TCVN11321:2016

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 11321:2016 CỌC - PHƯƠNG PHÁP THỬ ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN Piles - High-strain dynamic testing L ờ i nói đầu TCVN 11321 : 2016 được biên soạn tr ê n cơ sở tham khảo ASTM D 4945-00. TCVN 11321 : 2016 do Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đ ề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường chất lượng th ẩ m định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. CỌC - PHƯƠNG PH Á P THỬ ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN Piles - High-strain dynamic testing 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn n à y áp d ụ ng cho phương pháp thử động biến dạng lớn được áp dụng đ ể đánh gi á s ứ c chịu t ả i của cọc đơn thẳng đứng, cọc đ ơ n xiên, kh ô ng phụ thuộc k í ch thước và phương pháp thi công (đ ó ng, ép, khoan thả, khoan d ẫn, khoan nhồi ...) thông qua xác định lực và vận t ố c thân cọc do một lực tác động dọc trục lên đ ầ u cọc b ở i một quả búa nặng nhằm tạo ra một chuyển vị đủ lớn ở khu vực đầu cọc. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau r ấ t cần thiết cho việc áp dụng ti ê u chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố th ì áp dụng phiên bản được nêu. Đ ố i với các tài liệu viện dẫn không ghi năm c ô ng bố th ì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (n ế u có). TCVN 5726:1993, B ê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ l ă ng trụ v à mô đun đ à n hồi khi nén tĩnh. TCVN 9394:2012, Đóng v à ép cọc - Thi công và nghiệm thu. TCVN 9395:2012, Cọc khoan nhồi - Thi công và nghiệm thu. 3. Thuật ngữ và định nghĩa Trong ti ê u chuẩn này có sử dụng các thuật ngữ, định nghĩa sau: 3.1. Đ ệm đầu cọc (Cushion) Ph ầ n vật liệu nằm giữa mũ chụp đầu cọc và cọc (thường làm bằng gỗ dán). 3.2 . Quá trì nh va chạm (Impact event) Khoảng thời gian t í nh từ lúc cọc bắt đầu dịch chuyển theo hướng dương hay âm (lên hay xu ố ng) do lực va chạm g â y ra, (xem h ì nh 1) 3.3. Th ờ i đi ể m va chạm (Moment of impact) Thời đi ể m đ ầ u tiên khi bắt đầu va chạm, lúc gia tốc bằng 0, (xem hình 1) 3.4 . Kháng trở của cọc Z (Pile impedance) Là sức kháng của một cọc khi có sự thay đổi đột ngột của vận tốc. Kháng trở của cọc có thể được tính bằng cách nhân diện tích ti ế t diện ngang của cọc với môđun đàn hồi đ ộng và chia cho vận tốc truy ề n sóng. Kháng tr ở của cọc cũng có thể được tính bằng cách nhân khối lượng riêng với vận tốc truy ề n sóng và diện t í ch ti ế t diện ngang của cọc. Z= AE/c = ρcA (1) trong đ ó : Z là kháng trở của cọc t í nh bằng kiloniutơn nhân giây tr ê n mét (kN.s/m); A là diện tích ti ế t diện ngang của cọc tính bằng mét vuông (m 2 ); E là mô đun đàn hồi động của vật liệu cọc tính bằng kilopascan (kPa); c là vận tốc truyền sóng trong cọc t í nh b ằ ng mét trên giây (m/s) ρ là khối lư ợn g ri ê ng của vật liệu cọc t í nh bằng kilogram trên mét khối (kg/m 3 ). 3.5 . Vận t ố c tr uy ề n sóng c (wave speed) Vận tốc sóng ứng suất lan truyền dọc trục cọc phụ thuộc vào t í nh ch ấ t của vật li ệ u ch ế tạo cọc. 3.6. Cọc móng của c ô ng tr ì nh xây dựng Là cọc được chế tạo b ằ ng vật liệu b ê tông cốt thép, thép hoặc gỗ và được dùng làm móng cho công trình xây dựng. Hình 1 - Biểu đồ giá trị lực và vận tốc điển hình đo được khi thử động 4. Quy định chung 4.1 . Đ ề cương thí nghiệm phải được l ậ p và được ph ê duyệt t rướ c khi bắt đầu thí nghiệm. 4.2 . Thí nghiệm thử động biến dạng lớn cọc đ ể kiểm tra chất lượng công tr ì nh được ti ế n hành trong thời gian thi công hoặc sau khi thi công xong hạng mục cọc của công tr ì nh nhằm đánh giá sức chịu t ả i của cọc theo thiết k ế v à đánh giá ch ấ t lượng thi công cọc. Cọc thí nghiệm kiểm tra được chọn trong s ố các c ọ c móng của công tr ì nh xây dựng. Trong giai đoạn đ ầ u của quá tr ì nh thi công cọc đóng, phương pháp th ử động bi ế n dạng lớn còn được áp dụng đ ể quan tr ắ c hiệu suất b ú a, lực (kéo, nén) phân bố trong cọc, mức độ nguyên dạng của cọc... nhằm lựa chọn ch ủ ng loại thiết b ị đóng cũng như cách đ ó ng (theo sức chịu tải của vật liệu cọc) ph ù h ợ p. 4.3 . V ị trí cọc t hí nghiệm thường tại những điểm có điều kiện đất n ề n tiêu biểu. Trong trư ờ ng hợp đi ều kiện đ ấ t nền phức tạp hoặc ở khu vực tập trung tải trọng lớn th ì n ê n chọn cọc thí nghiệm tại vị trí b ấ t lợi nhất. Khi chọn cọc thí nghiệm ki ể m tra thì cần chú ý thêm đến ch ấ t lượng thi công cọc thực tế. 4.4 . Số lư ợng cọc th í nghiệm thông thư ờ ng l ấ y bằng 1% tổng s ố cọc của công trì nh nhưng trong mọi trường hợp không í t hơn 2 cọc. Với cọc khoan nhồi, số lượng cọc th í nghiệm có thể l ấ y theo yêu cầu trong TCVN 9395 : 2012. Tùy theo mức độ quan tr ọng của c ô ng trình, mức độ phức tạp của điều kiện đất nền, chủng loại cọc sử dụng và c h ất lượng thi công cọc ở hiện trường, số lượng cọc thí nghiệm c ó thể tăng th ê m. 4.5 . Các kết quả thử động bi ế n dạng lớn được phân tích chi ti ế t bằng các thiết bị phân tích đóng cọc chuyên dụng và có thể đem so sánh với thí nghiệm nén tĩnh nhằm giúp giảm bớt khối lượng thí nghiệm nén tĩnh. 4.6 . Người thực hiện thí nghiệm ph ải được đào tạo về phương pháp thí nghiệm và được cơ quan có th ẩ m quy ề n c ấ p chứng ch ỉ xác nhận. 5. Yêu cầu về hệ thống thiết bị thí nghiệm 5.1 . Thiết bị thí nghiệm phải là loại chuyên d ù ng cho c ô ng tác xác định sức chịu tải của cọc b ằ ng phương pháp thử động bi ế n dạng lớn. Thi ế t b ị thí nghiệm phải được kiểm tra v à hiệu chuẩn 5.2 . Hệ th ố ng thiết b ị thí nghiệm gồm b ố n bộ phận chính: a) Hệ thống tạo va chạm; b) Thiết bị thu nhận tín hiệu động; c) H ệ thống thiết bị truyền d ẫ n t í n hiệu; d) Hệ th ố ng thiết bị ghi nhận, hiển th ị và gi ả m nhiễu. Hình 3 - B ố t rí hệ thống thiết bị cho thí nghiệm thử động biến dạng lớn 5.3 . Hệ thống tạo va chạm 5.3.1 . Thiết bị sử dụng đ ể tạo va chạm có thể là các thiết bị hạ cọc được lựa chọn tuân theo nguyên tắc trong TCVN 9394 : 2012, quả nặng hoặc các thiết bị tạo va chạm tương đương sao cho ứng suất đóng cọc do tải trọng thử gây ra nhỏ hơn cường độ vật liệu chế tạo cọc đ ể không được gây phá hoại đầu cọc. Qu ả nặng thả rơi thường c ó khối lượng ít nh ấ t bằng 1% đến 2% của sức chịu t ả i yêu cầu của cọc. CHÚ TH Í CH: Ứ ng suất đ ó ng cọc giới hạn c ó th ể tham khảo b ả ng C.2. 5.3.2 . Các thiết bị phải được lắp đặt để va chạm l à dọc trục v à chính tâm cọc. 5.3.3 . Lực va chạm lên đỉnh cọc phải gây ra độ lún tại đ ầ u cọc ít nhất l à 2 mm trong một quá trình va chạm để huy động toàn bộ sức kháng của đ ấ t n ề n. 5.4 . Thiết bị thu nhận t í n hi ệ u động 5.4.1 . Các thiết bị bao gồm các đầu đo cảm bi ế n c ó kh ả năng đo độc lập biến dạng và gia t ố c theo th ờ i gian tại các vị trí đặc trưng dọc theo trục cọc trong một chu kỳ va chạm. M ỗ i loại đầu đo í t nh ấ t phải c ó 2 chi ế c, được gắn cẩn thận v à o các v ị trí đ ố i xứng qua tim cọc sao cho không b ị trượt hoặc bong rơi trong quá trình tạo va chạm. 5.4.2 . Đ ầ u đo biến dạng Các đầu đo biến dạng phải c ó tín hiệu đầu ra tuy ế n tính trong toàn bộ phạm vi biến dạng có thể có của cọc. Khi được gắn vào thân cọc, t ầ n số dao động tự nhiên của đầu đo phải vượt quá 2000Hz. Biến dạng đo được s ẽ t í nh đ ổ i thành lực. Khoảng cách giữa các lỗ trên đầu đo (H) để x ỏ bu lông g ắ n đầu đo vào cọc không nhỏ hơn 50mm và lớn hơn 100mm. 5.4.3 . Đầu đo gia t ố c Đầu đo gia tốc được sử dụng để đo gia tốc của chuyển v ị đ ầ u cọc. Thiết bị phân tích đóng cọc sẽ phân tích ra s ố liệu vận tốc và số liệu chuyển v ị từ các số liệu gia tốc. Với cọc bê tông, sử dụng đầu đo gia tốc phải hoạt động tuyến tính tới gia tốc tối thiểu 1000 g, tần số tối thiểu 1000 Hz . Với cọc thép, đầu đo gia tốc phải hoạt động tuyến tính tới gia tốc tối thiểu 2000 g, tần số tối thiểu 2000 Hz. 5.4.4 . Lắp đặt đ ầ u đo 5.4.4.1 . Các đầu đo được đặt đối diện nhau dọc theo trục dọc của cọc, có kho ả ng cách xuyên tâm bằng nhau và khoảng cách trục như nhau t í nh đến đáy của cọc, để kết quả đo không bị ảnh hưởng do cọc chịu uốn. 5.4.4.2 . Các đầu đo được đặt cách đầu cọc ít nhất 1.5 lần đường kính hay bề rộng cọc tính từ mặt cọc. Khoảng cách giữa đầu đo biến dạng và đầu đo gia tốc (S) từ 50mm đến 100mm. 5.4.4.3 Các đầu đo được gắn vào thành cọc bằng bu lông hoặc keo dán, có dây ra đủ chiều dài, đủ khả năng truyền trọn vẹn t í n hiệu có trong cọc. Cần kiểm tra chắc chắn rằng các đầu đo được gắn chặt l ê n cọc để không bị trượt hoặc rời ra trong quá tr ì nh tạo va chạm. CHÚ DẪN: D là đường k í nh cọc tính bằng mét (m) Hình 3 - Sơ đồ bố trí thiết bị đo cho thí nghiệm thử động biến dạng lớn 5.5 . Hệ thống thiết bị truyền dẫn tín hiệu 5.5.1 . T í n hiệu từ các đầu đo sẽ được truyền đến các thiết b ị ghi nhận, chuyển đổi và hiển thị số liệu (xem h ì nh 2) bằng dây cáp hoặc truyền t í n hiệu không dây. 5.5.2 . Dây cáp có vỏ bọc để hạn chế các nhiễu điện từ hoặc các nhiễu khác. 5.5.3 . Nếu sử dụng truyền tín hiệu không dây, các tín hiệu truyền tới thiết bị phải mô tả chính xác độ lớn và t í nh liên tục của số liệu đo được từ đầu đo. 5.5.4 . Các tín hiệu do các đầu đo thu nhận được phải tỷ lệ tuyến t í nh với các phép đo thực hiện trên cọc trên toàn dải tần số của thiết bị. 5.6 . Hệ thống thi ế t bị ghi nhận, chuyển đổi và hiển th ị 5.6.1 . Tổng quát Các tín hiệu thu nhận được từ đầu đo trong một chu kỳ va chạm sẽ được truyền đến một thiết bị ghi, chuyển đổi và hiển thị số liệu cho phép xác định lực và vận tốc theo thời gian. Thiết bị này xác định được cả gia tốc và chuyển vị của đầu cọc và năng l ư ợng truyền lên cọc. Các thiết bị này có thể l à màn hiển thị sóng, máy ghi s ó ng hoặc màn h ì nh tinh thể (LCD). Thiết b ị phải có chức năng lưu lại được kết quả để có thể xem lại các tín hiệu thu được và phân tích số liệu sau này. Các thiết bị ghi, chuyển đổi và hiển thị số liệu phải có khả năng xử lý số liệu b ê n trong v ề biến dạng, gia tốc và thang thời gian. Sai số không được vượt quá 2% tín hiệu lớn nh ấ t thu được. 5.6.2 . Ghi nhận số liệu Các t í n hiệu từ các đầu đo sẽ được ghi dưới dạng số hóa sao cho các thành ph ầ n t ầ n số có mức thấp vượt qua ngưỡng tần số 1500 Hz (- 3 dB). Với tín hiệu tương tự (analog), tần suất l ấ y m ẫ u đối với mỗi kênh số liệu phải đạt ít nhất là 5000 Hz đối với cọc bê tông và 10000 Hz đối với cọc thép hoặc cọc gỗ. Với tín hiệu s ố (digital), tần suất lấy mẫu đối với mỗi kênh số liệu phải đạt ít nh ấ t là 10000 Hz đ ố i với cọc bê tông và 40000 Hz đối với cọc thép hoặc cọc gỗ. 5.6.3 . Xử lý số liệu Thiết bị xử lý t í n hiệu từ các đ ầ u đo c ó c á c chức năng sau: 5.6.3.1 . Đo lực Thiết bị phải cung cấp được trạng thái của tín hiệu, khuyếch đại và hiệu chuẩn tín hiệu cho hệ thống đo lực. Khi sử dụng đầu đo biến dạng, thiết bị c ầ n có khả năng tính toán ra được lực. Giá trị của lực được liên tục cân b ằ ng ở giá tr ị 0 trừ khi có tác động đóng búa. 5.6.3.2 . Số liệu vận tốc Khi sử dụng các đầu đo gia tốc, thiết bị có th ể tích phân gia tốc theo thời gian để thu được vận tốc. 5. 6 .3.3 . Điều kiện t í n hiệu Đi ề u kiện tín hiệu cho lực và vận tốc cần có đường cong tần số tương ứng để tránh các độ lệch pha tương đối và sự lệch biên độ tương đối và các thành ph ầ n t ầ n số ở dưới mức 2000 Hz. 5.6.4 . Hi ể n th ị s ố liệu Trong một chu kỳ va chạm, t í n hiệu thô hoặc tín hiệu đ ã được xử lý truyền ra từ đầu đo phải được hi ể n thị trong suốt quá tr ì nh thu nhận s ố liệu hoặc được phát lại như một hàm của thời gian, ví dụ như dạng biểu đ ồ số. 6. Trình tự thực hiện thí nghiệm 6.1 . Công tác chuẩn bị 6.1.1 . Những cọc sẽ tiến hành thí nghiệm cần được kiểm tra ch ấ t lượng theo c á c tiêu chuẩn hiện hành v ề thi công và nghiệm thu cọc. 6.1.2 . Tr ừ khi c ó yêu cầu đặc biệt v ề th ờ i gian thí nghiệm, việc th í nghiệm ch ỉ được ti ế n hành cho c á c cọc đã đủ thời gian phục hồi các cấu trúc của đất bị phá hoại trong quá trình th i c ô ng hoặc bê t ô ng đạt cư ờ ng độ để thí nghiệm theo quy định của thiết kế (đối với cọc khoan nhồi). Thời gian nghỉ từ khi k ế t thúc thi công đến khi thí nghiệm được quy định như sau: a) Tối thiểu 21 ngày đối với cọc khoan nhồi; b) Tối thiểu 7 ngày đối với các loại cọc khác. 6.1.3 . Xác định vận tốc s ó ng, kh ối lượng riêng v à mô đun đàn hồi động của cọc (xem phụ lục B). 6.2 . Chuẩn bị đầu cọc đối với cọc đổ tại ch ỗ Đầu cọc thí nghiệm có thể được cắt bớt hoặc n ố i th ê m nhưng phải được gia c ô ng đ ể đ ả m b ả o các yêu cầu sau: a) Khoảng cách từ mặt cọc đến mặt đất hoặc mặt nước phải đủ để lắp đặt thiết bị đo; b) Đầu cọc n ố i th ê m phải có cường độ lớn h ơ n hoặc bằng cường độ cọc thí nghiệm; c) Mặt đ ầ u cọc được làm bằng phẳng, vuông góc với trục cọc. d ) Đầu cọc bê tông đổ tại chỗ phải được bao bằng ống casing bằng thép, chiều dài casing tối thiểu là 1D để đảm b ả o đ ầ u cọc kh ô ng bị phá hoại dư ớ i tải trọng động trong quá tr ì nh thí nghiệm; e) Đặt một đệm đầu cọc b ằ ng gỗ dán hay vật liệu khác có độ cứng tương tự trên đ ầ u cọc và một bản thép dầy trên đỉnh gỗ dán (n ế u cần) để xung lực khi va chạm được phân b ố đ ề u trên diện tích cọc khi thí nghiệm. f) Đối với cọc thép, cọc ly t â m, cọc thi c ô ng bằng phương pháp đóng âm, ép âm phải có giải pháp c ấ u tạo phù hợp đ ể đ ả m bảo yêu cầu thí nghiệm biến dạng động. 6.3 . Lắp đặt các th iế t b ị 6.3.1 . Đ á nh dấu v ị tr í gắn đầu đo lên bề mặt thân cọc với v ị trí theo m ô tả chi ti ế t trong phụ lục A, l ắ p đặt đầu đo v à các thiết bị truyền tín hiệu, lắp đặt các thiết bị ghi nhận, chuyển đổi v à hiển th ị s ố liệu. Kiểm tra kết n ố i giữa các thiết bị để sẵn sàng hoạt động. 6.3.2 . Lắp đặt thi ế t bị tạo va chạm và giá dẫn hướng (nếu cần) sao cho lực va chạm l à dọc trục và đúng tâm cọc. 6.3.3 . Lắp đặt thiết bị đ ể đo độ lún đầu cọc. 6.3.4 . Ti ế n hành kiểm tra hiệu chỉnh cho các thiết bị í t nh ấ t một lần trước khi thí nghiệm. N ế u phát hiện th ấ y sai s ố lớn so với hãng s ả n xuất, các thiết bị phải được hiệu ch ỉ nh lại trước khi sử dụng. 6.4 . C ô ng t á c thực hiện đo đạc 6.4.1 . Nhập số liệu đầu vào cho thiết bị: tên dự án, số hiệu cọc thí nghiệm, các thông s ố v ề cọc. 6.4.2 . Ghi khối lượng của quả búa hay vật nặng thả rơi. a) Đối với các b ú a thả rơi hay các búa diesel đơn động và các búa kh í nén/h ơ i nước/thủy lực, ghi lại chiều cao rơi của quả b ú a hay chiều dài h à nh trình của búa; b) Đối với các búa diesel song động, đo áp suất bật nẩy; c) Đối v ới các b ú a khí nén hay hơi nước song động, đo áp suất hơi nư ớc hay kh í nén trong đường dây áp suất dẫn đến búa; d) Đối với các bú a thủy lực hay bất cứ lo ạ i b ú a nào đã li ệ t kê t rư ớc đây, ghi lại năng lượng động từ các bộ đọc ngoài của búa khi có; e) Ghi lại số các nhát đập trên một ph ú t mà búa tạo ra. 6.4.3 . Tạo va chạm với đầu cọc. Bắt đ ầ u bằng chiều cao rơi th ấ p để kiểm tra sự hoạt động của đầu đo v à quá trình truyền dữ li ệ u v ề thiết bị ghi nhận, chuyển đ ổ i, v à hi ể n thị số liệu, sau đó tăng dần chiều cao rơi đ ã kiểm tra sức chịu tải của cọc. Chiều cao rơi lớn nh ấ t được n ê u trong đề cương hoặc biện pháp thí nghiệm được phê duyệt. Chi ề u cao này có thể được đi ề u chỉnh trong quá tr ì nh th í nghiệm dựa v à o ứng suất, hiện trạng đầu cọc và độ lún đầu cọc đo được tại hiện trường nhằm đạt được k ế t quả thí nghiệm tốt nh ấ t. Mỗi nhát búa đóng xuống đầu cọc sẽ được thi ế t bị tự động ghi nhận, chuyển đổi và hi ể n thị các thông số sau: a) Năng lượng xung kích của búa truyền lên cọc; b) Sức ch ịu tải của cọc tại v ị trí tương ứng; c) Lực lớn nh ấ t đầu cọc; d) Ứ ng suất kéo (nén) lớn nhất xu ấ t hiện trong cọc; e) Mức độ nguyên dạng của cọc sau quá tr ì nh va chạm. 6.4.4 . Đo độ lún đ ầ u cọc sau mỗi quá tr ì nh va chạm. 6.4.5 . Các kết quả đưa ra tại hiện trường s ẽ bao g ồ m: bi ể u đ ồ sóng, các số li ệ u đầu vào và các s ố liệu đo được: a) Chiều cao r ơ i búa; b) Năng lượng lớn nhất tác dụng lên đ ầ u cọc; c) Lực tác dụng lớn nhất lên đầu cọc; d) Sức ch ị u tải hiện trường dự ki ế n theo phương pháp Case Goble; e) Ứ ng suất kéo l ớ n nhất tại đầu cọc; f) Ứ ng suất nén l ớ n nh ấ t tại đầu cọc; g) Mức độ nguy ê n dạng của cọc. 6.5 . Kiểm tra ch ấ t lư ợng số liệu 6.5.1 . Xác nhận độ chính xác của các số liệu động thu được gần đầu cọc bằng cách kiểm tra định kỳ xem trung b ì nh của các tín hiệu lực đo được và tích số của kh á ng tr ở của cọc và trung b ì nh của các t í n hiệu vận tốc đo được có tỷ lệ thuận tại thời điểm va chạm. Các t í n hiệu nh ất quán và tỷ l ệ thuận của (trung b ì nh) lực và (trung b ì nh) vận tốc nhân với kháng trở của cọc l à kết quả của hệ thống đầu đo làm việc chính xác và các thiết bị ghi nhận, chuyển đổi v à hiển thị số liệu đã được hiệu chỉnh chính xác. 6.5.2 . N ế u các tín hiệu kh ô ng nh ấ t quán, hay kh ô ng tỷ lệ thuận, tiến hành khảo sát nguy ê n nhân v à hiệu chỉnh kh i cần thiết. N ế u nguyên nhân là thi ế t bị bị l ỏ ng hay không hiệu ch ỉ nh đồng bộ, khi đó hiệu ch ỉ nh v ấ n đ ề này trước khi ti ế p tục thí nghiệm. N ế u nguyên nhân được xác đ ị nh là do một đầu đo bị hỏng th ì c ầ n sửa chữa hay hiệu chỉnh l ạ i, hay cả hai việc đ ó trước khi tiếp tục sử dụng. Nếu không xác định được nguyên nhân và không sửa được th ì cần hủy bỏ thí nghiệm đó. 6.5.3 . Trong quá tr ì nh sử dụng lâu d à i, n ế u th ấ y hoạt động của các thiết bị ghi nhận, chuyển đ ổ i v à hiển thị s ố liệu nằm ngoài các sai số cho phép của nhà sản xuất, phải thực hiện kiểm tra tự hiệu ch ỉ nh định kỳ trong khi thí nghiệm theo như nhà sản xuất đ ã đ ề nghị v à tái hiệu chỉnh như ở mục 6.3.4 trước khi tiếp tục sử dụng. 6.6 . Ph â n tích số liệu đo 6. 6 .1 . Số liệu thu nhận được dùng đ ể phân t í ch trên máy t í nh b ằ ng phần mềm phân tích số liệu chuyên dụng. Kết quả phân tích cuối cùng sẽ bao gồm: a) Mức độ nguyên dạng của cọc; b) Tổng ma sát thành bên; c) Tổng sức chống mũi cọc; d) Sức chịu tải tổng cộng của cọc. 6.6.2 . Việc sử dụng các s ố liệu chi tiết nh ư vậy l à một đánh giá kỹ thuật đầy đủ. 7. Báo cáo kết quả B á o cáo kết quả thử nghiệm sẽ bao gồm t ấ t các thông tin đ ư ợc liệt kê dư ớ i đây: 7.1 . Những th ô ng tin chung bao gồm tên c ô ng tr ì nh, địa điểm, lỗ khoan đ ị a ch ấ t, hạng mục th í nghiệm, ngày bắt đầu thử nghiệm... 7.2 . Các thông tin v ề cọc thí nghiệm gồm: a) Số hiệu cọc thí nghiệm và vị trí cọc trên mặt bằng c ô ng trình; b) Đường kính ti ế t diện và chiều dài cọc thử nghiệm, cấu tạo cọc , vị trí các mối nối trong trư ờ ng hợp cọc ch ế tạo sẵn; c) Công nghệ thi công cọc; d) Thời gian thi công cọc: Ng à y đổ b ê tông (đối với cọc đổ tại chỗ), ngày hạ cọc (đối với cọc ch ế tạo sẵn); e) Quá tr ì nh thi công cọc, các d ấ u hiệu b ấ t thường phát hiện trong quá tr ì nh thi công cọc; f) Th ờ i đi ể m thực hiện thí nghiệm thử động biến dạng lớn; g) K ế t quả kiểm tra ch ấ t lượng cọc bằng các phương pháp khác (nếu c ó ). 7.3 . Quá tr ì nh thí nghiệm thử động biến dạng lớn gồm: a) Mô tả t ấ t cả hệ thống thiết bị đo động, thiết bị ghi, chuyển đổi và hiển thị s ố liệu, và mô tả tr ì nh tự thí nghiệm, và v ị trí lắp đặt đầu đo; b) Chiều dài phía dưới đ ầ u đo, diện tích mặt c ắ t ngang, kh ố i lượng riêng, vận tốc sống, mô đun đàn h ồ i động của cọc thí nghiệm; c) Thời điểm thí nghiệm cọc đ ó ng (đ ó ng đi hay vỗ lại); d) Độ lún của cọc đóng (số nhát búa cho 1 khoảng ngập đất) trong quá trình thí nghiệm; e) Bi ể u đ ồ lực và vận tốc truyền sóng đo được trong một khoảng thời gian tương ứng với các nhát búa đại diện của cọc thí nghiệm; f) Các phương pháp và lý thuyết phương trình truyền sóng 1 chi ề u đã được sử dụng để đánh gi á số liệu đo đạc (đặc bi ệ t là đ á nh giá sức chịu tải). g) Phương pháp xác định vận tốc sóng, khối lượng riêng và mô đun đàn hồi động của cọc. 7.4 . Đánh giá k ế t quả thử nghiệm bao gồm sức chịu tải của cọc tại thời điểm th í nghiệm, ứng suất đóng cọc, độ đồng nh ấ t của cọc, sự làm việc của búa đóng cọc... 7.5 . Kết luận v à ki ế n nghị 7.6 . Tài liệu khác kèm theo (n ế u có) PHỤ LỤC A (Tham khảo) BỐ TRÍ VÀ LẮP ĐẶT ĐẦU ĐO c) Cọc gỗ d) Cọc thép h ì nh chữ H CH Ú D Ẫ N: 1 D l à đường k í nh cọc , t í nh b ằ ng mét (m) 2 B là b ề rộng cọc, t í nh bằng mét (m) 3 S là khoảng cách giữa đầu đo bi ế n dạng và đ ầ u đo gia t ố c, t í nh bảng m ilimet (mm). 4 H là khoảng cách giữa 2 lỗ bắt bu l ô ng của đầu đo biến dạng, t í nh b ằ ng milime t (mm) 5 X l à khoảng cách từ v ị tr í giữ dây cáp đ ế n lỗ b ắ t bu l ô ng g ầ n nh ấ t c ủ a đ ầ u đ o biến dạng, t í nh bằng milimet (mm) H ì nh A.1 - Cách bố trí và lắp đặt đầu đo đối với một s ố hình dạng cọc và loại cọc PHỤ LỤC B (Tham khảo) XÁC ĐỊNH VẬN TỐC TRUYỀN SÓNG, KHỐI LƯỢNG RIÊNG VÀ MÔ ĐUN ĐÀN HỒI ĐỘNG CỦA CỌC B.1 . Xác định vận tốc truy ề n sóng trong cọc Với cọc thép, vận tốc truyền sóng được áp dụng là 5123 m/s. Đây là giá tr ị được công nhận. Với cọc bê tông hay cọc gỗ, vận tốc truyền sóng phải được đo đạc v ì giá tr ị này luôn thay đổi đối với mỗi cọc. Có 2 cách để xác định vận tốc truyền sóng trong cọc b ê tông và cọc g ỗ : B.1.1 . Phư ơn g pháp thử cọc tự do Đặt một cọc nằm ngang, gắn đầu đo gia t ố c vào một đầu của cọc v à gỗ vào đầu cọc bằng một búa có trọng lượng phù hợp (Hình B.1). Cách tiến hành là tạo ra va chạm, đo tổng thời gian s ó ng va chạm truy ề n h ế t chiều dài cọc và quay v ề đầu đo của í t nhất 3 chu k ỳ phản xạ hoặc 6L/c , với chi ề u dài cọc L, tính ra vận tốc truyền s ó ng theo công th ứ c: c = 6L/T (B.1) trong đó: L là chiều dài cọc t í nh b ằ ng mét (m); T là tổng thời gian sóng va chạm truyền hết chiều d à i cọc và quay về đầu đo của ít nhất 3 chu k ỳ phản xạ t í nh bằng gi â y (s) . Phương pháp thử cọc tự do có thể áp dụng cho cọc gỗ, cọc bê tông dự ứng lực và có thể áp dụng cho cọc b ê tông c ố t thép có chi ề u d ài ngắn bởi v ì cọc bê tông cốt thép d à i có thể bị nứt, ả nh hưởng đến vận tốc sóng. B.1.2 . Một cách khác đ ể xác định vận tốc truyền sóng trong cọc là sử dụng giá trị sóng truyền xuống (WD - wave down) và sống truyền l ê n (WU - wave up) thu được từ giá trị lực và vận t ố c truyền s ó ng đo được, tốt nh ấ t là khi bắt đầu va chạm. Khi đó, s ó ng l ê n và sóng xuống c ó dạng tương đương nhau. Độ chính xác của cách xác định vận tốc truyền sóng này phụ thuộc vào loại đ ấ t nền , ch ấ t lượng cọc và tr ì nh độ phân tích của kỹ sư thí nghiệm. Trong trường hợp không có đi ề u kiện xác định vận tốc truyền sóng trong cọc, có thể sử dụng các giá tr ị vận tốc truyền sóng theo kinh nghiệm. Ví dụ, vận tốc truyền sóng trong bê tông là c ≈ (3800 ¸ 4200) m/s. Hình B.1 - Phương pháp thử cọc ở trạng thái tự do B.2 . X á c định k h ố i lượn g ri ê ng của cọc Khối lượng riêng của mỗi cọc gỗ n ê n được xác định theo tổng khối lượng của cọc, hay một mẫu của cọc đó với thể tích tương ứng. Khối lượng ri ê ng của bê tông hay vữa có thể đo được theo cách t ương tự. Khối lượng ri ê ng của các cọc b ê tông thường được giả thiết bằng 2450 kg/m 3 và khối lượng ri ê ng của vữa dùng cho các cọc đổ tại chỗ hay các dạng tương tự thường được giả thiết bằng 2150 kg/m 3 . Khối lượng riêng của các cọc thép có thể giả thiết bằng 7850 kg/m 3 Khối lượng riêng của cọc hỗn hợp, như các ống thép nhồi b ê tông, có thể tính được từ trung b ì nh theo trọng số của các diện tích vật liệu tại từng mặt cắt ngang khác nhau. B.3 . Xác định mô đun đàn h ồ i động của cọc Mô đun đ à n hồi động của cọc (E) b ê tông, gỗ, thép hay h ỗ n hợp có thể tính được b ằ ng tích số của b ì nh phương vận tốc truyền sóng và kh ố i lượng riêng: E = ρc 2 (B.2) trong đ ó : E là mô đun đàn hồi động của vật liệu cọc tính bằng kilopascan (kPa); c là vận tốc truyền s ó ng trong cọc tính bằng mét trên gi â y (m/s); ρ là khối lượng riêng của vật liệu cọc tính bằng kilogram trên mét khối (kg/m 3 ). Mô đun đàn hồi động của thép có thể l ấ y từ 200x10 6 kPa đến 207x10 6 kPa. Mô đun đàn hồi động của b ê tông và gỗ được xác định khi thí nghiệm nén theo TCVN 5726 : 1993. PHỤ LỤC C (Tham khảo) MỘT SỐ BIỂU ĐỒ CHUẨN VÀ THAM SỐ CẦN THIẾT TRONG THÍ NGHIỆM THỬ ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN C.1 . Một số b iể u đồ chu ẩ n ( lự c, vận tốc, năng l ượn g, chuyển vị) đo đ ược từ thí nghiệm thử động biến dạng lớn a) Lực b) Vận tốc c ) Chuyển vị d ) Năng lượng Hình C.1 - Biểu đ ồ chuẩn lực, vận t ố c, chuyển v ị và năng lượng của cọc khi va chạm C.2 . Một s ố tham s ố cần thiết tr ong quá trình thí ngh iệ m thử động biến dạng lớn C.2.1 . Tham số đ ầ u vào PJ - Miêu t ả t ê n dự án PN - Miêu t ả tên cọc AR - Diện tích mặt cắt ngang thân cọc (cm 2 ) LE - Chiều dài cọc dưới đầu đo (m) EM - M ô đun đàn hồi động c ủa vật liệu cọc (T/ m 2 ) SP - Kh ố i lượng riêng của vật liệu cọc (T/m 3 ) WS - Vận tốc truyền sóng trong vật liệu cọc (m/s) JC - Hệ số cản nhớt LP - Chiều sâu ngập đất của cọc (m) C.2.2 . Kết quả thu nhận đ ư ợc STK - Chi ề u cao rơi búa (m) FMX - Lực tác dụng lớn nh ấ t lên đầu cọc (T) EMX - Năng lượng lớn nhất thu được (T/ m ) CSX - Ứ ng suất nén lớn nh ấ t tại vị trí đ ầ u đo (kg/cm 2 ) TXS - Ứ ng suất kéo l ớ n nhất tại vị trí đầu đo (kg/cm 2 ) BTA - Mức độ nguyên dạng của cọc (%) DMX - Chuyển vị l ớ n nh ấ t đo được (mm) DFN - Chuyển vị cuối cùng đo đư ợ c ( mm) RMX - Sức kháng lớn nh ấ t theo phư ơ ng pháp CASE (T) C.2.3 . H ệ số c ả n nhớt JC Bảng C.1 - G i á tr ị hệ số cản nhớt JC Đất ở m ũi cọc JC Cát T ừ 0 , 4 đến 0 , 5 Cát lẫn b ụ i , b ụ i chứa cát Từ 0 , 5 đến 0 , 7 B ụ i Tử 0,6 đến 0 , 8 Sét lẫn b ụ i, bụi l ẫ n sét Từ 0,7 đến 0,9 Sét L ớn hơn 0,9 C.2.4 . Ứ ng suất đóng cọc g i ới hạn Bảng C.2 - Giá trị ứng suất đóng cọc giới hạn D ạ ng ứng suất Giá trị giới hạn Ứ ng suất nén của thép 0 , 90 Fy Ứ ng suất nén bê tông dự ứng lực 0, 8 5 f' c-f pe Ứ ng suất nén bê tông cốt thép thư ờ ng. 0,8 5 f'c CHÚ THÍCH: 1) Fy là cường độ chảy của thép, tính bằng MPa 2) f'c l à cường độ n é n b ê t ô ng 28 ngày, t í nh bằng MPa 3) f p e l à ứng suất hiệu quả, t í nh b ằng MPa C.2.5 . Mức độ nguy ê n dạng của cọc theo hệ s ố β (BTA) Bảng C.3 - Đánh g i á mức độ nguyên dạng của cọc theo h ệ s ố β (BTA) G i á tr ị β (BTA) Mức độ nguy ê n dạng của cọc 100% Cọc nguyên v ẹ n T ừ 8 0% đến 99% Hư hỏng nh ẹ Từ 60% đến 80% Hư hỏng Nhỏ hơn 60% Đứt gãy MỤC LỤC L ờI nói đầu 1 . Phạm vi áp d ụn g 2 . Tà i liệu v iệ n dẫn. 3 . Thuật ngữ và định nghĩa 4 . Quy định chung 5 . Yêu c ầ u v ề h ệ th ố ng thiết bị t hí nghiệm 6 . Trình tự thực hiện thí nghiệm 7 . Báo cáo k ế t quả Phụ lục A (Tham khảo) Bố trí và lắp đặt đầu đo Phụ lục B (Tham khảo) Xác định vận t ố c truy ề n sóng, kh ố i lượng ri ê ng và mô đun đàn h ồ i động c ủ a cọc Phụ lục C (Tham khảo) Một số biểu đ ồ chuẩn và tham s ố cần thiết trong th í nghiệm thử động bi ế n dạng lớn