Bài giảng thí nghiệm và kiểm định công trình- TS.Nguyễn Trung Hiếu

VAI TRÒ CỦA NGHIÊN CỨU THỰCNGHIỆM TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG

BỘ MÔN THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CÔNG TRÌNH

Phần mở đầu

TS. Nguyễn Trung HiếuEmail : [email protected]

PHẦNMỞ ĐẦU

I. KHÁI NIỆM VỀNCTN

II. VAI TRÒ CỦANCTN TRONG THỰC TẾ XD

III. NỘI DUNG MÔN HỌC

I. KHÁI NIỆM VỀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM (NCTN)

Để giải quyết một vấn đề (bài toán) khoa học nói chung có thểcó các phương pháp cơ bản sau :

- Lý thuyết : vận dụng các lý thuyết, giả thuyết để đưa ra lời giải (thường áp dụng trong các môn khoa học cơ bản)

- Thực nghiệm : thông qua qua trình thí nghiệm, đo đạc, khảo sát để tìm ra lời giải

- Lý thuyết + Thực nghiệm : kết hợp hai phương pháp để đưa ra lời giải

Phương pháp thực nghiệm thường được sử dụng để kiểm tralời giải lý thuyết

Lời giải lý thuyết đóng vai trò định hướng cho NCTN




PHẦNMỞ ĐẦU


Giả thuyết tính toán : các thanh dàn liên kết khớp ở mắt dàn ( chỉ tồn tạilực dọc trong các thanh dàn)

Thí nghiệm : lực dọc thực tế < lực dọc tính toán

Ví dụ :




PHẦNMỞ ĐẦU


Ví dụ :

Xác định vùng bố trí dụng cụ đo biến dạng để xác định được ứngsuất kéo lớn nhất trong dầm BTCT

M




PHẦNMỞ ĐẦU


Ví dụ kết hợp lời giải lý thuyết và thực nghiệm:

Mô phỏng sự làm việc của dầm BTCT chịu tác dụng của tải trọng




Lý thuyết : mô hình làm việc của kết cấu; quan hệ ứng suất – biếndạng ; một số giả thiết tính toán

Thực nghiệm :

- Đặc trưng cơ học của vật liệu bê tông (E, Rn, Rt), của cốt thép (Ra)

- Sự bám dính giữa cốt thép và bê tông

PHẦNMỞ ĐẦU


Định nghĩa về nghiên cứu thực nghiệm : phương phápnghiên cứu thực nghiệm là phương pháp cảm thụ trực tiếpthông qua các dụng cụ thiết bị đo để nhận được các thôngsố cần khảo sát trên đối tượng khảo sát

Nghiên cứu thực nghiệm chỉ có thể thực hiện đạt hiệu quảhay đạt được mục tiêu đề ra dựa trên những cơ sở hay định hướng của nghiên cứu lý thuyết

Bố trí dụng cụ đo để xác định ứng suất nén lớn nhất trong các thanh dàn

Ví dụ:

Bố trí dụng cụ đo biến dạng trên thanh CM như thế nào ?




PHẦNMỞ ĐẦU


ĐỐI TƯỢNGKHẢO SÁT

KẾT QUẢKHẢO SÁT

Theo chủng loại :

-Vật liệu ( BT, thép..)

- Kết cấu

- Công trình XD

Theo kích thướckết cấu:

- Đối tượng mô hình

-Đối tượng nguyênhình

Quan hệ ứngsuất- biến dạng :

- Ứng suất cực đại

- Biến dạng

Dạng phá hoại

Độ bền, độ ổn định của kết cấu, công trình




PHẦNMỞ ĐẦU PHƯƠNG PHÁP

THÍ NGHIỆM

Phương phápthí nghiệm pháhoại

Phương pháp thínghiệm không pháhoại


Thí nghiệm xác định mô đunđàn hồi của vật liệu bê tông




PHẦNMỞ ĐẦU

Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông





PHẦNMỞ ĐẦU

Thí nghiệm đánh giá khả năng làm việc của dầmBTCT chế tạo bằng vật liệu bê tông nhẹ


Thí nghiệm nghiên cứu khả năng chịu cắt củadầm sau gia cường




PHẦNMỞ ĐẦU


Thí nghiệm mô hình kết cấu nhà cao tầngtrong ống thổi khí động




PHẦNMỞ ĐẦU





PHẦNMỞ ĐẦU

Thí nghiệm uốn xác định sựphát triển vết nứt trong kếtcấu bê tông





PHẦNMỞ ĐẦU

Thí nghiệm không phá hoại đánh giá chất lượng bê tông trên kết cấu công trình


Biến dạng (x10-6)

Ứng

suất

(MP

a)Quan hệ ứng suất – biếndạng khi thí nghiệm nénmẫu BT

Thí nghiệm dầm BTCT chịu uốn Độ võng (mm)

Mô

men

(kN

.m)




PHẦNMỞ ĐẦU

II. VAI TRÒ CỦA NCTN TRONG THỰC TẾ XÂY DỰNGHIỆN NAY




Nghiên cứu khoa học : cơ học vật liệu, vật liệu mới, kết cấumới….

Thực tế sản xuất :

- Thí nghiệm kiểm tra chất lượng vật liệu đưa vào sử dụng trongcông trình : bê tông, thép, gạch , vữa ….

- Đánh giá hiện trạng chất lượng công trình:

+ Công trình xây mới : phục vụ nghiệm thu đưa vào sử dụng

+ Công trình đang tồn tại hoặc có sự cố : đánh giá hiện trạng chất lượng công trình để có hướng khai thác sử dụng hoặc cải tạo sửachữa.

Nội dung của chương trình học tập trung vào vai trò thứ 2

PHẦNMỞ ĐẦU





PHẦNMỞ ĐẦU

Thí nghiệm kiểm tra chất lượng vật liệu thép





PHẦNMỞ ĐẦU

Thí nghiệm chất tải tĩnh nghiệm thu kết cấu dầm sàn ( gia tảibằng nước)





PHẦNMỞ ĐẦU

Thí nghiệm thử tải nghiệm thu hệ giàn mái không gian





PHẦNMỞ ĐẦU

Thí nghiệm thử tải đánh giá khả năng làm việc của sàn Bubble Deck

III. NỘI DUNG CỦA MÔN HỌC




Phần mở đầu

Chương 1: Dụng cụ và thiết bị đo

Chương 2: Thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý của vậtliệu

Chương 3: Thí nghiệm kết cấu chịu tác dụng của tải trọngtĩnh

Chương 4: Thí nghiệm kết cấu chịu tác dụng của tải trọng động

Chương 5: Kiểm định công trình

PHẦNMỞ ĐẦU

DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ĐO SỬ DỤNGTRONG THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH

CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 1



CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ĐO NỘI DUNG CHƯƠNG 1 :

I. MỞ ĐẦU

II. DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ

III. DỤNG CỤ ĐO BIẾN DẠNG

IV. DỤNG CỤ ĐO LỰC, MÔ MEN

CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ĐO

I. MỞ ĐẦU




I. MỞ ĐẦU

Kết cấucông trình

Biến dạng, chuyển vị

Tải trọng

Các giá trị biến dạng, chuyển vị thường nhỏ không thể quansát được bằng mắt thường

Thông qua các dụng cụ, thiết bị đo cho phép xác định (định lượng) các giá trị biến dạng, chuyển vị

Đo biến dạng KC sàn Đo độ võng

Đo đạc, định lượng

Dụng cụ đo

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




I. MỞ ĐẦU

Các nhóm dụng cụ, biến dạng đo :

Dụng cụ đo chuyển vị:

- Xác định độ võng của kết cấu, độ lún của gối tựa, chuyển vị ngang đầu cột …

Dụng cụ đo biến dạng :

- Đo biến dạng sẽ cho phép xác định được ứng suất tại vị trí khảo sát

ε1 ε2

σ1

σ2

- Khảo sát biến dạng khi vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi

σ = E*ε

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




I. MỞ ĐẦU

Dụng cụ đo lực, mô men

- Xác định được tải trọng tác dụng lên đối tượng thí nghiệm

Các yêu cầu chung với dụng cụ, thiết bị đo

- Có độ chính xác đảm bảo yêu cầu của phép đo

- Ít chịu tác động của yếu tố môi trường

- Đảm bảo ổn định trong suốt quá trình thí nghiệm

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




II. DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊII.1 VÕNG KẾ

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




II.1 VÕNG KẾ

Đặc trưng kỹ thuật

- Khoảng đo không giới hạn, do vậy võng kế được dùng để đo cácchuyển vị lớn

- Dây thép có đường kính ∅ 0,2 ÷ 0,3 mm

- Hệ số khuếch đại Kv = 10

- Giá trị 1 vạch đo δ =1/Kv = 0,1 mm

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




II. DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊII.1 VÕNG KẾ

Lắp dựng và yêu cầu sử dụngVõng kế được lắp tại vị trí cần đo chuyển vị trên kết cấu hoặc tại vị trícố định bên ngoài kết cấu

Lắp võng kế trên kết cấu đo

Lắp tại điểm cố định bênngoài kết cấu

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




II.2 INDICATOR


CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




II.2 INDICATOR


Indicator điện tử hiện thị số

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




II.2 INDICATOR


- Có 2 loại : hệ số khuếch đại K=102 và K = 103

- Giá trị 1 vạch đo :

+ Hệ số K=102 → δ = 1/K = 0,01 mm

+ Hệ số K=103 → δ = 1/K = 0,001 mm

- Khoảng đo được :

+ Hệ số K=102 → Khoảng đo 10 mm đến 50 mm

+ Hệ số K=103 → Khoảng đo 2 mm đến 10 mm

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




II.2 INDICATOR

Lắp đặt và yêu cầu sử dụng

- Trục của Indicator phải trùng với phương chuyển vị cần đo

- Khi Indicator bố trí tiếp xúc với kết cấu thì đầu của Indicator phải luôntiếp xúc với bề mặt kết cấu cần đo

Indicator tiếp xúc với bềmặt kết cấu Indicator bố trí ngoài

kết cấu đo

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




II.2 INDICATOR


Bộ gá để lắp Indicator

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




II.2 INDICATOR

- Bên cạnh việc sử dụng Indicator để đo chuyển vị, còn có thể sửdụng Indicator để đo biến dạng

Thanh chống thépIndicator

Sử dụng Indicator có thanh chống (bằng thép) để đo biến dạng của kết cấu BTCT

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




II.3 DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ LVDT (Linear Variable DiferentialTransformer )

- Là dụng cụ đo dựa trên nguyên lý chuyển đổi cơ - điện được sửdụng rộng rãi hiện nay

- Kết nối với bộ xử lý (Data logger) và máy tính cho phép tự độngghi nhận các giá trị chuyển vị

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU



IV. DỤNG CỤ ĐO LỰC, MÔ MEN Ví dụ sử dụng LVDT đo chuyển vị của kết cấu thí nghiệm


CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU



IV. DỤNG CỤ ĐO LỰC, MÔ MEN Ví dụ sử dụng LVDT đo độ mở rộng vết nứt trong thí nghiệm kéo

trực tiếp mẫu bê tông


CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




II.4 CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁC DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ

- Căn cứ vào kết quả tính toán lý thuyết ban đầu để dự báo giá trịchuyển vị tại các vị trí đo để có cơ sở lựa chọn các dụng cụ đo thích hợp

- Ở các kết cấu có trục đối xứng chỉ cần bố trí dụng cụ đo ở một nửacủa kết cấu, nửa còn lại chỉ cần bố trí ở một vài điểm để kiểm tra kếtquả đo

- Số lượng dụng cụ đo phụ thuộc vào quy mô, mục đích của thínghiệm. Với kết cấu đơn giản chịu uốn số lượng dụng cụ đo tốithiểu là 3

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




Bố trí dụng cụ đo trên kết cấu có trục đối xứng


CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




Độ võng thực tại tiết diện giữa dầm :

I I

f ff

f

2ffff ba

v+

−=


CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




- Ở cấp tải ban đầu (P= 0) số đọc trên dụng cụ đo chuyển vị làC0

II.5 CÁCH XÁC ĐỊNH CHUYỂN VỊ TỪ CÁC KẾT QUẢ THÍNGHIỆM

- Ở cấp tải thứ i (P= Pi) số đọc trên dụng cụ đo chuyển vị là Ci

Giá trị độ võng của kết cấu thí nghiệm ở cấp tải Pi

KCCf 0i

i−

=

Trong đó K là hệ số khuếch đại của dụng cụ đo

CHƯƠNG 1


I. MỞ ĐẦU




III. DỤNG CỤ ĐO BIẾN DẠNG- Khi vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi, quan hệ ứng suất-biếndạng tuân theo định luật Hook:

Việc đo đạc ε cho phép xác định ứng suất tại vùng khảo sát

σ = E* ε

0llΔ

=ε

- Δl : sự thay đổi vị trí tương đối giữa 2 điểm chọn trước trên bềmặt kết cấu đo

- l0 : chiều dài chuẩn đo

Các dụng cụ cho phép xác định Δl gọi là các dụng cụ đo biến dạng

Δl > 0 : vật liệu làm việc chịu kéo

Δl < 0 : vật liệu làm việc chịu nén

Số đọc trên các dụng cụ đo biến dạng cũng tuân theo nguyên tắcnày

CHƯƠNG 1


III.1 TENZOMET ĐÒN


I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1



mM.

nN.ln Δ=Δ

- Độ khuếch đại của Tenzomet đòn

- Các giá trị M, m, N, n được chọn sao cho 1000KmM.

nN

==

- Hệ số khuếch đại K =103

- Giá trị 1 vạch đo δ = 1/K = 0,001 mm

- Khoảng đo được của Tenzomet đòn : 50 vạch x 0,001 = 0,05 mm


I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1



- Trục của Tenzomet đòn phải trùng với phương biến dạng

- Bề mặt vật liệu ở vị trí lắp Tenzomet phải đủ cứng để chânTenzomet không bị trượt khi vật liệu biến dạng

- Chiều quay của kim trên bảng chia vạch phụ thuộc vào biến dạngkéo hoặc nén


I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1




I. MỞ ĐẦU



IV. DỤNG CỤ ĐO LỰC, MÔ MEN Đo biến dạng bê tông sàn bằng Tenzomet đòn

CHƯƠNG 1


Một số đặc điểm :

III.2 TENZOMET ĐIỆN TRỞ (GAUGE)

- Có độ nhạy cao ( có khả năng đo được biến dạng đến 10-6)

- Đo được biến dạng ở trạng thái tĩnh và động

- Có kích thước nhỏ, gọn nên hay được sử dụng để khảo sáttrạng thái ứng suất-biến dạng ở các vùng có tập trung ứng suất

- Các tenzomet điện trở kết hợp với bộ xử lý (data logger) vàmáy tính cho phép ghi tự động các giá trị đo với số lượng lớncác vị trí khảo sát trên kết cấu

- Nhược điểm của Tenzomet điện trở là chịu ảnh hưởng củanhiệt độ môi trường

I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1


Một số đặc điểm :


I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1


Nguyên lý hoạt động


Phương pháp đo biến dạng bằng Tenzomet điện trở dựa trênnguyên lý sự thay đổi điện trở của dây dẫn tỷ lệ bậc nhất với sự thay đổi chiều dài của nó

Điện trở R của dây dẫn :

AlρR =

ρ : điện trở suất của dây dẫn

l : chiều dài của dây dẫn

A: chiều dài của dây dẫn

I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1




Từ phương trình trên : ln(R) = ln(ρ) + ln(l) – ln (A)

A∆A

l∆l

ρ∆ρ

R∆R

−+=

Trong đó :

ε=l∆l

Biến dạng theo phương chiều dài dây điện trở

Gọi ε = εx Biến dạng theo phương bán kính dây:

εy = εz = -μ ε

( )ε−==== 2μ2ε

R∆R2

πR2Rπ∆

A∆A

Y2

(*)I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1




Đặt

Thay các đại lượng trên vào (*) :

εΨρ∆ρ

=

kε)ε2Ψ(12μμεΨεR∆R

=μ++=++=

k : hệ số độ nhạy (gauge factor)

- Nếu dây dẫn làm bằng kim loại k= 1,8 ÷ 2,2

- Nếu dây dẫn làm bằng chất bán dẫn (silic) k= 100 ÷ 120

Xác định được giá trị thay đổi điện trở ΔR của dây dẫn chophép tính được biến dạng ε

I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1


Cấu tạo


δ

- Tấm điện trở kim loại ( hoặc bán dẫn)

I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ĐO Các thông số kỹ thuật của tấm điện trở kim loại:


+ Chuẩn đo : l = 5, 10, 20, 50 và có thể đến 200 mm

+ Điện trở dây : R = 60, 120, 300, 500 và có thể đến 1000Ω

+ Hệ số độ nhạy k = 1,8 ÷ 2,2

+ Biến dạng nhỏ nhất đo được 0,1με (1με = 1 μm/m)

I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ĐO Các thông số kỹ thuật của tấm điện trở bán dẫn :


+ Chuẩn đo : l =0,5 ÷ 5 mm

+ Điện trở dây : R = 120Ω

+ Hệ số độ nhạy k = 100 ÷ 120

+ Biến dạng nhỏ nhất đo được 0,001με (1με = 1 μm/m)

I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1


Phương pháp đo


ΔR = k.ε.R

Phương pháp đo biến dạng bằng Tenzomet đòn chính làphương pháp đo sự thay đổi điện trở ΔR

Sử dụng phương pháp đo mạch cầu điện trở Wheatstone

R2R4 =R1R3 Ig = 0

R2R4 ≠ R1R3 Ig ≠ 0

Trạng thái ban đầu:

Giả sử R1 dán lên kết cấu đo biến dạng :

Ig = f(ε)

I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1


- Phương pháp đo cầu cân bằng


- Mắc tại điểm B một điện trở con chạy Rr

- Điều chỉnh điện trở con chạy một lượng ΔR để cầu luôn cân bằng.

- Thiết lập quan hệ giữa ΔR và ε sẽcho phép xác định được giá trị biếndạng cần đo

- Giá trị ΔR thường rất nhỏ và đượcxác định tự động bằng thiết bị đo chuyên dùng

I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1


III.3 EXTENZOMET

- Sử dụng chuyên đùng để đo biến dạng của các loại sợi thépcó đường kính nhỏ, dây cáp, tấmmỏng

- Cho phép đo biến dạng đồngthời ở hai phía của mẫu thínghiệm

I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1


III.4 CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁC DỤNG CỤ ĐO BIẾN DẠNG

- Trong một thí nghiệm nên sử dụng cùng 1 loại dụng cụ đo biến dạngcó cùng các đặc trưng kỹ thuật (hệ số khuếch đại, chuẩn đo)

- Chiều dài chuẩn đo có vai trò quan trọng : chuẩn đo càng nhỏ thì giátrị biến dạng đo được càng đặc trưng cho điểm đo tuy nhiên các dụngcụ đo phải có độ nhạy cao.

I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1



- Cần căn cứ vào tính chất cơ lý, tính đồng nhất của vật liệu, trạngthái ứng suất biến dạng của đối tượng thí nghiệm

I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1



I. MỞ ĐẦU




KẾT CẤU DẠNG THANH ( TRẠNG THÁI ƯS – BD MỘT TRỤC )

KC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM (N)

ε: XÁC ĐỊNH QUA TENZOMET T1

T2 : KIỂM TRA KẾT QUẢ ĐO

KC CHỊU NÉN LỆCH TÂM (N, Mx)

CHƯƠNG 1



I. MỞ ĐẦU




KC CHỊU NÉN LỆCH TÂM XIÊN (N, Mx, My)

CHƯƠNG 1



I. MỞ ĐẦU




KẾT CẤU DẠNG TẤM ( TRẠNG THÁI ƯS PHẲNG )

Nếu biến dạng có 1 phương : cần 01 tenzomet bố trí theo phươngbiến dạng

- Nếu biến dạng có 2 phương mà chưa biết phương biến dạng cầnbố trí tối thiểu 03 tenzomet được lắp thành bộ 450, 600 hoặc 1200

BỘ 45°

( ) ( )[ ]29045

2450

900

21

2ε−ε+ε−ε+

ε+ε=εmax

( ) ( )[ ]29045

2450

900

21

2ε−ε+ε−ε−

ε+ε=εmin

( )120600

12060

232tg

ε−ε−εε−ε

=ϕ

CHƯƠNG 1



I. MỞ ĐẦU




KẾT CẤU DẠNG TẤM ( TRẠNG THÁI ƯS PHẲNG )

BỘ 60°

( ) ( ) ( )[ ]201202

120602

600120600

32

3ε−ε+ε−ε+ε−ε+

ε+ε+ε=εmax

( ) ( ) ( )[ ]20120

212060

2600

120600

32

3ε−ε+ε−ε+ε−ε−

ε+ε+ε=εmin

( )120600

12060

232tg

ε−ε−εε−ε

=ϕ

CHƯƠNG 1


III.4 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ BIẾN DẠNG TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

I. MỞ ĐẦU




- Giả thiết dụng cụ đo biến dạng (Tenzomet đòn hoặc Indicator kếthợp thanh chống ) có các thông số đặc trưng : hệ số khuếch đại K; chiều dài chuẩn đo LO

- Ở cấp tải ban đầu (P=0) số chỉ trên dụng cụ đo là C0

- Ở cấp tải thứ i (P= Pi ) số chỉ trên dụng cụ đo là Ci

- Giá trị biến dạng ở cấp tải thứ i được xác định bởi công thức sau :

00 L1

Ll *

KCC 0i

i ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=Δ

=ε

CHƯƠNG 1


IV. DỤNG CỤ ĐO LỰC VÀ MÔ MEN

- Lực , mô men là những nguồn gây ra biến dạng, chuyển vị trongkết cấu công trình

I. MỞ ĐẦU




- Xác định được giá trị của lực (mô men) tác dụng đảm bảo đượctính chính xác của thí nghiệm

CHƯƠNG 1


IV.1 LỰC KẾ

I. MỞ ĐẦU




Nguyên lý hoạt động của lực kế thường sử dụng mối quan hệ giữa tảitrọng và biến dạng đàn hồi của một vật liệu được cấu tạo thích hợp

- Sử dụng khi tải trọng kéo

- Giá trị lực kéo đo được

F < 500 N

- Sử dụng khi tải trọng kéohoặc nén

- Giá trị tải trọng xác định qua sốchỉ trên Indicator- Giá trị lực đo được F < 500 kN

CHƯƠNG 1


IV.1 LỰC KẾ

I. MỞ ĐẦU




-Lực kế điện tử (Load cell)

Tenzomet điện trở

Lõi

Vỏ ngoài

- Cho phép đo được các giá trị lực từ rất nhỏ đến rất lớn

- Kết nối với máy tính điện tử

CHƯƠNG 1


IV.2 DỤNG CỤ ĐO ÁP LỰC – KÍCH THỦY LỰC

I. MỞ ĐẦU




Kích thủy lực

- Lực đẩy (hoặc kéo) của kích thủy lực được xác định theo công thức

P = A.v

A : diện tích hiệu dụng của xi lanhv : số vạch trên đồng hồ đo áp lực

CHƯƠNG 1


IV.2 DỤNG CỤ ĐO ÁP LỰC – KÍCH THỦY LỰC

I. MỞ ĐẦU




CHƯƠNG 1


IV.3 DỤNG CỤ ĐO MOMEN –CLEMOMEN

I. MỞ ĐẦU




- Dùng để xác định lực xiết trong các bu lông liên kết

lIndicator

P

- Dựa trên quan hệ giữa lực xiết P (hay mô men xiết M= P*l) và sốchỉ trên Indicator để xác định lực căng trong bu lông

- Quan hệ thực nghiệm giữa Mô men xiết và lực căng bu lông:

M= N*d*k

N : lực căng trong bu lông ; d : đường kính bu lông ; k : hệ số

PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆMXÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ

LÝ CỦA VẬT LIỆU


CHƯƠNG 2


CHƯƠNG 2

Phương pháp thínghiệm xác định

các đặc trưng cơ lýcủa vật liệu

I. VAI TRÒ CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦAVẬT LIỆU

NỘI DUNG CỦA CHƯƠNG 2

II. TN XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG

III. TN XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC CỦA THÉP

IV. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TN KHÔNG PHÁ HOẠI ĐÁNH GIÁCHẤT LƯỢNG VẬT LIỆU TRÊN CÔNG TRÌNH

I. VAI TRÒ CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU

Kết cấu xây dựng được cấu thành từ nhiều vật liệu khác nhaudo vậy sự làm việc của kết cấu công trình dưới tác dụng của tảitrọng được quyết định bởi ứng xử cơ học của các vật liệu cấuthành

Thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý của vật liệu nhằm :

- Phục vụ công tác nghiên cứu : nghiên cứu vật liệu mới, nghiên cứu các đặc trưng của vật liệu để làm đầu vào cho việc tính toán kết cấu

- Kiểm tra chất lượng vật liệu đưa vào sử dụng trong công trình

CHƯƠNG 2



I. VAI TRÒ CỦA VIỆCXÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ


III. TN XÁC ĐỊNHCÁC ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC CỦA THÉP

IV. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TN KHÔNG PHÁ HoẠI ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VẬT LIỆUTRÊN CÔNG TRÌNH

I. VAI TRÒ CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU

Vật liệu xây dựng có thể quy về hai nhóm chính :

- Nhóm vật liệu làm việc chịu nén : bê tông, gạch , vữa …

- Nhóm vật liệu làm việc chịu kéo : thép,

Có 2 phương pháp chính để xác định các đặc trưng cơ họccủa vật liệu :

- Phương pháp thí nghiệm phá hoại ( phương pháp trực tiếp)

- Phương pháp thí nghiệm không phá hoại ( phương pháp gián tiếp) : thường được sử dụng để đánh giá chất lượng vật liệu trên công trình

CHƯƠNG 2







II. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ HỌCCỦA BÊ TÔNG

CHƯƠNG 2







II.1. CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNGCHƯƠNG 2







Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông là thí nghiệm có vaitrò quan trọng nhất trong các TN xác định các đặc trưng cơ lý của bêtông. Kết quả của thí nghiệm là cơ sở của việc thiết kế kết cấu BTCT

Mẫu thí nghiệm

Có hai dạng cơ bản là mẫu lập phương và mẫu trụ

- Mẫu lập phương : 100x100x100 ; 150x150x150 ; 200x200x200…..

( Việt Nam, Anh, Đức …)

a

a

a

h=2d

d

- Mẫu trụ: quy định h/d =2 (Pháp, Canada, Mỹ)

CHƯƠNG 2







- Kích thước của mẫu thử được chọn phụ thuộc vào kích thước của cốtliệu đá

- Tiêu chuẩn Việt Nam quy định kích thước mẫu thử để xác định cường độ chịu nén của bê tông là mẫu lập phương có kích thước 150x150x150 mm

- Có thể khoan lấy mẫu thí nghiệm từ Kết cấu BTCT trên công trình, đường kính mẫu khoan d= 50 ÷ 100 mm ; h = (1 ÷ 2)d

CHƯƠNG 2







Xác định cường độ chịu nén

(daN/cm2)

Trong đó : P là lực nén phá hoại mẫu thử

A là diện tích tiết diện mẫu thử

α hệ số quy đổi khi thí nghiệm mẫu có kích thước khác mẫuthử chuẩn

APR α=

CHƯƠNG 2







Sự phá hoại mẫu thử

- Trong quá trình thí nghiệm luôn xuất hiện lực ma sát ở bề mặt mẫu thínghiệm (bê tông) và bề mặt máy nén (thép ) do sự khác nhau về đặctrưng cơ học

• Biến dạng ngang (sự nở ngang ) củamẫu thí nghiệm ở vùng bề mặt bị ngăncản

• Trạng thái ứng suất ở vùng bề mặt tiếpxúc là dạng khối

Dạng phá hoại mẫu thử theo hình côn

- Do ma sát ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm nên khi thí nghiệm vớicác mẫu thử có kích thước khác mẫu chuẩn cần có hệ số quy đổi α

CHƯƠNG 2







Dạng phá hoại điểnhình mẫu thử hình trụ

Dạng phá hoại mẫu thửhình lập phương

CHƯƠNG 2







Một số yếu tố chính ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm

- Ảnh hưởng của hình dạng mẫu thử

Cường độ chịu nén tươngquan

Lậpphương

Hình trụ

Hình trụ

Lậpphương

Độ mảnh λ = h/d

Độ mảnh

Cường độ chịu nén tương quan

CHƯƠNG 2








- Ảnh hưởng của điều kiện bảo dưỡng mẫu thử

+ Theo quy định của tiêu chuẩn, các mẫu thử phải được được bảo dưỡng ( ngâm trong nước, bọc trong túi nylon….)

+ Việc bảo dưỡng đúng quy cách đảm bảo sự phát triển cường độcủa bê tông

- Ảnh hưởng của tốc độ gia tải

+ Do bê tông là vật liệu đàn dẻo nên tốc độ gia tải ảnh hưởng đếnkết quả thí nghiệm

+ Tốc độ gia tải chậm làm tăng biến dạng của bê tông và giảm cường độ chịu nén

+ Nhiều nghiên cứu chứng tỏ rằng, tốc độ gia tải trong khoảng 0,05 và 5 MPa/s thì cường độ chịu nén giảm 3 đến 4 %

CHƯƠNG 2








- Ảnh hưởng của tuổi của mẫu thử

+ Cường độ bê tông phát triển nhanh trong 28 ngày sau khi đổ bê tông. Sau 28 ngày cường độ bê tông phát triển chậm. Theo 1 số nghiên cứu sựchênh lệch cường độ bê tông thông thường ở thời điểm 28 ngày và 1 nămkhoảng 15%

CHƯƠNG 2







Cường độ trung bình Rm và cường độ đặc trưng (tiêu chuẩn)Rch

n

RR

n

1ii

m

∑==

- Cường độ trung bình của n mẫu thử ( mẫu i có cường độ Ri)

- Độ lệch quân phương

- Hệ số biến động

- Cường độ đặc trưng (tiêu chuẩn )Rch

S là hệ số phụ thuộc vào độ tin cậy. Với độ tin cậy là 95% thì S = 1,64

CHƯƠNG 2







Mác bê tông (ký hiệu M): là khái niệm theo tiêu chuẩn TCVN 5574 –1991. Mác bê tông được xác định bằng cường độ trung bình của mẫuthử tiêu chuẩn hình lập phương 150 x 150 x 150 (tối thiểu 03 mẫu thử) ở tuổi 28 ngày. Đơn vị đo sử dụng là kG/cm2.

Mác và cấp độ bền của bê tông

- Các loại mác bê tông thường gặp là M100, M20, M250, M300, M350, M400, M500, M600

Cấp độ bền (ký hiệu B) : cấp độ bền của bê tông là khái niệm được sửdụng để phân biệt cường độ chịu nén của bê tông theo chỉ dẫn, quy địnhtrong tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép TCXDVN 356 – 2005.

- Các loại cấp bền thường gặp B5, B10, B15, B20, B25, B30

- Mác bê tông được xác định dựa trên cường độ trung bình Rm với xácsuất đảm bảo 50%

- Cấp độ bền được xác định qua cường độ tiêu chuẩn Rch

CHƯƠNG 2







II.2. QUAN HỆ ỨNG SUẤT- BIẾN DẠNG DƯỚC TÁC DỤNGCỦA TẢI TRỌNG NÉN

εε2

2 %0

σ 1

2ε

1ε

c

0

σ

ε

P

Thiết bị đo biến dạngdọc và ngang

Quan hệ ứng suất- biến dạng dướitác dụng của tải trọng nén với bêtông thông thường:

CHƯƠNG 2







Các giai đoạn làm việc dưới tác dụng của tải trọng nénσ

ε

0

0,1σc

0,4σc

0,8σc

2 %0

σc

Giai đoạn 1: khi σ ≤ 10% σc : làmchặt mẫu ( khép lại các lỗ rỗng, vếtnứt nhỏ tồn tại trong mẫu)

Giai đoạn 2 : khi σ ≈ 40% σc : quan hệ σ– ε được xem như tuyếntính. Các vết nứt nhỏ bắt đầu xuấthiện ở vùng tiếp giáp giữa vữa xi măng và cốt liệu.

Giai đoạn 3 : khi σ = 40% σc÷80% σc : quan hệ σ– ε phi tuyến. Các vết nứt nhỏ pháttriển đến bề mặt mẫu.

Giai đoạn 4 : σ ≈ 100% σc : lúc này các vết nứt phát triển trong mẫu thử theophương của lực tác dụng. Tại thời điểm này hệ số Poisson trong mẫu thử rất lớn.

CHƯƠNG 2







Quan hệ giữa biến dạng theo phương dọc và theo phươngngang của bê tông chịu tải trọng nén

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

HÖ

sè P

oiss

onμ

σ cσ

1

2

εεμ =

Biến dạng dọc ε1 và biến dạng ngang ε2 cho phép xác định hệ sốPoisson của vật liệu

Sự thay đổi hệ số Poisson ở các cấp tải trọng nén

CHƯƠNG 2







II.3. CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO CỦA BÊ TÔNG

- Thông thường cường độ chịu kéo của bê tông không được đưavào trong tính toán kết cấu do có giá trị nhỏ (Rt ≈ 0,1*Rn)

- Xác định cường độ chịu kéo thường được áp dụng khi tính toánsự bắt đầu và phát triển vết nứt trong kết cấu bê tông ( vết nứt do kéo – dạng I)

- Một số phương pháp thí nghiệm :

+ Thí nghiệm kéo trực tiếp : khó thực hiện và hiện nay chưa có tiêuchuẩn cụ thể . Thí nghiệm này cho phép xác định trực tiếp cường độchịu kéo của bê tông

+ Thí nghiệm xác định cường độ kéo khi uốn

+ Thí nghiệm xác định cường độ kéo thông qua thí nghiệm ép chẻ

CHƯƠNG 2







Thí nghiệm kéo trực tiếp- Thường được thực hiện theo chỉ dẫn của RILEM (International union of laboratories and experts in construction materials, systems andstructures)

- Thí nghiệm kéo trực tiếp cho phép xác định :

+ Cường độ chịu kéo Rt

+ Quan hệ ứng suất – độ mở rộng vết nứt

CHƯƠNG 2







Thí nghiệm xác định cường độ kéo khi uốn

- Kích thước mẫu thử (theo TCVN 3119:1993) : 150x150x600

- Cường độ chịu kéo khi uốn Rtu

22tu aP

a.aP.a

wMR ===

-Cường độ kéo khi uốn Rtu nhỏ hơn cường độ kéo trực tiếp Rt, thông thường :

Rtu ≈ 0.6 * Rt

CHƯƠNG 2







Thí nghiệm xác định cường độ kéo thông qua ép chẻ

- Mẫu thí nghiệm có thể là mẫu trụ hoặc mẫu lập phương

-Cường độ chịu kéo của mẫu được xác định thông qua công thứcsau :

Ứng suất

DH2PR c π

=t

(D và H : đường kính và chiều dài (cao) của mẫu thử)

-Cường độ chịu kéo xác định thông qua thí nghiệm ép chẻ thườngxấp xỉ 1/10 cường độ chịu nén của mẫu thử có cùng kích thước

CHƯƠNG 2







II.4 THÍ NGHIỆM KẾT CẤU BÊ TÔNG LÀM VIỆC DƯỚI TẢITRỌNG MỎI

- Trong thực tế kết cấu bê tông làm việc dưới tác dụng của tải trọnglặp : sàn nhà có người đi lại; xe cộ chạy trên cầu, đường…

- Thí nghiệm kết cấu BT dưới tác dụng của tải trọng lặp (mỏi) là thínghiệm bằng cách tác dụng tải trọng lặp có chu kỳ xác định lên kếtcấu

- Tải trọng lặp (mỏi) làm thay đổi trạng thái ứng suất trong kết cấu bêtông dẫn đến sự phá hỏng kết cấu ngay khi ứng suất trong kết cấuchưa vượt quá ứng suất cho phép

- Có nhiều cách khác nhau để tiến hành thí nghiệm mỏi tùy thuộcvào thiết bị thí nghiệm :

+ Thí nghiệm mỏi ở trạng thái uốn

+ Thí nghiệm mỏi ở trạng thái làm việc kéo, nén

+ Thí nghiệm mỏi ở trạng thái làm việc xoắn

CHƯƠNG 2








Tải trọng thí nghiệm mỏi : thường có dạng hình sin và đặctrưng bởi các thông số sau : σmax , σmin , R= σmin /σmax

σmax = - σmin

R = - 1

Thêi gian (t)0

σσmax

σmin

σ

ε0

σ

ε0

σ

ε0

0

σ

σmax

σmin

Thêi gian (t)0

σ

σmax

σmin

Thêi gian (t)

σmin = 0

R = - 1

σmin > 0

R > 0

CHƯƠNG 2








Đánh giá độ bền của mẫu thử dưới tác dụng của tải trọngmỏi

Được đánh giá quá số chu kỳ tác dụng của tải trọng mỏi (N) làm chomẫu thử bị phá hoại

Đồ thị Wöhler (1958)

- Đồ thị Wöhler do tác giả thiết lập là cơ sở đánh giá độ bền của vật liệuthí nghiệm dưới tác dụng của tải trọng mỏi

- Thiết lập quan hệ giữa tỷ suất của tải trọng tối đa (S) tác dụng lên mẫuthí nghiệm và số chu kỳ tải trọng gây phá hoại N mẫu thử

CHƯƠNG 2









Trong đó :

a, b : hệ số thực nghiệm , phụ thuộc vào cách tiến hành thí nghiệm mỏi(kéo uốn hay kéo nén)

σmax : ứng suất lớn nhất do tải trọng mỏi gây ra

MR : độ bền phá hoại của mẫu thử (MR= Rtu trong thí nghiệm kéo uốn; MR = Rn trong thí nghiệm kéo-nén)

CHƯƠNG 2








Dạng đồ thị Wöhler thiết lập qua thí nghiệm kéo uốn ( Clemmer, 1922)

Số chu kỳ gây phá hoại log10(N)

S = σ m

ax/R

tu


CHƯƠNG 2








Dạng đồ thị Wöhler thiết lập qua thí nghiệm nén

(Theo A. Bascoul «Mécanique dé bétons » – Université Paul Sabatier –INSA Toulouse)

Số chu kỳ gây phá hoại log10(N)

S = σ m

ax/R

tu


0 1 2 3 4 5 6 7

1

0,7

0,5

CHƯƠNG 2








Thí nghiệm mỏi kết cấu BT ởtrạng thái làm việc uốn

Thí nghiệm mỏi kết cấu BT ởtrạng thái làm việc kéo - nén

CHƯƠNG 2







II.4. BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG VÀ CÁC THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH

Do đặc điểm cấu tạo, biến dạng của bê tông rất phức tạp và có thểbiếu diễn bằng công thức sau :

ε = ε(co ngót) + ε(nhiệt) + ε(đàn hồi) + ε(dẻo) + ε(từ biến)

Phụ thuộc đặctrưng vật liệu

Do tải trọng tác động ngắn hạn

Do tải trọng tác động dài hạn

Do nhiệt độ môi trường

CHƯƠNG 2







Biến dạng co ngót của bê tông cần được xác định. Các ảnh hưởngchính của biến dạng co ngót :

Thí nghiệm xác định biến dạng co ngót của bê tông

- Làm thay đổi kích thước của cấu kiện

- Làm thay đổi cấu trúc vật liệu của bê tông, gây ra ứng suất kéo trongvật liệu (là nguồn gốc của các vết nứt trên bề mặt )

- Làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu : các vết nứt do co ngót đẩynhanh quá trình xâm thực của môi trường gây ra ăn mòn cốt thép chịulực trong kết cấu BTCT

Biến dạng co ngót xảy ra trong giai đoạn đông cứng đầu tiên sauđó chậm dần. Bình thường sau vài năm thì biến dạng co ngót củabê tông kết cấu

CHƯƠNG 2







Thí nghiệm xác định biến dạng co ngót của bê tông

Thí nghiệm co ngót theoTCVN 3117: 1993

MẫuTN

Indi

cato

r

Biến dạng co ngót của bê tông thông thường ở các độ ẩm khác nhau

(theo ACI 224R_01)

Biến dạng co ngót :

l o

0l∆lε =

CHƯƠNG 2







Thí nghiệm xác định biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

Thí nghiệm nén mẫu bê tông

- Khi ứng suất nén < 40% cường độ chịu nén : vật liệu làm việc trongmiền đàn hồi .

A0,4R

- Biến dạng đàn hồi được đo bằng các dụng cụ đo như tenzomet điệntrở, indicator kết hợp thanh chống

- Mô đun đàn hồi tức thời : )(E 0el

elb tg α=

εσ

=

CHƯƠNG 2







Thí nghiệm xác định biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

:

Tăng tải đến B (ngoài miền đàn hồi) sau đó dỡ bỏ tải trọng cho phépxác định được biến dạng dẻo của bê tông

ε = ε(đàn hồi) + ε(dẻo)

CHƯƠNG 2







Thí nghiệm xác định biến dạng từ biến của bê tông

Biến dạng từ biến xảy ra khi bê tông chịu tác dụng của tải trọng tác dụngdài hạn

Biến dạng từ biến là nguyên nhân gây ra sự phân bố lại ứng suất trongkết cấu bê tông (chùng ứng suất).

Đối với các kết cấu BTCT ứng lực trước thì việc xác định biến dạng từbiến của bê tông là quan trọng

- Nếu σb < 0,7*R : biến dạng từ biến là hữuhạn

- Nếu σb > 0,85*R : biến dạng từ biến tăngliên tục và mẫu bị phá hoại do biến dạngtừ biến

Thí nghiệm nén mẫu bê tông :

CHƯƠNG 2








Mẫu TN hình trụ

Khu giatải

Kích thủylực

Chiều dài đo lo

LVDT

- Mẫu thí nghiệm có dạng hình trụ. Theo RILEM kích thước mẫu H=4D.Theo quy định trong ASTM, kích thước mẫu H=2D

- Biến dạng từ biến được đo theo 2 cách:+ Theo RILEM :bố trí 03 dụng cụ đo biến dạng (LVDT, Indicator kết hợp thanhchống , tenzomet điện trở ) ở mặt ngoài mẫu. Theo ASTM chỉ cần bố trí 02 dụngcụ đo biến dạng

+ Bố trí 01 dụng cụ đo biến dạng (LVDT) ở lõi của mẫu

CHƯƠNG 2








Ví dụ về kết quả đo biến dạng từ biến của bê tông

- Thí nghiệm từ biến thường được thực hiện sau khi bê tông được 03 ngày tuổi

- Lực nén được lấy bằng 30% cường độ bê tông của mẫu thử tại thời điểm thí nghiệm

- Kết quả thí nghiệm cho phép xác định các chỉ tiêu sau:

+ Đặc trưng từ biến: el

c

εε

=ϕ

+ Suất từ biến:

Biế

ndạ

ngtừ

biếnεc

(biến dạng từ biến / biến dạng đàn hồi)

b

cCσε

= (biến dạng từ biến / ứng suất trong bê tông)

CHƯƠNG 2








- Biến dạng từ biến của bê tông có thể được xác định thông qua thínghiệm kéo. Tuy nhiên thí nghiệm kéo khó thực hiện

- Giá trị biến dạng từ biến xác định qua thí nghiệm nén và thí nghiệmkéo gần bằng nhau

Mẫu thí nghiệm

Thí nghiệm kéo xác định biến dạng từ biến

CHƯƠNG 2







II.5 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNGMô đun đàn hồi là một đặc trưng cơ học quan trọng của bê tông. Việcxác định mô đun đàn hồi sẽ cung cấp số liệu cho việc tính toán, kiểm tra độ cứng của kết cấu BTCT

Thí nghiệm theo TCVN 3117:1993

Mẫu thí nghiệm hình lăng trụ có kích thước a x a x 4a

CHƯƠNG 2







II.5. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG

Thí nghiệm theo hướng dẫn của RILEM (RILEM CPC8, 1975)

- Mẫu thí nghiệm có dạng hình trụ có kích thước H = 2D

- Biến dạng dọc được đo bằng 03 dụng cụ đo biến dạng bố trí đều theochu vi

- Tải trọng được tác dụng lên mẫu thành 05 chu kỳ; giá trị tải lớn nhấttương ứng với 30% tải trọng phá hoại mẫu; tải trọng nhỏ nhất tươngứng với ứng suất nén 0,5 MPa

CHƯƠNG 2







Thí nghiệm theo hướng dẫn của RILEM (RILEM CPC8, 1975)

σa=0,3*R

σb=0,5 (MPa)

(Thời gian)

Ứng

suất

(MPa

)

Quá trình gia tải

Đo đạc biến dạng

(Thời gian)

(Biế

ndạ

ngdọ

c)

εa

εb

CHƯƠNG 2







Thí nghiệm theo hướng dẫn của RILEM (RILEM CPC8, 1975)Mô đun đàn hồi được tính với các kết quả đo ở chu kỳ gia tải thứ 5

ba

baEε−εσ−σ

=εΔσΔ

=

CHƯƠNG 2







Mục đích nhằm kiểm tra vật liệu bê tông sử dụng có đảm bảo yêucầu quy định trong hồ sơ thiết kế hay không ?

II.6 THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG DÙNG CHO KẾT CẤU BTCT

Hình dạng, kích thước và số lượng mẫu thử

- Mẫu thử dạng lập phương 15x15x15 cm

- Mẫu thí nghiệm được lấy theo tổ mẫu. Mỗi tổ mẫu gồm 03 mẫu

- Số lượng tổ mẫu phụ thuộc vào khối lượng bê tông thi công

(Theo TCVN 4453:1995)

CHƯƠNG 2







Bảo dưỡng mẫu- Các mẫu được bảo dưỡng theo quy trình bảo dưỡng của hạng mục kết cấuchế tạo bằng bê tông được lấy mẫu

- Các tổ mẫu được thí nghiệm ở tuổi 28 ngày. Bên cạnh đó thường lấy thêm01 tổ mẫu để thí nghiệm ở tuổi 7 ngày.

Tiến hành thí nghiệm và xử lý kết quả- Thí nghiệm nén để xác định cường độ chịu nén .Chú ý tốc độ gia tải đượclấy 6 ± 4 daN/cm2/s

- Xác định cường độ chịu nén R1, R2, R3 của các mẫu thí nghiệm

- Xác định cường độ chịu nén trung bình Rtb

R1 ≤ R2 ≤ R3

CHƯƠNG 2







III. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA THÉP

Quặng sắt Phôi thép Thanh thépLuyệnthép

Cánthép

- Dựa vào thành phần hóa học và phương pháp luyện để phân ra mác thép

- Thép xây dựng thường thuộc loại CT3, CT5 ( hàm lượng các bon tương ứng là 3 và 5 phần nghìn)

- Thép là loại vật liệu dẻo thường được thiết kế để làm việc chịukéo và chịu nén

CHƯƠNG 2







III.1. MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC CỦA THÉP

Quan hệ ứng suất – biến dạngQuan hệ ứng suất- biến dạng của vật liệu thép thông thường khi chịu tác dụng tải trọng kéo

O

AB

C

OA: Giai đoạn làm việc đàn hồi , quan hệ σ-ε là tuyến tính

AB: thép bị chảy dẻo, ứng suấtkhông tăng nhưng biến dạng tiếp tụctăng. Giai đoạn này xác định đượcgiới hạn chảy σc của cốt thép

BC: giai đoạn củng cố, ứng suất-biến dạng tăng theo quan hệ phi tuyến đến khi mẫu thí nghiệm bị pháhoại. Giai đoạn này xác định đượcgiới hạn bền σb của cốt thép

CHƯƠNG 2








Quan hệ ứng suất – biến dạng

Quan hệ ứng suất- biến dạng của vật liệu thép cường độ cao

- Không xác định được giới hạn chảykhi thí nghiệm

- Xác định giới hạn chảy quy ước : ứng suất mà tại đó biến dạng dư còn0,2%

- Giới hạn bền σb của thép được xác định tại thời điểm mẫu thử bị pháhoại

CHƯƠNG 2








Giới hạn chảy, giới hạn bền và biến dạng dài tương đối

Biến dạng dài tương đối :

Giới hạn chảy :

Giới hạn bền :

trong đó : Pc, Pb lần lượt là giá trị lực khi mẫu thí nghiệm bị chảy và khi bịphá hoại

Fo : diện tích tiết diện của mẫu thử

trong đó : Lo và L1: chiều dài tính toán ban đầu và sau khi bị phá hoại củamẫu thử

CHƯƠNG 2







III.2. PHƯƠNG PHÁP THỬ KÉO

Mẫu thí nghiệm

Mẫu thử tiêu chuẩn :

Mẫu thử nguyên dạng :

Chiều dài tính toán ban đầu của mẫu thử :

CHƯƠNG 2







III.2. PHƯƠNG PHÁP THỬ KÉO

Tiến hành thí nghiệm

Một số điểm cần lưu ý :

- Tốc độ gia tải

- Xác định thời điểm mẫu thí nghiệmbị chảy dẻo và bị phá hoại

- Đo đạc các thông số chiều dài trước và sau khi mẫu bị phá hoại đểxác định biến dạng tương đối

CHƯƠNG 2







- Thí nghiệm nhằm đánh giá độ dẻo của kim loại bằng cách uốn mẫuthử quanh một gối định trước

III.2. PHƯƠNG PHÁP THỬ UỐN

- Đánh giá khả năng chịu uốn thông qua mức độ phá hủy trên bềmặt mẫu thử tại vùng quanh gối uốn

α

MÉu thöGèi uèn

Gèi ®ì

- Mẫu thử được xem là đạt yêu cầu về uốn (hay có độ dẻo đạt yêucầu) nếu :

+ Đạt được góc uốn yêu cầu.

+ Trên bề mặt mẫu không xuất hiện vết nứt

CHƯƠNG 2







Các kết quả thí nghiệm thu được là cơ sở cho việc phân nhóm thép

III.3. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

Thép kết cấu(TCVN 1765: 75)

Thí nghiệm kéo Thí nghiệm uốn(a- chiều dày thép)

σch(daN/cm2)

σb (daN/cm2) ε (%) Db (mm) α (o)

CT38 (CT3) 2100÷2500 3800÷4900 23÷26 0,5 a 180

CT51 (CT5) 2600÷2900 5100÷6400 17÷20 3 a 180

CHƯƠNG 2







- Thép sử dụng trong các kết cấu BTCT (thép tròn trơn hoặc thép gai)

III.5. THÉP THANH CỐT BÊ TÔNG

Cân mẫu để xác định dung saitrọng lượng và đường kính thựccủa mẫu thử

CHƯƠNG 2







- Thí nghiệm kéo và uốn cho phép phân nhóm thép

III.5. THÉP THANH CỐT BÊ TÔNG

CHƯƠNG 2






IV. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TN KHÔNG PHÁ HoẠI ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VẬT LIỆUVÀ KẾT CẤU

IV. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KHÔNG PHÁHOẠI ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU

- Áp dụng cho các kết cấu công trình mới được xây dựng hoặc đãtồn tại trước thời điểm thí nghiệm

- Không yêu cầu có mẫu thí nghiệm, việc thử nghiệm được thực hiệntrực tiếp trên kết cấu công trình

- Không gây hư hỏng kết cấu thí nghiệm

- Cho phép thực hiện nhanh và nhiều phép thử

- Phương pháp này khắc phục được nhược điểm khi đánh giá chất lượng kết cấu thông qua chất lượng các mẫu thử ( do có sự saikhác)

CHƯƠNG 2








Phương pháp thí nghiệm không phá hoại cho phép xác định:

- Xác định cường độ vật liệu bê tông trên kết cấu công trình

- Xác định độ đồng nhất của bê tông

- Khảo sát khuyết tật trong kết cấu bê tông: vị trí và kích thước lỗrỗng; chiều sâu vết nứt

- Khảo sát cấu tạo cốt thép (chịu lực và cấu tạo) trong kết cấuBTCT : vị trí cốt thép, đường kính cốt thép, chiều dày lớp bảo vệ

- Xác định chiều sâu các-bo- nát hóa các kết cấu bê tông

- Xác định mức độ ăn mòn cốt thép trong kết cấu BTCT

- Xác định khả năng chống thấm của kết cấu bê tông

Đối với Kết cấu BT :

CHƯƠNG 2








- Xác định vị trí, kích thước khuyết tật trong các liên kết hàn

- Xác định chiều dày của thanh thép trong các kết cấu thép

- Xác định chiều dày lớp sơn bảo vệ

- Xác định mức độ ăn mòn kết cấu thép

Đối với Kết cấu thép :

CHƯƠNG 2







IV.1 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM DỰA TRÊN ĐỘ CỨNG BỀMẶT KẾT CẤU

- Độ cứng bề mặt của bê tông thay đổi cùng với tuổi và cường độcủa bê tông

- Bê tông có cường độ cao thì độ cứng bề mặt lớn và ngược lại

dh1

h2

VËt nÆng

BÒ mÆt bª t«ng

Tr−íc va ch¹m Sau va ch¹m

(h2 < h1)

Độ cứng bề mặt của vật liệu bê tông (H) thể hiện qua hai thông số- Độ nảy đàn hồi sau va chạm (n)

- Đường kính hay chiều sâu vết lõm tạo ra bởi va chạm

CHƯƠNG 2







IV.1 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM DỰA TRÊN ĐỘ CỨNG BỀMẶT KẾT CẤU

§é n¶y ®µn håi (n)

§é cøng bÒ mÆt (H)C−êng ®é (R)

§é cøng bÒ mÆt (H)

C−êng ®é (R)

§é n¶y ®µn håi (n)

CHƯƠNG 2







Phương pháp xác định cường độ bê tông bằng súngbật nảy Schmidt

Phương pháp thí nghiệm này được xây dựng năm 1948 bởi E. Schmidt (Thụy sĩ) dựa trên nguyên lý cường độ bê tông tỷ lệ với độnảy đàn hồi của vật nặng khi va chạm

CHƯƠNG 2








- Sơ đồ làm việc của Súng bật nảy Schmidt khi tiến hành thí nghiệm

CHƯƠNG 2








- Xây dựng biểu đồ chuẩn quan hệ Cường độ (R)- Độ nảy n

+ Để xác định cường độ bê tông ở hiện trường, cần tiến hành xây dựngbiểu đồ quan hệ thực nghiệm giữa cường độ nén phá hoại (R) và trị số bậtnảy trung bình (n) khi bắn trên các mẫu thử 15x15x15 được đúc trong quátrình thi công.

+ Số lượng mẫu thử ≥ 20 tổ mẫu (60 viên mẫu)

+ Các mẫu thử phải được cặp (giữ) trên máy nén với áp lực tối thiểu 5 daN/cm2 khi thí nghiệm bằng súng bật nảy

+ Xây dựng biểu đồ chuẩn cho 03 phương bắn : phương ngang, phương đứng từ trên xuống và phương đứng từ dưới lên

CHƯƠNG 2









Bảng quy đổi số đọc trên các phương bắn khác nhau về phương ngang(TCVN 171:1989)

CHƯƠNG 2









Theo TCXDVN 162:2004

- Nếu khoảng dao động cường độ bê tông nhỏ hơn 200 daN/cm2 thìquan hệ R-n là tuyến tính:

- Trường hợp ngược lại :

trong đó ao, a1, b0, b1 là các hệ số

CHƯƠNG 2








- Ví dụ về xây dựng biểu đồ chuẩn

Sai khác về cường độ < 200 daN/cm2

CHƯƠNG 2








- Ví dụ về xây dựng biểu đồ chuẩn

Quan hệ R_n được thiết lập dựatrên phương phápbình phương nhỏnhất

CHƯƠNG 2








Theo phương ngang Theo phương từ trênxuống Theo phương từ

dưới lên

Thí nghiệm kiểm tra cường độ BT tại hiện trường bằng súng bậtnảy theo tiêu chuẩn TCXDVN 162:2004

CHƯƠNG 2








Xác định kết cấuthí nghiệm

Lựa chọn vùngthí nghiệm

Chuẩn bị bề mặtvùng kiểm tra

+ Chọn vùng kiểm tra có bề mặt phẳng, nhẵn và khô ráo (tốt nhất là cácvùng được tạo hình bằng ván khuôn). Diện tích vùng kiểm tra ≥400 cm2

+ Tránh các vùng có khuyết tật ( bê tông bị rỗ, bị rạn nứt…)

+ Với kết cấu dạng thanh nên thí nghiệm tại 3 vùng khác nhau và khôngnhỏ hơn 1 vùng/md (ví dụ : hai đầu dầm và giữa dầm; chân cột, giữa cộtvà đỉnh cột)

+ Các điểm thí nghiệm cách nhau ít nhất 30 mm và cách mép cấu kiện ítnhất 50mm)

CHƯƠNG 2








Vùng bê tông phẳng, nhẵn Đục bỏ lớp vữa trát, mài nhẵn, phẳng bề mặt vùng kiểm tra

CHƯƠNG 2







Một số yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm

- Độ nhẵn, phẳng của bề mặt vùng kiểm tra

- Kích thước, hình dạng, độ cứng của kết cấu thí nghiệm

- Tuổi của bê tông ở thời điểm thí nghiệm : thí nghiệm cho kết quảchính xác nhất khi tuổi bê tông từ 7 ngày đến 3 tháng. Tốt nhất nên thínghiệm khi bê tông có tuổi từ 14 ÷ 56 ngày

CHƯƠNG 2







Một số yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm

- Độ ẩm của bề mặt kết cấu

- Ảnh hưởng do quá trình các-bo-nát hóa bề mặt bê tông

- Ảnh hưởng bởi thành phần cốt liệu cấu thành bê tông

CHƯƠNG 2







IV.2 PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG

- Độ đặc chắc của kết cấu bê tông ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ bêtông. Nếu độ đặc chắc cao thì cường độ của bê tông lớn và ngược lại

- Sóng siêm âm: là những dao động lan truyền trong môi trường vật chấtvới tần số từ 20Hz trở lên. Sóng siêu âm tuân theo những nguyên tắc củasóng cơ học.

- Vận tốc truyền sóng siêu âm V phụ thuộc vào các đặc trưng đàn hồi củamôi trường và độ đặc chắc của môi trường :

ρKEV D=

Trong đó : ( )( )μ+−

=2-1μ1

μ1K μ : hệ số Poisson

ED : mô đun đàn hồi động của vật liệu

ρ : tỷ trọng của vật liệu

Với bê tông thông thường V = 3000 ÷ 5000 m/s

CHƯƠNG 2








Sử dụng phương pháp siêu âm bê tông có thể giải quyếtcác vấn đề sau :

- Xác định cường độ và độ đồngnhất của bê tông

- Phát hiện các khuyết tật ( vị trí, kích thước) trong kết cấu bê tông

- Xác định chiều sâu vết nứt (haychiều dày lớp bê tông bị phá hủy)

CHƯƠNG 2








Nguyên lý của phương pháp siêu âm bê tông

1

2 3

4

6

5

7

1 – Bộ phận phát xung điện caoáp

2- Đầu phát sóng siêu âm

3- Đầu thu sóng siêu âm

4- Bộ phận khuếch đại

5- Bộ phận đếm thời gian

6, 7- Bộ phận hiển thị thời gian vàtín hiệu sóng siêu âm

CHƯƠNG 2








Nguyên lý của phương pháp siêu âm bê tông

Vận tốc truyền sóng siêu âm :tLV =

L : chiều dài đường truyền sóng siêu âm (m)

t : thời gian truyền sóng siêu âm (s)

CHƯƠNG 2








Các cách bố trí đầu dò siêu âm :

Đo xuyên

Chiều dài đường truyền L bằngkích thước kết cấu theo phương đo

L

CHƯƠNG 2









Đo góc

L

CHƯƠNG 2









Đo mặt

L

CHƯƠNG 2








Xác định cường độ bê tông bằng phương pháp siêu âm

VËn tèc (V)

C−êng ®é (R)

§é ®Æc ch¾c

§é ®Æc ch¾c

C−êng ®é (R)

VËn tèc (V)

R = f(V)

CHƯƠNG 2









- Số lượng tổ mẫu từ 10 đến 20 : đo vận tốc xung siêu âm xác địnhVi, ép mẫu xác định cường độ Rmi của từng tổ mẫu

- Xác định quan hệ R-V

- Cần xây dựng biểu đồ chuẩn quan hệ R- V ( cách xây dựng cùngphương pháp với xây dựng biểu đồ chuẩn cho súng bật nảy)

+ Nếu Rmimax - Rmi

min ≤ (60 – 0,1Rmtb) :

R = a0 + a1*V

+ Trường hợp ngược lại :

R = b0*eb1V

CHƯƠNG 2









Ví dụ về xây dựng biểu đồ chuẩn quan hệ R-V

CHƯƠNG 2








Xác định vị trí khuyết tật (bọt rỗng )trong kết cấu bê tông

D

d

L

Tạo lưới vùng khảo sát

tm

td

Kích thước bọt rỗng :

1ttL 2

m

d −+= )(dD

( kích thước đầu rò phải nhỏ hơn kích thước bọt rỗng)

CHƯƠNG 2








Xác định chiều sâu vết nứt

Vùng BT không nứt Vùng BT nứt

t m

t f

L L/2 L/2

h f

Chiều sâu vết nứt :

1tt

2L

2

m

ff −⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=h

CHƯƠNG 2








Xác định độ đồng nhất của kết cấu bê tông

- Độ đồng nhất của bê tông được đánh giá thông qua thông số K :

K = 1 - Cv

với Cv là hệ số biến sai về cường độ

- Sử dụng phương pháp siêu âm xác định cường độ bê tông Ri tại cácvùng khác nhau trên kết cấu

n

RR

n

1ii∑

==( )

1n

RRS

n

1i

2

i

−

−=∑=

RSCv =

Nếu K ≥ 0,7 : kết cấu được xem như có độ đồng nhất đạt yêu cầu

CHƯƠNG 2








Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc sóng siêu âm

- Ảnh hưởng của các thành phần cốt liệu của bê tông (hình dạng, khối lượng, tỷ lệ)

CHƯƠNG 2









- Ảnh hưởng của bề mặt tiếp xúc giữa đầu thu (phát) sóng siêu âmvà kết cấu thí nghiệm

- Ảnh hưởng của nhiệt độ trong kết cấu bê tông : khi nhiệt độ trongBT thay đổi từ 5 ÷ 300C thì không ảnh hưởng đến vận tốc siêu âm . Ngoài khoảng nhiệt độ này cần có hệ số điều chỉnh

(theo BS 1881 part 203, 1986)

CHƯƠNG 2









- Ảnh hưởng của độ ẩm của kết cấu bê tông : độ ẩm cao làm giảm vậntốc truyền sóng và ngược lại

- Ảnh hưởng của chiều dài đường truyền (đo mặt):

Theo RILEM:

Chiều dài tối thiểu là 100 mm khi đường kính cốt liệu lớn nhất < 30mm

Chiều dài tối thiểu là 150 mm khi đường kính cốt liệu lớn nhất < 40mm

CHƯƠNG 2









- Ảnh hưởng của cốt thép chịu lực

Cốt thép đặt vuông góc với phương truyền sóng

V: vận tốc truyền sóng trong kết cấu BTCT

Vc: vận tốc truyền sóng trong bê tông

Vs: vận tốc truyền sóng trong cốt thép

CHƯƠNG 2










Cốt thép đặt song song với phương truyền sóng

CHƯƠNG 2










Nếu :

Nếu : Bỏ qua ảnh hưởng của cốt thép

( Trong trường hợp này việc xác định vận tốc truyền sóng dọc theo cốtthép khó thực hiện, Vs thường được lấy từ 5200 ÷ 5900 m/s )

CHƯƠNG 2







IV. 3 PHƯƠNG PHÁP KẾT HỢP GIỮA SIÊU ÂM VÀ SÚNG BẬTNẢY

- Dựa trên mối tương quan giữa cường độ chịu nén của bê tông (R) vói haisố đo đặc trưng của phương pháp không phá hoại là vận tốc xuyên củasiêu âm (V) và độ cứng bề mặt của bê tông qua trị số (n) của súng bật nảy

R = f(V, n)

- Phương pháp này áp dụng trong trường hợp không xây dựng được biểu đồ chuẩn dùng để xác định cường độ nén của bê tông bằng phương phápkhông phá hoại

- Áp dụng trong trường hợp bê tông có cường độ từ 100 ÷ 350 daN/cm2

CHƯƠNG 2








Bảng xác định cường độ BT tiêu chuẩn R0 (daN/cm2) theo TCVN 171:1989

Theo TCVN 171:1989, cường độ bê tông được xác định theo công thức:

R = C0* R0

Hệ số kể đến ảnh hưởngcủa thành phần cốt liệu củabê tông

CHƯƠNG 2








Một số quan hệ thực nghiệm R =f(V,n)

R = k0 + k1n + k2V4

R = k0naVb

R = V(k0 + k1n + k2n2 + k3n3)

Samarin et al, 1981:

Schickert, 1984 :

Tanigawa et al, 1982 :

CHƯƠNG 2







IV.4 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT CẤU TẠO CỐT THÉP TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

- Xác định vị trí cốt thép trongkết cấu BTCT

- Xác định chiều dày lớp bảo vệ

- Xác định đường kính cốt thép

Phạm vi áp dụng của phương pháp thí nghiệm :

Nguyên lý của phương pháp :

Dựa trên hiệu ứng của hiện tượng cảm ứng điện từ.

CHƯƠNG 2







IV.4 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT CẤU TẠO CỐT THÉP TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Một số hình ảnh thí nghiệm tại hiện trường

CHƯƠNG 2







IV.5 PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG SIÊU ÂM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN LIÊN KẾT KẾT CẤU THÉP

- Đánh giá chất lượng mối hàn liên kết trong kết cấu thép, phát hiệncác khuyết tật trong đường hàn

- Kiểm tra chiều dày kết cấu thép

+ Độ sâu và chiều dài kim loại hàn không ngấu

+ Kích thước các khuyết tật như rỗ khí hoặc khuyết tật dạng xỉ

Thiết bị siêu âm đường hàn

CHƯƠNG 2







IV.5 PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG SIÊU ÂM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN LIÊN KẾT KẾT CẤU THÉP

- Một số hình ảnh kiểm tra chất lượng liên kết hàn tại hiện trường

Thí nghiệm kết cấu công trình chịu tải trọng tĩnh


CHƯƠNG 3


CHƯƠNG 3

THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH CHỊU TẢI

TRỌNG TĨNH

I. CÁC KHÁI NIỆM

II. TẢI TRỌNG THÍNGHIỆM

III. THIẾT KẾ THÍNGHIỆM VỚI TẢITRỌNG TĨNH

IV. BỐ TRÍ DỤNGCỤ ĐO

IV. ĐÁNH GIÁ KẾTQUẢ THÍ NGHIỆM


II. TẢI TRỌNG THÍ NGHIỆM

III. THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VỚI TẢI TRỌNG TĨNH

IV. BỐ TRÍ DỤNG CỤ ĐO

V. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

NỘI DUNG CỦA CHƯƠNG 3

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH







KẾT CẤUCÔNG TRÌNH

THIẾT KẾ

THỰC TẾLÀM VIỆC

ĐỘ BỀN

ĐỘ CỨNG

KHẢ NĂNG CHỐNG NỨT

?

ĐỊNH NGHĨA:

THÍ NGHIỆM KC VỚI TẢI TRỌNG TĨNH LÀ TN BẰNG CÁCH CHẤT TẢITỪ TỪ LÊN KẾT CẤU NHẰM XÁC ĐỊNH SỰ TƯƠNG QUAN GiỮA CÁC GIÁ TRỊ THỰC TẾ VÀ THIẾT KẾ CỦA ĐỘ BỀN, ĐỘ CỨNG VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG NỨT (TCXDVN 274 : 2002)

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






TẢI TRỌNG THÍ NGHIỆM TĨNH :

LÀ NGOẠI LỰC TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU TN VÀ THỎA MÃN CÁC ĐIỀU KIỆN SAU :

• GIÁ TRỊ CỦA TẢI TRỌNG KHÔNG PHỤ THUỘC VÀO THỜI GIAN

• KHI TÁC DỤNG KHÔNG GÂY RA LỰC XUNG LÊN KẾT CẤU TN

VAI TRÒ CỦA TN TẢI TRỌNG TĨNH TRONG THỰC TẾ

NGHIÊN CỨUKHOA HỌC

• NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA VẬT LIỆU MỚI, KẾT CẤU MỚI

• QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN, QUY PHẠM

• XÁC ĐỊNH CÁC HỆ SỐ THỰC NGHIỆM PHỤC VỤ CHO TÍNH TOÁN

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






THÍ NGHIỆM KHẢ NĂNG CHỊU NÉN CỦA KẾT CẤU CHẾ TẠO BẰNGVẬT LIỆU BÊ TÔNG NHẸ

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH





IV. ĐÁNH GIÁ KẾTQUẢ THÍ NGHIỆM NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU LIÊN

HỢP DẦM THÉP – BẢN SÀN BTCT

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH





IV. ĐÁNH GIÁ KẾTQUẢ THÍ NGHIỆM THÍ NGHIỆM SỰ LÀM VIỆC CỦA TẤM TÔN TONMAT

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






THÍ NGHIỆM SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN BUBBLE DECK

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH











NGHIÊN CỨUKHOA HỌC THỰC TẾ SẢN XUẤT

• TN PHỤC VỤ NGHIỆM THU CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH





IV. ĐÁNH GIÁ KẾTQUẢ THÍ NGHIỆM THÍ NGHIỆM THỬ TẢI NGHIỆM THU HẠNG MỤC « NHÀ CẦU » - ME

LINH PLAZA

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH





IV. ĐÁNH GIÁ KẾTQUẢ THÍ NGHIỆM THÍ NGHIỆM THỬ TẢI NGHIỆM THU HỆ GIÀN MÁI KHÔNG GIAN –

NHÀ THI ĐẤU VIỆT TRÌ – PHÚ THỌ

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH











NGHIÊN CỨUKHOA HỌC THỰC TẾ SẢN XUẤT

• TN PHỤC VỤ NGHIỆM THU CÔNG TRÌNH

• TN ĐÁNH GIÁ SỰ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH ĐANG SỬ DỤNG

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH





IV. ĐÁNH GIÁ KẾTQUẢ THÍ NGHIỆM THỬ TẢI Ô SÀN TÒA NHÀ PRUDENCIAL AA

– NGUỒN http://www.polycons.vn/vi/thu-tai-cong-trinh.html

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






II.1. YÊU CẦU VỚI TẢI TRỌNG THÍ NGHIỆM

• CÓ THỂ CÂN, ĐO, ĐONG ĐẾM ĐƯỢC VÀ ĐẢM BẢO ĐỘ CHÍNH XÁC CẦN THIẾT.

• ĐÁP ỨNG ĐƯỢC CÁC GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG YÊU CẦU

• ĐẢM BẢO TRUYỀN TRỰC TIẾP VÀ ĐẦY ĐỦ LÊN KẾT CẤU THÍNGHIỆM (YÊU CẦU SAI SỐ KHÔNG QUÁ 1,5% VỚI TN TRONG PHÒNG VÀ 5% KHI TN TẠI HIỆN TRƯỜNG)

• CÓ GIÁ TRỊ ỔN ĐỊNH KHI TÁC DỤNG LÂU DÀI

II. TẢI TRỌNG THÍ NGHIỆM

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






II.2. CÁC DẠNG TẢI TRỌNG TĨNH

• TẢI TRỌNG PHÂN BỐ

- CƯỜNG ĐỘ TẢI NHỎ

- MẬT ĐỘ PHÂN BỐ CAO

TN KẾT CẤU VÓ BỀ MẶTCHỊU TẢI LỚN (TẤM, BẢN…)

• TẢI TRỌNG TẬP TRUNG

- CƯỜNG ĐỘ LỚN

- MẬT ĐỘ PHÂN BỐ THẤPTN KẾT CẤU DẠNG THANH

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






II.3. TẢI TRỌNG PHÂN BỐ TĨNH

II.3.1. CÁC BIỆN PHÁP TẠO TẢI TRỌNG

• SỬ DỤNG VẬT LIỆU RỜI

- CÁC VL RỜI NHƯ CÁT, ĐÁ, XI MĂNG, GẠCH….. ĐƯỢC SỬ DỤNGLÀM TẢI TRỌNG THÍ NGHIỆM

- CÁC VL ĐƯỢC ĐÓNG THÀNH BAO VÀ XẾP THÀNH HÀNG KHỐITRÊN BỀ MẶT KC THÍ NGHIỆM

L1 < L/6 ; L2 = 5 ÷ 10 cm

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH









- KHÔNG ĐỔ VL THÀNH ĐỐNG LÊN BỀ MẶT KC THÍ NGHIỆM

- GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG BỊ ẢNH HƯỞNG BỞI MÔI TRƯỜNG

- CHẤT VÀ HẠ TẢI MẤT NHIỀU THỜI GIAN

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH









SỬ DỤNG BAO CÁT LÀM TẢI TRỌNG TN

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH









SỬ DỤNG BAO CÁT LÀM TẢI TRỌNG TN

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH








• SỬ DỤNG VẬT LIỆU VIÊN KHỐI

- VÍ DỤ GẠCH NUNG, QUẢ CÂN….

SỬ DỤNG QUẢ CÂN

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH








• SỬ DỤNG VẬT LIỆU VIÊN KHỐI

SỬ DỤNG CÁC TẤM BT

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH








• SỬ DỤNG NƯỚC

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH








• SỬ DỤNG NƯỚC

- XÁC ĐỊNH CHÍNH XÁC GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG BẰNG CHIỀU CAO CỘT NƯỚC

- TĂNG VÀ HẠ TẢI DỄ DÀNG VÀ ĐỒNG THỜI

- YÊU CẦU BỀ MẶT KẾT CẤU PHẢI PHẲNG VÀ NẰM NGANG

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH








• SỬ DỤNG KÍCH THỦY LỰC VÀ HỆ DẦM TRUYỀN

- TĂNG, HẠ TẢI NHANH VÀ ĐỒNG ĐỀU

- QUAN SÁT ĐƯỢC BỀMẶT KC KHI TN

- KHÔNG CÓ HIỆN TƯỢNG NGĂN CẢNBIẾN DẠNG DO MA SÁT DO TiẾP XÚC GiỮA TẢITN VÀ BỀ MẶT KC

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH







II.3.2. NGUYÊN TẮC ĐẶT TẢI TRỌNG PHÂN BỐ LÊN KẾT CẤU

* NGUYÊN TẮC : LÀ LÀM XUẤT HIỆN ĐƯỢC TRÊN KC (CÔNG TRÌNH) TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG MONG MUỐN

* MỘT SỐ VÍ DỤ :

BẢN ĐƠN KÊ TỰ DOBẢN LIÊN TỤC NHIỀU NHỊP

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






II.3. TẢI TRỌNG TẬP TRUNG

* SỬ DỤNG KÍCH THỦY LỰC

TN ĐỘ BỀN UỐN CỦA CỌC BTCT Ứng LỰC TRƯỚC

TẢI TRỌNG DO KÍCH THỦY LỰC TẠO RA :

P = A* V (KG)A: DiỆN TÍCH PIT TÔNG THỦY LỰC ; V : SỐ VẠCH CHỈ TRÊN ĐỒNG HỒ ĐO ÁP LỰC DẦU (1 V = 1 KG/CM2 )

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






II.3. TẢI TRỌNG TẬP TRUNG

* SỬ DỤNG HỆ ĐÒN BẨY

KC THÍ NGHIỆM

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






II.4. GIÁ TRỊ CỦA TẢI TRỌNG THÍ NGHIỆM

* CĂN CỨ VÀO MỤC ĐÍCH CỦA TN ĐỀ XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ CỦA TẢITRỌNG TN

* CẦN XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG TN ĐỂ CHUẨN BỊ PHƯƠNG ÁN GIA TẢI CHO PHÙ HỢP

II.4.1 TRƯỜNG HỢP TN ĐÁNH GIÁ KẾT CẤU BT VÀ BTCT ĐÚC SẴN (KẾTCẤU RIÊNG LẺ)

* TẢI TRỌNG KIỂM TRA ĐỘ BỀN Pktrb

Pktrb = C * [Ptt]

Trong đó C là hệ số ; [Ptt] là tải trọng xác định khả năng chịu lực củatiết diện

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






CÁCH XÁC ĐỊNH HỆ SỐ C

Trường hợp 1 : phá hủy do ứng suất trong cốt thép chịu lực ở tiết diệnthẳng góc hay tiết diện xiên đạt đến giới hạn chảy của thép trước khi bêtông vùng nén bị phá vỡ

Trường hợp 2 : phá hủy do bê tông vùng nén bị phá hủy trước khi cốt thépchịu kéo đạt đến giới hạn chảy (phá hoại dòn)

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






* TẢI TRỌNG KIỂM TRA ĐỘ CỨNG

ĐƯỢC XÁC ĐỊNH THEO TỔ HỢP BẤT LỢI NHẤT CỦA TẢI TRỌNG TIÊU CHUẨN ( GỒM TẢI TRỌNG THƯỜNG XUYÊN, TẢI TRỌNG TẠM THỜIDÀI HẠN VÀ NGẮN HẠN)

* TẢI TRỌNG KIỂM TRA HÌNH THÀNH VÀ MỞ RỘNG VẾT NỨT

- TẢI TRỌNG KIỂM TRA HÌNH THÀNH VẾT NỨT : TẢI TRỌNG ỨNG VỚIVẾT NỨT ĐẦU TIÊN

- TẢI TRỌNG KIỂM TRA MỞ RỘNG VẾT NỨT : TẢI TRỌNG ỨNG VỚI BỀRỘNG VẾT NỨT ĐỊNH TRƯỚC

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






TẢI TRỌNG KIỂM TRA HÌNH THÀNH VÀ MỞ RỘNG VẾT NỨT(TCXDVN 356-2005)

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






II.4.2 TRƯỜNG HỢP TN KẾT CẤU BTCT TRÊN CÔNG TRÌNH ( SỰ LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI CỦA CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU)

- TN KẾT CẤU BTCT TẠI HIỆN TRƯỜNG THƯỜNG THỰC HIỆN VỚI KẾTCẤU DẦM, SÀN LÀM VIỆC CHỊU UỐN

- TN NHẰM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CẤU KIỆN ( SẼ TRÌNH BÀY CHI TIẾT TRONG PHẦN IV )

- GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG TN KHÔNG NHỎ HƠN 90% TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN

- KHI TÍNH TẢI TRỌNG TN, CẦN LƯU Ý TRỪ ĐI TRỌNG LƯỢNG BẢNTHÂN CỦA KẾT CẤU TN , TRỌNG LƯỢNG THIẾT BỊ (NẾU CÓ)

PTN ≥ 90% PTT

PTT = 1,1* (TẢI TRỌNG THƯỜNG XUYÊN) + 1,3* (TẢI TRỌNG TẠMTHỜI )

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






TẢI TRỌNG TN THEO QUY ĐỊNH CỦA MỘT SỐ NƯỚC

D: Dead load ; L : Living load

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






II.5. PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI THÍ NGHIỆM

II.5. 1 PHÂN CẤP TẢI TRỌNG THÍ NGHIỆM

TẢI TRỌNG TN ĐƯỢC PHÂN CHIA THÀNH TỪNG CẤP :

- CÓ NHIỀU SỐ LIỆU VỀ QUAN HỆ TẢI TRỌNG – THAM SỐ KHẢOSÁT

- PHÁT HIỆN CÁC SỰ CỐ TRONG QUÁ TRÌNH TN, TRÁNH ĐƯỢCSỰ PHÁ HoẠI ĐỘT NGỘT CỦA ĐỐI TƯỢNG THÍ NGHIỆM BỚI CÁC YẾU TỐ KHÓ DỰ BÁO TRƯỚC ĐƯỢC

- THỜI GIAN TN PHỤ THUỘC VÀO SỐ LƯỢNG CẤP TẢI

- THƯỜNG PHÂN CHIA TẢI TRỌNG TN THÀNH 5 ÷ 10 CẤP, GIÁ TRỊMỖI CẤP TẢI TN BẰNG 1/5 ÷ 1/10 GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG TN

-GIÁ TRỊ MỖI CẤP TẢI CÓ THỂ KHÁC NHAU. KHI TẢI TRỌNG GẦN ĐẠT ĐẾN GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG TN NÊN CHIA NHỎ CẤP TẢI HƠN

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH







II.5. 1 PHÂN CẤP TẢI TRỌNG THÍ NGHIỆM

TẢI TRỌNG THỬ :

- MỤC ĐÍCH : LOẠI TRỪ CÁC SAI SỐ VỀ LẮP DỰNG KẾT CẤU TN VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC ỔN ĐỊNH CỦA HỆ ( KC TN VÀ HỆ GIA TẢI )

- GIÁ TRỊ CỦA TẢI TRỌNG THỬ :

PTHỬ = (1/5 ÷ 1/10) PTN

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH







II.5.2 PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI, GiỮ TẢI VÀ DỠ TẢI

- GIA TẢI LÊN KẾT CẤU TN THEO TỪNG CẤP PHÂN TẢI

- HAI CÁCH GIA TẢI ĐƯỢC SỬ DỤNG :

TĂNG TẢI LIÊN TỤC THEO TỪNG CẤP

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH









- HAI CÁCH GIA TẢI ĐƯỢC SỬ DỤNG :

TĂNG VÀ HẠ TẢI KẾT HỢP

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH









GIỮ TẢI TRỌNG

DỠ TẢI TRỌNG

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH








GIỮ TẢI TRỌNG :

- Ở MỖI CẤP TẢI TRỌNG CẦN GIỮ TẢI KHÔNG ĐỔI TRONG MỘTKHOẢNG THỜI GIAN CHO ĐẾN KHI CÁC THAM SỐ KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH

- THEO TCXDVN 363 : 2006 : « KẾT CẤU ĐƯỢC COI LÀ ỔN ĐỊNH SAU MỖI CẤP TẢI KHI SỐ GIA VỀ ĐỘ VÕNG SAU 5 PHÚT NHỎ HƠN 10% ĐỘ VÕNG BAN ĐẦU Ở CẤP TẢI ĐÓ »

- SAU KHI CHẤT TOÀN BỘ TẢI TRỌNG, THỜI GIAN GIỮ TẢI Ở CẤPCUỐI CÙNG LÀ 24 H

DỠ TẢI TRỌNG :

- THỰC HIỆN NGƯỢC VỚI QUÁ TRÌNH TĂNG TẢI

- CẤP DỠ TẢI CÓ THỂ BẰNG HOẶC ÍT HƠN CẤP TĂNG TẢI

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






III.1. XÂY DỰNG ĐỀ CƯƠNG THÍ NGHIỆM

III. THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VỚI TẢI TRỌNG TĨNH

• CÁC NỘI DUNG CHÍNH CẦN XÁC ĐỊNH TRONG ĐỀ CƯƠNG TN :

- ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU THÍ NGHIỆM (DẠNG KẾT CẤU, HiỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG VỚI KC TRÊN CÔNG TRÌNH ….)

- YÊU CẦU VÀ MỤC ĐÍCH CỦA THÍ NGHIỆM

- CÁC TIÊU CHUẨN THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QuẢ THÍNGHIỆM ĐƯỢC SỬ DỤNG

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






- XÁC ĐỊNH PHƯƠNG THỨC GIA TẢI : DẠNG TẢI TRỌNG, GIÁ TRỊ TẢITRỌNG, …. (NỘI DUNG CHI TIẾT TRÌNH BÀY Ở PHẦN II)

- XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ BỐ TRÍ DỤNG CỤ ĐO

- THIẾT KẾ BIỆN PHÁP AN TOÀN CHO THÍ NGHIỆM

- CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

- XÂY DỰNG SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM VỚI CÁC THÍ NGHIỆM THỬ TẢITRONG PHÒNG TN ( VỚI KẾT CẤU TRÊN CÔNG TRÌNH LÀ SƠ ĐỒ LÀM ViỆC THỰC CỦA KẾT CẤU)

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






III.2. LỰA CHỌN ĐỐI TƯỢNG THÍ NGHIỆM

• TRONG NCKH : ĐỐI TƯỢNG TN LÀ MẪU THỬ ĐƯỢC CHẾ TẠO PHỤCVỤ VIỆC NGHIÊN CỨU

• CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG :

- CÔNG TRÌNH CÓ SỰ CỐ : KẾT CẤU BỊ HƯ HỎNG, KHUYẾT TẬT HOẶCCÓ NGHI NGỜ VỀ CHẤT LƯỢNG

- CÔNG TRÌNH XÂY MỚI : TN NHẰM MỤC ĐÍCH NGHIỆM THU; KẾT CẤU TN ĐƯỢC CHỌN PHẢI ĐẠI DiỆN CHO SỰ LÀM ViỆC CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

•CẤU KIỆN CHẾ TẠO SẴN :

4TỪ 1001 ĐẾN 3000

3TỪ 251 ĐẾN 1000

2DƯỚI 250

SỐ CẤU KIỆN THÍ NGHIỆM TỐITHIỂU

SỐ LƯỢNG CẤU KIỆN CHẾTẠO GiỮA CÁC ĐỢT TN

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






III.3. LẮP DỰNG ĐỐI TƯỢNG TN

III.3.1.YÊU CẦU CHUNG

- ĐẢM BẢO LÀM VIỆC ĐÚNG VỚI SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN

- CÁC BIỆN PHÁP GIỮ ỔN ĐỊNH CHO KẾT CẤU TN KHÔNG GÂY RA SỰ NGĂN CẢN BIẾN DẠNG, CHUYỂN VỊ CỦA KẾT CẤU

- ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO NGƯỜI, THIẾT BỊ TN TRONG QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM

III.3.2.CẤU TẠO GỐI TỰA LIÊN KẾT

- GỐI KHỚP DI ĐỘNG

CON LĂN HÌNH TRỤ

BẢN THÉP

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






- GỐI KHỚP CỐ ĐỊNH

- GỐI NGÀM

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






- SƠ ĐỒ GỐI TỰA SÀN BTCT

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






III.3.3. BIỆN PHÁP GIỮ ỔN ĐỊNH CHO KC VÀ AN TOÀN KHI THÍNGHIỆM

KHI TN CÁC KẾT CẤU CÓ DẠNG THANH, KẾT CẤU DÀN THÉP…CẦN CÓ BIỆN PHÁP GIỮ ỔN ĐỊNH CHO KẾT CẤU TRONG QUÁTRÌNH THÍ NGHIỆM

- BIỆN PHÁP GIỮ ỔN ĐỊNH

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






- BIỆN PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN

HỆ GIÁO CHỐNG AN TOÀN KHI TN SÀN BUBBLE DECK

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH




IV. BỐ TRÍ DỤNGCỤ, THIẾT BỊ ĐO


IV.1. YÊU CẦU CHUNG VỚI DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ĐO

- CÓ ĐỘ NHẠY VÀ KHOẢNG ĐO PHÙ HỢP VỚI GIÁ TRỊ CỦA THAM SỐKHẢO SÁT

- ÍT BỊ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG

- TRONG CÙNG MỘT PHÉP ĐO, NÊN BỐ TRÍ CÁC DỤNG CỤ ĐO CÓCÙNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT ( CHUẨN ĐO, HỆ SỐ KHUẾCH ĐẠI )

IV. BỐ TRÍ DỤNG CỤ THIẾT BỊ ĐO

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






IV.2. DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ

- SỬ DỤNG ĐỂ ĐO ĐỘ VÕNG CỦA KẾT CẤU TN

- ĐỐI VỚI KẾT CẤU CHỊU UỐN, CẦN BỐ TRÍ TỐI THIỂU 3 DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐƯỢC ĐỘ VÕNG

- THƯỜNG BỐ TRÍ DỤNG CỤ ĐO TẠI CÁC GỐI TỰA, CÁC VỊ TRÍ CÓCHUYỂN VỊ LỚN VÀ CÁC VỊ TRÍ CÓ THỂ XẢY RA MẤT ỔN ĐỊNH

BỐ TRÍ DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






MỘT SỐ VÍ DỤ

ĐO ĐỘ VÕNG CỦA TẤM TÔN TONMAT BẰNG INDICATOR

ĐO ĐỘ VÕNG SÀN BUBBLE DECK BẰNG INDICATOR

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






IV.3. DỤNG CỤ ĐO BIẾN DẠNG

- CĂN CỨ VÀO TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT BAN ĐẦU ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ ĐO

- XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI CHUẨN ĐO : VỚI VL KIM LoẠI CHỌN CHUẨN ĐO NHỎ; VỚI VL BÊ TÔNG CẦN TĂNG CHIỀU DÀI CHUẨN ĐO

ĐO BIẾN DẠNG SÀN BTCT BẰNG TENZOMET ĐÒN

ĐO BIẾN DẠNG VÙNG CHỊU KÉO SÀN BTCT BẰNG INDICATOR KẾT HỢP THANH CHỐNG

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






IV.1. GHI CHÉP SỐ LIỆU TRÊN CÁC DỤNG CỤ ĐO

- GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG VÀ SỐ ĐỌC TRÊN CÁC DỤNG CỤ ĐO TƯƠNG ỨNG CỦA TỪNG CẤP TẢI.

- GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG KHI XUẤT HIỆN VẾT NỨT ĐẦU TIÊN ( THEO PHƯƠNG VUÔNG GÓC, THEO PHƯƠNG XIÊN)

- GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG, ĐỘ VÕNG VÀ BỀ RỘNG VẾT NỨT KHI CẤUKIỆN BỊ PHÁ HỦY

- CẤU KIỆN BỊ PHÁ HỦY (MẤT KHẢ NĂNG CHỊU LỰC) THỂ HIỆN ỞCÁC ĐẶC TRƯNG SAU :

+ ĐỘ VÕNG VÀ VẾT NỨT TĂNG LIÊN TỤC KHI GiỮ NGUYÊN TẢI TRỌNG.

+ CỐT THÉP BỊ CHẢY DẺO TRƯỚC KHI BT VÙNG NÉN VỊ PHÁ VỠ.

+ BÊ TÔNG VÙNG NÉN BỊ VỠ VÀ CỐT THÉP VÙNG KÉO BỊ ĐỨT

IV. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐO

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






MỘT SỐ HÌNH ẢNH PHÁ HỦY CỦA KẾT CẤU CHỊU UỐN

BT VÙNG NÉN BỊ PHÁ HỦY PHÁ HỦY DO LỰC CẮT

PHÁ HỦY DO MÔ MEN UỐN

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






THEO DÕI VÀ VẼ SƠ ĐỒ SỰ PHÁT TRIỂN VẾT NỨT

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






IV.2. TRƯỜNG HỢP KẾT CẤU BT VÀ BTCT ĐÚC SẴN

VIỆC ĐÁNH GIÁ KẾT QuẢ TN ĐƯỢC THỰC HiỆN THEO CHỈ DẪNTRONG TCXDVN 274 : 2002 ( KẾT CẤU LÀM VIỆC RIÊNG LẺ )

IV.2. 1 ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN

- ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN ĐƯỢC THỰC HIỆN BẰNG CÁCH SO SÁNH TẢITRỌNG PHÁ HỦY THỰC TẾ VỚI TẢI TRỌNG KIỂM TRA ĐỘ BỀN ( ĐƯỢC QUY ĐỊNH TRONG TIÊU CHUẨN HoẶC HỒ SƠ THIẾT KẾ)

- KẾT CẤU TN ĐƯỢC XEM LÀ ĐẠT ĐỘ BỀN NẾU :

KHI TN VỚI 2 CẤU KIỆN :

TẢI TRỌNG PHÁ HỦY Pph ≥ 95% TẢI TRỌNG KIỂM TRA BỀN


TẢI TRỌNG PHÁ HỦY Pph ≥ 90% TẢI TRỌNG KIỂM TRA BỀN

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






IV.2. 1 ĐÁNH GIÁ ĐỘ CỨNG

- ĐỘ CỨNG CỦA KẾT CẤU TN ĐƯỢC THỰC HIỆN BẰNG CÁCH SO SÁNH GIỮA ĐỘ VÕNG THỰC TẾ VÀ ĐỘ VÕNG KIỂM TRA

- KẾT CẤU TN ĐƯỢC XEM LÀ ĐẠT ĐỘ CỨNG NẾU :


ĐỘ VÕNG THỰC TẾ fthuc ≤ 115% ĐỘ VÕNG KIỂM TRA fkt


ĐỘ VÕNG THỰC TẾ fthuc ≤ 120% ĐỘ VÕNG KIỂM TRA fkt

- GIÁ TRỊ CỦA ĐỘ VÕNG KIỂM TRA THƯỜNG ĐƯỢC LẤY BẰNG ĐỘVÕNG GIỚI HẠN QUY ĐỊNH TRONG CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






IV.2. 1 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỐNG NỨT

KHẢ NĂNG CHỐNG NỨT ĐƯỢC ĐÁNH GIÁ THEO TẢI TRỌNG HÌNH THÀNH VẾT NỨT ĐẦU TIÊN TRONG BT ( CẤP CHỐNG NỨT 1) VÀTHEO BỀ RỘNG VẾT NỨT (CẤP CHỐNG NỨT 2, 3)

- KHẢ NĂNG CHỐNG NỨT CỦA KẾT CẤU ĐƯỢC CHIA LÀM 3 CẤP

+ CẤP 1: KHÔNG CHO PHÉP XUẤT HIỆN VẾT NỨT

+ CẤP 2: CHO PHÉP CÓ SỰ MỞ RỘNG NGẮN HẠN CỦA VẾT NỨT VỚI BỀRỘNG HẠN CHẾ SAU ĐÓ VẾT NỨT ĐƯỢC KHÉP KÍN LẠI

+ CẤP 3 : CHO PHÉP CÓ SỰ MỞ RỘNG NGẮN HẠN CỦA VẾT NỨT VỚIBỀ RỘNG HẠN CHẾ VÀ SỰ MỞ RỘNG DÀI HẠN VỚI BỀ RỘNG HẠN CHẾ

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH







THEO YÊU CẦU HẠN CHẾ THẤM (TCXDVN 356 : 2005 )

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH







THEO YÊU CẦU BẢO VỆ CỐT THÉP (TCXDVN 356 : 2005 )

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






- CẤU KIỆN CÓ YÊU CẦU CHỐNG NỨT CẤP 2 :

BỀ RỘNG VẾT NỨT LỚN NHẤT ≤ 1,10 * BỀ RỘNG VẾT NỨT GIỚI HẠN

- CẤU KIỆN CÓ YÊU CẦU CHỐNG NỨT CẤP 3 :

BỀ RỘNG VẾT NỨT LỚN NHẤT ≤ 1,15 * BỀ RỘNG VẾT NỨT GIỚI HẠN

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






IV.2. TRƯỜNG HỢP KẾT CẤU BTCT CHỊU UỐN TRÊN CÔNG TRÌNH TẠI HIỆN TRƯỜNG

VIỆC ĐÁNH GIÁ KẾT QuẢ TN ĐƯỢC THỰC HIỆN THEO CHỈ DẪNTRONG TCXDVN 363 : 2006

* KẾT CẤU TN ĐƯỢC COI LÀ KHÔNG ĐẠT YÊU CẦU VỀ KHẢ NĂNG CHIU LỰC (HOẶC SẮP BỊ PHÁ HOẠI ) NẾU CÓ MỘT TRONG NHỮNG DẤU HIỆUSAU:

+ BÊ TÔNG VÙNG NÉN BỊ VỠ

+ MẤT ỔN ĐỊNH KẾT CẤU

+ PHÁ HOẠI CỤC BỘ CÓ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN KHI TẢITRỌNG KHÔNG ĐỔI

+ BIẾN DẠNG HOẶC ĐỘ VÕNG DO CẤP TẢI CuỐI CÙNG GÂY RA BẰNG HoẶC LỚN HƠN TỔNG BIẾN DẠNG, ĐỘ VÕNG CỦA NĂM CẤP TẢI TRƯỚC ĐÓ GÂY RA

+ BỀ RỘNG VẾT NỨT >= 1,5MM VÀ CHIỀU DÀI VẾT NỨT >= 200 MM

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






* KẾT CẤU TN ĐƯỢC COI LÀ ĐẠT YÊU CẦU VỀ KHẢ NĂNG CHIU LỰC KHI :

TRONG ĐÓ :

ln : CHIỀU DÀI NHỊP CỦA KẾT CẤU TN

h : CHIỀU CAO TIẾT DiỆN CỦA KẾT CẤU TN

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






IV.3. VAI TRÒ CỦA VIỆC XÁC ĐỊNH QUAN HỆ TẢI TRỌNG–ĐỘ VÕNG (P–f) TRONG THÍ NGHIỆM KẾT CẤU CHỊU UỐN

- QUAN HỆ P-f ĐƯỢC THIẾT LẬP TỪ CÁC SỐ LIỆU THU ĐƯỢCTỪ CÁC DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ CỦA KẾT CẤU

- ĐỘ VÕNG LỚN NHẤT ĐO ĐƯỢC Ở TIẾT DIỆN GIỮA NHỊP

OA : GIAI ĐOẠN KC LÀM VIỆC ĐÀN HỒI, ĐIỂM A TƯƠNG ỨNG VỚI TẢITRỌNG HÌNH THÀNH VẾT NỨT ĐẦU TIÊNAB : GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN VẾT NỨT. ĐIỂM B TƯƠNG ỨNG THỜI ĐIỂMCỐT THÉP CHỊU KÉO BẮT ĐẦU BỊ CHẢY DẺOBC: CỐT THÉP CHỊU KÉO BỊ CHẢY DẺO. ĐiỂM C TƯƠNG ỨNG KHI KẾT CẤU HẾT KHẢ NĂNG CHỊU LỰC

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






PHỤ LỤC :

ĐỘ VÕNG CHO PHÉP CỦA CÁC CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP

(TCXDVN 338:2005. Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế).

CHƯƠNG 3


TRỌNG TĨNH






Thí nghiệm công trình chịu tácdụng của tải trọng động


CHƯƠNG 4


CHƯƠNG 4

Thí nghiệm côngtrình chịu tảitrọng động

I. PHẦN MỞ ĐẦU

II. SỰ LÀM VIỆCCỦA CÔNG TRÌNH DƯỚI TẢI TRỌNG ĐỘNG

III. TẢI TRỌNG ĐỘNG

V. ĐÁNH GIÁ KẾTQUẢ

IV. PHƯƠNG PHÁP THÍNGHIỆM

NỘI DUNG CHƯƠNG 4


II. SỰ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH DƯỚI TẢI TRỌNG ĐỘNG


IV. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KẾT CẤU (CÔNG TRÌNH) CHỊUTÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG

V. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

CHƯƠNG 4

Thí nghiệmcông trình chịutải trọng động







Đo đạc dao động kết cấu công trình giữ vai trò quan trọng. Bên cạnhviệc nghiên cứu khoa học ( trong PTN), nó có vai trò quan trọng trongthực tế sản xuất :

- Khi Thiết kế và phát triển một « sản phẩm » mới

- Nghiệm thu một sản phẩm xây dựng

- Đánh giá sự làm việc hiện trạng (kiểm định) của sản phẩm xâydựng

- Xác định ứng sử cơ học của kết cấu (công trình xây dựng): sựcộng hưởng, dạng dao động…

- Kiểm soát và hạn chế (loại bỏ) dao động của kết cấu (công trình)

CHƯƠNG 4







* Có 04 nội dung liên quan đến việc thí nghiệm kết cấu (côngtrình) dưới tác dụng của tải trọng động

Hệ thốngđiều khiển

Nguồn tạo dao động

Đối tượngthí nghiệm

Hệ thốngxử lý tín hiệu

CHƯƠNG 4







-Đảm bảo nguồn rung động tácdụng lên đối tượng thí nghiệm

- Đảm bảo ổn định của hệ thínghiệm

-Nguồn dao động thực

- Thiết bị thí nghiệm chuyêndùng

Hệ thốngđiều khiển

Nguồn tạo dao động

Đối tượngthí nghiệm

Hệ thống thu thậpxử lý tín hiệu

-Kết cấu (công trình) thực

- Kết cấu (công trình ) mô hình

-Các đặc trưng dao động của kếtcấu : biên độ, vận tốc, gia tốc, ứng suất và biến dạng- Các tín hiệu thu được có thể sửdụng như thông số đầu vào củahệ thống điều khiển

CHƯƠNG 4







* NÊN HẠN CHẾ DAO ĐỘNG CÔNG TRÌNH

- Có thể gây quá tải và sụp đổ kết cấu

- Gây ra nứt và các hư hỏng khác cần sửa chữa

- Ảnh hưởng đến hoạt động (có thể gây ra hư hỏng) các thiết bịtrên công trình

- Ảnh hưởng đến cuộc sống của con người ( rung động, ồn )

CHƯƠNG 4







Niigata, Nhật Bản (1964)

Động đất Kobe, 1995.

CHƯƠNG 4







* CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA DAO ĐỘNG

Dao động của hệ động lực có n bậc tự do có thể biểu diễn bằngphương trình vi phân bậc hai sau đây :

M, K, C là các ma trận bậc n của khối lượng, cản kháng và độ cứngcủa hệ

Trong đó :

Nghiệm của phương trình :

( ) Asin( )X t tω ϕ= +

( ) ( ) ( ) ( )MX t KX t CX t P t+ + =&& &

A : là ma trận biên độ dao động

ω : vận tốc góc

ϕ : góc lệch pha

CHƯƠNG 4







* CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA DAO ĐỘNG

Chu kỳ và tần số dao động :

2 / ; 1/T f Tπ ω= =

Hệ có n bậc tự do sẽ có n dạng dao động thành phần với n tần số dao động tương ứng

Ba dạng dao động đầu tiên của kết cấu công trình

CHƯƠNG 4







II. SỰ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH DƯỚI TÁC DỤNGCỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG

Hai yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến dao động của kết cấu công trình ( biên độ, tần số dao động) :

* Dạng và cường độ của tải trọng tác dụng

* Khối lượng (m), cản kháng (c), độ cứng (k) của kết cấu công trìnhỨ

ngxử

của

kếtcấu

(biê

n độ

, ứ

ngsuất

độn

g…..

Tần số f

CHƯƠNG 4







II.1 DAO ĐỘNG BẢN THÂN

T

AA*e-ζωt

Các đặc trưng của dao động được xác định qua thực nghiệm :

- Biên độ dao động cực đại A (mm)- Chu kỳ dao động T (s)- Tần số dao động f (Hz) : số lần dao động trong 1 đơn vị thời gian

T = 1/fω = 2πf

( tần số dao động tỷ lệ thuận với độ cứng và tỷ lệ nghịch với khối lượngcủa kết cấu công trình)

CHƯƠNG 4







II.1 DAO ĐỘNG BẢN THÂN

A*e-ζωt

ai

- Hệ số cản nhớt của vật liệu ( đặc trưng cho sự tắt dao độngcủa kết cấu

ai+1

πδ

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛π

=ς+ 2a

aln21

1i

i⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=δ

+1i

i

aaln

δ : độ giảm loga của dao động

CHƯƠNG 4







II.2 DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

Xảy ra khi kết cấu công trình chịu tác động thường xuyên hay trong mộtkhoảng thời gian tương đối dài của tải trọng động có chu kỳ.

II.2.1 Dao động điều hòa

t

A

T

T ( )( ) .sinx t A tω ϕ= +

Vận tốc và gia tốc dao động cũng biến thiên điều hòa

( ) ax( ) ( ) . os 2mv t x t A c t v A fAω ω ϕ ω π= = + = =& >

( )2 2 2 2ax( ) ( ) ( ) .sin 4 Afma t v t x t A t a Aω ω ϕ ω π= = = + = =& && >

CHƯƠNG 4







II.2.2 Dao động biên

Xảy ra dưới tác dụng của tải trọng cưỡng bức điều hòa và khi tần số dao động bản thân của công trình xấp xỉ với tần số dao động của nguồn cưỡngbức

( )( )

1 1 1 1

2 2 2 2

( ) .sin

( ) .sin

x t A t

x t A t

ω ϕ

ω ϕ

= +

= +

1 2 1 2 1 2; ;A A A ω ω ϕ ϕ= = ≈ =

CHƯƠNG 4








Tải trọng động : có một hay nhiều thành phần ( phương, chiều, độ lớn) thay đổi theo thời gian

III.1 CÁC DẠNG TẢI TRỌNG ĐỘNG

III.1.1 Tải trọng xung kích

Xảy ra khi công trình chịu tác độngcủa vụ nổ, va chạm

CT dao động tự do với tầnsố dao động bản thân

CT dao động tự do với tầnsố dao động bản thân

CHƯƠNG 4







III.1.2 Tải trọng thay đổi theo quy luật

- Máy móc trên công trình, xe cộ chạy trên cầu đường với vận tốc đều

CHƯƠNG 4







III.1. 3 Tải trọng thay đổi không theo quy luật

Xuất hiện ngẫu nhiên, không theo quy luật. Ví dụ tải trọng động đất, gióbão

- Do động đất

CHƯƠNG 4







- Do gió

- Do hoạt động của con người

CHƯƠNG 4







III.2 BIỆN PHÁP TẠO TẢI TRỌNG

III.2.1 Sử dụng tải trọng thực

- Máy móc thiết bị được lắp cố định trên công trình

- Các phương tiện, thiết bị di chuyển trên công trình

Ví dụ : tàu, xe di chuyển với tốc độ đều gây ra tải trọng điều hòa tác dụnglên công trình

CHƯƠNG 4







III.2.2 Sử dụng thiết bị thí nghiệm chuyên dùng tạo tải trọng xung kích

Tải trọng xung kích theo phương đứng

Vật nặng dao động cùng kết cấu với chu kỳ T

Chu kỳ dao động của kết cấu :

mqđ : khối lượng phân bố của kết cấu được quy về khối lượng tập trungtại điểm va chạm

CHƯƠNG 4







* Tải trọng xung kích theo phương ngang

* Sử dụng búa thí nghiệm chuyên dụng

Sensor đo lực vàgia tốc

CHƯƠNG 4







III.2.2 Sử dụng thiết bị thí nghiệm chuyên dùng tạo tải trọng thay đổicó chu kỳ

Sử dụng các máy rung được chế tạo theo nguyên lý quay các quả lệchtâm

* Máy rung một quả lệch tâm

m

F

Fx

FY

F = m.r.ω2

Lực ly tâm sinh ra do quả nặng m quay với vận tốc góc ω

Kết cấu chịu tác động của 02 lực có dạng dao động điều hòa

Fx = m.r.ω2 .cosωt Fy = m.r.ω2 .sinωt

CHƯƠNG 4







* Máy rung hai quả lệch tâm

Fy = 2m.r.ω2 .sinωt

CHƯƠNG 4







* Thiết bị thủy lực gia tải động

Kích thủy lực ( kéo + đẩy)Trạm bơm

Bộ phận điều khiển

Điều khiển lực tác dụng bằng máy tính điện tử

CHƯƠNG 4







* Bàn rung ( thí nghiệm kết cấu chịu tải trọng động đất)

CHƯƠNG 4





VI. ĐÁNH GIÁ KẾTQUẢ

IV. DỤNG CỤ VÀTHIẾT BỊ ĐO

* Ống khí động ( thí nghiệm tải trọng gió)

- Xác định các tải trọng tác động đến công trình dưới tác động của gió

- Ảnh hưởng của các công trình xung quanh đến công trình thí nghiệm

- Các phản ứng động học như hiện tượng kích động xoáy, galloping, xoắn..;;

V. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

CHƯƠNG 4






IV. THIẾT BỊ ĐO

IV. THIẾT BỊ ĐO CÁC THAM SỐ ĐỘNG


IV.1 THIẾT BỊ ĐO BIẾN DẠNG ĐỘNG

- Sử dụng các tenzomet điện trở kết hợp với các bộ xử lý số liệu chuyêndụng (Data logger) để đo biến dạng động trên kết cấu khảo sát

- Việc chọn và bố trí các thiết bị đo biến dạng tương tự như khi tiến hànhthí nghiệm thử tải tĩnh

CHƯƠNG 4








IV.2 THIẾT BỊ ĐO DAO ĐỘNG KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

- Thiết bị đo cho phép phân tích dao động của kết cấu công trình

- Các đại lượng xác định được qua thiết bị đo :

+ Biên độ dao động, tần số dao động

+ Phân tích phổ dao động của kết cấu

CHƯƠNG 4








Dao động của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng xung kích

Máy: IMV-VM 5112/3: JP

CHƯƠNG 4








Dao động cộng hưởng

Máy: IMV-VM 5112/3: JP

CHƯƠNG 4








V. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KẾT CẤU CÔNG TRÌNH DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG

V.1. XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM

- Xác định trạng thái -ứng suất biến dạng trên kết cấu công trình

- Xác định chuyển vị động của kết cấu

- Xác định các thông số đặc trưng cho dao động của kết cấu công trình : biên độ, gia tốc, tần số dao dộng

CHƯƠNG 4








V.2. LẬP ĐỀ CƯƠNG THÍ NGHIỆM

- Khảo sát thông tin liên quan đến công trình : các hồ sơ thiết kế, thicông, hoàn công công trình

- Xác định mục tiêu của thí nghiệm

- Xác định các dạng tải trọng sử dụng cho thí nghiệm

- Chọn và bố trí thiết bị đo đạc

- Biện pháp đảm bảo an toàn cho thí nghiệm

CHƯƠNG 4








- Từ kết quả thí nghiệm cần xác định được các đặc trưng dao động của kết cấu công trình : biên độ dao động, tần số, chu kỳ, hệ số cản nhớt

- Kết hợp với các tiêu chuẩn đánh giá để đưa ra kết luận về sự làmviệc của công trình

- Gia tốc dao động cực đại amax là một trong những chỉ tiêu quantrọng cần xác định

VI. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

2 2max 4. . .a A fπ=

TCVN: 198-1997: Nhà cao tầng BTCT toàn khối (tác động của gió); a≤150 mm/cm2; USA a ≤200 mm/cm2

CHƯƠNG 4









Khu vùcThêi gian¸p dông

trong ngµy

Møc cho phÐpGhi chó

dB m/s2

Khu vùc cÇn cã m«itr−êng ®Æc biÖt yªn

tÜnh

7h – 19h 75 0,055 Thêi gian lµmviÖc liªn tôckh«ng qu¸10h/ngµy.

19h – 7hMøcnÒn*

Khu vùc d©n c−−, kh¸ch s¹n, nhµ nghØ, c¬ quan hµnh chÝnh

vµ t−−¬ng tù


19h – 7hMøcnÒn*

Khu d©n c− xen kÏtrong khu vùc

th−−¬ng m¹i, dÞch vôvµ s¶n xuÊt.


22h – 6hMøcnÒn*

Bảng 4.3. Gia tốc rung tối đa tại các khu dân cư . TCVN 6962:2001

CHƯƠNG 4









Khu vùc

Møc cho phÐpvμ thêi gian ¸p dông trong ngμy

6h – 18h 18h – 6h

dB m/s2 dB m/s2

Khu vùc cÇn cã m«i tr−−êng®Æc biÖt yªn tÜnh 60 0,010 55 0,006

Khu d©n c−−, kh¸ch s¹n, nhµnghØ, c¬ quan hµnh chÝnh vµt−−¬ng tù.

65 0,018 60 0,010

Khu d©n c−− xen kÏ trongkhu th−¬ng m¹i, dÞch vô vµs¶n xuÊt.

70 0,030 65 0,018

Bảng 4.4. Mức gia tốc rung cho phép trong hoạt động sảnxuất công nghiệp (TCVN 6962:2001)

Kiểm định chất lượng công trình


CHƯƠNG 5


CHƯƠNG 5


xây dựng

I. Khái niệm về kiểm định chất lượng

II. Mục tiêu củakiểm định côngtrình XD

III. Trình tự các bước tiến hànhkiểm định côngtrình

NỘI DUNG


II. Mục tiêu của kiểm định công trình XD

III. Trình tự các bước tiến hành kiểm định công trình

I. KHÁI NIỆM VỀ KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

CHƯƠNG 5


xây dựng




Nhu cầuthị trường

Sửa chữa, bảo dưỡng

Xử lýcông trình

Thiết kế

Thi côngxây dựng

Đưa vào

sử dụng

Luật xây dựng 2003 quy định các hoạt động xây dựng là các công việc từkhi có chủ trương đầu tư đến hết tuổi thọ của công trình

VÒNG ĐỜI CỦA MỘT SẢN PHẨM XÂY DỰNG

Kiểm địnhchất lượng


CHƯƠNG 5


xây dựng




Khái niệm về kiểm định xây dựng

Kiểm định chất lượng công trình xây dựng (viết

tắt là kiểm định) là hoạt động kiểm tra, xác định chất lượng

của sản phẩm xây dựng, bộ phận công trình hoặc công trình

xây dựng so với yêu cầu của thiết kế và quy chuẩn, tiêu chuẩn

kỹ thuật thông qua việc thí nghiệm kết hợp với việc xem xét,

đánh giá hiện trạng bằng trực quan.


CHƯƠNG 5


xây dựng

I. Khái niệm vềkiểm định chất lượng



Việc kiểm định gồm hai bước chính :

Bước 1 : Căn cứ vào mục tiêu kiểm định, tiến hành thu thập , định lượng số liệu, thông tin về công trình

Bước 2 : Phân tích đánh giá kết quả thu được theo các quy định, tiêu chuẩn hiện hành để đưa ra kết luận về chất lượng công trình

II. MỤC TIÊU CỦA KIỂM ĐỊNH CÔNG TRÌNH XÂY DỰNGCHƯƠNG 5


xây dựng




Kiểm định phục vụ thi công, nghiệm thu xây lắp

- Giải quyết các tranh chấp về chất lượng công trình xây dựng;

- Khi công trình xảy ra sự cố hoặc có khiếm khuyết về chất lượng;

- Phục vụ nghiệm thu đưa vào sử dụng công trình

Kiểm định các công trình đang khai thác sử dụng

- Kiểm định định kỳ công trình xây dựng trong quá trình sử dụng phục vụcông tác bảo trì công trình

- Phục vụ việc cải tạo, nâng cấp công trình xây dựng;

- Các trường hợp khác theo quy định của pháp luật có liên quan ( Kiểmđịnh phục vụ phá bỏ công trình )…

CHƯƠNG 5


xây dựng




TIẾP NHẬN YÊU CẦU KIỂM ĐỊNH

KHÁO SÁT SƠ BỘ HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH

NGHIÊN CỨU HỒ SƠ CÔNG TRÌNH

LẤP ĐỀ CƯƠNG KIỂM ĐỊNH

KHẢO SÁT CHI TIẾT TẠI CÔNG TRÌNH

+ KHẢO SÁT BÊN NGOÀI CÔNG TRÌNH+ KHẢO SÁT BÊN TRONG CÔNG TRÌNH+ THÍ NGHIỆM THỬ TẢI HiỆN TRƯỜNG

XỬ LÝ SỐ LIỆU, LẬP BÁO CÁO KẾT QuẢ KIỂM ĐỊNH

III. TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH KIỂM ĐỊNH CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 5


xây dựng




III.1 Nghiên cứu hồ sơ công trình

- Các hồ sơ thiết kế : hồ sơ khảo sát phục vụ thiết kế, bản vẽ, thuyết minh tính toán…

Giai đoạn này nhằm tập hợp tất cả các thông tin liên quan đến côngtrình cần kiểm định : các hồ sơ thiết kế, hồ sơ thi công và hoàncông công trình

- Hồ sơ thi công công trình : bản vẽ thi công, thuyết minh biện pháp thicông, các biên bản hiện trường …

- Các hồ sơ chứng nhận chất lượng vật liệu, kết cấu … sử dụng chocông trình

- Các hồ sơ liên quan đến lịch sử khai thác công trình (ví dụ các hưhỏng, sự cố công trình , các hồ sơ thiết kế cải tạo trước đó ….) từ đó cócơ sở đánh giá việc sử dụng công trình có đúng với mục tiêu thiết kế ban đầu hay không

CHƯƠNG 5


xây dựng




III.2 Khảo sát sơ bộ tại công trình

Các công việc sau có thể thực hiện tại công trình phục vụ việckhảo sát sơ bộ

Giai đoạn này nhằm khảo sát, đánh giá sơ bộ hiện trạng chất lượngcông trình đồng thời có thể xác định những nội dung công việc cầnthiết sẽ được thực hiện ở các bước tiếp theo (nếu cần)

- Quan sát bằng mắt thường

- Chụp ảnh hiện trạng

- Xác định các vùng hư hỏng hoặc có dấu hiệu xuống cấp (tập trungchủ yếu ở các vùng như : liên kết giữa các kết cấu, chân cột, hệ thốngthoát nước …)

- Xác định sơ bộ tình trạng nứt công trình : khu vực nứt, các đặc trưngcủa vết nứt

- Khảo sát tải trọng tác dụng lên công trình (tập trung chủ yếu tại cácvùng hư hỏng)

CHƯƠNG 5


xây dựng




III.3 Lập đề cương kiểm định

- Xác định các căn cứ, cơ sở lập đề cương

- Xác định các nội dung cần kiểm định

- Nêu các tiêu chuẩn thử nghiệm

- Nêu các tiêu chuẩn đánh giá

- Kế hoạch khảo sát

Đề cương kiểm định cần được sự thống nhất của các bên liênquan trước khi thực hiện các công việc kiểm định cụ thể

Dựa trên yêu cầu kiểm định và các thông tin thu thập được của hai bước trình bày trên, cần tiến hành lập đề cương kiểm định với cácnội dung chính sau :

CHƯƠNG 5


xây dựng




III.4 Khảo sát chi tiết tại hiện trường

Khảo sát độ thẳng đứng công trình

Là biểu hiện cho sự làm việc của công trình và có liên quan đến sự làm

việc của nền móng công trình

III.4.1 Khảo sát tổng thể bên ngoài công trình

Khảo sát hiện trạng nứt trên các kết cấu công trình

- Là dấu hiệu nhận biết sự làm việc, chất lượng của kết cấu công trình

- Vết nứt có thể xuất hiện trên các kết cấu chịu lực BTCT : cột, dầm, sàn và trên các khối xây

CHƯƠNG 5


xây dựng




Khảo sát hiện trạng nứt trên các kết cấu công trình

- Quá trình khảo sát các vết nứt cần làm rõ :

+ Vị trí, các đặc trưng phân bố nứt

+ Phương và hình dạng vết nứt

+ Kích thước các vết nứt

+ Sự phát triển vết nứt theo thời gian (nếu có)

CHƯƠNG 5


xây dựng




III.4.1 Khảo sát chi tiết các kết cấu công trình

- Kết cấu móng.

- Kết cấu tường (chịu lực hoặc bao che).

- Kết cấu khung - gồm cột và dầm.

- Kết cấu sàn.

- Kết cấu mái.

- Cầu thang.

Tùy thuộc vào mục đích của công tác kiểm định, các kết cấu côngtrình sau cần được khảo sát chi tiết :

CHƯƠNG 5


xây dựng




Khảo sát kết cấu móng :

- Dạng kết cấu móng ( móng đơn dưới cột, móng băng, móng cọc …) và vật liệu làm móng (móng BTCT, móng gạch, đá ….)

- Kích thước hình học móng và chiều sâu chôn móng

- Cấu tạo móng ( chiều dày lớp bê tông, cấu tạo cốt thép móng )

- Các hư hỏng kết cấu móng ( nứt, hư hỏng lớp bê tông bảo vệ cốtthép…)

CHƯƠNG 5


xây dựng




Khảo sát các kết cấu BTCT phần thân (cột, dầm, sàn , cầuthang )

- Kích thước hình học các kết cấu

- Cường độ bê tông

- Các hư hỏng, biến dạng của kết cấu (nứt, võng, xoay….)

- Cấu tạo cốt thép chịu lực bên trong các kết cấu

CHƯƠNG 5


xây dựng




Khảo sát khối xây

- Kích thước hình học khối xây

- Cường độ khối xây (có thể xác định thông qua thí nghiệm không pháhoại bằng súng bật nảy )

- Các hư hỏng, biến dạng của khối xây ( nứt, nghiêng , bong tróc lớptrát…)

CHƯƠNG 5


xây dựng




Các phương pháp thí nghiệm khảo sát chất lượng các kếtcấu công trình

- Các phương pháp thí nghiệm không phá hoại tại hiện trường

- Phương pháp khoan lấy mẫu bê tông, gạch-vữa (tiến hành thí nghiệmmẫu trong phòng thí nghiệm chuyên ngành)

+ Dùng súng bật nảy Schmidt

+ Phương pháp siêu âm bê tông

+ Phương pháp điện từ xác định cấu tạo cốt thép

CHƯƠNG 5


xây dựng




Căn cứ vào hồ sơ thiết kế công trinh, các tiêu chuẩn quy phạmliên quan để đánh giá hiện trạng chất lượng công trình từ các kếtquả kiểm định thu được

III.5 Xử lý, đánh giá kết quả

- Tập hợp kết quả khảo sát, trình bày ở dạng bảng sô, hình vẽ, sơ đồkèm theo những nhận xét, mô tả, ghi chú, hình ảnh…

- Xử lý, tính toán kết quả khảo sát. Kết quả tính toán thường đượctrình bày bằng bảng biểu, biểu đồ.

- Xác định nguyên nhân gây nên những hư hỏng, khuyết tật và sự cố. Trình bày những nhận xét về hiện trạng đối với kết cấu kiểm tra.

- So sánh kết quả khảo sát với những quy định của thiết kế, quy chuẩnvà tiêu chuẩn hiện hành có liên quan đến nội dung kiểm định côngtrình.

CHƯƠNG 5


xây dựng




A - TÌNH TRẠNG NGUY HIỂM ĐỐI VỚI KẾT CẤU MÓNG

1- Khả năng chịu lực : Giảm yếu khả năng chịu lực {G} < 85% so với tảitruyền xuống móng.2 - Tình trạng lún móng : Lún lớn - Giá trị lún Δ > 2mm/tháng Lún tiếp tục phát triển và không đều - Phát triển lún không ngừng trong 2 tháng theo dõiLún kèm theo trôi trượt - Chuyển vị trôi trượt Δ >10 mm.3 - Tình trạng nghiêng móng :

Nghiêng lớn - Nghiêng cục bộ τ = f/H >1% (H - chiều cao nhà) 4 - Nứt thân móng: Nứt mở rộng δ >10mm.Nứt phát triển không ngừng sâu vào thân móng.Nứt tường bên trên móng với độ mở rộng δ >10mmNứt đứng, Nứt chéo, Nứt ngang :

CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG NGUY HIỂM CỦA KẾT CẤU

CHƯƠNG 5


xây dựng




A - TÌNH TRẠNG NGUY HIỂM ĐỐI VỚI KẾT CẤU MÓNG


5 – Phong hóa, già cỗi vật liệu móng: Cacbonat hóa BT, gạch, cốt thép rỉ : Bêtông, gạch bị vụn vỡ, mủn, thân móng đứt gãy, cong, nghiêng lệch, trôi trượt…

CHƯƠNG 5


xây dựng





B - TÌNH TRẠNG NGUY HIỂM ĐỐI VỚI KẾT CẤU TƯỜNG

1- Khả năng chịu lực :Giảm yếu khả năng chịu lực {G} < 85% so với tải truyền xuống tường.

2- Tình trạng nứt :Nứt đứng, Nứt ngang, Nứt chéoNứt đứng trên tường gạch, với độ mở rộng δ > 5 mm; Sâu βn > 1/2 so với bề dày d của tường.Nhiều đường nứt đứng δ >1mm, phát triển với độ dài

Ln > 1/3 chiều cao tường h.Nứt ngang δ >1 mm. Nứt chéo vùng giữa tường δ > 0,4 mm.

3- Chuyển vị nghiêng: Nghiêng lớn, Nghiêng cục bộNghiêng τ = f/H > 1/500 chiều cao H hoặc f > 30 mm.

4- Chất lượng BT, gạch: Cacbonat hóa BT, gạchBêtông, gạch bị bộp, mủn, phồng rộp, bong tróc... Giảm yếu tiết diện β>1/3 so với tiết diện thiết kế A0,

CHƯƠNG 5


xây dựng





B - TÌNH TRẠNG NGUY HIỂM ĐỐI VỚI KẾT CẤU TƯỜNG

6- Liên kết khoang tường với kết cấu bên cạnh: Mất tác dụng liên kết.Phá vỡ BT, đưt gạch, cốt thép rỉ, biến dạng lớn,

CHƯƠNG 5


xây dựng




CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG NGUY HIỂM CỦA KẾT CẤUC - TÌNH TRẠNG NGUY HIỂM ĐỐI VỚI KẾT CẤU SÀN & CẦU

THANG1- Khả năng chịu lực : Giảm yếu khả năng chịu lực {G} < 85% so với tải tác dụng lên ô sàn, bản thang.

2- Tình trạng nứt :Nứt đứng; Nứt chéo; Nứt quanh ô sàn, cầu thang.Nứt đứng δ > 1 mm.Nứt chéo δ > 0.4mm.Nứt xung quanh ô bản hay nứt chéo giữa ô bản. Nứt sâu vào bản τ = 2/3 chiều dày.

3- Tình trạng võng : Võng lớn.Độ võng f > 1/150 so với nhịp ô sàn L0 kèm theo nứt với độ mởrộng δ > 1 mm.

4- Tình trạng chuyển dịch gối tựa :Chuyển dịch ngang lớn.

Gối tựa ô sàn và tấm thang lên tường hay dầm thu hẹp: Đoạn gốiLg < 70% so với độ dài gối L0 theo thiết kế

CHƯƠNG 5


xây dựng





C - TÌNH TRẠNG NGUY HIỂM ĐỐI VỚI KẾT CẤU SÀN & CẦU THANG

5- Tình trạng rỉ cốt thép: Rỉ sâu, bong tróc lớp Bêtông bảo vệCốt thép rỉ mòn nặng, nứt dọc cốt chủ δ > 1 mm.Giảm tiết diện cốt thép β >1/3 mặt cắt F0 Lộ cốt thép nhiều chỗ.

6- Chất lượng BT: Cacbonat hóa BTXốp, mủn, phồng rộp bề mặt, bong tróc làm giảm bề dày bản β > 1/3 so với bề dầy thiết kế.

7- Liên kết ô sàn, cầu thang: Mối nối mất tác dụng liên kết.Phá vỡ BT, cốt thép rỉ, biến dạng lớn, bêtông bảo vệ nứt δ >1 mm hoặclộ cốt thép nhiều chỗ.

CHƯƠNG 5


xây dựng




Một số hình ảnh về kiểm định công trình« Trường tiểu học Giáp Bát »

CHƯƠNG 5


xây dựng



III. Trình tự các bước tiến hànhkiểm định côngtrình Kiểm định hiện trạng chất lượng công trình « Trường tiểu học

Giáp Bát « phục vụ việc nâng cấp cải tạo

CHƯƠNG 5


xây dựng



III. Trình tự các bước tiến hànhkiểm định côngtrình Kiểm định hiện trạng chất lượng công trình « Trường tiểu học

Giáp Bát « phục vụ việc nâng cấp cải tạo

CHƯƠNG 5


xây dựng




Khảo sát tổng thể

Nứt trên khối xây

Độ thẳng đứng công trình

CHƯƠNG 5


xây dựng





Nứt do lún lệch tại vị trí khelún

Thấm dột tại vị trí ống thoát nước

CHƯƠNG 5


xây dựng





Đo bề rộng vết nứt

Đo chiều dài vết nứt tường

CHƯƠNG 5


xây dựng




Khảo sát cấu tạo móng công trình

Xác định cấu tạo hình học móng

CHƯƠNG 5


xây dựng




Khảo sát kết cấu cột BTCT

Xác định cường độ BT cột

CHƯƠNG 5


xây dựng




Khảo sát kết cấu cột BTCT

Xác định cấu tạo cốt thép cột

CHƯƠNG 5


xây dựng




Khảo sát kết cấu dầm BTCT

Xác định cường độ BT dầm

CHƯƠNG 5


xây dựng




Khảo sát kết cấu dầm BTCT

Khảo sát cấu tạo dầm

Education

Bài giảng thí nghiệm và kiểm định công trình- TS.Nguyễn Trung Hiếu