Cần cẩu tháp xây dựng công nghiệp mô hình 3D
Cần trục tháp hay còn gọi là cẩu tháp, đây là loại máy nâng có bộ phận thân tháp có chiều cao lớn được dùng trong xây dựng cao ốc và các công trình xây dựng lớn.
1. Công dụng:
Được dùng để vận chuyển vật liệu xây dựng và các cấu kiện xây dựng lên cao. Cần trục tháp được lắp ráp từ các cấu kiện trong các công trình xây dựng có độ cao lớn, khối lưọng công việc lớn trong một khoảng thời gian thi công dài. Thường được sử dụng để thi công nhà cao tầng, trụ cầu lớn, công trình thuỷ điện.
Cấu tạo chung:
Hình vẽ mô tả cần trục tháp lắp đặt cố định có đầu tháp quay, dùng xe con di chuyển trên cần nằm ngang để thay đổi tầm với cùng với chi tiết độ cao và kích thước từng chi tiết của cần trục.
Gồm nhiều đoạn lắp ghép lại với nhau bằng mối ghép bu lông tại thân tháp dạng giàn thép không gia. Đầu tháp có thể chuyển động quay được trên đoạn tháp trên cùng.
– Cần và cần đặt đối trọng được lắp khớp với đầu tháp và được neo giữ nằm ngang, có thể hạ xuống hoặc nâng lên được khi cần thiết.
– Xe con mang vật di chuyển được trên ray nhờ cáp kéo để thay đổi tầm với.
– Pa lăng nâng vật có các pu li cố định lắp trên xe con.
– Cột ráp nối dùng để thay đổi chiêu cao của thân tháp.
Các cơ cấu :
Cần trục tháp loại này có các cơ cấu như : cơ cấu nâng hạ vật, cơ cấu di chuyển xe con để thay đổi tầm với và cơ cấu quay. Ở các cơ cấu này, thì cần trục tháp có thể vận chuyển hàng ở trong vùng làm việc của nó là hình trụ xuyên.
Cũng tuỳ theo loại, ngoài ra cần trục tháp có thể còn có các cơ cấu khác như di chuyển, nâng hạ cần, di chuyển đối trọng, thay đổi chiêu cao thân tháp,…
3. Phân loại:
Dựa trên đặc điểm làm việc của thân tháp thì cần trục tháp được chia làm 2 loại:
– Cần trục tháp có thân tháp quay
– Cần trục tháp có thân tháp không quay (đầu tháp quay)
Dựa vào dạng cần, chia 2 loại:
– Cần trục tháp có cần nâng hạ
– Cần trục tháp có cần đặt nằm ngang
Dựa vào khả năng di chuyển :
– Cần trục tháp đặt cố định
– Cần trục tháp di chuyển trên ray
Dựa vào khả năng thay đổi độ cao, có các loại sau:
– Cần trục tháp tự nâng, tăng dần độ cao bằng cách nối dài thêm thân tháp.
– Cần trục tháp tự leo, cần trục leo dần lên cao theo sự phát triển độ cao của công trình.
– Cần trục tháp không thay đổi được độ cao.
Công dụng của Cẩu tháp
Cẩu tháp ( còn được gọi là cần trục tháp hay gọi tắt là cần cẩu) có kết cấu hợp lí, dễ tháp lắp, tính cơ động cao. Là thiết bị chủ yếu để vận chuyển vật liệu xây dựng có trọng tải từ 3-10 tấn với tầm nâng từ 40m trở lên, hoặc dùng trong lắp ráp cho các công trình vừa và lớn. Cấu tạo chung gồm 2 phần là phần không quay và phần quay. Đây là một dạng thiết bị xây dựng luôn giữ vị trí số 1 trong các máy móc nâng dùng chuyên nghiệp hiện nay.
Các mã Cần trục tháp chính hãng
Hiện nay nhiều loại cẩu tháp như: Cẩu tháp QTZ 6015, QTZ 5513, QTZ 7030, QTZ 5512, QTZ 6021, QTZ… Tải trọng của cần cẩu tháp sử dụng trong xây dựng thường đạt từ 3-10 tấn, tầm với 25m, chiều cao nâng từ 40m 50m, tầm với đa dạng từ 55m .
Cần cẩu tháp trong xây dựng được lắp đặt thế nào?
Đối với máy móc xây dựng như cần cẩu tháp thì số vụ tai nạn xảy ra ít nhưng có thiệt hại nặng nề về người và tài sản. Vì vậy đối với thiết bị cẩu tháp người sử dụng cần biết công dụng và cách sử dụng để hạn chế tối đa các tai nạn xảy ra.
Nhiều vụ cần cẩu rơi khiến người đi đường và chính những công nhân đang làm việc tại công trường bị thương vong khiến nhiều người phải suy nghĩ: Những chiếc cần cẩu được lắp ráp như thế nào? Liệu chúng có đủ an toàn không?
Cần trục cẩu tháp thường được gọi là Cẩu tháp là một trong những loại máy nâng có trọng lượng lớn và có bộ phận thân tháp có chiều cao lớn. Nó có công dụng vận chuyển vật liệu xây dựng lên cao, lắp ráp các cấu kiện trong các công trình có độ cao lớn. Có khối lượng công việc lớn, thời gian thi công dài. Cần trục cẩu tháp thường được sử dụng để thi công nhà cao tầng, trụ cầu lớn, công trình thủy điện….
Chiều cao tối đa một chiếc cần cẩu xây dựng thông thường có thể đạt tới là 200 m. Chúng được vận chuyển dưới dạng các module tháo rời bằng xe tải, và lắp ráp tại công trình.
Việc đầu tiên các kỹ sư phải làm đó là xây móng thật vững chắc cho cần cẩu, đảm bảo nó không bị lật hoặc bung gốc trong khi vận hành. Như vậy, nếu phần chân đế được thi công đúng cách và cẩn thận thì sẽ giảm thiểu được rất nhiều tỉ lệ tai nạn.
Khung cốt thép trong thực tế
Sau khi cốt thép đã được đan, họ tiến hành đổ bê tông.
Bê tông được phun vào khuôn để tạo móng
Móng cần cẩu tháp bị bật tung do thi công không đạt yêu cầu
Đốt thân đầu tiên của cẩu tháp được đặt vào vị trí bằng xe cẩu.
Các đốt thân được cố định với nhau bằng then
Từ đốt thứ 2 trở đi, các đốt thân đều được ghép nối tương tự.
Một chiếc lồng nâng (còn gọi là telescope) có kích thước lớn hơn đốt thân được lồng vào thân cẩu tháp. Đây chính là nơi mà “điều kỳ diệu” sẽ xảy ra.
Tiếp theo, cabin và mâm xoay của người điều khiển cẩu tháp được lắp đặt.
Sau đó lần lượt là đỉnh tháp, đuôi tháp cẩu, đối trọng, cần tháp. Đuôi tháp, cần tháp được nối với đỉnh tháp bằng các sợi cáp chịu lực gọi là cương đuôi, cương trước, cương sau. Đối trọng là những khối bê tông đúc có tác dụng giữ cho cần cẩu thăng bằng theo nguyên lý đòn bẩy.
Đỉnh tháp chữ A
Đuôi tháp và cương đuôi
Lắp đặt cần tháp, cương trước và cương sau
Cần cẩu từ đây sẽ tự lắp ráp chính mình.
Cần cẩu tháp tự lắp mình trong thực tế
Đầu bò nhấc các đốt thân lên cao, xe con đưa chúng lại gần lồng nâng.
Một piston thủy lực cố định đầu dưới lồng nâng với thân tháp cẩu, then nối giữa 2 đốt thân được tháo ra. Piston bắt đầu nâng toàn bộ phần trên của tháp cẩu lên cao 3 mét.
Lúc này giữa thân trên và thân dưới của cần cẩu tháp có một khoảng trống đủ để lắp 1 đốt thân.
Đốt thân mới được đóng then cố định. Lồng nâng tiếp tục nâng thân trên của cần cẩu tháp lên, các đốt thân tiếp theo được lắp tương tự.
Vấn đề khó khăn mà thi công nhà cao tầng cần phải giải quyết là: Cao trình và khối lượng vận chuyển thẳng đứng lớn, lưu lượng dày đặc; quy cách, số lượng vật liệu xây dựng và thiết bị lớn, công nhân lên xuống nhiều, lưu lượng đi lại cao; thời gian thi công gấp, mặt trận công tác phức tạp, nặng nề... Vì vậy để thi công nhà cao tầng được thuận lợi và đạt hiệu quả kinh tế cao, phải giải quyết tốt những khó khăn trên. Một trong những vấn đề mấu chốt là lựa chọn máy móc và công cụ thi công chính xác, thích hợp và sử dụng chúng một cách hợp lý , trong đó cần cẩu tháp là quan trọng nhất, quyết định tới tiến độ thi công công trình. Để sử dụng tốt cần cẩu tháp khi thi công xây dựng nhà cao tầng ở Việt Nam, cần quan tâm những vấn đề sau:
1. Chọn các thông số kỹ thuật cơ bản của cần cẩu tháp
Thông số kỹ thuật cần thiết khi chọn cẩu gồm: sức nâng, mô men cẩu, tầm với, chiều cao nâng móc cẩu lớn nhất, khả năng vượt dốc của cần trục, trọng lượng cần trục, tốc độ làm việc của cần trục tháp. Những thông số kỹ thuật cần thiết khi chọn cẩu sao cho phù hợp với điều kiện làm việc cụ thể.
- Lựa chọn cần cẩu 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 các bước sau:
Bước 1: Căn cứ đặc điểm của công trình, khối lượng và công nghệ thi công để chọn loại cẩu.
Bước 2: Chọn đúng máy cẩu theo chế độ làm việc.
Bước 3: Chọn các thông số kỹ thuật của máy cẩu cho phù hợp với điều kiện làm việc thực tế.
Bước 4: So sánh các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật để chọn cần cẩu thoả mãn yêu cầu.
- Chọn thông số kỹ thuật hợp lý
Các thông số kỹ thuật chủ yếu của cần cẩu tháp là: bán kính, chiều cao nâng cẩu, sức cẩu, mô men cẩu và tốc độ công tác.
* Bán kính R: khi lựa chọn chú ý tới 2 vấn đề: chiều dài tính toán, diện tích của mặt trận công tác cẩu tháp. Nhà có hình dáng đơn giản chỉ cần bố trí một cần cẩu tháp tự nâng, nhưng nếu nhà có hình dáng lớn, phức tạp mà thời hạn lại gấp thì cần bố trí hai chiếc hoặc nhiều hơn.
* Sức cẩu Q: sức cẩu định mức tối đa khi tầm với tối đa rất quan trọng, với nhà bê tông đổ tại chỗ, dựa vào trọng lượng tối đa của thùng bê tông và yêu cầu khi tầm với tối đa để xác định sức cần cẩu cần, thường lấy bằng 1,5 – 2,5 tấn; Với nhà tấm lớn lắp ghép toàn bộ, sức cẩu khi biên độ tối đa lấy trọng lượng tấm tường ngoài tối đa, với nhà kết cấu thép lấy trọng lượng của kết cấu nặng nhất làm căn cứ tính toán.
* Mô men cẩu MT: với nhà cao tầng bê tông cốt thép, mô men cẩu khi tầm với tối đa và với nhà cao tầng thép, mô men cẩu khi trọng lượng cẩu tối đa phải phù hợp yêu cầu thi công.
* Chiều cao cẩu H: chiều cao cẩu là một tham số chính quan trọng, khi các tham số khác lý tưởng, tính năng kỹ thuật ưu việt nhưng chiều cao cẩu không hợp lý, vẫn không đạt yêu cầu. Chọn chiều cao cẩu cho cần cẩu để thi công cũng như tham số tầm với phải thông qua vẽ sơ đồ và tính toán để xác định.
* Tốc độ làm việc: gồm: Tốc độ nâng, hạ hàng; Tốc độ quay cần trục; Tốc độ di chuyển; Tốc độ thay đổi tầm với và kích thước bao.
Thông số kỹ thuật ảnh hưởng nhiều đến việc chọn và bố trí tổng mặt bằng thi công, đến năng suất ca máy, còn rất quan trọng đối với công tác an toàn lao động. Vì thế khi lựa chọn cẩu tháp, cần tìm hiểu toàn diện và so sánh tham số tốc độ công tác của cần cẩu.
b. Năng suất ca máy cần cẩu tháp
Năng suất ca máy P của cần cẩu tháp thường tính toán theo công thức:
P = 8 * Q * n * Kq * Kt T/ca
Trong đó:
Q - Sức nâng của cần cẩu tháp; n - số lần cẩu trong một giờ
Kq - Hệ số lợi dụng trọng lượng định định mức của cần cẩu tháp, Kq < 1
Kt - Hệ số lợi dụng thời gian công tác: xét về thời gian gián đoạn kỹ thuật khi lập biện pháp tổ chức thi công, do công nghệ thi công và do yêu cầu của mặt trận công tác hoặc do yếu tố môi trường, Kt < 1.
c. Sử dụng hợp lý cần cẩu tháp
* Cần cẩu tháp tự nâng đứng cố định:
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 trở ngại tầm nhìn và thao tác của người điều khiển máy và năng suất cao.
Bất lợi gồm: 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, làm tăng giá thành và chi phí cho mỗi ca máy.
* Cần cẩu tháp kiểu leo trong:
Nhược điểm là để lại lỗ hổng sau khi tháo cẩu phải gia cường và lấp lại, ảnh hưởng đến việc bố trí thi công trong nhà; Tháo lắp phức tạp, chi phí tháo dỡ lớn; Tầm nhìn của người lái máy bị vướng, không lợi cho việc nâng cao hiệu suất của cẩu.
Ưu điểm là chiếm ít không gian thi công, rất phù hợp với hiện trường chật hẹp; Có thể dùng các tầm với nhỏ để thi công bình thường; Giá thành hạ, chi phí cho một ca máy rẻ tiết kiệm khoảng 25 - 40%; Tiết kiệm được số lượng đốt thân tháp.
Vì thế, đối với nhà cao tầng từ 18 - 25 tầng, khi hình dáng đơn giản, diện tích tầng nhà không lớn, chọn cần cẩu tháp leo trong để thi công. Đối với loại nhà 25 - 30 tầng, về mặt hiệu quả kinh tế mà xét, thì việc chọn cần cẩu tháp kiểu leo trong để thi công là cách chọn tốt nhất.
3. Vị trí đặt cần cẩu tháp
Vị trí đặt cần cẩu tháp hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu: tầm với và sức cẩu để thi công nền móng, thi công bộ phận trên mặt đất và phải kể đến tầm với và sức cẩu dự trữ; Có đường đi vòng, tiện cho ô tô, cần cẩu bổ trợ khác đi vào hiện trường; Vị trí đặt cẩu tháp phải gần cầu dao điện; Phải trừ lại không gian đủ rộng cho việc tháo dỡ cẩu và vận chuyển phụ kiện ra khỏi công trường; Nếu đồng thời lắp 2 cần cẩu tháp, phải chú ý phân chia điện công tác, đồng thời phải có biện pháp đề phòng cản trở lẫn nhau cũng như tai nạn lao động. Ngoài ra khi chọn vị trí đặt cần cẩu còn phải cân nhắc giữa phương án chạy trên ray hay cố định.
4. Kết cấu nền mòng cho cần cẩu tháp
* Kết cấu nền móng đường ray cho cần cẩu tháp chạy trên ray.
Nền móng đường ray cho cẩu phải được tính toán cẩn thận và cần thực hiện nghiêm ngặt các điểm sau: nền móng đường ray qua chỗ đất yếu phải được gia cố thích hợp. Nền móng ở chỗ tháp dừng cố định cần lèn, đầm một cách đặc biệt, đồng thời gia cố bằng các lớp bê tông với bề dày phù hợp để tránh lún không đều; Khi dựng tháp, phải đảm bảo cự ly và không gian an toàn giữa móng đường ray và mép hố móng của công trình; Phải có biện pháp thoát nước, đảm bảo nước rút hết ngay sau khi mưa.
* Kết cấu móng bê tông cho cẩu tháp đứng cố định
Cẩu tháp kiểu cố định có lắp giá để đi lại dùng các khối bê tông cốt thép làm móng lắp ghép, khi không lắp giá để đi lại thì phải dùng móng bê tông cốt thép toàn khối.
Khi lắp cẩu tháp cạnh hố móng sâu, cần xác định vị trí của móng cẩu một cách thận trọng và phải trừ một mái dốc đầy đủ.
5. Neo giữ cần cẩu tháp tự nâng đứng cố định
Cần cẩu tháp tự nâng đứng cố định, phải neo chặt vào công trình khi độ cao thân tháp vượt quá 30 - 40 m. Sau khi lắp đặt kết cấu neo thứ nhất xong, khi thân tháp tăng cao mỗi đợt từ 14 - 20m cần neo 1 lần vào công trình. Mỗi cần cẩu neo cần phải có 3 - 4 điểm neo trở lên.
Bố trí các điểm neo, thiết kế và bố trí hệ các thanh neo, là một yêu cầu quan trọng. Khi lắp đặt thiết bị neo, nên lợi dụng gián đoạn thi công để tiến hành công việc, thiết bị neo phải tuyệt đối giữ vị trí nằm ngang và góc nghiêng tối đa của các thanh neo ≤ 10o.
6. Kích nối cao, nâng leo và tháo dỡ cần cẩu tháp tự leo
* Kích nâng nối cao cần cẩu tháp
Kích nâng và nối cao của cẩu tháp kiếu neo: kích nâng và nối cao của cẩu tháp kiểu đeo theo cần bố trí vào khoảng thời gian gián đoạn trong dây chuyền thi công.
Kích nâng và nối cao của cẩu tháp kiểu leo trong: cần cẩu tháp kiểu leo trong thông thường nâng leo hai tầng nhà một lần.
* Tháo dỡ cần cẩu tháp
Tháo dỡ cần cẩu tháp kiểu neo: Việc tháo dỡ cần cẩu tháp tiến hành ngược lại so với quá trình nối cao.
Tháo dỡ cần cẩu tháp kiểu leo trong: là một công đoạn phức tạp và phải thao tác trên cao nên gặp nhiều khó khăn, vì vậy cần thực hiện chu đáo cẩn thận.
7. Tính ổn định của cần trục tháp chống lật
Để cần trục làm việc an toàn, phải đảm bảo cho chúng đứng vững ổn định, cần tránh trước bất kỳ trường hợp nào có thể làm cho chúng bị lật đổ, kể cả các trường hợp đặt tải bất lợi nhất.
Hệ số ổn định bản thân của cần trục theo quy định hiện hành của Việt Nam là: k2 ≥ 1,15.
Đối với cần trục di động quay toàn vòng, phải kiểm tra tính ổn định của cần trục khi mở máy hoặc phanh cơ cấu quay, để tránh cho cần trục không bị lật dưới tác dụng của các lực quán tính.
Tóm lại, hệ số ổn định k theo quy định hiện hành của Việt Nam là k ≥ 1,15.
8. Một số mâu thuẫn giữa tính năng kỹ thuật cần cẩu tháp với nhu cầu thi công và cách giải quyết
a. Nhu cầu tiến độ vượt quá năng suất của cần cẩu
Mâu thuẫn này có nhiều biện pháp giải quyết: tăng thời gian làm việc trong một ca hoặc tăng số ca làm việc trong một ngày có thể giải quyết được 110% đến 300% nhu cầu. Sử dụng công cụ hỗ trợ như thang tải, tời nâng hàng, bơm bê tông... và các phương tiện vận chuyển nằm ngang trên cao. Chọn cần cẩu khác có năng suất phù hợp;
b. Mâu thuẫn giữa tính năng kỹ thuật cần cẩu tháp và nhu cầu thi công
Trong thực tiễn thi công, về tính năng kỹ thuật của cần cẩu tháp thường gặp hai loại mâu thuẫn cơ bản trên và có ba cách giải quyết như sau:
* Cách 1: Về tổng thể, tính năng kỹ thuật của cần cẩu tháp phù hợp yêu cầu thi công, nhưng bị hạn chế bởi một vài nguyên nhân như vị trí của cần cẩu tháp cố định không thể xê dịch hoặc có chướng ngại vật không thể tránh được..., ở góc cạnh xa nhất trong mỗi tầng nhà có một hay một số điểm cẩu vượt quá năng lực cẩu định mức của cần cẩu tháp .
Gặp loại mâu thuẫn này, thường có mấy biện pháp khắc phục: thay đổi thiết kế, giảm nhỏ kích thước, giảm trọng lượng cấu kiện để không vượt quá trọng lượng cẩu định mức. Việc này thực hiện được, nhưng phiền hà và tốn kém, đồng thời phải được sự đồng ý của đơn vị thiết kế; Đổi việc đúc sẵn thành đổ tại chỗ và thiết kế thùng chứa vật liệu đặc biệt để không vượt quá trọng lượng cẩu định mức. Tìm cách nâng cao năng lực cẩu để thích ứng yêu cầu cẩu lắp.
Trong các biện pháp trên thì biện pháp nâng cao năng lực cẩu là tốt nhất.
* Cách 2: Trong thực tiễn thi công, do đặc thù của thiết kế cẩu tạo kiến trúc, yêu cầu độ cao tầng nhà tương đối lớn, có thể xuất hiện mâu thuẫn về nhu cầu độ cao nâng cẩu phần trên không đáp ứng được, tùy trọng lượng cẩu, mô men cẩu, tầm với cùng các tham số khác của cần cẩu tháp kiểu chạy ray vẫn thoả mãn yêu cầu sử dụng. Cách giải quyết mâu thuẫn đó là: đổi dùng loại cẩu tháp khác thích hợp với công trình; Đổi kiểu chạy trên ray bằng cần cẩu tháp kiểu neo, bố trí một đường neo chặt để tăng tổng chiều cao của móc cẩu.
* Cách 3: Thông qua việc tiếp cao thân tháp để tăng thêm chiều cao nâng cẩu sẵn có của tháp, từ đó dùng sức người để đẩy vật cẩu đến vị trí cần thiết. Lực đẩy được tính toán và được tra theo chương trình được lập sẵn.
