phƯƠng phÁpthÍ nghiỆm - scqc.comscqc.com/image/data/file bài viết/clb seef/phương pháp...
TRANSCRIPT
PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
OSTERBERG (O-CELL)
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
• Lịch sử nghiên cứu và hình thành thí nghiệm
• Ứng dụng thí nghiệm ở Việt nam và trên thế giới
1. GIỚI THIỆU PHƯƠNGPHÁP THÍ NGHIỆMOSTERBERG
• Lý thuyết cơ sở
• Mô hình thí nghiệm2. NGUYÊN LÝ THÍNGHIỆM OSTERBERG
• Thiết bị thí nghiệm
• Trình tự thí nghiệm3. THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰTHÍ NGHIỆM
• Các giả thiết sử dụng
• Xử lý kết quả thí nghiệm – lập biểu đồ4. XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍNGHIỆM VÀ BÁO CÁO
• Ưu điểm
• Nhược điểm5. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦATHÍ NGHIỆM
6. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ
GIỚI THIỆU PP THÍ NGHIỆM OSTERBERG1.
1.1 Lịch sử nghiên cứu và hình thành thí nghiệm
Thí nghiệm Osterberg là công nghệ nén tĩnh mới cho cọc
được phát minh bởi giáo sư người Mỹ Jorj Osterberg từ
những năm 1970s và lần đầu áp dụng năm 1984
Công ty Loadtest độc quyền về thiết bị thí nghiệm với
giá khá cao. Hiện nay, một số nước đã chế tạo lại theo
nguyên lý trên để giảm giá thành tuy vẫn phải tốn một
khoản để mua bản quyền.
Ngày nay, thí nghiệm Osterberg được thực hiện
dựa trên tiêu chuẩn “ASTM – D1143 Standard
Test Method for Piles Under Static Axial Load –
Quick load test”.
GIỚI THIỆU PP THÍ NGHIỆM OSTERBERG1.
Thí nghiệm Osterberg ra đời với nhiều ưu điểm và đã được
chứng minh giải quyết được những hạn chế của phương
pháp nén tĩnh bằng đối trọng thông thường
1.1 Lịch sử nghiên cứu và hình thành thí nghiệm
Các hạn chế của phương pháp thí nghiệm nén tĩnh thông thường
• Không thể hoặc rất khó khăn trong việc tạo đối trọng thí nghiệm cho những cọc
có Sức chịu tải lớn (đặc biệt là Cọc khoan nhồi, Barette và các móng đài cao)
• Hạn chế về mặt tiến độ thí nghiệm vì phải vận chuyển hệ đối trọng
• Không thể kiểm tra riêng biệt sức kháng ma sát và sức kháng mũi cọc
• Không kiểm tra được biến dạng đàn hồi thân cọc
• Cần yêu cầu về không gian rộng để tiến hành thí nghiệm
• Trong một số trường hợp, kinh phí thí nghiệm là khá lớn
GIỚI THIỆU PP THÍ NGHIỆM OSTERBERG1.
1.2 Ứng dụng thí nghiệm ở Việt Nam và trên thế giới
Ở Việt Nam từ năm 1995 thí nghiệm cho tòa nhà Vietcombank Hà Nội cho cọc
barette 1,200 tấn.
Năm 1997, cầu Mỹ Thuận 3,600 tấn.
Năm 2002, khu tiêu chuẩn cao kết hợp tòa nhà văn phòng 27
Láng Hạ, Đống Đa, Hà Nội, cọc khoan nhồi ở đây là loại cọc
barrete 2,380 tấn.
Do nhu cầu sử dụng cọc khoan nhồi hay cọc barrete ngày căng tăng theo nhu
cầu xây dựng nhà cao tầng cũng như những công trình giao thông lớn. Với
những đặc tính hiệu quả đặc biệt là khả năng thử cho cọc có sức chịu tải rất lớn,
phương pháp Osterberg đã và đang ứng dụng nhiều ở Việt Nam, đi đôi cùng với
phương pháp thí nghiệm sức chịu tải khác cho cọc sẽ giúp cho kỹ sư tư vấn có
nhiều lựa chọn để đáp ứng nhiều khía cạnh kỹ thuật, kinh tế, môi trường.
GIỚI THIỆU PP THÍ NGHIỆM OSTERBERG1.
1.2 Ứng dụng thí nghiệm ở Việt Nam và trên thế giới
Year Project Location Test load
2014 UMPC BioEngineering Building College Park, MD 2,798 kips
2017-
2018
Gerald Desmond Bridge Long Beach, CA 26,200 kips
2013 Ohio river bridges downtown
crossing
OH 72,666 kips
2017 US95/ CC-215 Interchange Las Vegas, NV 9,000 kips
2012 Nuevo Eden de San Juan Bridge EI Salvador, Central
America
10.15 MN
2016 Atlantic Bridge over Panama
Canal
Corozal west, Republic of
Panama
160 MN
2018 Transbay Tower San Francisco, CA 27,800 kips
Source: www.loadtest.com
NGUYÊN LÝ THÍ NGHIỆM OSTERBERG2.
2.1 Lý thuyết cơ sở
• Thí nghiệm Osterberg thực chất là thí nghiệm nén tĩnh cọc, về mặt
nguyên lý hoàn toàn giống với thí nghiệm nén tĩnh, chuyên dụng cho các
cọc khoan nhồi và barrette (nhưng vẫn có thể áp dụng cho cọc đúc sẵn)
• Các hộp Ocell được đặt sẵn trong thân cọc trước khi đổ bê tông cọc
khoan nhồi hay cọc barret (hoặc đặt khi đổ betong trong nhà máy đối
với cọc đúc sẵn). Khi tăng tải tiến hành đo chuyển vị đầu cọc và mũi
cọc hay vị trí đặt hộp tải trọng. Xây dựng quan hệ tải trọng-chuyển vị và
xác định sức chịu tải của cọc theo một số giả thiết.
• Nguyên tắc thí nghiệm là đặt tải trực tiếp tại mũi hay thân cọc bằng
một thiết bị gọi là hộp Osterberg (hay O-cell), khi đó sử dụng ngay tải
trọng cọc, ma sát đất thành bên cọc và sức kháng mũi làm đối trọng để
tăng tải.
NGUYÊN LÝ THÍ NGHIỆM OSTERBERG2.
2.1 Lý thuyết cơ sở
• Hộp Osterberg thực ra là một hộp gia tải bằng kích thủy lực, đặt
tại vị trí đầu cọc hoặc lý tưởng hơn là trên thân cọc ở tại nơi sao
cho lực ma sát bên (ở phía trên hộp) cân bằng với lực kháng đầu
cọc (ở phía dưới)
• Sức chịu tải cực hạn của cọc được mô hình lý thuyết gồm 2
thành phần: sức kháng mũi và ma sát thành bên, các đại lượng này
có thể được tính toán dựa vào các đặc trưng của đất:
Ru=Qs + Qp
NGUYÊN LÝ THÍ NGHIỆM OSTERBERG2.
2.2 Mô hình thí nghiệm
Minh họa các cách bố trí hộp O-cell.
NGUYÊN LÝ THÍ NGHIỆM OSTERBERG2.
2.2 Mô hình thí nghiệm
Hộp tải trọng Osterberg là bộ phận quan trọng của công nghệ này. Hiện nay,
công ty LOADTEST giữ độc quyền về công nghệ sản xuất và thường sản
xuất một số loại kích sau
Hộp kích O-cell
Bảng 1: Cho cọc khoan nhồi
Khả năng
sinh tải
(Tấn)
Đường
kính
(cm)
Chiều cao
(cm)
Hành
trình
(cm)
Trọng
lượng bản
thân (KG)
40 10 13 7.5 9
75 13 13 7.5 14.5
200 22.5 26.8 15 86
400 32.5 29 15 135
1000 53.1 29 15 360
3000 85.6 30.3 15 495
Bảng 2: Cho cọc đóng
Khả năng
sinh tải (T)
Kích thước
(cm)
Hành trình
(cm)
300 45x45 15
500 35x35 15
800 45x45 15
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.
Số lượng, năng lực của kích được lựa chọn theo thiết kế thí nghiệm. Được tính theo
công thức sau:
n.P = . Py/c
Trong đó: : Hệ số vượt tải; =1.0 1.3
n: Số hộp tải trọng cần bố trí
P (T): Khả năng sinh tải của Osterberg
Py/c (T): Tải trọng thử yêu cầu
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.
Máy bơm cao áp và hệ thống
ông dẫn áp lực
Hệ thống đo chuyển vị đầu
cọc và mũi cọc
Hệ thống đo áp lực
Máy bơm vữa và hệ thống
ống dẫn vữa
Thiết bị ghi nhận số liệu
Máy tính với phần mềm xử
lý kết quả
Các thiết bị khác
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.
1 - Thước theo dõi chuyển vị của dầm
2 - Dầm (Mốc cố định)
3 - A&B:LVDT lắp đặt với dầm mốc và
thép đầu cọc đo chuyển vị lên của cọc
4 - C&D:LVWDT đo chuyển vị tấm thép
đáy so với đầu cọc
5 - E&F: LVDT đo chuyển vị tấm thép trên
so với đầu cọc
6 - Máy bơm
7 - Thanh truyền
8 - Đường dẫn áp lực
9 - Kích O-cell
10 - Bộ thu số liệu
11 - Máy tính
12 - Tấm thép
Tên sản phẩm EDE-V05
Phạm vi ảnh
hưởng
25; 50; 100;
150mm
Loại cảm biến Dây rung
Độ nhạy 0.02% fs
Độ chính xác 0.2% fs
Độ tuyến tính 0.5% fs
Nhiệt độ -100C đến 500C
LVWDT
Tên sản phẩm AML/M
Phạm vi đo đạc ±0.25, ±0.5, ±1, ±2.5, ±5,
±12.5, ±25, ±50 mm
Khả năng lặp lại <0.1%
Điện áp cung cấp 1 đến 5 kHz
Nhiệt độ -300C đến +850C
Kháng rung 20g đến 2 kHz
Hệ số giãn nở do nhiệt <0.02% / 0C
LVDT
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.
Các loại thanh
truyền
Đồng hồ đo áp
lực
Bơm cao áp
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.
Hộp O-Cell được gắn trước vào trong lồng thép. Vị trí gắn có thể ở đáy cọc hoặc
thường cách mũi cọc ít nhất 1.5d.
Trong trường hợp đặt hộp tải trọng ở giữa của khung thì phải cắt rời hết các cốt chủ
tại cao trình đặt hộp để đảm bảo 2 đoạn cọc có thể chuyển dịch tương đối và trái
chiều nhau.
Mặt trên và mặt dưới của các hộp kích được hàn với hai tấm thép dày 40-50mm.
Các tấm thép này có kích thước trùng khít với kích thước trong của lồng thép, được
cắt lỗ và gá lắp trước một phễu dẫn hướng tại vị trí ống đổ bêtông đi qua. Ngoài ra
người ta cũng cắt thêm một số lỗ nhỏ hơn để tạo điều kiện thuận lợi cho việc dâng
vữa bêtông trong quá trình đổ bêtông cọc.
Thanh
Truyền
Tấm thép
dưới
Tấm thép
dưới
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.
Tấm thép dày
40-50mmLỗ đặt ống đổ bêtông
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.2 Trình tự thí nghiệm
3.
B1 – Chuẩn bị hộp kích O-cell
B2 – Chuẩn bị và lắp đặt các thiết bị đo đạc
B3 – Thi công cọc khoan nhồi
B4 – Kết nối hệ thống gia tải và đo đạc
B5 – Tiến hành gia tải và ghi nhận dữ liệu (theo tiêu chuẩn ASTM D-1143)
B6 – Bơm vữa sau khi thử (trong trường hợp cọc sử dụng lại)
B7 – Báo cáo thí nghiệm
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.2 Trình tự thí nghiệm
3.
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.2 Trình tự thí nghiệm
3.
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.2 Trình tự thí nghiệm
3.
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
4.1 Các giả thiết sử dụng
4.
Đường cong chuyển vị - tải trọng mũi trong cọc được chất tải
truyền thống giống như đường cong chuyển vị - tải trọng được
xây dựng với chuyển dịch đi xuống của hộp tải trọng.
Đường cong chuyển vị - tải trọng ma sát bên của chuyển dịch đi
lên trong thí nghiệm hộp tải trọng giống như chuyển dịch đi
xuống của hộp tải trọng.
Bỏ qua độ nén trong thân cọc khi xem nó là vật rắn.
Chuyển vịđỉnh cọc
Chuyển vịnén phía trên
Chuyển vịtại cao trìnhcắt đầu cọc
Sự giãn nởhộp Ocell
Chuyển vịchân cọc
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Nguyên lý
4.
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO4.
Các số liệu ghi nhận:
Kí Hiệu Ý nghĩa
TOS Chuyển vị lên của đầu cọc (so với dầm cố định 12m).
COMP Biến dạng đàn hồi của bản thân đoạn cọc phía trên kích
BP Chuyển vị đi xuống của tấm thép dưới( so với đầu cọc)
PSI Áp lực từ bơm vào kích, tính bằng psi (pound/inch2)
Các tính toán:
Chuyển vị lên của tấm trên O-Cell = TOS + COMP
Chuyển vị xuống của tấm trên O-Cell = BP – TOS
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Nguyên lý
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO4.
Vẽ biểu đồ quan hệ Chuyển vị - tải trọng độc lập cho ma sát thân cọc và sức
kháng mũi:
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Nguyên lý
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO4.
Vẽ biểu đồ quan hệ Chuyển vị - tải trọng trong thí nghiệm tải trọng đỉnh tương
đương:
Bước 1: Đổi các tải trọng Gross từ các số liệu O-Cell thành các tải trọng Net (xét
đến lực đẩy nổi).
Bước 2: Xây dựng từng điểm của đường cong tương đương theo cách lấy hai điểm
có cùng chuyển vị trên hai đường cong thí nghiệm O-cell, lấy tổng tải trọng thành
bên và tải trọng mũi ta sẽ có tải trọng cho đường cong tương ứng với chuyển vị đó.
▪ Do ban đầu giả thiết cọc làm việc như một vật rắn nên sau khi vẽ được biểu đồ
từ những số liệu thu được, ta phải cộng thêm cộng thêm độ nén đàn hồi bổ sung.
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Nguyên lý
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Kết quả thực tế
4.
Vẽ biểu đồ quan hệ Chuyển vị - tải trọng tổng từ thí nghiệm:
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO4.
Vẽ biểu đồ quan hệ Chuyển vị - thời gian từ thí nghiệm:
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Kết quả thực tế
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO4.
Vẽ biểu đồ quan hệ Tải trọng tổng - thời gian từ thí nghiệm:
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Kết quả thực tế
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
Vẽ biểu đồ ma sát hông – chuyển vị hướng lên :
4.
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Kết quả thực tế
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
Vẽ biểu đồ ma sát hông – chuyển vị hướng xuống :
4.
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Kết quả thực tế
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
Vẽ biểu đồ sức kháng mũi – chuyển vị hướng xuống :
4.
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Kết quả thực tế
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
Vẽ biểu đồ Chuyển vị - tải trọng trong thí nghiệm tải trọng đỉnh tương đương:
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Kết quả thực tế
4.
ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM
5.1 Ưu điểm
5.
Hiệu quả, đơn giản, thời gian chuẩn bị và thực hiện ngắn
Không cần thiết kế vật liệu chịu tải thí nghiệm lớn cho cọc thử
Có thể tiến hành ở những vùng chật hẹp hoặc địa hình như sông biển.
Có thể thử nhiều cọc một lúc với cùng một thiết bị. Tránh được ảnh hưởng của
đối trọng hay cọc neo tới mối quan hệ giữa đất và cọc thí nghiệm như trong
phương pháp thử tĩnh.
Tránh được ảnh hưởng của đối trọng hay cọc neo tới mối quan hệ giữa đất và cọc
thí nghiệm như trong phương pháp thử tĩnh.
Mức độ an toàn cao trong khi thử.
Thí nghiệm Osterberg không những dự báo trước được sức chịu tải mà còn phân
tách được thành phần sức kháng bên và mũi của cọc.
Với cọc xiên thí nghiệm Osterberg dễ dàng được thực hiện.
ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM
5.2 Nhược điểm
5.
Không thể sử dụng thí nghiệm Osterberg cho cọc nêm (vì cọc nêm không có sức
kháng bên)
Thí nghiệm chỉ hiệu quả khi sức chịu tải cọc phải có đủ hai thành phần sức kháng
hông và sức kháng mũi, và tốt nhất là hai thành phần này phải có giá trị tương
đương với nhau. Nếu không thõa mãn điều kiện này, tải thí nghiệm sẽ nhỏ và ta sẽ
không xác định được sức chịu tải cực hạn.
Trong quá trình cẩu lắp, các thanh truyền dễ bị gãy.
Ống bao bên ngoài thanh truyền bị hở, nước bê tông (trong quá trình đổ bê tông)
lọt vào trong và làm thanh truyền không tự do nữa.
Đường dẫn áp lực bị rách hở trong quá trình cẩu lắp, hàn buộc.
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ - Y JACK BI DIRECTION
6.1 Giới thiệu
6.
Thiết bị được cải tiến dựa trên nguyên lý thí nghiệm Osterberg
1. Thiết kế cơ học: hộp kích được làm dạng hộp rỗng
Y JACK OCELL
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ - Y JACK BI DIRECTION
6.1 Giới thiệu
6.
Thiết bị được cải tiến dựa trên nguyên lý thí nghiệm Osterberg
2. Không sử dụng tấm thép mặt trên và mặt dưới
Y JACK OCELL
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ - Y JACK BI DIRECTION
6.1 Giới thiệu
6.
Thiết bị được cải tiến dựa trên nguyên lý thí nghiệm Osterberg
3. Thiết kế thay đổi hướng dâng của bê tông
Y JACK OCELL
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ - Y JACK BI DIRECTION
6.1 Giới thiệu
6.
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ - Y JACK BI DIRECTION
6.2 Ứng dụng
6.
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ - Y JACK BI DIRECTION
6.2 Ứng dụng
6.
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ - Y JACK BI DIRECTION
6.2 Ứng dụng
6.
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ - Y JACK BI DIRECTION
6.2 Ứng dụng
6.
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ - Y JACK BI DIRECTION
6.2 Ứng dụng
6.
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ - Y JACK BI DIRECTION
6.2 Ứng dụng
6.
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ - Y JACK BI DIRECTION
6.2 Ứng dụng
6.
47
THANK YOU
FOR YOUR LISTENING