Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Trình bày các kiến giải chung về cần trục tháp, kết cấu thép cần trục tháp và giới thiệu các các công trình nghiên cứu đã đạt được trong lĩnh vực tính toán thiết kế và thiết kế hợp lý kết cấu thép cần trục tháp. Thông qua việc phân tích các ưu, khuyết điểm, xu hướng nghiên cứu để nêu lên tính cấp thiết của đề tài, hình thành các nhiệm vụ nghiên cứu của luận án. Chương 2: Nghiên cứu các cơ sở tính toán thiết kế hợp lý kết cấu thép cần trục tháp Trình bày phương pháp tính toán kết cấu thép cần trục tháp theo đặc điểm riêng của kết cấu và được nghiên cứu đưới dạng tổng quát hoá theo ràng buộc của TCVN4244-2005, cho phép triển khai các bài toán khác nhau cho kỹ sư thiết kế. Trong chương này cũng trình bày phương pháp PTHH, các cơ sở và đặc điểm bài toán xác định các thông số hợp lý kết cấu thép cần trục tháp theo lý thuyết tối ưu.
Các nội dung trình bày của chương 2 làm cơ sở nghiên cứu phục vụ bài toán xác định các thông số hợp lý kết cấu thép cần trục tháp trong chương 3. Chương 3: Bài toán xác định các thông số hợp lý của kết cấu thép cần trục tháp Nội dung chương nghiên cứu thuật toán hoá quá trình tính toán và bài toán xác định các thông số hợp lý theo mô hình một bài toán tối ưu, từ đó xây dựng chương trình chuyên dụng cho thiết kế hợp lý kết cấu thép cần trục tháp. Kết quả của chương không những xây dựng được một phương pháp luận nghiên cứu mà từ phương pháp luận này còn tạo ra một công cụ chuyên dụng cho thiết kế hợp lý kết cấu thép cần trục tháp. Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm và thử nghiệm bằng số Nội dung chương sử dụng kết quả nghiên cứu của các chương 2 và 3 tính toán so sánh với kết quả thực nghiệm và tiến hành thử nghiệm bằng số các bài toán thiết kế hợp lý.
Mục đích nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng phương pháp tính, thuật toán và công cụ tính toán, đối tượng thực nghiệm là cần trục tháp thực tế do Việt Nam thiết kế chế tạo hiện đã đưa vào khai thác sử dụng và khẳng định độ tin cậy. Còn việc thử nghiệm bằng số chứng minh ý nghĩa khoa học và thực tiễn bài toán xác định các thông số hợp lý, cũng như để đưa ra các nhận xét và kết luận cho việc thiết kế kết cấu thép cần trục tháp trong tương lai. Kết luận và kiến nghị: trình bày các kết luận chính, các đóng góp mới của luận án và hướng nghiên cứu tiếp theo. Tài liệu tham khảo và các phụ lục: kể các tài liệu tham khảo, nêu các công trình khoa học đã công bố liên quan, kết quả thử nghiệm bằng số, triển khai thuật toán tính toán kết cấu thép cần trục tháp, chương trình chính của luận + an.
Đề tài luận án được thực hiện tại Bộ môn Máy Xây dựng, Khoa Cơ khí Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng. Chuong 1 TONG QUAN VE VAN DE NGHIEN CUU 1. Tổng quan về cần trục tháp xây dung Cần trục nói chung, cần trục tháp nói riêng là thiết bị phổ biến phục vụ vận chuyền, xếp dỡ hàng hoá, vật liệu, lắp ráp cấu kiện trong xây dựng cũng như nhiều lĩnh vực khác của nền kinh tế quốc dân. Những cần trục tháp hiện đại đầu tiên xuất hiện từ sau năm 1850 được nhiều nhà sản xuất như “Bechem Se WN WE XIV) “Ludwig iq BEAL AN AE and Keetman”, yd ` Stuckenholz” [79] chế tạo NI all x và theo thời gian cần trục a NE LY men tran Ty ; k l.
`“ hs: a È Gs 8 3 ` D5 —_—— t„ md avat | TT "1 By a ae T ws ~ `ˆ © —- tháp luôn được nghiên cứu ee an a a - : ee, ere wie tae. es AS : ˆ “a a + oe a — : - `. “ 23s hoàn thiện cả về việc ứng Ge e wet ` were. 2 2° — „ Sẽ att Perel eS ER oe `.
= Se ne dụng phương pháp tính Hinh 1.1: Can truc thap do hang toán thiết kế tiên tiến lẫn Bechem and Keetman ché tao nam 1898 [79]. So di can trục tháp được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, đặc biệt là xây dựng công trình có độ cao lớn là đo có nhiều ưu điểm so với cần trục khác: có khoảng không gian phục vụ rộng, dễ tháo lắp và vận chuyển từ công trường này tới công trường khác, có thể lắp đặt trực tiếp cạnh công trình hoặc trên công trình. Ở Việt Nam hiện nay cùng với sự phát triển nhanh chóng các khu chung cư cao tầng, các văn phòng cao ốc nên nhu cầu sử dụng cần trục tháp rất lớn. 1-19-9229 i» “QC SASF Ie v7, AS ys`: x4 a \anf ——— AVFix? "S2 VAN AUU ig Pe VÀ al chae — E J VN = o 5 1 Ve | se ae —— -—-- a d) Hình 1.2: Các dạng kết cấu cần trục tháp xây dung [3], [84].
a) Loại tháp quay, thay đối tâm với bằng nâng hạ cần, b) Loại đầu tháp quay (tháp không quay) với cần nằm ngang, C) Loại tháp quay, cần nâng hạ và có cần phụ; d) Loại cần trục tháp phổ thông ở Việt Nam hiện nay. ]- cụm móc treo; 2- cần; 3- đỉnh tháp; 4- cabin; 5- thanh chống; 6- tháp; 7- cáp nâng cần và nâng vật; 8- đối trọng; 9, 10, 19, 20- các tời cáp (nâng vật, nâng cán, kéo xe con); l1- cơ cấu quay; 12- bàn quay; 13- thiết bị tựa quay; 14- ổn trọng; I5- khung di chuyển, l6- cụm xe con đi chuyển cần trục; l17- xe con thay đổi tâm với; l8- cần công xôn; 21- cần phụ;22- móng cố định. Cần trục tháp xây dựng (hình 1.2a,b,c,d) cấu tạo cơ bản gồm phần kết cấu thép và các cơ cấu vận chuyển vật nâng trong không gian. Kết cấu thép bao gồm cần, tháp, cần công xôn.
là các bộ phận có khối lượng lớn và do đó chiếm tỉ trọng đáng kể trong tổng giá thành toàn bộ cần trục. Do yêu cầu các công việc là rất khác nhau, nên cần trục tháp được chế tạo rất đa dạng về chủng loại kết cấu, về tính năng kỹ thuật.song trong thực tế dùng phổ biến hai loại cần trục kiểu tháp quay và đầu quay [3]. [43],[86]: e_ Cần trục tháp với tháp quay, thay đổi tầm với bằng nâng hạ cần, đi chuyển trên ray (hình 1. Có khả năng vận chuyển, tháo lắp nhanh, song chiều cao nâng và tầm với không lớn, thường dùng trong xây dựng công trình có độ cao vừa phải, phục vụ theo tuyến với diện rộng.
e Cần trục tháp với đầu tháp quay, tháp không quay, cần nằm ngang, thay đổi tầm với bằng xe con cáp kéo, di chuyển trên ray (hình 1.2b) hoặc lắp cố định trên móng (hình 1. Khi chiều cao nâng lớn (theo chiều cao công trình) tháp được neo vào kết cấu công trình, nối thêm các đoạn tháp để tăng chiều cao nâng. Loại này có thể cho chiều cao nâng tới 150m. Thống kê (bảng 1.3) cho thấy đây là loại phổ biến hiện nay ở Việt Nam trong xây dựng các công trình có chiều cao lớn.
Cần trục tháp có nhiều thông số khác nhau (hình 1. Các thông số kỹ thuật cơ bản gồm tải trọng nâng Q, tầm với R, chiều cao nâng HH, đường đặc tính tải trọng, chế độ lam viéc. Trong tính toán thiết kế các đặc tính kỹ thuật cần trục tháp là thông số cho trước. Các thông số cơ bản của các cần trục tháp thông dụng dùng cho xây dựng các công trình có chiều cao nâng lớn đã được nhiều tài liệu đề cập với mô men tải lớn nhất đến 10000KNm [82], [96], tuy nhiên thường nằm trong phạm vi như bảng 1.
6 Việt Nam qua thống kê trên 60 cần trục tháp đang sử dụng thực tế cho thấy 10 các cần trục tháp điển hình thường gặp như bảng 1.3 và có miền các thông số cơ bản được nêu ở bảng 1.3: Sơ đồ biểu diễn các thông số cơ bản của cần trục tháp [86]. a) Cần trục tháp với tháp quay, cần nâng hạ; b) Cần trục tháp với đầu tháp quay, cần nằm ngang, c) Đường đặc tính tải trọng.1: Thông số kỹ thuật các cần trục tháp thông dụng cho xây dựng dân dụng trên thế giới. Thông số | Tầm với R „| Tai trong Chiều cao Mô men tai M, (m) nâng Q (tdn) | nang H (m) (KNm) Giá trị 40+ 70 2+12 30+ 180 500+ 2500 li Bảng 1.2: Thông số kỹ thuật các cần trục tháp thông dụng cho xây dựng dân dụng ở Việt Nam. Thông số | Tầm với R„.
Tải trọng Chiều cao Mô men tai M,, (m) nâng Q (tan) | nang H (m) (KNm) Gia tn 40+60 2,5+10 60+ 120 700 + 1500 Bang 1.3a: Đặc tính kỹ thuật một số cần trục tháp thường gặp trong xây dựng đân dụng ở Việt Nam. TT | Tên cần trục Hãng, nước sản Dac tinh ky thuật xual Rnae | Qnux | Hux | My (m) (tdn) (m) (KNm) l Liebherr 256HC Liebherr 70 12 120 2030 2 WolFF 5220SL6 Đức 55 10 100 1460 3 FMGru 1760TCK Grucomedil 55 8 80 1140 4 TC5616 Trung Quốc 50 6 150 870 5 BPRGT118 Tay Ban Nha 56 6 80 840 6 PotainMCs0 Potain 48 5 60 720 7 Raimondi R45HC | y 42 2,5 35 510 8 MCA.505 Grucomedil 50 6 120 830 9 QTZ5013 Trung Quốc 50 6 80 780 10 | KB504 Nga 45 10 60 2000 Ghỉ chú: R„. - Tâm với lớn nhất; Q„„„. - Tải trọng nâng lớn nhất; M,„ - Mô men tải lớn nhất.3b: Đặc điểm cấu tạo một số cần trục tháp thường gặp trong xây dựng đân dụng ở Việt Nam.
T | Tên cần trục Hãng, nước Đặc điểm cấu tạo T sản xuất Tiết diện ngang Phương án nối Tháp Cần tháp LD 1 | Liebherr Liebherr V TG Phia trén 256HC 2 | WolFF 5220SL6 Đức V TG Phía trên 3 |FMGru 1760TCK | Grucomedl V TG Phia trén 4 | TCS5616 Trung Quốc V TG Phia trén 5 |BPRGT118 Tay Ban Nha V TG Phia trén 6 | PotainMCSO Potain V TG Phia trén 7 | RaimondiMR45HC | y V TƠ Tự dựng 8 |MCA.505 Grucomedil V TG Phia trén 9 | QTZ5013 Trung Quốc - V TG Phia trén 10 | KB504 Nga V TG _— Phía dưới Ghi chú: V- Vuông; TG - Tam giác 12 1. Kết cấu thép cần trục tháp Kết cấu thép toàn bộ cần trục tháp gồm nhiều bộ phận khác nhau như tháp, cần, cần mang đối trọng, khung di chuyển. Xét về khối lượng, kích thước và mức độ quan trọng thì tháp và cần là hai kết cấu lớn quyết định hình dáng và các thông số kỹ thuật chính của cần trục tháp.