I. Nhiệm vụ thí nghiệm công trình chịu tải trọng tĩnh
- Khảo sát, so sánh sự làm việc thực tế của kết cấu công trình so với các giả thiết trong tính toán.
- Tiến hành các nghiên cứu khoa học và các thử nghiệm trong lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng.
- Tham gia các nội dung trong việc xây dựng các tiêu chuẩn, quy phạm, xác định các hệ số thực nghiệm trong các bài toán thiết kế.
- Thí nghiệm thử tải nghiệm thu công trình.
- Thí nghiệm thử tải với những công trình đã và đang khai thác sử dụng khi có những thay đổi đáng kể.
II. Đối tượng thí nghiệm.
1. Với những cấu kiện được chế tạo hàng loạt.
Mục đích: Kiểm tra chất lượng sản phẩm xuất xưởng: những cấu kiện có chất lượng tốt nhất và xấu nhất trong nhóm sản phẩm. (khảo sát hiện trạng bằng phương pháp không phá hoại vật liệu).Số lượng đối tượng thí nghiệm của một chủng loại kết cấu được quy định trong các tiêu chuẩn kiểm định quốc gia.
Kiểm tra định kỳ: nếu trong loạt sản phẩm chế tạo có dưới 250 cấu kiện, số cấu kiện cần thí nghiệm ≥2; từ 251 đến 1000, chọn ≥3 cấu kiện để thử tải; từ 1001-3000, chọn ≥4 cấu kiện, trên 3001, số cấu kiện ≥5.
Phương pháp thử tải đối với loại cấu kiện này thường tiến hành theo sự chỉ dẫn và quy định kỹ thuật của thiết kế hoặc của Tiêu chuẩn Nhà nước nhằm mục đích kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm chế tạo hàng loạt.
2. Những kết cấu cần tiến hành thí nghiệm trong công tác kiểm định.
Những loại công trình này, trước khi tiến hành thử nghiệm cần phải tiến hành khảo sát hiện trạng tổng thể. Nếu không thấy có sự nghi ngờ về khả năng chịu lực, độ cứng cũng như độ ổn định trong các chi tiết cấu tạo, trong kết cấu hay trên toàn bộ công trình, thì việc tiến hành thử tải không nhất thiết phải có. Ngược lại, nếu trong quá trình khảo sát hiện trạng có phát hiện được các khuyết tật và sai sót, đòi hỏi phải tiến hành thử tải trọng
III. Tải trọng thí nghiệm.
1. Yêu cầu chung.
Tải trọng thí nghiệm: Trọng lượng của vật nặng, áp lực của chất lỏng, sức căng của lò xo hoặc sức kéo của động cơ…
Tải trọng tĩnh với những yêu cầu sau:
- Có thể cân, kết cấu tđong, đo, đếm và đảm bảo được độ chính xác cần thiết;
- Có khả năng đáp ứng và xác định chính xác giá trị lực theo yêu cầu;
- Đảm bảo truyền trực tiếp và đầy đủ giá trị của tải trọng lên kết cấu thí nghiệm;
- Trị số tải trọng phải ổn định khi tác dụng lâu dài và không chịu ảnh hưởng của môi trường thí nghiệm.
Với kết cấu công trình có kích thước lớn có thể dùng sức nặng của các loại vật liệu xây dựng, với hực tại hiện trường: có thể sử dụng các thiết bị cơ học để tạo lực tác dụng như kích thủy lực, tời kéo, tăng đơ…
Khi dùng các vật liệu xây dựng để làm tải trọng thí nghiệm cần chú ý:
- Nếu vật liệu rời: cần chia thành đơn vị nhỏ, có trọng lượng vừa phải; xếp các đơn vị đó thành những cột riêng lẻ.
- Với vật liệu dễ hút nước, dễ bốc hơi thì phải có những biện pháp che chắn.
2. Các hình thức của tải trọng thí nghiệm.
* Hình thức phân bố:
Với hình thức này, tải trọng thí nghiệm thường có cường độ không lớn, nhưng được rải đều trên những vùng rộng hay toàn bộ bề mặt chịu lực của đối tượng. Loại tải trọng phân bố thường được dùng để tác dụng lên những kết cấu có mặt chịu tải lớn như kết cấu tấm bản chịu uốn, vỏ mỏng, thành bể chứa, tường chắn….
* Hình thức tập trung:
Loại tải trọng này có cường độ lớn, tác dụng riêng lẻ lên một vị trí chật hẹp hoặc tại một điểm xác định trên đối tượng nghiên cứu. Hình thức tải trọng này thường được dùng để thí nghiệm các kết cấu hệ thanh, dàn vì kèo…
3. Các biện pháp tạo tải trọng thí nghiệm.
* Tạo tải trọng phân bố:
Có các hình thức: Vật liệu rời đóng bao (a), vật liệu viên khối (b) (gạch, quả nặng), nước trong các bình chứa (c) theo các hình ảnh minh họa.
Ưu điểm: Dễ thực hiện.
Nhược điểm: Không quan sát bề mặt kết cấu; bề mặt kết cấu bị cản trở do ma sát mặt.
* Gia tải qua hệ dầm truyền tĩnh định.
Ưu điểm:
- Quan sát được bề mặt của kết cấu chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng;
- Không có hiện tượng ngăn cản biến dạng của lớp vật liệu ngoài của kết cấu.
- Tăng, dỡ tải trọng nhanh chóng và đồng đều trên toàn bộ các điểm tải.
Nhược điểm: Tốn kém vật liệu và công sức trong tạo hệ gia tải.
Tải trọng thí nghiệm tác dụng theo hình thức tập trung thường được đặt vào các mắt, nút liên kết hoặc vào những phần tử của kết cấu. Loại tải trọng này được dùng nhiều trong khi nghiên cứu kết cấu thanh như dầm, cột, sàn vì kèo…
Để tạo tải trọng tập trung lên kết cấu thí nghiệm có thể dùng các biện pháp: treo vật nặng; thiết bị căng kéo; kích thủy lực.
4. Giá trị tải trọng.
Trước khi thí nghiệm cần tính toán giá trị tải trọng cực đại đó để có thể chuẩn bị trước đầy đủ số tải trọng cần thiết.
Khi tiến hành kiểm tra cường độ, thì tải trọng kiểm tra thường dùng bằng tải trọng tính toán nhân với hệ số từ 1,4 đến 2,0 tùy thuộc chủng loại kết cấu, vật liệu sử dụng và tính chất phá hoại mong muốn;
Khi tiến hành kiểm tra độ cứng, thì tải trọng kiểm tra được dùng bằng 1,0 giá trị tải trọng tiêu chuẩn đặt ở vị trí bất lợi nhất trên cấu kiện;
Khi cần kiểm tra khả năng chống nứt trong các cấu kiện bê tông cốt thép, thì trị số của tải trọng kiểm tra hình thành vết nứt lấy bằng 1,3 giá trị tải trọng tiêu chuẩn đối với cấu kiện có yêu cầu chống nứt cấp I. Khi kiểm tra bề rộng vết nứt, lấy bằng 1,05 giá trị tải trọng tiêu chuẩn ở vị trí bất lợi trên kết cấu.
IV. Trình tự gia tải, giữ tải và dỡ tải trọng thí nghiệm.
1. Phân cấp tải trọng thí nghiệm.
Tải trọng chất lên các đối tượng thí nghiệm cần được phân chia thành từng cấp. Số lượng cấp tải và giá trị mỗi cấp thường được xác định để xây dựng chính xác các đồ thị biểu diễn quan hệ giữa tải trọng tác dụng và tham số khảo sát của đối tượng nghiên cứu, đặc biệt khi tồn tại trong đối tượng các yếu tố phi tuyến; Nếu số lượng cấp tải càng nhiều thì quá trình thí nghiệm sẽ bị kéo dài và gặp nhiều khó khăn. Thực tế thí nghiệm giá trị mỗi cấp tải thường bằng khoảng 10% đến 20% trị số tải trọng thí nghiệm tính toán.
Việc phân cấp tải trọng còn đảm bảo an toàn cho quá trình thí nghiệm khi tăng theo từng cấp sẽ phát hiện được nguy cơ mất an toàn của kết cấu thí nghiệm.
2. Giá trị tải trọng thử.
Giá trị cấp tải trọng thử lấy bằng 5¸ 10% giá trị tải trọng cực đại. Cấp tải đầu tiên này cần chất và dỡ tải một vài lần nhằm để loại trừ các biến dạng không đàn hồi và kiểm tra sự làm việc của các thiết bị đo đã lắp đặt trên kết cấu thí nghiệm.
3. Gia tải, giữ tải và dỡ tải trọng thí nghiệm.
a. Gia tải:
Biện pháp gia tải tùy theo các yêu cầu cụ thể, có hai cách hay sử dụng là:
- Gia tải theo từng cấp tăng dần đến hết tải thí nghiệm (a).
- Gia tải theo từng cấp bằng cách kết thúc cấp tải trước trở về không rồi tiếp tục cấp tải sau (b).
(Khi kiểm tra về hình thành vết nứt, sau khi gia tải đến 90% tải trọng kiểm tra, mỗi cấp tiếp theo không vượt quá 5% tải trọng đã nêu)
b. Giữ tải.
Tại mỗi cấp tải trọng, phải giữ nguyên giá trị của nó trên KC thí nghiệm trong một khoảng thời gian để cho chuyển vị và biến dạng của kết cấu được hoàn tất. Thời gian đó phụ thuộc vào chủng loại vật liệu và cấu tạo của kết cấu. Ví dụ: Trong thí nghiệm gia tải để đánh giá độ bền, độ cứng và khả năng chống nứt của cấu kiện BTCT đúc sẵn: Thời gian giữ tải ở mỗi cấp không ít hơn 10 phút, khi kiểm tra độ cứng, khi kiểm tra khả năng chống nứt thời gian giữ tải mỗi cấp không ít hơn 30 phút
Nếu trong thời gian quy định giữ trị số tải trọng tác dụng không đổi đó mà chuyển vị và biến dạng của kết cấu thí nghiệm chưa hoàn tất thì thời gian giữ tải phải kéo dài thêm. Nếu gặp trường hợp, sự phát triển của chuyển vị và biến dạng không chậm lại, thì kết cấu đó xem như không đưa vào sử dụng được trong điều kiện chịu tải tương ứng.
Riêng ở cấp tải cuối cùng thời gian giữ tải cần theo các tiêu chuẩn tương ứng về thử nghiệm, ví dụ: thí nghiệm nén tĩnh cọc BTCT, thời gian giữ tải ở cấp cuối là 24h.
c. Dỡ tải.
Về nguyên tắc, số lượng cấp dỡ tải trọng và giá trị mỗi cấp được lấy bằng như cấp chất tải; điều đó cho phép dễ dàng thể hiện sự tương ứng của quá trình thuận nghịch của số đọc trên các thiết bị đo. Thông thường, để rút ngắn thời gian thí nghiệm, số lượng cấp giảm tải có thể ít hơn; nhưng giá trị mỗi cấp tải giảm nên lấy bằng hai lần cấp tải tăng, để có thể theo dõi sự thuận nghịch qua số đọc trên dụng cụ đo và đánh giá các biến dạng chuyển vị dư của kết cấu thí nghiệm.
V. Các dụng cụ và thiết bị đo.
1. Nhiệm vụ và yêu cầu của thiết bị đo.
Trạng thái làm việc của các đối tượng khảo sát trong thực tế được đặc trưng bởi sự biến động của các tham số tham gia trong đối tượng đó. Khi nghiên cứu thực nghiệm, các tham số đó của hệ khảo sát cần được làm sáng tỏ bằng những số liệu đo hoặc những đồ thị ghi nhận được. Thiết bị đo lường được lắp đặt tại những vị trí đặc trưng trên hệ khảo sát trong quá trình nghiên cứu. Với mỗi tham số khảo sát của đối tượng nghiên cứu sẽ có những phương pháp và thiết bị đo phù hợp, thỏa mãn được các yêu cầu về độ nhạy cảm và độ chính xác.
Các thiết bị và dụng cụ đo dùng trong lĩnh vực nghiên cứu thực nghiệm vật liệu và kết cấu công trình, tùy thuộc vào tính chất và mục đích làm việc, được tập hợp thành năm nhóm cơ bản sau:
- Đo lực và áp suất: thông dụng là các loại lực kế lò xo, lực kế cảm biến hoặc các loại đồng hồ đo áp lực chất lỏng, chất khí...
- Đo độ dịch chuyển thẳng (chuyển vị) của các phần tử, các mắt nút của kết cấu công trình: thường dùng các thước đo độ dài như thước cặp, panme, đồng hồ đo chuyên vị, đồng hồ đo độ võng, các đầu đo dịch chuyển cảm biến...
- Đo độ giãn dài, biến dạng tương đối của các thớ vật liệu: phổ biến là các loại tenzomet cơ học, quang học, điện cảm, điện trở...
- Đo xoay, biến dạng góc của các phần tử, các liên kết trong kết cấu: Sử dụng đồng hồ đo chuyển vị nhỏ theo sơ đồ mở rộng.
- Đo trượt và biến dạng trượt tương đối giữa các thớ vật liệu, các phần tử kết cấu ghép: Sử dụng đồng hồ đo chuyển vị nhỏ theo sơ đồ mở rộng.
2. Yêu cầu của dụng cụ và thiết bị đo:
Cấu tạo đơn giản, số chi tiết dùng trong thiết bị ít nhất, kích thước gọn và trọng lượng nhẹ;
Tháo và lắp nhanh, dễ dàng, đảm bảo được ổn định và an toàn trong suốt quá trình thí nghiệm;
Độ nhạy cảm và độ chính xác cao, luôn có thể đáp ứng được yêu cầu đúng đắn của số đo;
Có khả năng đo các giá trị nằm trong khoảng đo rộng mà độ chính xác của số đọc và kết quả đo không bị ảnh hưởng;
Chiều dài chuẩn đo thay đổi được liên tục;
Giá trị của đại lượng cần đo được chỉ thị trực tiếp ngay trên thiết bị, không đòi hỏi phải qua tính toán chuyển đổi;
Nhạy cảm với các ảnh hưởng của môi trường bé...
VI. Các bước thực hiện thí nghiệm tĩnh.
1. Lắp dựng kết cấu thí nghiệm và các dụng cụ đo.
Kết cấu thí nghiệm cần được lắp đặt đúng sự làm việc của nó: phương, chiều, các liên kết biên.
Các dụng cụ, thiết bị đo cần được lựa chọn và lắp đặt phù hợp với mục đích nghiên cứu. Thông thường gồm hai nhóm dụng cụ đo: Đo chuyển vị, đo biến dạng.
Các dụng cụ đo phải được lắp đúng, ổn định, chắc chắn và làm việc bình thường trên các điểm đo; khi phép đo cần tạo những điểm cố định ngoài kết cấu để làm điểm tựa của các đồng hồ đo thì các điểm tựa đó phải đảm bảo tách biệt với kết cấu và cố định trong suốt quá trình chất tải;
Các thiết bị đo phải được bảo vệ, che chắn để không bị ảnh hưởng của môi trường xung quanh và các tác động ngẫu nhiên
Sự ảnh hưởng dao động nhiệt của môi trường qua thời gian đến số đo trên các dụng cụ đo bằng cách khảo sát số đo giữ trên dụng cụ đo qua một ngày đêm khi kết cấu chưa chịu tải;
Khả năng dễ dàng đọc số đo trên tất cả các dụng cụ đo và sự thuận tiện để khảo sát trên mọi phần tử của đối tượng thí nghiệm;
Ghi ký hiệu và số thứ tự các dụng cụ đo theo từng chủng loại;
Bề mặt của đối tượng tại những vùng dễ xuất hiện vết nứt cần phải làm trắng (sơn, vôi);
Các biện pháp an toàn đối với toàn bộ hệ thống thí nghiệm và người thực hiện.
2. Gia tải trọng kiểm tra ban đầu.
Quá trình thí nghiệm được bắt đầu bằng việc chất và dỡ tải trọng thử nhằm mục đích kiểm tra sự hoạt động của thiết bị và sự làm việc của KC thí nghiệm. Giá trị tải trọng chất thử ban đầu thường bằng giá trị cấp tải trọng thứ nhất của chương trình chất tải thí nghiệm.
Trong thời gian chất tải và dỡ tải cấp tải trọng thử ban đầu một vài lần, cần phải phát hiện và sửa đổi các dụng cụ đo không làm việc hay không đáp ứng được yêu cầu của phép đo. Có hai trường hợp xảy ra.
Trường hợp 1. Sau khi chịu tác dụng của các lần chất dỡ tải ban đầu, trạng thái của kết cấu không có những thay đổi đáng kể qua biểu thị của các dụng cụ đo có thể do: hoặc độ nhạy ban đầu của dụng cụ đo không đủ để chỉ thị, hoặc do sự hư hỏng trong bản thân dụng cụ đo, hoặc sự lắp đặt thiết bị trên kết cấu không đúng.
Trường hợp 2. Sau khi chịu tác dụng của vòng chất tải đầu tiên, trong bản thân đối tượng hay các phần tử kết cấu xuất hiện những biến dạng và chuyển vị dư do: cấu tạo các liên kết không chặt chẽ, làm việc cục bộ, lún gối tựa… dẫn đến việc không phục hồi số đọc ban đầu trên các dụng cụ đo khi dỡ cấp tải trọng thử.
3. Ghi chép số đọc trên các thiết bị đo.
Sau khi hoàn thành bước chất và dỡ cấp tải trọng thử, công việc thí nghiệm chính thức được bắt đầu bằng việc tiến hành đọc và ghi số liệu đầu tiên trên tất cả các thiết bị đo sử dụng. Các số đọc trên tất cả các thiết bị đo được sử dụng trên đối tượng phải được ghi lại trong cùng một thời điểm.
Trong trường hợp bình thường, việc ghi chép một số đo trên các dụng cụ đo cần phải thực hiện trong thời gian ngắn nhất. Nếu khoảng thời gian đó quá dài, các số đo sẽ không thể hiện chính xác được trạng thái làm việc của kết cấu tại thời điểm khảo sát; đặc biệt trong những trường hợp nghiên cứu vật liệu đàn - dẻo hoặc các đối tượng làm việc ngoài giới hạn đàn hồi khi tải trọng tác dụng có giá trị lớn. Trong hoàn cảnh và điều kiện đó, với mỗi cấp tải trọng tác dụng, sau khi đọc xong số đo vòng thứ nhất trên tất cả các dụng cụ đo, cần tiến hành lấythêm số đo vòng thứ hai. Sự chênh số liệu trên mỗi dụng cụ đo giữa hai vòng đọc sẽ cho kết quả đánh giá quan trọng đối với đặc trưng phát triển biến dạng dẻo trong kết cấu thí nghiệm sau mỗi cấp tải trọng tác dụng.
Ngoài việc đọc các số liệu trên thiết bị đo, khi tiến hành thí nghiệm còn cần phải chú ý lấy các số liệu về thời gian và điều kiện tiến hành thí nghiệm như: số liệu về sự biến thiên nhiệt độ và các yếu tố khác của môi trường, các hiện tượng xô đẩy và va chạm ngẫu nhiên đến kết cấu khảo sát. Tất cả những số liệu đó sẽ cần dùng cho công việc xử lý và đánh giá kết quả thí nghiệm.
4. Quan sát trạng thái của đối tượng khi chịu tải.
Trước khi bắt đầu thí nghiệm: đánh dấu tất cả những khuyết tật, nứt nẻ, hư hỏng trên mặt ngoài của kết cấu. Sau mỗi cấp tải trọng tác dụng, cần khảo sát lại tất cả những khuyết tật đã được đánh dấu để có nhận xét về khả năng phát triển của chúng và phát hiện thêm những hư hỏng mới trên công trình.
Để đánh dấu khuyết tật trên bề mặt kết cấu như sau:
- Đối với các vết nứt, vẽ những đường mảnh bằng bút chì chạy dọc bên cạnh vết nứt; trước đỉnh vết nứt có một vạch chắn ngang và ghi bên cạnh giá trị cấp tải trọng tương ứng, để có thể phát hiện được đầy đủ chiều dài vết nứt.
- Đối với các hư hỏng khác, đánh dấu bằng cách dùng bút chì khoanh vòng theo chu vi vết hỏng. Với biện pháp đánh dấu này cho phép nhận thấy ngay được hình ảnh của quá trình hư hỏng xuất hiện trên mặt ngoài của kết cấu khi phát hiện trên tải trọng ngoài.
- Trong quá trình chất tải trọng và kết thúc thí nghiệm cần phải ghi lại bằng hình ảnh (chụp ảnh hoặc quay video), đặc biệt là ở những vị trí kết cấu bị hư hỏng và phá hoại.
5. Tính toán, xử lý và đánh giá kết quả thí nghiệm.
Kết quả thí nghiệm là tập hợp các số liệu thu được từ các dụng cụ và thiết bị đo, các hình ảnh thí nghiệm, các ghi chép mô tả. Các số liệu thí nghiệm cần được xử lý để loại bỏ những số liệu dị thường, sau đó tập hợp lại dưới dạng các bảng biểu hoặc đồ thị quan hệ.
Các đồ thị quan hệ tùy theo mục đích nghiên cứu, thông thường gồm các dạng sau:
- Quan hệ giữa tải trọng – chuyển vị.
- Quan hệ giữa chuyển vị và thời gian.
- Quan hệ giữa tải trọng và thời gian.
- Quan hệ giữa tải trọng- chuyển vị và thời gian.
VII. Đánh giá kết quả thí nghiệm.
Đánh giá kết quả của thí nghiệm tĩnh tiến hành trên cơ sở phân tích toàn diện và so sánh với kết quả tính toán lý thuyết theo các tham số đã được khảo sát, đo đạc thực tế về đặc trưng hình học, vật liệu và trạng thái của đối tượng kiểm tra.
Nguyên nhân làm mất khả năng chịu lực của kết cấu (hoặc do sự phá hoại vật liệu trong một số phần tử kết cấu chịu lực cơ bản; hoặc mất ổn định cục bộ hay tổng thể công trình; hoặc các liên kết và mối nối bị phá hoại…).
Độ sai lệch giữa tải trọng tính toán và tải trọng phá hoại thực tế;
Sự tương ứng của các tham số chuyển vị và biến dạng đo được trong thí nghiệm với kết quả tính toán lý thuyết.
Trên cơ sở phân tích các đặc trưng và trạng thái mất khả năng chịu lực có thể đề xuất các biện pháp gia cường, sửa chữa các phần tử kết cấu hay các liên kết, mối nối trong các công trình tương tự.
Tham khảo thêm: Mẫu báo cáo thí nghiệm vật liệu xây dựng
Hãy liên hệ ngay với ICCI qua Hotline tư vấn toàn quốc - 0903994577 - dungtvkd@icci.vn - icci@icci.vn nếu công trình của Quý khách hàng đang cần kiểm định công trình hoặc gặp sự cố không mong muốn trong quá trình thi công, sử dụng hoặc cần tư vấn các vấn đề liên quan đến xây dựng – Với năng lực và kinh nghiệm của mình, ICCI sẽ đem lại chất lượng và giá trị kinh tế cao nhất cho Quý khách hàng.
Tiêu chí thực hiện của ICCI:
- Nhanh chóng.
- Trung Thực.
- Chuyên môn phù hợp.
- Đúng quy định.
Điều kiện năng lực của ICCI và đội ngũ kỹ sư tham gia kiểm định công trình
- Là doanh nghiệp đăng ký ngành nghề kiểm định chất lượng công trình xây dựng trên toàn quốc, khắp các khu vực Bắc - Trung - Nam được Sở Kế Hoạch Đầu Tư cấp giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số 0305296785
- Là tổ chức kiểm định được Bộ Xây Dựng Cục Quản Lý Hoạt Động Xây Dựng công nhận đủ điều kiện với năng lực, kinh nghiệm dày dặn trong lĩnh vực kiểm định công trình.
- Sở hữu phòng thí nghiệm LAS-XD 203 được cơ quan có thẩm quyền công nhận và cấp giấy chứng nhận đủ điều kiện hoạt động thí nghiệm chuyên ngành xây dựng.
- Đội ngũ kỹ sư ICCI được đào tạo chuyên nghiệp có chứng chỉ hành nghề phù hợp với cấp và loại công trình tham gia.
Tham khảo ngay:
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét