)

t Lmin

: Cần trục dùng trong lắp ghép

Chơng 3

giáo trình môn học

Kỹ thuật thi công ii

24

Có góc t ta xác định đợc bán kính Rmin tơng ứng với t và Lmin.
R S + r = Lmin. cost + lm. cos + r.

(3.8)

* Phơng pháp hoạ đồ:
Trờng
hợp
cần
trục

P1

B2
B1
B

Trục xoay của cần trục
E
O1

e

h2

I

h4
h3
h1
H

HL
N
O

C
r

C1
1m

C2

N1
hc

1m

P

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

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.
Bớc 2: kẻ đờng thẳng đứng PP1 vuông góc với phơng nằm ngang qua puli đầu
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 EE 1= 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 BB 1= (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
: Cần trục dùng trong lắp ghép

Chơng 3


giáo trình môn học

Kỹ thuật thi công ii

25

trục.
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 OO 1 đến PP1 đó chính là bán kính với của cần
trục cần chọn.
3-2.4. Cách
trục tháp
Chọn
theo
các
thuật: sức
cao
nâng
và bán kính
ơng tự nh
trục tự hành
Riêng việc
chọn tầm
cần
trục
một số tr-

chọn

P1
B

Trục xoay của cần trục
E

e

h2

I

h4
h3
h1

O1
H
HL
O

C

N1
hc

Tr1ữ1,5m
P
khi cần trục
thấp
hơn Hình 3-8. Chọn tay cần cần trục bằng họa đồ khi có mỏ cần
lắp đặt khi
tính khoảng cách đặt ray sao cho khi đối trọng quay về phía công trình
khoảng an toàn b2 = 0,8 m.

cần

cần trục tháp

thông số kỹ
trục Q, chiều
móc cẩu H,
tay với R tchọn
cần
đã
nêu.
tính
toán
với R của
tháp cần lu ý
ờng hợp sau:
ờng hợp 1:
có đối trọng
chiều
cao
đó cần phải
vẫn cách một

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 b 2 = 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.

: Cần trục dùng trong lắp ghép

Chơng 3

giáo trình môn học

0.8m
m

Kỹ thuật thi công ii

26

b)

0.8m
m

Hình 3-7. Bố trí cần trục tháp a) Đối trọng dưới thấp

a)

b) Đối trọng trên cao

: Cần trục dùng trong lắp ghép

Chơng 3