Bài thuyết trình thí nghiệm biến dạng nhỏ (Pile Integrity Tester )

Nội dung text: Bài thuyết trình thí nghiệm biến dạng nhỏ (Pile Integrity Tester )

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KỸ THUẬT THI CÔNG BÀI THUYẾT TRÌNH THÍ NGHIỆM BIẾN DẠNG NHỎ (PILE INTEGRITY TESTER ) GVHD : HÀ DUY KHÁNH NHÓM : 13 1. VÕ HỮU TÍNH 2. NGUYỄN MINH THỊNH 3. NGUYỄN THUYỀN 4. TRẦN NHẬT TIẾN 5. VÕ MINH TÚ
2. NỘI DUNG I. Phạm vi áp dụng II. Thiết bị thí nghiệm III. Trình tự thí nghiệm IV. Phân tích tín hiệu thu được V. Ưu nhược điểm của thí nghiệm
3. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TCXDVN 359:2005 “Cọc - Thí nghiệm kiểm tra khuyết tật bằng phương pháp động biến dạng nhỏ” do bộ xây dựng ban hành theo quyết định số 45/2005/QD-BXD ngày 19/12/2005 2. Những sai sót trong thí nghiệm siêu âm , PIT , PDA và các biện pháp khắc phục – TS . Trịnh Việt Cường – Viện Khoa học công nghệ xây dựng , Bộ Xây dựng
4. I. Phạm vi áp dụng ❑ Phương pháp thử động biến dạng nhỏ dùng để kiểm tra khuyết tật trên cọc đơn được chế tạo bằng bê tông cốt thép hoặc thép ❑ Áp dụng cho cọc móng của công trình ❑ Không nên sử dụng cho cừ ván thép và cọc có trên 1 mối nối ❑ Không sử dụng cho cọc có đường kính tiết diện lớn hơn 1,5m
5. II. Thiết bị thí nghiệm Máy thí nghiệm biến dạng nhỏ PIT-RSM01
6. II. Thiết bị thí nghiệm Thông tin thêm về Máy thí nghiệm biến dạng nhỏ PIT-RSM01
7. II. Thiết bị thí nghiệm Gồm 3 bộ phận chính : ❑Thiết bị tạo xung lực ❑Thiết bị đo vận tốc và lực ❑Thiết bị thu và hiển thì tín hiệu
8. II. Thiết bị thí nghiệm 1. Thiết bị tạo xung lực : được tạo ra bởi các dụng cụ như búa cầm tay hay quả nặng 2. Thiết bị đo vận tốc và lực : gồm một hay nhiều đầu đo vận tốc hay đầu đo xung lực (không bắt buộc)  Đầu đo vận tốc : vận tốc có thể được xác định bằng đầu đo vận tốc , đầu đo gia tốc hay đầu đo chuyển vị  Đầu đo lực (không bắt buộc) : đầu đo lực gắn trên dụng cụ tạo xung phải có khả năng đo lực thay đổi theo thời gian  Tín hiệu đo vận tốc và lực được chuyển về thiết bị thu và hiển thị tín hiệu bằng dây dẫn tín hiệu có khả năng chống nhễu
9. II. Thiết bị thí nghiệm 3. Thiết bị thu và hiển thị tính hiệu Là thiết bị nhận tín hiệu từ các đầu đo , thực hiện một số xử lí ban đầu và hiển thi tín hiệu trên màn hình ❖ Yêu cầu đối với thiết bị ❑ Tín hiệu tương tự từ các đầu đo được chuyển sang tín hiệu số . Tần số khi lấy mẫu không nhỏ hơn 30000 Hz ❑ Trường hợp sử dụng các đầu gia tốc , tín hiệu cần được hiệu chỉnh và tích phân để thu được vận tốc ❑ Trường hợp sử dụng đầu đo xung lực cần hiệu chỉnh và khếch đại số liệu đo lực
10. II. Thiết bị thí nghiệm 3. Thiết bị thu và hiển thị tính hiệu Là thiết bị nhận tín hiệu từ các đầu đo , thực hiện một số xử lí ban đầu và hiển thi tín hiệu trên màn hình ❖ Yêu cầu đối với thiết bị ❑ Bộ phận xử lí ban đầu phải thực hiện chuẩn hóa tín hiệu lực và vận tốc theo cùng đường cong ứng xử tần số để tránh sự lệch pha tương đối và sự chênh lệch về biên độ ❑ Các tín hiệu đo lực và vận tốc được hiển thị dưới dạng biểu đồ vận tốc – thời gian và lực – thời gian ❑ Cần đảm bảo thiết bị có khả năng hiển thị tín hiệu ứng với nhát búa được lựa chọn trong thời gian > 30s
11. III. Trình tự thí nghiệm 1. Chuẩn bị thí nghiệm ❑ Đối với cọc nhồi hoặc cọc ống có đổ bê tông lắp lòng cọc thì thời gian bắt đầu công tác thí nghiệm lấy bằng giá trị lớn hơn : 7 ngày sau khi đổ bê tông và cường độ bê tông đạt 75% giá giá trị thiết kế ❑ Đầu cọc dễ tiếp cận , không bị ngập nước , loại bỏ phần bê tông chất lượng thấp , đất và phế thải xây dựng trên bề mặt cọc phải được làm sạch ❑ Số lượng tối thiểu các điểm thì nghiệm trên bề mặt đầu cọc : 1 điểm đối với cọc có D ≤ 0.6m và 3 điểm đối với cọc có D>0.6m
12. III. Trình tự thí nghiệm 1. Chuẩn bị thí nghiệm ❑ Trên bề mặt đầu cọc cần làm phẳng các vị trị đặt đầu đo và tạo xung lực Sơ đồ bố trí các điểm đo
13. III. Trình tự thí nghiệm 2. Lắp đặt thiết bị đo ❑ Lắp đặt đầu đo vận tốc sao cho trục của đầu đo song song với trục của cọc . ❑ Nên sử đụng đệm để đảm bảo sự tiếp xúc giữa đầu đo và bề mặt cọc . ❑ Kiểm tra hoạt động của thiết bị
14. III. Trình tự thí nghiệm 3. Đo sóng ❑ Xác định tham số làm việc cho thiết bị dựa trên cơ sở các đặc tính của cọc thí nghiệm ❑ Lần lượt gõ và đo sóng tại các điểm đã định trên bề mặt cọc . Búa phải được gõ để tạo ra xung lực dọc trục và mỗi vị trí gõ ít nhất 3 nhát búa ❑ Trước khi thí nghiệm mỗi cây cọc cần sơ bộ kiểm tra chất lượng tín hiệu ❑ Thu thập số liệu hiện trường có liên quan đến cọc thí nghiệm
15. IV. Phân tích tín hiệu 1. Mục đích ❖Phát hiện dấu hiệu của khuyết tật , xác định vị trí và dự báo mức độ của khuyết tật ❖Phương pháp phân tích tín hiệu : ❑ Phân tích theo phương pháp phản xạ xung ❑ Phương pháp ứng xử nhanh ❑ Phương pháp tín hiệu phù hợp
16. IV. Phân tích tín hiệu 2. Phân tích theo phương pháp phản xạ xung 2.1 Nội dung phương pháp ❖ Phương pháp này phân tích số liệu vận tốc và xung lực theo tần số ❖ Quá trình truyền sóng trong cây cọc có khuyết tật :
17. IV. Phân tích tín hiệu 2. Phân tích theo phương pháp phản xạ xung 2.1 Nội dung phương pháp ❖Trong phương pháp này , mức độ khuyết tật của cọc được đánh giá định tính trên cơ sở quan sát biên độ sóng phản xạ ❖Dạng biểu đồ vận tốc phụ thuộc vào sức kháng của đất nền và sự thay đổi của kháng trở dọc theo thân cọc ❖Một số dạng biểu đồ đặc trưng của vận tốc tại đầu cọc ứng với điều kiện đât nền và cây cọc để nhận dạng khuyết tật
18. IV. Phân tích tín hiệu 2. Phân tích theo phương pháp phản xạ xung 2.1 Nội dung phương pháp Biểu đồ vận tốc của cọc không có khuyết tật
19. IV. Phân tích tín hiệu 2. Phân tích theo phương pháp phản xạ xung 2.1 Nội dung phương pháp Biểu đồ vận tốc của cọc có kháng trở giảm đột ngột ở gần đầu cọc
20. IV. Phân tích tín hiệu 2. Phân tích theo phương pháp phản xạ xung 2.1 Nội dung phương pháp Biểu đồ vận tốc của cọc có kháng trở giảm đột ngột dưới sâu
21. IV. Phân tích tín hiệu 2. Phân tích theo phương pháp phản xạ xung 2.1 Nội dung phương pháp Biểu đồ vận tốc của cọc có kháng trở tăng đột ngột dưới sâu
22. IV. Phân tích tín hiệu 2. Phân tích theo phương pháp phản xạ xung 2.2 Biểu diễn số liệu
23. IV. Phân tích tín hiệu 2. Phân tích theo phương pháp phản xạ xung 2.3 Xác định biểu đồ sóng đặc trưng ❖ Biểu đồ sóng đặc trưng được xác định từ kết quả thí nghiệm với các cọc có cùng đường kính , chiều dài , vật liệu và được hạ trong cùng điều kiện đất nền ❑ Quan sát tất cả biểu đồ thí nghiệm của các cây cọc , nhận dạng các đặc tính chung của biểu đồ sóng ❑ Loại bỏ các cây cọc có dạng sóng đột biến ❑ Lấy giá trị trung bình của các cây cọc có biểu đồ sóng tương tự . Biểu đồ sóng trung bình được lấy làm biểu đồ đặc trưng của các cây cọc thí nghiệm
24. IV. Phân tích tín hiệu 2. Phân tích theo phương pháp phản xạ xung 2.4 Phân tích số liệu đo ❑So sánh dạng biểu đồ sóng của các cây cọc với biểu đồ sóng đặc trưng => xác định các cây cọc nghi ngờ có khuyết tật ❑ Xác định dấu hiệu của phản xạ từ mũi cọc ❑ Đánh giá cọc không có khuyết tật ❑ Độ sâu của khuyết tật có thể xác định : ∆풕 풙 =
25. IV. Phân tích tín hiệu 2. Phân tích theo phương pháp phản xạ xung 2.4 Phân tích số liệu ❖ Trong đó : ❖ X : khoảng cách từ đầu cọc đến độ sâu phát sinh phản xạ cùng hướng với sóng vận tốc ban đầu , m ❖ ∆푡 : khoảng thời kể từ khi xung tác động vào đầu cọc đến khi sóng phản xạ trở lại đầu cọc , s ❖ C : vận tốc truyền sóng trong cọc , m/s , được xác định :
26. IV. Phân tích tín hiệu 2. Phân tích theo phương pháp phản xạ xung 2.4 Phân tích số liệu Xác định vận tốc truyền sóng trong cọc : ❖ Trường hợp 1 : biết được chiều dài cọc và xác định được sóng phản xạ từ mũi cọc 2퐿 = ∆푡 ❖ Trong đó : ❑ 퐿 : chiều dài cọc , m ❑ ∆푡 : khoảng thời gian kể từ khi xung tác động vào cọc đến khi sóng phản xạ từ mũi cọc trở lại đầu cọc , s ❖ Lưu ý : đối với cọc chế tạo sẵn với chiều dài 퐿 , có thể xác định vận tốc truyền sóng trước khi hạ cọc
27. IV. Phân tích tín hiệu 2. Phân tích theo phương pháp phản xạ xung 2.4 Phân tích số liệu Xác định vận tốc truyền sóng trong cọc : ❖ Trường hợp 2 : nếu xác định được modun đàn hồi E và dung trọng 휌 của vật liệu thì có thể tính toán theo công thức = 휌 ❖ Trường hợp 3 : nếu không đủ điều kiện để xác định vận tốc truyền sóng theo 2 trường hợp trên thì lấy gần đúng ≈ (3800 ÷ 4000) m/s đối với cọc BTCT và ≈ 5000 m/s đối với cọc thép
28. IV. Phân tích tín hiệu 3. Phân tích theo phương pháp ứng xử nhanh 3.1 Nội dung phương pháp ❖ Để thực hiện phương pháp cần đồng thời đo xung lực và vận tốc tại đầu cọc ❖ Độ dẫn nạp đầu cọc M(f) được xác định bằng tỉ số giữa biên độ vận tốc và lực theo tần số ❖ Đối với cọc có khuyết tật , biểu đồ dẫn nạp quan sát được các cực trị cách đều nhau ❖ Phương pháp này không cho phép dự báo mức độ khuyết tật của cọc
29. IV. Phân tích tín hiệu 3. Phân tích theo phương pháp ứng xử nhanh 3.2 Biểu diễn số liệu
30. IV. Phân tích tín hiệu 3. Phân tích theo phương pháp ứng xử nhanh 3.3 Phân tích số liệu ❑ Quan sát biểu đồ dẫn nạp của cọc , xác định tần số trội bất kì ❑ Xác định các tần số ứng với cực trị ❑ Tính toán độ sâu phát sinh sóng phản xạ theo công thức = 2∆
31. IV. Phân tích tín hiệu 3. Phân tích theo phương pháp ứng xử nhanh 3.3 Phân tích số liệu ❖Trong đó : ❖ X : khoảng cách từ đầu cọc đến độ sâu phát sinh phản xạ cùng hướng với sóng vận tốc ban đầu , m ❖ C : vận tốc truyền sóng trong cọc , m/s ❖ ∆f : là chênh lệch về tần số giữa hai tần số trội liên tiếp , Hz
32. IV. Phân tích tín hiệu 4. Phân tích theo phương pháp “tín hiệu phù hợp” 4.1 Nội dung phương pháp ❑ Là phương pháp định lượng mức độ khuyết tật của cọc ❑ Kết hợp kết quả phân tích bằng phương pháp này với các thông tin về thiết kế và thi công cọc , điều kiện đất nền để đánh giá mức độ nguyên vẹn của cọc
33. IV. Phân tích tín hiệu 4. Phân tích theo phương pháp “tín hiệu phù hợp” 4.2 Phân tích số liệu ❑ Biểu đố vận tốc tại đầu cọc được tính toán dựa vào lực ban đầu tác dụng lên đầu cọc cùng với tập hợp của thông số về đất nền ❑ So sánh biểu đồ vận tốc tính toán với biểu đồ đo được tại đầu cọc ❑ Xác định những điều chỉnh cần thiết đối với mô hình cọc và nền đã được giả định ban đầu để áp dụng trong lần tính toán tiếp theo ❑ Điều chỉnh mô hình và tính toán được lặp lại cho đến khi biểu đồ vận tốc tính toán phù hợp với biểu đồ vận tốc đo được
34. IV. Phân tích tín hiệu 4. Phân tích theo phương pháp “tín hiệu phù hợp” 4.3 Đánh giá mức độ khuyết tật ❑ Được thực hiện trên cơ sở mô hình cọc và nền tạo ra biểu đồ vận tốc tính toán phù hợp với các điều kiện ❑ Sử dụng một trong các phần mềm như PIWAP , TNOWAWE , PITBP , ❑ Kết quả phân tích được biểu diễn dưới dạng tỉ số : 푍 훽 = 2 푍1
35. IV. Phân tích tín hiệu 4. Phân tích theo phương pháp “tín hiệu phù hợp” 4.3 Đánh giá mức độ khuyết tật ❑ Trong đó : ❑ 푍1 là kháng trở của tiết diện cọc bình thường ❑ 푍2 là kháng trở của tiết diện cọc có khuyết tật Kháng trở Z được xác định : s 푍 = (KN. ) m 2 ❑ A : tiết diện ngang của cọc , 2 ❑ E : modun đàn hồi của vật liệu cọc, 퐾 / ❑ c : vận tốc truyền sóng ứng suất dọc trục , /푠
36. IV. Phân tích tín hiệu 4. Phân tích theo phương pháp “tín hiệu phù hợp” 4.3 Đánh giá mức độ khuyết tật Mức độ hư hỏng của cọc được xác định theo hệ số 훽 ứng với bảng số liệu
37. IV. Phân tích tín hiệu 4. Phân tích theo phương pháp “tín hiệu phù hợp” 4.3 Đánh giá mức độ khuyết tật ❑ Lưu ý khi sử dụng phương pháp : ❑ Độ tin cậy còn thấp ❑ Coi dự báo khuyết tật như một trong những thông tin tham khảo khi xem xét đánh giá mức độ khuyết tật của cọc ❑ Đối với trường hợp cọc có đường kính lớn cần lưu ý bố trí đầu đo như yêu cầu để đảm bảo độ tin cậy của kết quả tín toán
38. V. Ưu nhược điểm của thí nghiệm ❖ Ưu điểm : ❑ Thí nghiệm đơn giản , dễ tiến hành ❑ Tiết kiệm chi phí hơn một số thí nghiệm khác như thí nghiệm siêu âm , ❑ Thí nghiệm với số lượng cọc lớn trong thời gian ngắn ❖ Nhược điểm : ❑ Không thể tiến hành thí nghiệm trong môi trường ngập nước ❑ Phụ thuộc vào việc chuẩn bị đầu cọc và vị trí đầu thu vận tốc ❑ Khi bề mặt bê tông tại vị trí tạo xung lực không bằng phẳng hoặc bê tông bị đập vỡ thì tín hiệu vận tốc có chất lượng xấu , không thể sử dụng để phân tích tình trạng của cọc
39. V. Ưu nhược điểm của thí nghiệm ❖ Nhược điểm : ❖ Khi thí nghiệm ở hiện trường xấu , nếu gặp tình trạng tín hiệu như hình 2b thì cần đục bỏ phần bê tông xấu hoặc thay đổi vị trí thí nghiệm
40. V. Ưu nhược điểm của thí nghiệm ❖ Nhược điểm : ❖ Sai sót phổ biến khi phân tích số liệu thí nghiệm theo phương pháp phản xạ xung là tín hiệu không được khếch đại để quan sát được dấu hiệu hư hổng của cọc . Do đó dễ bị nhầm lẫn và đánh giá sai cọc có khuyết tật hay không
41. V. Ưu nhược điểm của thí nghiệm ❖ Biện pháp khắc phục ❖ Hệ thống các tiêu chuẩn thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc hiện có tương đối đầy đủ , cho phép đảm bảo chất lượng thí nghiệm ❖ Các sai sót đều là do nguyên nhân chủ quan , do không thực hiện đúng yêu cầu kỹ thuật đồi với thiết bị thí nghiệm , lắp đặt và phân tích kết quả ❖ Nâng cao trình độ và ý thức của người thí nghiệm là yếu tố quan trọng nhầm năng cao chất lượng thí nghiệm