Tiêu chuẩn thí nghiệm PDA là gì? Thí nghiệm PDA được tiến hành ra sao? Bài viết dưới đây sẽ cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về thí nghiệm PDA.
Tiêu chuẩn thí nghiệm PDA là gì? Hiện nay, phương pháp thử biến dạng lớn được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam nên cần có những nghiên cứu có hệ thống về phương pháp này. Phương pháp này khắc phục được một số nhược điểm của phương pháp nén tĩnh và đặc biệt tiện lợi khi có sự hỗ trợ của các kỹ thuật hiện đại. Hãy tìm hiểu ngay về thí nghiệm này.
Tiêu chuẩn thí nghiệm PDA
Tiêu chuẩn thí nghiệm PDA vô cùng dễ hiểu.Thí nghiệm PDA dựa trên 2 tiêu chuẩn:
TCVN 11321: 2016 “Cọc – Phương pháp thử độ biến dạng lớn”.
ASTM D4945-00 “Phương pháp thử độ biến dạng lớn đối với cọc”.
Thí nghiệm PDA là gì?
PDA là phương pháp thử tải trọng động để xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi dựa trên lý thuyết truyền sóng ứng suất trong thanh đàn hồi. Với năng lượng xung lực phải đủ lớn để gây chuyển vị cọc khoan nhồi dưới mỗi nhát búa trên đầu cọc khoan nhồi không nhỏ hơn 3mm, đủ để huy động toàn bộ lực cản của đất nền.
Mục đích của việc thí nghiệm PDA
Phương pháp thử biến dạng lớn (PDA) được áp dụng để đánh giá sức chịu tải của cọc đơn thẳng đứng, cọc xiên đơn, không phụ thuộc vào kích thước và phương pháp thi công (khoan đóng cọc, khoan ép, khoan thả, khoan dẫn, khoan nhồi …) thông qua việc xác định thân cọc. Lực và vận tốc bởi một lực tác dụng lên đầu cọc bằng búa nặng để tạo ra một chuyển vị đủ lớn trong vùng đầu cọc.
Nguyên tắc thử biến động dạng lớn PDA
Phương pháp thực nghiệm biến thiên biến dạng lớn (PDA) dựa trên lý thuyết truyền sóng ứng suất một chiều trong thanh đàn hồi. Sóng ứng suất do búa đóng truyền từ đầu cọc đến đầu cọc. Cường độ và vận tốc của sóng ứng suất phụ thuộc vào năng lượng búa và cơ tính của vật liệu làm cọc. Quá trình truyền sóng chịu ảnh hưởng của cường độ đất xung quanh cọc và các đặc tính của vật liệu làm cọc. Bằng cách đo và phân tích quá trình này, sự phân bố cường độ của đất tại các độ sâu xác định cũng như các khuyết tật của cọc được phát hiện.
Khi tác dụng lực lên đầu cọc, sóng ứng suất sẽ truyền xuống dọc trục với vận tốc truyền sóng không đổi (C), là hàm của môđun đàn hồi E và mật độ r, (C^2 = E / r ). Thời gian cần thiết để sóng ứng suất truyền đến mũi cọc và quay trở lại đầu cọc tỉ lệ thuận với khoảng cách đến nguồn phát sóng ứng suất t = 2.L / C.
Khi sóng ứng suất (Wi) trải qua sự thay đổi trở kháng cơ học từ Z1 = r1.A1.C đến Z2 = r2.A2.C, một phần của sóng phản hồi đi lên (Wu) và phần còn lại truyền xuống dưới, (Wd) để thỏa mãn cả hai điều kiện tương thích và cân bằng sau:
- Wd = Wi. [2.Z2 / (Z2 + Z1)]
- Wu = Wi. [(Z2 – Z1) / (Z2 + Z1)]
Tại mũi tự do (Z2 = 0), sóng nén bị phản xạ hoàn toàn nhưng ngược dấu, còn đối với cọc đều (Z1 = Z2), sóng nén truyền với biên độ không đổi.
Bằng cách bố trí các thiết bị đo xác định các giá trị của vận tốc và lực đầu cọc tại các thời điểm khác nhau (bao gồm cả máy đo gia tốc và máy đo biến dạng), có thể dự đoán được tình trạng, phân bố sức kháng của đất dọc theo thân cọc (sức chịu tải của cọc).
Búa; 2. Cọc khoan nhồi; 3. Đầu gia tốc kế; 3A. Gia tốc kế; 4. Máy đo ứng suất; 4A. Máy đo ứng suất; 5. Thiết bị phân tích kết quả (máy tính + phần mềm); 6. Máy in kết quả.
Các bước tiến hành thí nghiệm thử biến động dạng lớn PDA
Thực hiện các bước sau:
- Buộc chặt 2 cặp đầu đo gia tốc và biến dạng vào thân cọc đối xứng qua tim cọc khoan nhồi, đường kính tối thiểu bằng 2 lần đường kính cọc.
- Trong thông số máy, kiểm tra tín hiệu của đầu đo. Bắt đầu lại phép đo nếu cần.
- Dùng búa đóng cọc lên đầu cọc khoan nhồi 5 lần.
- Kiểm tra chất lượng tín hiệu ghi của từng nhát búa khi đóng, nếu tín hiệu không tốt thì đặt lại cọc khoan nhồi để kiểm tra lại.
- Tắt máy khoan chuyển sang cọc khoan nhồi khác.
Đầu dò đo gia tốc và ứng suất được gắn vào cọc khoan nhồi, các tín hiệu từ đầu dò được truyền từ cọc khoan nhồi như năng lượng cực đại của búa, ứng suất kéo lớn nhất của cọc khoan nhồi, khả năng chịu tải Case-Goble, hệ số toàn vẹn… được quan sát trong quá trình thí nghiệm về phân tích và hiển thị trên máy tính.
Dữ liệu hiện trường sẽ được phân tích bằng phần mềm CAPWAP (hoặc Case) để xác định tổng sức chịu tải của cọc khoan nhồi, sức kháng ma sát của đất ở mặt bên và ở đầu cọc khoan nhồi và một số thông tin khác về công nghệ đóng và chất lượng cọc khoan nhồi.
Nhờ phần mềm CAPWAP, các kết quả sau có thể được in hoặc hiển thị:
- Sức chịu tải của cọc khoan nhồi đơn
- Ứng suất trong cọc khoan nhồi
- Hoạt động của búa đóng cọc
- Hệ số hoàn công b của tiết diện thân cọc
Kết luận
Cần phải đảm bảo tiêu chuẩn thí nghiệm PDA để kiểm tra, đánh giá đúng khả năng chịu tải của cọc và khẳng định độ chính xác của các giá trị thiết kế, chất lượng toàn bộ quá trình thi công.