quan điểm tính toán ổn định khối lợng đứng trạm trộn bê tông nhựa nóng móng nổi khi chịu lực rung ThS. ngô viết dân Công ty Xây dựng Bảo tng Hồ Chí Minh Tóm tắt: Bi báo đề cập tới quan điểm xây dựng mô hình cơ lý tính toán ổn định khối tháp đứng trạm trộn bê tông nhựa nóng móng nổi có xét đến sự ảnh hởng rung động của sng rung trong quá trình trạm lm việc. Summary: The article refers to a point of view of developing the mechanical models and stable calculation for batch tower of asphalt plants on the influence of vibrating screen in operation. I. Đặt vấn đề Trạm bê tông nhựa nóng kiểu đặt trên móng nổi phục vụ thi công các công trình giao thông đợc thiết kế chế tạo trong nớc đã ngày càng khẳng định tính u việt và hiệu quả kinh tế kỹ thuật, nó đã đáp ứng đợc công cuộc xây dựng phát triển cơ sở hạ tầng giao thông Việt Nam trong thời gian qua. CT 2 Tính cơ động của trạm không những tạo hiệu quả kinh tế cho công tác thi công lắp đặt trạm mà còn giảm đáng kể thời gian lắp đặt tháo dỡ và di chuyển địa điểm đặt trạm. Tuy nhiên các công trình nghiên cứu hiện có cha xét đến lực rung động do sàng rung gây ra và ảnh hởng của nền đặt máy, vốn rất phức tạp, đến quá trình làm việc của hệ thống. Chính vì thế những điều trình bày dới đây xin đề cập một quan điểm xây dựng mô hình tính toán khối tháp chính có xét đến sự rung động do lực quán tính của sàng rung gây ra, làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế khối tháp chính phù hợp hơn với tình hình chịu lực thực tế. II. Nội dung Việc lựa chọn biện pháp xử lý móng thờng đợc tiến hành bằng cách tính toán và phân tích trên mô hình sau đó sẽ tiến hành các thí nghiệm để kiểm chứng. Khối tháp đứng gồm có 7 thiết bị [1], đợc trình bày trên hình 1 Hình 1. Sơ đồ khối tháp đứng trạm bê tông nhựa nóng trên móng thép nổi. 1-Móng thép nổi ; 2-Hệ khung chân; 3-Tháp trộn; 4-Băng gầu phụ gia; CT 2 5-Phễu chứa đá; 6-Sng rung phân loại cát đá nóng; 7-Băng gầu nóng. 2.1. Mô hình tính ổn định tháp bỏ qua sự rung động của tháp Với mô hình này, sự rung động của tháp trong quá trình làm việc đợc coi là không đáng kể Lực tác dụng lên tháp gồm có: tải trọng do gió (bão), tải trọng do có độ nghiêng, trọng lợng bản thân kết cấu và trọng lợng vật liệu chứa trong sàng, phễu chứa và buồng trộn. Khi xét theo sơ đồ tính của hình 1, các tác giả của công trình [1], [2] mới chỉ kiểm tra ổn định của khung tháp về khả năng lật đổ tháp theo hai phơng (ox, oy) khi có gió bão thổi từ mặt bên. Xét theo phơng ox có khả năng lật đổ quanh điểm A, theo phơng oy có khả năng lật đổ quanh điểm B. + Tải trọng gió bão đợc xác định theo công thức [1]: P gi = K.q.F i Trong đó: K - hệ số động lực, K=1,4; F i - tiết điện chịu gió (m 2 ); q - áp lực gió phân bố trên kết cấu, q = 100 KG/cm 2 ; + Tải trọng do có độ nghiêng ngẫu nhiên của tháp : G i = G i . sin; G i (i = 1 ữ 7)là trọng lợng của các khối máy theo sơ đồ hình 1 ; Theo [1] chọn = 1 o . + Mô men do gió bão và có độ nghiêng: M=Pg i . h i + G i . h i ; Với : h i - cao độ điểm đặt lực so với điểm lật; + Mô men gây lật M sẽ làm cho một bên móng tăng áp lực và một bên giảm bớt áp lực: P max = + ì = S2 7 1i i G W M ; P min = S2 7 1i i G ì = - W M Trong đó : S - diện tích của một bên đế móng; W - mô men chống uốn của tiết diện đế móng; Điều kiện kiểm tra ổn định tháp là: P max [ P ]/k ; P min > 0 với k là hệ số an toàn, (k = 1,5); Với cách tính nh trên, việc tính toán khối tháp chính cha đề cập đến ảnh hởng của lực rung động khi trạm hoạt động bình ổn và lúc xảy ra cộng hởng đến độ ổn định và độ bền của hệ thống. Dới đây bớc đầu xin đề cập đến ảnh hởng của yếu tố này thông qua việc đa ra hai mô hình vật lý liên quan đến nền. CT 2 2.2. Mô hình tính ổn định khối tháp trộn có xét đến sự ảnh hởng do sàng rung gây ra Trên thực tế, do nền đặt khối tháp trộn rất khác nhau, tuỳ theo quan điểm tính toán ta có thể xét theo hai mô hình tính: */ Mô hình tính khi coi nền tuyệt đối cứng: thể hiện trên hình 2. Hình 2. Sơ đồ tính khối tháp trộn khi coi nền móng l tuyệt đối cứng */ Mô hình tính khi coi nền có biến dạng đàn hồi, tính chất biến dạng của nó đợc đặc trng bằng hệ số nền, nghĩa là áp dụng mô hình nền Winkler, thể hiện trên hình 3. Hình3. Sơ đồ tính khối tháp trộn khi xét đến độ đn hồi của nền Với : G s trọng lợng sàng rung; CT 2 G t trọng lợng tháp bao gồm kết cấu và vật liệu chứa trong phễu, buồng trộn; k 1 ,k 2 ,c 1 ,c 2 hệ số nền đặt móng tháp trộn; k 3 , c 3 hệ số làm việc của lò so giảm chấn sàng rung; p i - áp lực đơn vị tác dụng lên nền; P(,t) lực gây rung của sàng rung. Khi áp dụng hai mô hình vật lý trên, việc tính toán động lực học đế móng tháp trộn dẫn đến việc khảo sát bài toán về dao động của vật rắn trên nền đàn hồi trong đó lực tác dụng lên tháp khi trạm làm việc gồm có: tải trọng do gió, tải trọng do có độ nghiêng, trọng lợng bản thân kết cấu cùng với trọng lợng vật liệu chứa bên trong, lực rung động do sàng phân loại gây ra và tải trọng gió bão khi máy không làm việc. Khi nghiên cứu sự ổn định của khối tháp chính theo mô hình vật lý trên ta cần quan tâm đến các vấn đề sau: 1. Các đặc trng động lực học của nền: a. Kiểm tra điều kiện biên độ dao động của nền: A [A gh ] ; Trong đó : A - giá trị lớn nhất của biên độ dao động đỉnh móng, xác định bằng tính toán. A gh giá trị biên độ giới hạn cho phép đảm bảo an toàn, độ bền kết cấu và sức khoẻ cho thợ vận hành thiết bị. Tham khảo theo [4] ứng với máy có các bộ phận quay (các động cơ điện, ) A gh = 0,1ữ0,2 mm. b. Kiểm tra điều kiện áp lực tác dụng lên nền: k . R max Trong đó: k - hệ số kể đến tác dụng động của lực; R - cờng độ tính toán của đất nền. c. Kiểm tra độ lún của nền khi trạm làm việc: S [S gh ] Trong đó: S gh - độ lún giới hạn cho phép. Giá trị Sgh cho phép hiện tại chỉ có quy định đối với công trình lớn và xét tổng thể trong thời gian dài. Riêng đối với trạm bê tông nhựa nóng cha có tài liệu nào đề cập. Vần đề này sẽ đợc xem xét đến theo mô hình bài toán đề ra. CT 2 S - độ lún của móng. Khi nền gồm những lớp đất tơng đối nằm ngang, độ lún S đợc xác định theo công thức [4]: S= + n 1 o o e1 'ee bi Với : e hệ số rỗng động lực ứng với sự nén chặt rung của đất với tải trọng cho trớc; e - hệ số rỗng trong điều kiện tự nhiên của đất. 0 b i - chiều dày của lớp đất thứ i (i=1ữn). n - số lợng lớp đất kể từ đáy móng đến độ sâu chiều dày của tầng chịu nén rung Hđ. Qua đó thấy rằng khi xem xét các tham số ảnh hởng đến độ đàn hồi của nền ta cần xác định cụ thể giá trị của n, Hđ cho các vùng điển hình nơi lắp đặt trạm bê tông nhựa nóng. 2. Nghiên cứu các đặc trng của khối tháp đứng cho hai trờng hợp: a. Coi kết cấu thép khối tháp đứng là cứng tuyệt đối. b. Có xét đến biến dạng đàn hồi của kết cấu khung cột tháp. 3. ảnh hởng của liên kết giữa kết cấu phụ với khối tháp chính: + ống nối dẫn bụi từ tháp đến hệ lọc bụi. + Liên kết giữa tháp với băng gầu nóng và băng gầu phụ gia. 4. Lập phơng trình vi phân mô tả dao động của hệ theo hai mô hình vật lý nêu trên. 5. Xác định giá trị các tham số: + Trọng lợng các khối máy. + Lực gió. + Lực kích động và toạ độ của chúng. + Độ cứng kiên kết. + Độ đàn hồi của nền. 6. Tiến hành tính toán bằng các phần mềm máy tính thích hợp. Thay đổi giá trị các tham số để có đợc một miền kết quả ứng với các trạng thái làm việc khác nhau trên các nền khác nhau. 7. Đo đạc thực nghiệm trên một số trạm bê tông nhựa nóng điển hình để đối chứng với kết quả tính toán lý thuyết. 8. Phân tích đánh giá kết quả để đa ra các kiến nghị cần thiết. III.Kết luận: CT 2 Trên đây là những nội dung cơ bản khi nghiên cứu sự rung động của tháp trộn bê tông nhựa nóng trên móng thép nổi có dùng sàng rung. Nội dung cụ thể của những vấn đề nêu trên sẽ đợc trình bày ở những bài báo tiếp theo với những tiêu chí chung là xác định đợc các tham số dao động của hệ thống, độ ổn định tổng thể của khối tháp chính và tác dụng của chúng lên nền có đặc trng khác nhau. Làm cơ sở khoa học cho việc tính toán thiết kế máy và gia cố nền hợp lý nhất. Tài liệu tham khảo [1]. Nguyễn Bính. Kinh tế máy xây dựng và xếp dỡ. NXB xây dựng - Hà Nội 2004. [2]. Nguyễn Văn Hợp, Nguyễn Bính - Hồ sơ tính toán thiết kế trạm trộn bê tông nhựa nóng -Trờng Đại học GTVT Hà Nội 1997. [3]. Trần Quang Quý, Nguyễn Văn Vịnh, Nguyễn Bính. Máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng. NXB Giao thông vận tải - Hà Nội 2001. [4]. Nguyễn Văn Quảng. Nền và móng các công trình dân dụng - công nghiệp. NXB Xây dựng - Hà Nội 2005. [5]. Nguyễn Hải. Phân tích dao động máy. NXB Khoa học kỹ thuật - 2002 . điểm tính toán ổn định khối lợng đứng trạm trộn bê tông nhựa nóng móng nổi khi chịu lực rung ThS. ngô viết dân Công ty Xây dựng Bảo tng Hồ Chí Minh Tóm tắt: Bi báo đề cập tới quan điểm. điểm xây dựng mô hình cơ lý tính toán ổn định khối tháp đứng trạm trộn bê tông nhựa nóng móng nổi có xét đến sự ảnh hởng rung động của sng rung trong quá trình trạm lm việc. Summary: The article. Sơ đồ khối tháp đứng trạm bê tông nhựa nóng trên móng thép nổi. 1 -Móng thép nổi ; 2-Hệ khung chân; 3-Tháp trộn; 4-Băng gầu phụ gia; CT 2 5-Phễu chứa đá; 6-Sng rung phân loại cát đá nóng; 7-Băng