Đề tài Thiết kế cốp pha trượt đổ bê tông hầm điều áp nước nhà máy Thuỷ điện A Vương

SINH VIÊN LÀM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP (Ký và ghi rõ họ tên) MỤC LỤC Lời nói đầu Phần chung Chương 1: Khái quát về nhà máy thuỷ điện A Vương. 1.1Giới thiệu chung 1.2 Chức năng và công suất của nhà máy. 1.3 Mô tả hai đường hầm. 1.3.1 Kết cấu và thông số giếng điều áp. 1.3.2 Hầm ngang dẫn nước Chương 2:Chọn phương án thi công và thiết bị đổ bê tông hầm điều áp. 2.1Chức năng, nhiệm vụ của từng phương án thi công. 2.2 Đặc điểm của công nghệ thi công sử dụng cốp pha trượt. 2.3 Chọn phương án thiết kế hệ cốp pha phục vụ thi công. Chương 3:Mô tả thiết bị cốp pha trượt đổ bê tông hầm điều áp. 3.1 Các bộ phận chính của cốp pha 3.2 Lắp ráp và tháo dỡ cốp pha 3.3 Nguyên lý làm việc Phần II: Tính toán Chương 1:Tính vỏ cốp pha. 1.1Xác định kích thước hình học ( chu vi…). 1.1.1Tính toán chiều dày tối thiểu của kết cấu khi sử dụng phương pháp thi công bằng cốp pha trượt. 1.2Xác định lực tác dụng lên vở cốp pha(lực nén bên cạnh). 1.2.1Tính toán áp lực ngang của vữa bê tông lên cốp pha Chương 2:Tính toán thiết kế sàn thao tác và các bộ phận liên kết với vỏ cốp pha. 2.1 Sàn công tác, giàn giáo treo: 2.1.1. Sàn công tác: Chương 3:Tính cơ cấu dẫn động nâng cốp pha. 3.1Chọn phương án nâng 3.2 Tính chọn bộ tời. 3.2.1 Tính chọn cáp. 3.2.2 Tính chọn đường kính tang, puly. 3.2.3.Tính chọn động cơ điện. 3.2.4 Chọn hộp giảm tốc 3.2.5. Chọn phanh và khớp nối 3.2.6 Kiểm tra quá tải hộp giảm tốc trong thời kỳ mở máy. 3.2.7. Kiểm tra động cơ. 3.2.7.1 Kiểm tra động cơ theo điều kiện quá tải : 3.2.7.2 Kiểm tra động cơ theo điều kiện phát nhiệt 3.2.8 Chọn ổ đỡ puli 3.2.9 Tính toán cụm tang. 3.2.9.1 Tính toán chiều dài tang và bề dày tang 3.2.9.2 Kiểm tra bền tang: 3.2.10 Cố định cáp trên tang. 3.2.11 Tính toán trục tang Chương 4:Tính kết cấu của hệ dầm đỡ. 4.1Mô tả kết cấu chọn sơ bộ kết cấu của hệ dầm đỡ. 4.2 Xác định các thành phần lực tác dụng lên hệ dầm 4.3 Mô hình hoá đơn giản hệ dầm và tính toán, chọn tiết diện và kiểm tra lại. 4.3.1 Mô hình hoá hệ dầm 4.3.2 Tính toán Phần III: Quy trình vận hành cốp pha Kết luận Tài liệu tham khảo  LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đang trên đà phát triển hướng tới công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Cùng với việc cơ sở hạ tầng ngày càng được xây dựng hoàn thiện hơn, máy móc ngày càng hiện đại hơn đó là những nhu cầu ngày càng cao của con người. Thực tế mấy năm gần đây cho thấy nhu cầu sử dụng điện đã tăng lên rất nhiều. Với thời tiết thất thường không ổn định, mực nước ở các hồ thường cạn kiệt là nguyên nhân gây thiếu điện. Để có thể đáp ứng được nhu cầu dùng điện mà không bị phụ thuộc vào thời tiết thì không còn cách nào khác nhà nước ta phải đầu tư xây dựng các công trình thuỷ điện. Việc thi công xây dựng các công trình thuỷ điện là không giống nhau và phụ thuộc vào điều kiện địa hình, điều kiện tự nhiên. Công nghệ thi công và phương pháp thi công luôn là yếu tố quan trọng nhất đối với công trình cả về mặt chất lượng và tính kinh tế khi xây dựng. Xuất phát từ yêu cầu đó mà trong đồ án tốt nghiệp này em có đề cập tới phương pháp thi công hệ cốp pha. Cụ thể áp dụng cho thi công xây dựng hầm điều áp nhà máy thuỷ điện AVương Do trình độ và sự hiểu biết có hạn, kinh nghiệm thực tế về hệ cốp pha còn quá ít, việc tìm tài liệu thiết bị còn hạn chế, nên trong quá trình tính toán thiết kế lựa chọn phương án không tránh khỏi thiếu sót. Vì thế em rất mong được sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn Máy xây dựng-Trường đại học Xây dựng Hà Nội. Và đặc biệt đó là sự giúp đỡ hết sức nhiệt tình của thầy Nguyễn Kiếm Anh để em có thể vận dụng tốt những kiến thức đã học để hoàn thành đồ án và công tác sau này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 10 tháng 10 năm 2005 Sinh viên Đàm Quang Thắng PHẦN CHUNG Chương 1:Khái quát về nhà máy thuỷ điện Avương 1.1Giới thiệu chung Công trình thuỷ điện AVương được xây dựng trên địa bàn huyện Đông Giang, tỉnh Quảng Nam. Nước cung cấp cho nhà máy thuỷ điện hoạt động lấy từ hồ chứa nước thông qua đường hầm dẫn nước với chiều dài L= 5.993 m đường kính D= 5,2 m Tháp điều áp bố trí cách cửa lấy nước 5062,5 m *Đặc điểm địa hình: Địa hình trong khu vực có dạng sườn núi dốc từ 20-30 . đường thi công vận chuyển bê tông bằng xe Mix có độ dốc 1< 15 không đi được trong điều kiện thời tiết trời mưa trơn. Khu vực thi công có độ cao so với khu vực tương đối lớn, nguồn nước đảm bảo thi công khó khăn. Nước phải bơm chuyển với độ cao cột nước Hnước= 90 m *Điều kiện khí hậu. - Mùa khô kéo dài từ tháng 3 đến tháng 8, tuy nhiên thường không ổn định, mưa nắng thất thường. - Mùa mưa kéo dài từ tháng 9 đến tháng 2 tập trung chủ yếu vào các tháng 9,10,11 với lượng mưa trung bình cao Qmax= 500 mm, chiếm tới 75-80 lượng mưa trung bình hàng năm.Vì vậy rất khó khăn cho công tác thi công. Đặc biệt là thi công để bê tông phải có bạt che khi mưa. 1.2 Chức năng và công suất của nhà máy. * Quy mô công trình. Với vốn đầu tư gần 3870 tỷ đồng công trình thuỷ điện AVương gồm có đập dâng và đập tràn, tuyến năng lượng vào nhà máy gồm 2 tổ máy với tổng công suất 210 MW và điện lượng trung bình nhiều năm là 815 Kwh. Với nhiệm vụ phát điện lên hệ thống điện lưới quốc gia và cung cấp bổ xung nước đẩy mặn về mùa kiệt và làm chậm lũ cho khu vực hạ du công trình. Dự kiến công trình sẽ được hoàn thành vào cuối năm 2008 * Chức năng: Đây là công trình có nhiều ý nghĩa quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế đất nước tại khu vực miền trung và Tây Nguyên. Việc chính phủ quyết định đầu tư xây dựng nhà máy thuỷ điện AVương và các nhà máy thuỷ điện trên hệ thống sông Vu Gia-Thu Bồn không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế xã hội mà còn góp phần xoá đói giảm nghèo, mở ra hướng phát triển kinh tế dọc tuyến đường Hồ Chí Minh và các vùng phía tây của dãy Trường Sơn. Công trình này là một trong tổng số 8 dự án thuỷ điện trên hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn của tỉnh Quảng Nam theo thiết kế bậc thang. Kết quả điều tra nghiên cứu cho thấy tiềm năng thỷ điện của hệ thoóng sông Vu Gia - Thu Bồn rất lớn, gần 5 tỷ Kwh trên năm, xếp thứ 4 về tiềm năng thủy điện ở Việt Nam. Sau hệ thống sông Đà, sông Đồng Nai và sông Sê San. 1.3 Mô tả hai đường hầm. Hình 1 Vị trí giéng điều áp và hầm điều áp 1.3.1 Kết cấu và thông số giếng điều áp. Hình 1.2 Kết cấu giếng điều áp Giếng điều áp được thiết kế gồm các bộ phận chính như sau: Buồng trên được thiết kế với chiều cao 12,7 m độ cao +380,3 đến độ cao 393,00 . Đường kính phía trên D=35,58 và phía dưới D=30,5m(m=0,2). Gia cố vĩnh cửu bằng bê tông M300 cốt thép 20 và 25, tường có chiều dày thay đổi B=1,2 đến 3,44 m. Phần chuyển tiếp buồng trên với chiều cao 1,28 m từ độ cao 380,3 tới độ cao 379,02. đường kính phía trên D=13,6 m đường kính phía dưới D=10,4 m Phần dưới giếng điều áp có chiều cao 85,35m từ cao độ 379,02 xuống độ 293,66 đường kính 10,4m, gia cố tạm bằng thép néo D22 dài 3,2m bố trí 16 thanh /vòng so le nhau a=2m, theo phương dọc , sau đó phun vữa bê tông có lưới thép M300 dày 7 cm. Gia cố vĩnh cửu bằng một lớp bê tông cốt thép 20 và 25 dày 0,6 m. Đường kính giếng sau khi hoàn thiện D=9m. Họng cản có chiều cao 7,89 đường kính đào D=6 m. Trong quá trình thi công gia cố tạm bằng thép neo D22, L=2,7 ; bố trí sole 12 thanh /1 vòng, a=1,6 m sau đó đổ bê tông cốt thép. 1.3.2 Hầm ngang dẫn nước Hình 1.3: Kết cấu hầm dẫn nước Hầm có chiều dài tổng cộng là 5313m , trong đó đường hầm áp lực có chiều dài là 5074 m, với đường kính đào là D= 6,2 m. Đường hầm có lót thép dài 239 m; đường kính d=5,2 m. Hầm có 4 ngách hầm trong đó: Ngách số 1 và số 2 có mặt cắt ngang như nhau đường kính là 6 m. Ngách số 1 có chiều dài 200m, ngách số 2 có chiều dài là 300m. Ngách số 3 và số 4 có mặt cắt ngang giống nhau với đường kính là 6,5 m. Khoảng cách từ ngách hầm số 1 tới số 2 là 4100 m với độ dốc trung bình của hầm là i= 0.0071. Khoảng cách từ giếng điều áp đến nhà là 239 m với độ dốc i=0.0. Để thi công đường hầm đơn vị thi công dùng phương pháp khoan nổ mìn từ 2 đầu đường hầm vào đến giữa hầm. Để thi công đổ bê tông đường hầm , đơn vị thi công dùng phương pháp thi công cốp pha trượt. Có 3 đơn vị cùng tham gia thi công. Hai đơn vị thi công từ giữa hầm ra hai bên. Đơn vị thứ 3 thi công từ cuối đường hầm vào. Chiều dày của thành ống bê tông hầm là 20 cm. Gia cố vĩnh cửu bằng bê tông M400, cốt thép dùng thi công là 20 va 25. Chương 2:Chọn phương án thi công và thiết bị đổ bê tông hầm điều áp. Toàn bộ quá trình thi công hầm điều áp bao gồm các công đoạn sau: Dùng mìn để thi công tạo lỗ giếng điều áp sau đó dùng bê tông phụt và lưới thép để tạo lớp bề mặt đảm bảo không gây sụt lở khi thi công trong giếng. Công đoạn cuối cùng là thi công xây dựng một lớp bê tông dày khoảng 50 cm xung quanh thành giếng có tác dụng bảo vệ thành giếng và ngăn không cho nước thấm qua, điều tiết áp lực của dòng nước ở hầm dẫn nước. Ở trong đồ án này em được giao nhiệm vụ thiết kế hệ cốp pha để thi công công việc đổ lớp bê tông dày 50 cm như đã nói ở trên. Cụ thể gồm: * Chức năng của vách bê tông. Trong các công trình ngầm hiện nay kết cấu của vỏ hầm ô tô, hầm đường sắt, hầm ga ra, bãi chứa xe ngầm v..v..thì kết cấu của vỏ thường có dạng vòm. Đa số trường hợp vỏ là bê tông toàn khối hay bê tông phun. Tác dụng chính của vỏ bê tông là bảo vệ con người cũng như các thiết bị ở trong hầm khỏi nguy hiểm do sụt lở đất đá. Ngoài ra vách bê tông còn ngăn không cho nước thấm qua bê tông để điều chỉnh lượng nứơc cho dễ dàng, và xác định được chính xác mực nước trong giếng điều áp. * Kết cấu của vách. Trong đồ án này hầm được thi công có vỏ là bê tông cốt thép kết cấu của vách hầm được thể hiện cụ thể trong hình vẽ sau : *Cấu tạo của vách hầm : Gồm 3 lớp Bê tông cốt thép được gia cố vĩnh cửu bao gồm bê tông M300 và các thanh thép f22 và f25 bố trí như hình vẽ. Vữa gia cố thành giếng có tác dụng như một màng che chắn tạm thời làm cho đất đá không bị sụt lở gây nguy hiểm cho người và thiết bị thi công. Chúng được làm bê tông mác thấp M100 và được phun gia cố bằng máy chuyên dụng vận chuyển bằng khí nén. Lớp đất đá tự nhiên của núi : được khoan để cắm các thanh thép néo dài 3,2m và được bố trí so le nhau 16 thanh trên 1 vòng với khoang cách a=2m theo phương dọc. 2.1Chức năng, nhiệm vụ của từng phương án thi công. Khi lựa chọn các phương án thi công thì có rất nhiều các phương án để chọn sử dụng thi công. Và việc chọn lựa hợp lý luôn đem lại hiệu quả cao nhất. Do vậy trong bước chọn phương pháp thi công này ta cần phải hết sức lưu ý. Thi công đổ bê tông tại chỗ hiện có các phương pháp sau: Ván khuôn định hình: Có ưu điểm là lắp dỡ tiện, sử dụng linh hoạt nhưng tốc độ thi công chậm và có mạch ngừng ngang. Ván khuôn trượt: Có ưu điểm là tính chỉnh thể tốt, tốc độ thi công nhanh. Hơn nữa, việc thi công bằng ván khuôn trượt được áp dụng rất nhiều vào thi công silô, bể chứa, đài phun nước, đập và thậm chí cả cầu và đường cao tốc. Nhưng để đảm bảo cho công trình thi công được theo công nghệ này thì mặt đứng của công trình phải hết sức đơn giản gọn gàng. Bố trí mặt bằng kiến trúc cần đảm bảo cho ảnh chiếu các cấu kiện trùng hợp dọc theo phương hướng hoạt động của ván khuôn, tránh những kết cấu cục bộ đột suất. Do vậy mà thi công bằng phương pháp sử dụng công nghệ cốp pha trượt cho giếng điều áp là hoàn toàn phù hợp. Ván khuôn leo: Có ưu điểm như ván khuôn trượt nhưng lượng công tác thi công nhiều hơn và phức tạp hơn ván khuôn trượt. Dovậy không thích hợp cho công tác thi công giếng điều áp. Ván khuôn lớn (tức là ván khuôn diện tích lớn) khác với ván khuôn khác ở chỗ: chiều cao tương đương với chiều cao thực tế tầng nhà, chiều rộng căn cứ vào mặt bằng nhà. Có ưu điểm là đầu tư một lần rẻ, phí tổn tháo lắp ít. Nhưng cần cấu tạo kích thước hết sức tiêu chuẩn hoá, thông dụng hoá. Nhược điểm là tính linh hoạt kém, chỉ thích hợp khi làm nhà cao tầng tiêu chuẩn định hình thi công hàng loạt. Ván khuôn tuynen: Trên cơ sở thi công bằng ván khuôn lớn, đem ván khuôn thân tường đổ tại chỗ và ván khuôn sàn đổ tại chỗ kết hợp làm một, để có thể ghép ván khuôn một lần, buộc cốt thép một lần và đổ bêtông một lần. Phương pháp này có ưu điểm tính toàn khối tốt, tốc độ thi công nhanh. Nhưng có nhược điểm là tính linh hoạt kém, đầu tư một lần khá nhiều, chỉ thích hợp khi làm nhà cao tầng tiêu chuẩn định hình thi công hàng loạt. Tất cả các phương án không sử dụng cốp pha trượt đều cho thấy rất nhiều nhược điểm mà khó có thể khắc phục được trong khi sử dụng công nghệ cốp pha trượt thì lại hoàn toàn có thể dễ dàng có được những ưu điểm vượt trội. Đó cũng chính là nguyên nhân để em lựa chọn phương án thi công là sử dụng hệ thống ván khuôn trượt cho công tác thi công bê tông giếng điều áp Nhà máy thuỷ điện A Vương. 2.2 Đặc điểm của công nghệ thi công sử dụng cốp pha trượt. Phương pháp thi công sử dụng công nghệ cốp pha trượt là một phương pháp được thực hiện theo một quy trình công nghệ rất chặt chẽ và có tổ chức cao, thể hiện đầy đủ và rõ nét các đặc trưng của phương pháp thi công theo dây chuyền trong xây dựng. Ưu điểm của thi công bằng cốp pha trượt là tính chỉnh thể tốt, tốc độ thi công nhanh. Đối với loại nhà cao tầng là rất thích hợp. Hơn nữa, việc thi công bằng ván khuôn trượt được áp dụng rất nhiều vào thi công silô, bể chứa, đài phun nước, đập và thậm chí cả cầu và đường cao tốc. Sử dụng cốp pha trượt đạt được hiệu quả cao theo xu hướng công nghiệp hoá, bởi vì nó đã tổ chức được dây chuyền liên hoàn tốc độ cao, tương tự như dây chuyền công nghệ trong các phân xưởng của nhà máy. Cốp pha trượt là loại cốp pha di chuyển lên cao. Đặc trưng cơ bản của cốp pha loại này là việc nâng chuyển cốp pha việc thi công cốt thép và việc đổ bê tông được tiến hành liên tục theo một trình tự nhất định của công nghệ. Thi công sử dụng cốp pha trượt không cho phép sử dụng đồng thời với bất kỳ một loại ván khuôn cố định hay luân lưu nào khác. Cốp pha trượt là một thiết bị hoàn chỉnh, cấu trúc phức tạp, khi trượt phải tuân thủ nghiêm ngặt tốc độ nâng để đảm bảo cho bê tông thực hiện quá trình đông cứng trong ván khuôn theo yêu cầu quy định, không để cho bê tông bị tách lớp đồng thời cũng không để bê tông sụt xuống gây nguy hại và phá hang công trình. Tuy có những đòi hỏi về kỹ thuật và tổ chức cao như vậy nhưng do phương pháp thi công này tiết kiệm được rất nhiều giàn giáo và ván khuôn, cột chống nên công nghệ này đã được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực của ngành xây dựng ở khắp mọi châu lục. Mặt khác nó còn khắc phục được nhược điểm không thể khắc phục được của các phương pháp thi công khác đối với những công trình đặc biệt như: tháp cao, ống khói, xiclon, tường, vách cứng lõi cầu thang, cột. Trong bản thân công nghệ thi công bằng cốp pha trượt cũng có nhiều dạng thi công khác nhau: *Phương án 1: Cốp pha được trượt di chuyển liên tục trên bề mặt của bê tông với vận tốc rất thấp từ 8 đến 20 cm/s. Trong quá trình cốp pha trượt thì bê tông được đổ theo từng đoạn với chiều cao khoảng 10 đến 20 cm. Công việc lắp dựng cốt thép cũng được tiến hành liên tục trong khi cốp pha trượt trên bề mặt thi công. Phương pháp này đang được sử dụng nhiều trong thực tế. * Phương án 2: Cốp pha được di chuyển lên theo chu kỳ mỗi đoạn đổ bê tông. Thường thì mỗi đoạn đổ bê tông trong trường hợp này là lớn hơn nhiều so với phương án 1, tức là vào khoảng 1,5 đến 2 m. Khi lắp dựng xong cốt thép cho một chu kỳ đổ bê tông thì cốp pha được di chuyển đến và được xi lanh thủy lực đưa vào đúng vị trí sau đó đổ bê tông đầy vào khuôn và đầm. Thời gian chờ đợi cho bê tông ninh kết sẽ để phục vụ công tác cốt thép cho giai đoạn sau. Sau khi đông kết bê tông tới cường độ nhất định cho phép thì xi lanh thuỷ lực sẽ kéo các tấm cốp pha rời khỏi bê tông theo phương ngang để thu nhỏ hệ cốp pha, sau đó sẽ được tời kéo lên để tiếp tục thực hiện chu kỳ đổ bê tông mới. 2.3 Chọn phương án thiết kế hệ cốp pha phục vụ thi công. Như phân tích ở trên ta đã thấy rõ ràng là phương án thi công bằng cốp pha trượt là hợp lý hơn cả do vậy ở phần dưới này ta chỉ xem xét ưu nhược điểm của hai phương án thi công cốp pha trượt như đã trình bày ở trên. Đối với phương án 1 thì ta có thể thấy rõ ràng rằng công việc tính toán để thi công gặp rất nhiều khó khăn bởi vì khi đó bê tông chưa đạt được độ liên kết cần thiết mà luôn luôn bị cốp pha trượt qua với vận tốc mặc dù là không lớn. Trong khi đó thì với phương án 2 ta không phải quan tâm nhiều đến tốc độ nâng cốp pha bởi vì khi đó cốp pha không còn bám dính vào bê tông nữa. Ở phương án 1 trong khi chất lượng bê tông được chia làm 4 lớp rõ rệt, cụ thể như sau: +Lớp thứ I: Đó là lớp vữa bê tông dẻo mới đổ(bê tông tươi) được bám dính chặt vào ván thành. Lực dính bám giữa ván thành và lớp bê tông này khá lớn. Khi nâng cốp pha thì lớp bê tông giáp với ván thành có thể bị đẩy trượt lên trên. Sự trượt này phụ thuộc vào lực ma sát của khối bê tông với thành vách. Mặt ngoài bê tông chõ tiếp xúc với ván thành là lớp màng vữa xi măng có lẫn bọt khí. +Lớp thứ II: Sau khi đã đổ bê tông được từ 2-4 giờ sự tiếp xúc giữa ván thành vàlớp vữa bê tông đã bị phá vỡ do cốp pha đã trượt qua và vữa bê tông đã bắt đầu đông kết nên thể tích bị co lại, lúc này vữa bê tông có tính đàn hồi dẻo. Do chịu trọng lượng của lớp 1 nén xuống nên lớp này bị phình ra chin ép vào thành ván khuôn làm xuất hiện lực ma sát ngoài (ma sát khô) gây cản trở nhiều cho việc nâng cốp pha. + Lớp thứ III: ở lớp này hoàn toàn không có sự tiếp xúc giữa ván thành và bê tông do bê tông đã ninh kết xong và do cốp pha có cấu tạo hình côn vát vị thế giữa cốp pha và bê tông đã tạo ra khe hở. Ván thành lúc này chỉ là để bảo vệ bê tông ngăn ngừa các tác động của môI trường xung quanh ảnh hưởng đến sự đông kết và phát triển của cường độ bê tông cũng như các tác động cơ học ngẫu nhiên khác. +Lớp thứ IV: là lớp bê tông đã ra khỏi cốp pha trượt cường độ bê tông đã đạt từ 4-8 daN/cm2. Nó hoàn toàn đủ khả năng tự mang được trọng lượng bê tông ở phía trên và đủ khả năng giữ cho thanh trụ kích làm việc bình thường không bị biến dạng. Bê tông ở lớp này cần phải được bảo dưỡng theo chế độ nhiệt ẩm thích hợp. Ở phương án 2 thì lại hoàn toàn đơn giản bởi vì bê tông sau khi đã đạt được cường độ nhất định thì mới được tách ra khỏi ván khuôn do vậy chất lượng của bê tông theo chiều cao của một đoạn thi công là được đảm bảo đều. Trong khi đó công việc triển khai thi công cũng hết sức đơn giản mà lại không phí phạm thời gian. Bởi vì sau khi đổ bê tông xong đoạn thi công thì trong lúc đợi cho bê tông đạt cường độ tháo khuôn thì người công nhân thực hiện công tác cốt thép cho đoạn thi công tiếp theo. Nếu làm đúng qui trình thì có thể phương pháp này đạt hiệu quả cao hơn nhiều so với phương pháp 1. Một hạn chế duy nhất mà phương án 2 mắc phải đó là việc phải sử dụng các xi lanh thuỷ lực để thu nhỏ cốp pha khi đưa cốp pha đi lên. Tuy nhiên khi đã khắc phục được hạn chế này thì chính bê tông lại được đảm bảo tuyệt đối về mặt cường độ ra khuôn bởi vì không bị chịu lực xô ép do ma sát như ở phương án 1. Sau khi đã phân tích những ưu nhược điểm của từng phương pháp trên em đi đến quyết định lựa chọn phương án 2 để thi công công tác bê tông giếng điều áp Nhà máy thuỷ điện A Vương. Chương 3:Mô tả thiết bị cốp pha trượt đổ bê tông hầm điều áp. 3.1 Các bộ phận chính của cốp pha: *Dầm miệng giếng và cụm tời nâng: Cụm dầm miệng giếng vào gồm hai dầm đặt song song gối lên bốn trụ cao 4 m. Mỗi dầm được kết cấu từ hai thanh thép I500 có chiều dài 17000 mm. Cụm tời nâng gồm hai tời điện và 8 sợi cáp, treo ở tám góc khung cốp pha. Nhờ 8 puli di động đổi hướng cáp tại tám góc khung cốp pha và 8 puli cố định ở trên dầm miệng giếng. Cáp nâng đấu vòng qua ròng rọc này. Tại đầu nối xuống hệ vật treo trong lòng giếng có bộ phận khoá cáp nâng vào cụm dầm miệng giếng. Bộ khoá cáp đuôi có nhiệm vụ giữ chặt nhánh cáp từ puli về tang cuốn cáp. Hình 3.1: Mặt cắt tiết diện làm dầm *Cốp pha: Hình 3.2: Kết cấu vỏ cốp pha Cốp pha được làm từ 16 mảnh có khối lượng và kích thước không lớn( khối lượng <1 tấn, kích thước bao 1800x3500x500mm) Hình 3.3: Kết cấu tấm cốp pha Vỏ cốp pha được lốc tròn từ thép 4 mm và chia thành 16 cung tròn. Mỗi cung chắn góc 22o5, chiều cao theo đường sinh là 1800 mm. Các mảnh cốp pha được tăng cứng nhờ các gân chạy dọc theo đường sinh. Cùng các gân vuông góc với đường sinh. Gân vuông góc với đường sinh gồm 3 tấm, một tấm ở giữa có hình chữ I, hai tấm hai đầu có hình chữ U làm từ thép tấm10 mm; Trong lòng I và U có các tấm thép nhỏ tăng cứng. Trên vỏ cốp pha còn có các vị trí lắp chốt để liên kết các tấm cốp pha với nhau. Khung cốp pha được làm từ các thân thép U200, tạo thành dạng hộp vuông. Khung có kết cấu hai tầng, sàn của tai tầng là nơi bố trí đường ray di chuyển. Xung quanh khung sàn là các vị trí lắp xi lanh thuỷ lực để đóng mở cốp pha. Có tổng cộng tất cả là 14 xi lanh tham gia vào quá trình thu nhỏ hệ cốp pha trong đó 4 xi lanh có nhiệm vụ mở khoá của hệ cốp pha. Hình 1.4: Cách liên kết giữa các tấm cốp pha với nhau Nóc khung cốp pha là bề mặt tựa của sàn thi công cốt thép. Gần đáy cốp pha có các cửa sổ là nơi các kích tỳ luồn qua đó chống trực tiếp vào bê tông thành giếng mỗi khi cần kéo các tấm cốp pha đỉnh ra khổi khối đúc. Trong quá trình đổ bê tông các cửa này được đóng lại. Sàn thao tác được dùng để buộc cốt thép cũng như đổ bê tông. Sàn được kết cấu từ các thanh thép U100 và thép góc 50x50x5. Sàn cao 1600 mm, trên mặt sàn lát các tấm thép lưới mắc võng. *Bộ phận chống quay cốp pha có kết cáu kiểu cáp, bao gồm hai sợi cáp treo và các ống dẫn hướng. Cáp này có đường kính bằng đường kính cáp nâng. Một đầu cáp có các tăng đơ căng cáp. *Ống dẫn hướng được gắn cứng với khung cốp pha và có hệ khoá nêm bảo hiểm, đảm bảo vỏ cốp pha hoàn toàn ổn định khi đổ bê tông. *Bộ phận bảo hiểm lắp phía dưới cốp pha là lưới thép treo trên các thanh thép. 3.2 Lắp ráp và tháo dỡ cốp pha: Hình 3.1 Thi công cốp pha trượt giếng điều áp Việc lắp ráp cốp pha được tiến hành ở đáy giếng, bằng cách thả dần các bộ phận xuống bằng cần cẩu. Phương pháp lắp ráp tiến hành giống như khi lắp ráp kiểm tra tại nhà máy. Việc tháo dỡ cốp pha thực hiện khi đã đổ xong luồng bê tông cuối cùng trên miệng giếng. Các thiết bị phục vụ việc tháo gồm cần cẩu 30 tấn, dụng cụ tháo lắp (cờ lê) và máy cắt kim loại cầm tay để cắt các mối hàn. Cốp pha được kê đỡ chắc chắn tại bề mặt đã đổ bê tông trên miệng giếng. Quá trình tháo tiến hành tuần tự như sau: Tháo sàn thao tác: Sau khi tháo dỡ các tấm lưới lát sàn, lần lượt dỡ các thanh thép U100 và các thanh chống. Tháo dỡ cốp pha: Móc cẩu giữ vỏ cốp pha, tháo các kích ren, nhấc vỏ cốp pha ra và tiến hành tháo nhỏ các tấm. Tháo khung cốp pha: Móc cẩu nhấc toàn bộ khung cốp pha ra khỏi giếng và tiến hành tháo nhỏ các mảnh. 3.3 Nguyên lý làm việc Chiều cao cốp pha cho một đốt thi công được tính toán theo công thức: Lcp = (1.1) Trong đó: Lcp : Chiều cao tấm cốp pha (m). H : Chiều cao giếng đã cho :H = 90m. Tcp: Thờigian cho phép của quá trình thi công Tcp =60 ngày Tck:Thời gian một chu kỳ. Với giếng điều áp đường kính 9m sử dụng chất phụ gia đông cứng nhanh hoàn toàn có thể tiến hành một khối đổ trong một ngày do vậy lấy Tck= 1ngày . Hđv: Chiều cao đoạn cốp pha nằm trong phần bê tông đã đổ dùng để định vị cốp pha , ở đây ta chọn Hđv = 0,3m. Thay số vào công thức (1.1) ta có : Lcp = Khi bắt đầu luồng đầu tiên dưới đáy giếng: Căn chỉnh vỏ cốp pha tròn đều, khung cốp pha nằm ngang, thành cốp pha thẳng đứng, đáy giếng hơi nghiêng vào tâm, các dây cáp nâng căng đều. Khoá chặt vỏ cốp pha nhờ các chốt trên các tấm cốp pha quay. Tiến hành đổ bê tông. Sauk hi đổ bê tông xong tiến hành công tác làm cốt thép chuẩn bị cho chu kỳ đổ bê tông tiếp theo. Lúc bê tông đã đông cứng tiến hành chuyển luồng bằng cách quay các tấm cốp pha hông, dịch chuyển các tấm cốp pha thành bên nhờ việc quay các kích ren của các bộ phận. Khi này khung cốp pha được định vị nhờ trọng lượng bản thân đặt trên đáy giếng nên việc quay các tấm cốp pha là ổn định, vỏ cốp pha được thu lại nhỏ hơn đường kính giếng. Co các kích tỳ lại và kéo khung cốp pha lên bằng cách khởi động 2 động cơ của tời điện cùng một lúc kéo cáp lên cao do đó kéo cốp pha đi lên, quãng đường đi được giữ cố định cho mỗi lần là 1500mm. Khi cốp pha đến vị trí mới thì cho dừng động cơ tời điện, khoá ngay đầu cáp nâng bằng bộ khoá cáp nâng. Sau đó mới được tiến hành đẩy các tấm vỏ cốp pha ra để tạo vòng cốp pha mới. Một phần vỏ cốp pha bên dưới tựa vào bề mặt bê tông mới đổ để định vị tâm giếng. Nó có chiều cao khoảng 30 cm. Các chu kỳ tiếp theo: Sau khi khối bê tông đã đông cứng và đã làm xong cốt thép của luồng đổ mới được tiến hành di chuyển cốp pha. Khi này tiến hành quay các tấm cốp pha hông bằng cách vặn các kích ren tương ứng. Sau đó lần lượt kéo các tấm cốp pha thành bên ra khỏi bề mặt khối bê tông bằng cách vặn sáu kích ren tương ứng , lực đẩy của kích ren làm bánh xe của cốp pha lăn trên đường ray. Toàn bộ chu vi của cốp pha được thu hẹp nhỏ hơn đường kính giếng một khe hở hợp lý để có thể nâng cốp pha lên vị trí mới. Tiến hành thu ngắn các kích tỳ. Cố định nhánh cáp không tải, nhả nhánh cáp có tải. Đẩy ròng rọc kéo cáp đi lên để nhánh cáp có tải kéo cốp pha đi lên. Trên miệng giếng tiến hành cố định nhánh cáp có tải. Tiếp theo thu ngắn xi lanh thuỷ lực, kéo căng cáp đuôi và cố định nhánh cáp không tải. Kiểm tra chất lượng siết chặt của các bu lông trên toàn bộ các khoá cáp. Sau đó thu hồi lệnh cấm người vào khu vực cốp pha và sàn công tác trong lòng giếng. Đẩy các kích tỳ ép sát vào thành giếng, đẩy các tấm vỏ cốp pha ép sát vào thành bê tông của giếng và định tâm cốp pha cho trùng tâm giếng. Thực hiện các công tác chuẩn bị để đổ tiếp luồng bê tông mới. PHẦN II: TÍNH TOÁN CHƯƠNG 1:TÍNH VỎ CỐP PHA. 1.1Xác định kích thước hình học ( chu vi…). 1.1.1Tính toán chiều dày tối thiểu của kết cấu khi sử dụng phương pháp thi công bằng cốp pha trượt. Khi thi công theo phương án 2 này tức là không trượt cốp pha trên bề mặt bê tông mà khi bê tông đã đạt cường độ nhất định thì tiến hành dùng xi lanh thuỷ lực hoặc vit me để tách cốp pha ra khỏi bê tông. 1.2Xác định lực tác dụng lên vở cốp pha(lực nén bên cạnh). Các tải trọng tác dụng lên hệ cốp pha trượt bao gồm: tải trọng bản thân của cốp pha, áp lực ngang của vữa bê tông khi đổ và đầm, lực sinh ra khi tách cốp pha khỏi bê tông đã bị đông cứng. Ngoài ra còn rất nhiều các tải trọng khác có liên quan đến quá trình làm việc của hệ cốp pha tuy nhiên do nó quá bé so với các thành phần lực trên cho nên bỏ qua không tính vào đây. Ví dụ như: tải trọng sinh ra do người và dụng cụ, tải trong do máy móc thiết bị, hay tải trọng động khi bốc xếp vật liệu. 1.2.1Tính toán áp lực ngang của vữa bê tông lên cốp pha Việc tính toán đại lượng này rất phức tạp bởi nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Độ linh động và nhiệt độ của vữa bê tông Chiều dày của mỗi lớp đổ Loại xi măng và thời gian đông kết của vữa xi măng Chiều dày kết cấu Tuỳ theo mỗi loại công trình, mỗi loại cốp pha và tong giai đoạn thi công những yếu tố trên thay đổi trong một phạm vi khá rộng nên việc xác định chính xác các giá trị này là rất khó khăn. Áp dụng tính toán áp lực ngang của vữa bê tông lên ván khuôn trượt của Nenning ta có: áp lực ngang tối đa hay còn gọi là áp lực ngang đơn vị nhỏ nhất: pmax=550daN/m2 Lực đẩy ngang tổng cộng: PH=(2/3).a2. g=(2/3).2400.1,52 =3600 (daN/m) Trong đó: g : dung trọng của bê tông đã được đầm chặt(g= 2400kg/m3) a: chiều cao phần đổ bê tông đang đông kết CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SÀN THAO TÁC VÀ CÁC BỘ PHẬN LIÊN KẾT VỚI VỎ CỐP PHA. 2.1 Sàn công tác, giàn giáo treo: Hình 2.1: Khung sàn nâng hệ cốp pha 2.1.1. Sàn công tác: Hệ thống sàn nâng dùng để thực hiện các thao tác trong quá trình thi công. Nó thường được bố trí ở 2 cao trình: Cao trình trên liên kết trực tiếp vào mảng cốp pha và được gọi là sàn thao tác; còn cao trình dưới được liên kết với sàn thao tác trên bởi xích hoặc dây treo và gọi là sàn treo. Sàn thao tác dùng để chứa vật liệu, lắp dung cốt thép, vận chuyển và đổ bê tông, lắp khuôn cửa hoặc dịch chuyển cốp pha nếu cần; còn sàn treo thì dùng để kiểm tra chất lượng bê tông, hoàn thiện mặt ngoài và tháo dỡ hộp khuôn các lỗ nếu có. Các chi tiết của sàn công tác cần được chế tạo theo đúng thiết kế ở dạng điển hình, thông dụng, dễ liên kết với khung giá nâng, dễ tháo lắp theo từng cụm hoặc theo từng chi tiết. Tổng thể thì sàn công tác có dạng hình tròn, gồm nhiều thanh thép được hàn lại với nhau. Sàn công tác được đặt lên hệ giá đỡ có dạng là hình vuông. Hệ giá đỡ có các thanh tăng cứng hàn theo hình thoi đều ở bên trong của hệ giá đỡ. Các thanh thép được tính toán sơ bộ sau đó được kiểm tra lại để bảo đảm an toàn không bị xô lệch khi chịu lực trong quá trình thi công chịu tải trọng lớn nhất có thể. Ở đây sàn công tác có thể được chọn sơ bộ thép theo kinh nghiệm sau đó tính kiểm tra để nếu có dư thừa về mặt chịu lực thì có thể giảm bớt tiết diện thép cho có lợi nhất về mặt kinh tế. Còn nếu như chưa đảm bảo khả năng chịu lực của công trình khi thi công thì phải chọn tiết diện thép tăng lên đảm bảo chịu lực và có hệ số an toàn cần thiết và hợp lý. Chọn kết cấu sàn công tác phải tuân thủ theo các nguyên tắc sau: - Đối với công trình có chiều dày thành (tường, vách) thay đổi liên tục nên sử dụng kiểu dầm toả nan quạt, dầm vòng trong, dầm vòng ngoài cùng với vòng kéo dưới và thanh căng để tạo thành kết cấu sàn công tác. - Đối với công trình có chiều dày thành (tường, vách) không đổi có thể sử dụng kiểu dầm dàn, dầm nhỏ và thanh chống để chế tạo thành kết cấu sàn công tác. Hoặc có thể dùng giá treo tam giác, vòng trung tâm, thanh căng và thanh chống để tạo thành kết cấu sàn công tác. - Đối với tường (vách) có thể dùng kiểu dàn khung giữa các tường, dầm và thanh chống cùng với vành gông của các tường (vách) để tạo thành kết cấu sàn công tác kiểu dàn khung. Tuỳ theo thực tế công trình cụ thể mà đưa ra sàn công tác đạt hiệu quả nhất. Sàn công tác còn đóng vai trò quan trọng tạo độ cứng vững tổng thể chống xoắn cho toàn bộ hệ thống thiết bị ván khuôn, kích trong quá trình trượt lên. Sàn công tác được cấu tạo bởi dàn khung (hoặc dầm), giá tam giác và ván lát cần được liên kết thành một khối hoàn chỉnh, chắc chắn và ổn định với khung khung giá nâng hoặc vành gông. Giữa các dàn khung (hoặc dầm) nên có các thanh chống đứng và chống ngang để giữ ổn định và tăng cứng cho sàn. Nếu khoảng cách giữa các khung giá nâng lớn hơn 1200 mm thì dùng dầm đỡ để chịu tải trọng của sàn công tác và để liên kết các khung khung giá nâng với nhau, phía trên dầm đỡ nên bố trí các đà ngang để đỡ ván lát mặt sàn. Nếu khoảng cách giữa các khung giá nâng nhỏ hơn 1200 mm thì nên dùng thép tròn hoặc thép hình để liên kết các khung khung giá nâng với nhau trong mặt phẳng sàn công tác. Ván lát mặt sàn có thể đặt gối trực tiếp lên khung khung giá nâng. Chương 3:Tính cơ cấu dẫn động nâng cốp pha. *Các số liệu tính toán ban đầu: Tải trọng nâng tính toán Q = 48 (tấn) Chiều cao nâng H = 90 (m) Tốc độ nâng vn = 6 (m/phút) Chế độ làm việc của cơ cấu: Bình thường 3.1Chọn phương án nâng Có rất nhiều phương án để nâng toàn bộ hệ cốp pha và sàn công tác đi lên tuy nhiên ở đây em trình bày 3 phương án được coi là tối ưu nhất và có khả năng thiết thi công dễ dàng nhất: Phương án 1: Đưa toàn bộ hệ cốp pha và sàn công tác lên cao bằng 4 sợi cáp, 4 sợi cáp này được đội lên bằng cách sử dụng kích thuỷ lực. Hình3.1 : Phương án đưa sàn nâng lên cao bằng kích thuỷ lực Phương án 2: Đưa toàn bộ hệ cốp pha và sàn công tác lên cao bằng hệ thống tời và puly trong đó sử dụng 1bộ tời điện dẫn động làm việc cùng với 4 puly cho bội suất pa lăng a = 8 Phương án 3: Đưa toàn bộ hệ cốp pha và sàn công tác lên cao bằng hệ thống tời và puly trong đó sử dụng 2 bộ tời điện dẫn động có công suất bằng nhau và mỗi bộ tời mắc với 2 puly và 1 tang quấn cáp. Bội suất pa lăng a= 8. * Ưu nhược điểm của từng phương án trên là: Với phương án 1 thì phải dùng hệ kích thuỷ lực để nâng đội cáp đi lên, do vậy thì mỗi bước đẩy phải tính toán bởi vì 1 chu kỳ của pit tông xi lanh thuỷ lực có chiều cao nâng không lớn. Ở đây ta phải giải quyết bài toán nâng cả hệ cốp pha lên với 1 chu kỳ nâng là 1800mm. Do vậy phương án dùng kích thuỷ lực để đội cáp lên là không hợp lý. Phương án này chỉ phù hợp với thi công cốp pha trượt liên tục mỗi đoạn chỉ cao khoảng 20 đến 30 mm. Với phương án 2 thì có thể nâng được toàn bộ hệ cốp pha lên với chiều cao bất kỳ của một chu kỳ, tuy nhiên do để 1 bộ tời do đó công suất của bộ tời phải lớn, mặt khác do bội suất pa lăng của phương án này lớn do đó số lượng cáp cuốn trên tang là nhiều và vì vậy phương án này vẫn chưa phải là tối ưu. Với phương án 3 ta hoàn toàn thấy nó có khả năng đáp ứng toàn bộ yêu cầu đặt ra của bài toán với việc khắc phục được cả hai nhược điểm của 2 phương án trên. Do vậy trong đề tài này em thiết kế thì em chọn phương án này để thi công công việc nâng hệ cốp pha lên. Sau đây là phần tính toán để thiết kế theo phương án này. 3.2 Tính chọn bộ tời. 3.2.1 Tính chọn cáp. Theo sơ đồ mắc cáp ta có thể tính ngay được bội số palăng:: a = = =4 Trong đó : a : bội suất pa lăng m: số nhánh cáp treo vào sàn nâng (m = 4) k : số nhánh cáp cuốn lên tang (k = 1) Lực căng cáp lớn nhất: Trong đó : Q : Tải trọng nâng lớn nhất. Q = 24 (tấn) (Vì tính cho một bộ tời) p: Hiệu suất của pa lăng : Hiệu suất của một pu li . Chọn =0,97 r : Số pu li đổi hướng . r=0 Smaxc (kN) Chọn loại dây cáp theo lực căng đứt của cáp theo công thức: Sđc= n.Smaxc= 9.61,57 = 554,13 (kN). n : Hệ số an toàn . Chọn n=9 (Bảng 9-HDĐAMN) . Chọn cáp 30,5-I-200-GOCT 3079-69. Có kết cấu 6x37(1+6+15+15)+1.o.c Khối lượng một mét cáp : 3,405(kg) 3.2.2 Tính chọn đường kính tang, puly. Đường kính tang được tính theo công thức: Dt dcc(e-1) =30,5.(25-1) = 732 (mm). e : Hệ số tính toán đường kính tang . Chọn e=25 (Theo Bảng 10 _ HDĐAMN). Chọn đường kính tang kể đến tâm lớp cáp thứ nhất của cơ cấu nâng chính Dt= 740 (mm). Đường kính puli cân bằng. Dp=0,6.Dt=0,6.732=439,2 (mm). Chọn Dp=440 (mm). 3.2.3.Tính chọn động cơ điện. Công suất động cơ khi nâng đủ tải tiêu chuẩn. (kW) hC : Hiệu suất bộ truyền. Chọn hC = 0,8 Với chế độ làm việc trung bình chọn động cơ điện ký hiệu MTB 412-6 với thông số kỹ thuật sau: Công suất : Nđc=30 kW Tốc độ quay: nđc=970 v/ph. Hệ số : cosj=0,77 Mômen sinh ra lớn nhất : Mmax=85 daN.m Mômen quán tính của rôto động cơ : J* = 0,7 kg.m2 Khối lượng động cơ : mđc=345 kg 3.2.4 Chọn hộp giảm tốc Tỷ số truyền cơ cấu nâng: Tốc độ của động cơ : nđ=970 (v/ph). Số vòng quay của tang trong một phút thoả mãn điều kiện nâng với vận tốc 6 m/phút : (vg/ph). i Do có tỉ số truyền lớn nên ở đây ta chọn hộp giảm tốc trước sau đó chọn bộ truyền bánh răng ngoài để thoả mãn tỷ số truyền là 94. Chọn hộp giảm tốc: Ký hiệu : Ц2-500 . Tỷ số truyền : igt=50,94. Tốc độ cho phép quay của trục nhanh : ngt=1000(v/ph). Công suất hộp giảm tốc có thể truyền được : Ngt=49(kW) Chọn bộ truyền bánh răng ngoài có i = 94/50,94 = 1,84 Chọn i=2 3.2.5. Chọn phanh và khớp nối Mômen phanh của động cơ: Mph= kph.Mt Trong đó : kph : Hệ số an toàn phanh .kph=1,75 [Trang 42-HDĐAMN] . Mt: Mômen trên trục phanh khi phanh . (Nm) Mph= 1,75.185,35=324,35 (N.m) Chọn phanh loại con đẩy điện thuỷ lực TT-250 D=400 Mt (max)=400 (Nm). G=37(kg). Chọn khớp nối. -Khớp giữa động cơ và hộp giảm tốc: M33 [M]x=2500Nm. G=64(kg). J=6,5kGm2. 3.2.6 Kiểm tra quá tải hộp giảm tốc trong thời kỳ mở máy. Mômen danh nghĩa của động cơ : . Trong đó : Nđ: Công suất động cơ cơ cấu nâng chính. Nđc=30 (kw) nđ: Tốc độ của động cơ . nđc=970 (v/ph) Mdn Mômen hộp giảm tốc truyền được: =1,6 : Bội suất của mômen mở máy phụ thuộc chế độ làm việc (Bảng 15-HDĐAMN ) Mômen mở máy trung bình của động cơ: Trong đó : Mômen mở máy max : Mômen mở máy min : Nhận xét :[Mgt] > Mtb .Vậy hộp giảm tốc đảm bảo điều kiện quá tải khi khởi động . 3.2.7. Kiểm tra động cơ. 3.2.7.1 Kiểm tra động cơ theo điều kiện quá tải : Mcảnmax (0,80,85)Mmax Trong đó : Mcảnmax: Mômen tải lớn nhất tác động lên đầu trục động cơ . Mcảnmax= 314,5 N.m Mmax : Mômen lớn nhất của động cơ có thể đạt được . Mmax=850 N.m (0,80,85)Mmax=680722,5 N.m > 314,5 . Vậy điều kiện quá tải thoả mãn. 3.2.7.2 Kiểm tra động cơ theo điều kiện phát nhiệt - Kiểm tra theo thời gian làm việc: Thời gian chuyển động ổn định: H1:Chiều cao một chu kỳ nâng. H1== =0,9(m) [Bảng 18- HDĐAMN] . Số chu kỳ phải nâng hệ cốp pha là: k= = 60 (chu kỳ) Tổng thời gian chuyển động ổn định: Stođ=60tođ=60.9=540(s). Thời gian chuyển động không ổn định chính là thời gian mở máy khi nâng: Tổng thời gian chuyển động không ổn định: Stm=3,06.60 = 183,6 Thời gian làm việc: tlv=Stođ+Stm=540 + 183,6 = 723,6(s). Thời gian dừng trong một chu kỳ chính là thời gian đợi bê tông ninh kết hay chính là thời gian thi công buộc cốt thép. Thời gian này được qui đinh bởi 1 ngày. Chính vì bởi đặc điểm của phương pháp thi công này mà thời gian nghỉ của động cơ là rất nhiều so với thời gian làm việc của động cơ. Mặt khác động cơ làm việc trong 1 chu kỳ của mình cũng với thời gian rất ngắn chỉ tính bằng giây cho nên ngay trong 1 chu kỳ cũng hoàn toàn yên tâm về điều kiện phát nhiệt. Nên ta có thể kết luận ngay là động cơ đảm bảo điều kiện phát nhiệt trong cả quá trình thi công giếng điều áp. - Kiểm tra theo chế độ làm việc tiêu chuẩn. . Ntđ: Công suất tương đương của chu kỳ Nt : Công suất tương ứng với tải trọng tĩnh khi dịch chuyển vật nâng dang nghĩa. k25: Hệ số quy đổi về CD=25%. K25=0,75 : Hệ số phụ thuộc tỷ số thời gian mở máy trung bình và thời gian làm việc của một chu kỳ . Lấy =0,1.Theo bảng 7-HDĐAMN ta có:=0,85 Ntd =0,75.0,85.29,43=18,76 (kW) < N25 = 30(kW). Vậy động cơ đảm bảo chế độ làm việc tiêu chuẩn. 3.2.8 Chọn ổ đỡ puli. Puli làm việc với biểu đồ gia tải sau: Lực tác dụng lên ổ đỡ: Hình 4.4 Biểu đồ gia tải cơ cấu nâng Pi: Tải trọng tác động lên ổ ứng với các khoảng thời gian Li Với một ổ : P1=; P2=P1.0,5=30(kN);P3=11,7(kN) ;P4= 3(kN) Lh:thời gian phục vụ ổ chọn theo chế độ làm việc .Với chế độ làm việc trung bình: Thời gian phục vụ ổ 5 năm tương ứng : Lh=3500(h). Số vòng quay puli cụm móc treo: Thời gian phục vụ ổ: (Triệu vòng) Tải trọng tác dụng lên ổ: C=L1/a.P [C] Với ổ bi cầu a = 3 ta có: C=L1/3 .P=2,731/3.32,8=45,8(kN). Căn cứ vào P, C , d :ta chọn ổ kí hiệu 217. 3.2.9 Tính toán cụm tang. 3.2.9.1 Tính toán chiều dài tang và bề dày tang Như phần 3.2.2 ta có: Dt = 740(mm).( Sau buổi thông qua nên tính lại tang cho nhỏ hơn tính toán khoảng 15phần trăm tức là khoảng 600mm). -Đường kính tang kể từ tâm lớp cáp thứ nhất D= Dt + dc = 740 + 30,5 = 770,5 (mm). - Chiều dài cáp có ích cuốn lên tang LK = H. a = 90. 4 = 360 (m). Trong đó: H: chiều cao nâng vật a: bội suất palăng nâng vật Ta chọn số lớp cáp quấn lên tang là n= 4 (lớp) Z: số vòng cáp cuốn trên 1 lớp Z = = = = 33,6 (vòng) Chiều dài tang nhiều lớp: L = z.t.j = 33,6.33,5.1,2 = 1350 (mm) = 1,35 (m) Chiều dày tang d: d= 0,01Dt +3=0,01.740+3 = 10,4(mm). Chọn d=15(mm). 3.2.9.2 Kiểm tra bền tang: 3 Trường hợp này do ứng suất do mô men uốn và xoắn gây ra thường không vượt quá 15% ứng suất nén nên chỉ kiểm tra cho ứng suất nén và ứng suất cho phép được lấy giảm đi. - Kiểm tra bền tang theo ứng suất nén. Tang được chế tạo bằng thép 40 sch=220N/mm2; Hệ số an toàn bền k=1,5 [Bảng 13-HDĐAMN]. Ứng suất nén của tang khi nâng vật với tải trọng danh nghĩa: 147 (N/mm) Vậy tang đảm bảo bền. 3.2.10 Cố định cáp trên tang. Cáp được cố định trên tang bằng tấm ốp đè lên dây cáp ,dùng ốc vít nén chặt tấm ốp, cáp được giữ chặt giữa tấm ốp và thành tang. Hệ số ma sát giữa cáp tang và tấm ốp: f=0,15. Cáp được cuốn 1,5 vòng qua tang :a=3p. Ốc vít M20. Lực căng của nhánh cáp tác dụng lên kẹp cáp . Lực tác dụng lên bulông kẹp đầu cáp Với : Góc nghiêng rãnh kẹp , thường 2=800 Lực uốn bu lông: Ứng suất tổng trên bulông có kể đến lực uốn : Trong đó : z :Số bu lông . Chọn z=2 d1: Đường kính trong của bu lông M20 n : Hệ số an toàn . Lấy n=1,5 Ứng suất kéo cho phép của bu lông [s]k== Thép 40 có Vậy thoả mãn điều kiện :s<[s]k 3.2.11 Tính toán trục tang. Chọn vật liệu là thép 45 có =850 (MPa) Hình 4.4 Biểu đồ nội lực trên trục tang - Tính sơ bộ : Ta tính toán trục với số liệu tại tiết diện nguy hiểm nhất trên trục P2= P1=2Smax-P2=25,13 (kN) Mômen uốn khi nâng vật với tải trọng danh nghĩa : . Đường kính trục tang: Chọn d= 85(mm). - Kiểm tra theo độ bền mỏi : Để đảm bảo an toàn thì hệ số an toàn tại tiết diện nguy hiểm phải thoả mãn điều kiện nj = và : Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp hay tiếp tại tiết diện nguy hiểm . = = Vì trục chỉ chịu uốn nên chỉ xét công thức tính : Giới hạn mỏi uốn ứng với chu kỳ đối xứng . =0,43. : Biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp tại tiết diện nguy hiểm . Trong đó : : Kể đến sự phụ thuộc vào phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt . Với và Ra=0,32 ta lấy kx=1 : Hệ số tăng bền bề mặt trục , phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt và cơ tính của vật liệu . Với loại trục nhẵn , tôi bằng dòng điện cao tần : ky=1,3 : Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn : ảnh hưởng của kích thước Theo [10.11- Thiết kế hệ dẫn động cơ khí ] : : Hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi . =0,1 ( Sấp sỉ hệ số an toàn [n]=2,5 ) Vậy trục thoả mãn điều kiện mỏi 4.1.6.5 Tính chọn ổ đỡ trục tang Chọn ổ bi đỡ lòng cầu hai dẫy : Chọn ổ theo khả năng tải động : Với n 10(v/ph) thì khả năng tải động Cđ= Q : Tải trọng quy ước . Q=(X.V.Fr+Fa.Y).kt.kđ Fa : Tải trọng dọc trục . Fa=0 Fr : Tải trọng hướng tâm . Fr=P2= 28,27.103 (N) V : Hệ số kể đến vòng nào quay . V=1 khi vòng trong quay Kt : ảnh hưởng của nhiệt độ . t0 1050C lấy kt=1 Kđ : ảnh hưởng tải trọng va đập . Kđ=1 X,Y : Hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục . Với ổ hai dẫy : thì X=1 , Y=0,44.cotg L : Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay . L=Triệu vòng) ntc : Tốc độ quay của tang . ntc=19,1 (V/ph) Lh : Số giờ làm việc của ổ . Chế đọ làm việc trung bình Lh=3500(giờ) m : Bậc của đường cong mỏi . Chọn m=3 Cđ=28,7. (kN) Chọn bi đỡ lòng cầu hai dẫy loại 1517 Chương 4:Tính kết cấu của hệ dầm đỡ. 4.1Mô tả kết cấu chọn sơ bộ kết cấu của hệ dầm đỡ. Hình 4.1 Kết cấu hệ dầm đỡ Hệ dầm đỡ có tác dụng để đặt các puly đổi hướng cáp, thông qua tời điện để kéo toàn bộ sàn nâng cùng các thiết bị có liên quan trượt lên trong quá trình thi công cốp pha giếng điều áp. Hệ dầm đỡ bao gồm có: 4 thanh thép hình chữ I được đặt lên 4 gối tựa tạo thành 2 dầm song song. Mỗi dầm gồm 2 thanh thép và được liên kết với nhau bởi các tấm liên kết tại gối và tại vị trí bất kỳ trên dầm. Dầm dài là 17m, trong khi đó khoảng cách giữa hai gối(nhịp của dầm) là 15m. Người ta có bố trí hệ lan can để cho người thi công có thể đi lại từ nơi này sang nơi khác của dầm( được thể hiện trên hình vẽ). Ngoài ra tại 4 vị trí trên hai dầm người ta đặt các puly để nâng sàn thao tác và hệ cốp pha dọc theo chiều thi công của giếng điều áp. Hai dầm chữ I khác được đặt vắt lên hai dầm chính có tác dụng để lắp thang máy thi công vận chuyển người và thiết bị xuống thi công giếng. Khoảng cách của hai dầm là 2 m và khoảng cách giữa tâm của hai dầm so với tâm của giếng điều áp là 1,5 m. 4.2 Xác định các thành phần lực tác dụng lên hệ dầm. Các thành phần lực tác dụng lên hệ dầm bao gồm: Tải trọng bản thân của dầm. Tải trọng nâng của cả hệ sàn thao tác và tải trọng hệ cốp pha trượt, xi lanh thuỷ lực và toàn bộ người cùng vật tư thiết bị. Lực sinh ra do hai dầm phụ phục vụ cho thang máy thi công gây ra. Lực này bao gồm tải trọng của hai dầm phụ, tải trọng của ca bin, đối trọng, người và vật tư thiết bị. 4.3 Mô hình hoá đơn giản hệ dầm và tính toán, chọn tiết diện và kiểm tra lại. 4.3.1 Mô hình hoá hệ dầm Hệ dầm được mô hình hoá với các vị trí đặt tải trọng như trên hình vẽ. Hình 4.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên dầm Do tính đối xứng của hệ dầm mà khi tính ta qui hai thanh chữ I về một thanh có tiết diện và độ cứng tương đương sau đó tiếp tực tính toán cho một thanh bằng cách chia đôi lực tác dụng lên dầm. 4.3.2 Tính toán. Do có tính đối xứng của các dầm đặt trên gối tựa tức là các dầm cùng chịu một tải trọng là như nhau do đó ta chỉ phải tính cho 1 dầm sau đó chọn các dầm khác tương tự. ậ đây tải trọng tác dụng lên một dầm được lấy bằng ẳ tải trọng tác dụng lên cả hệ dầm( do có 4 dầm). Vậy tải trọng tác dụng lên một dầm bao gồm: Tải trọng sàn nâng cùng hệ thống cốp pha trượt tác dụng lên dầm thông qua các puly Qtt = 6 tấn = 58,68 kN. Tải trọng nâng ca bin đưa người lên xuống thi công, tải trọng của người thi công và tải trọng do thiết bị gây ra. Ptt = 0,25 tấn = 2,45 kN Tải trọng do chính bản thân kết cấu thép làm dầm gây ra q.( q được xác định lại sau khi đã chọn được thép để làm dầm). Xác định phản lực gối tựa: PHẦN III: QUY TRÌNH VẬN HÀNH CỐP PHA 3.1Nguyên lý làm việc của cốp pha giếng điều áp. - Khi bắt đầu luồng đầu tiên dưới đáy giếng. Căn chỉnh vỏ cốp pha tròn đều, khung cốp pha nằm ngang, thành cốp pha thẳng đứng đáy giếng nghiêng vào tâm, các dây cáp nâng được căng đều. Khoá chặt vỏ cốp pha nhờ các chốt trên tấm cốp pha quay. Tiến hành đổ bê tông sau khi đổ bê tông xong tiến hành công tác làm cốt thép chuẩn bị cho chu kỳ đổ bê tông tiếp theo. Lúc bê tông đã đông cứng, tiến hành chuyển luồng bằng cách quay các tấm cốp pha hông dịch chuyển các tấm cốp pha thành bên nhờ việc quay các kích ren của các bộ phận. Khi này khung cốp pha được định vị nhờ trọng lượng bản thân đặt trên đáy giếng nên việc quay các tấm cốp pha là ổn định , vỏ cốp pha được thu nhỏ lại hơn đường kính giếng. Co các kích tỳ lại và kéo khung cốp pha lên bằng cách đẩy ròng rọc kéo cáp lên cao. Nhánh cáp không tải lúc này được giữ cố định, do đó nhánh cáp nâng kéo cốp pha lên cao. Quãng đường đi của ròng rọc bằng một nửa quãng đường đi của cốp pha. Khi cốp pha đến vị trí mới thì khoá ngay đầu cáp nâng bằng bộ khoá cáp nâng. Sau đó mới tiến hành đẩy các tấm cốp pha để tạo ra vòng cốp pha mới. Một phần vỏ cốp pha bên dựa vào bề mặt bê tông mới đổ để định vị tâm giếng . - Các chu kỳ tiếp theo : Sau khi khối đổ đã đông cứng và đã làm xong cốt thép của luồng đổ mới thì cốp pha mới được tiến hành di chuyển. Khi này tiến hành quay các tấm cốp pha hông bằng cách vặn các kích ren tương ứng, lực đẩy của cốp pha làm các bánh xe lăn trên đường ray. Toàn bộ chu vi của cốp pha được thu hẹp nhỏ hơn đường kính giếng một khe hở hợp lý để có thể nâng cốp pha lên vị trí mới. Tiến hành thu ngắn các kích tỳ , cố định nhánh cáp không tải , đẩy ròng rọc kéo cáp đi lên để nhánh cáp có tải kéo cốp pha đi lên. Khi xy lanh đi hết hành trình 750mm thì cốp pha cũng di chuyển được một đoạn 1500mm. Trên miệng giếng tiến hành cố định nhánh cáp có tải, tiếp theo thu ngắn xy lanh thuỷ lực, kéo căng cáp đuôi và cố định nhánh cáp không tải. Kiểm tra chất lượng siết chặt của các bu lông trên toàn bộ các khoá cáp. Sau đó thu hồi lệnh cấm người vào khu vực cốp pha và sàn thao tác trong lòng giếng, đẩy các vỏ cốp pha ép sát vào thành bê tông của giếng và định tâm cốp pha cho trùng tâm giếng. Thực hiện các công tác chuẩn bị để đổ bê tông luồng mới . Muốn thực hiện được việc lắp ráp cốp pha trước đó ta phải tiến hành neo buộc cốt thép cho từng luồng ( từng đoạn một ). Hình 4.1 Nguyên lý làm việc của cốp pha Yêu cầu cường độ bê tông khi ra khỏi cốp pha trượt: Điều kiện đông cứng của bê tông đổ trong cốp pha trượt cũng như sự phát triển cường độ của nó khác với các điều kiện thông thường. Muốn bê tông khi ra khỏi cốp pha trượt mà vẫn giữ ổn định được về mặt hình dáng và giữ được cường độ tính toán của mác bê tông sau khi bị tách khỏi ván khuôn thì yêu cầu bê tông phải đạt được cường độ nhất định tức cũng có nghĩa là bê tông phải có được một thời gian đông kết nhất định. Cường độ phát triển của bê tông phụ thuộc vào sự đông kết của xi măng, nhiệt độ môi trường, điều kiện bảo dưỡng và các yếu tố khác. Theo nhiều nghiên cứu của nước ngoài đối với vùng khí hậu nóng, bê tông đạt cường độ 5 daN/cm2 vào khoảng 4-6 giờ. Trong điều kiện khí hậu nóng ẩm của nước ta sự phát triển cường độ bê tông trong những giờ đầu tiên thuận lợi hơn. Theo TCVN5592/1991 nghiên cứu về bảo dưỡng ẩm tự nhiên cho bê tông nặng thì thời gian để bê tông đạt được cường độ 5 daN/cm2 là khoảng 2,5 đến 5 giờ. Để bê tông có thể ra khỏi được ván khuôn thì yêu cầu đầu tiên là nó phải chịu được tải trọng bản thân của chính nó (Rb >0,025 daN/cm2), đồng thời phải chịu được các ảnh hưởng khác của thời tiết khí hậu và điều kiện thi công. Theo quy phạmGBJ 113-87 thì cường độ bê tông ra khỏi ván khuôn nên khống chế trong phạm vi 2-4 daN/cm2 (tối đa có thể là 4-8 daN/cm2) Theo tài liệu của Romania bê tông trong cốp pha trượt cần có thời gian đông kết ban đầu khoảng 1,5 đến 2 daN/cm2 trong thời gian từ 4 - 8 giờ sau khi đổ bê tông. Bê tông ra khỏi ván khuôn thường sau 1 đến 2 h kể từ lúc bắt đầu đông kết đây cũng chính là thời điểm sắp kết thúc quá trình đông kết của bê tông. ở Liên Xô cũ xi măng sử dụng trong thi công cốp pha trượt thường có thời gian đông kết từ 3 đến 6 h. Việc bảo dưỡng ban đầu đối với vùng khí hậu nóng sẽ kết thúc khi cường độ của bê tông Rb đạt 5 daN/cm2 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Viện khoa học Công nghệ xây dựng Công trình bêtông cốt thép toàn khối xây dựng bằng cốp pha trượt tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu (TCXD 254:2001). Nhà xuất bản xây dựng- Hà Nội - 2001. 2. Viện khoa học Công nghệ xây dựng Tải trọng và tác động tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 2737 – 1995). Nhà xuất bản xây dựng - Hà Nội - 2002. 3. Nguyễn Y Tô (chủ biên). Sức bền vật liêu. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 1988 4. Phạm Hùng – Trần Như Đính. Ván khuôn và giàn giáo. Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội, 2000. 6. Đoàn Định Kiến (chủ biên). Kết cấu thép. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-2001. 7. Bộ môn cơ sở cơ khí Trường ĐHXD. Truyền động thuỷ khí. Hà Nội – 3/2004.