Nguyên lý của phương pháp thử động biến dạng lớn PDA :
Về cơ sở khoa học, nguyên lý của phương pháp thử động biến dạng lớn PDA và thiết bị thí nghiệm kiểm tra PDA dựa trên lý thuyết truyền sóng ứng suất trong bài toán va chạm của cọc khoan nhồi, các đặc trưng động theo Smith và dựa vào các thành tựu của ngành kỹ thuật điện tử và công nghệ thông tin,…
Quy trình thí nghiệm PDA cọc khoan nhồi :
Phương pháp thử động biến dạng lớn PDA được thực hiện theo quy trình ASTM D4945-00 [12] hoặc theo các Tiêu chuẩn riêng do Tư vấn thiết kế quy định.
Thực hiện thử tải trọng và phân tích kết quả cho cọc khoan nhồi :
Các thiết bị thí nhiệm PDA :
- Thiết bị tạo lực va chạm (búa nặng gây được dịch chuyển cọc khoan nhồi);
- Thiết bị đo (lực, gia tốc, chuyển vị);
- Thiết bị ghi, biến đổi và trình diễn số liệu.
Sơ đồ nguyên lý thử tải theo phương pháp thử động biến dạng lớn PDA được thể hiện trên hình.
Sơ đồ nguyên lý thử động biến dạng lớn PDA
1. Búa; 2. Cọc khoan nhồi; 3. Đầu đo gia tốc; 3A. Máy đo gia tốc; 4. Đầu 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 PDA:
- Bắt chặt 2 cặp đầu đo gia tốc và biến dạng vào trong thân cọc đối xứng qua tim cọc khoan nhồi, cách đỉnh cọc khoan nhồi tối thiểu 2 lần đường kính của cọc.
- Vào máy các thông số, kiểm tra tín hiệu các đầu đo. Bắt lại đầu đo nếu cần thiết.
- Dùng búa đóng cọc đóng lên đầu cọc khoan nhồi 5 nhát.
- Kiểm tra chất lượng tín hiệu ghi được của từng nhát búa khi đóng, nếu tín hiệu không được tốt cho đóng lại lên cọc khoan nhồi để kiểm tra lại.
- Tắt máy chuyển sang cọc khoan nhồi khác.
Các đầu đo gia tốc và đo ứng suất được gắn chặt vào cọc khoan nhồi, các tín hiệu từ đầu đo được truyền từ cọc khoan nhồi như năng lượng lớn nhất của búa, ứng suất kéo lớn nhất của cọc khoan nhồi, sức chịu tải Case-Goble, hệ số độ nguyên vẹn... được quan sát trong quá trình thí nghiệm trên máy tính phân tích và hiển thị.
Các số liệu hiện trường sẽ được phân tích bằng phần mềm CAPWAP (hoặc Case) để xác định sức chịu tải tổng cộng của cọc khoan nhồi, sức chống ma sát của đất ở mặt bên và ở mũi cọc khoan nhồi cùng một số thông tin khác về công nghệ đóng và chất lượng cọc khoan nhồi.
Kết quả phân tích bằng phần mềm CAPWAP cho cọc khoan nhồi
Nhờ phần mềm CAPWAP có thể in hoặc biểu thị ra được các kết quả dưới đây :
+ Sức chịu tải của cọc khoan nhồi đơn :
- Sức chịu tải của cọc khoan nhồi tại từng nhát búa, từng cao độ ngập đất lên cọc khoan nhồi;
- Ma sát thành bên;
- Sức kháng của mũi cọc khoan nhồi;
+ Ứng suất trong cọc khoan nhồi :
- Ứng suất nén lớn nhất, ứng suất kéo lớn nhất;
- Ứng suất nén tại mũi cọc khoan nhồi;
+ Sự hoạt động của búa đóng cọc :
- Năng lượng truyền lớn nhất của búa lên đầu cọc khoan nhồi (hiệu quả đóng cọc);
- Lực tác dụng lớn nhất lên đầu cọc;
- Độ lệch giữa búa đóng cọc và cọc khoan nhồi;
- Tổng số nhát búa; số nhát búa trong một phút;
- Chiều cao rơi búa hoặc độ nảy của phần va đập;
+ Hệ số hoàn chỉnh b của mặt cắt thân cọc.
Như vậy, phương pháp này ngoài việc xác định được sức chịu tải của cọc khoan nhồi còn có thể phán đoán mức độ khuyết tật (có tính định tính) của cọc theo hệ số hoàn chỉnh b
Phán đoán mức độ khuyết tật của cọc khoan nhồi : mức độ khuyết tật hoàn chỉnh, tổn thất ít, phá hỏng hay nứt gãy.
Báo cáo kết quả sau khi thí nghiệm PDA :
Báo cáo kết quả thí nghiệm thử động biến dạng lớn PDA gồm có các nội dung sau :
- Tên, vị trí công trình.
- Chủ đầu tư, tư vấn thiết kế/giám sát, nhà thầu thi công cọc khoan nhồi, đơn vị thí nghiệm.
- Số liệu về cọc khoan nhồi thí nghiệm như kích thước cọc khoan nhồi, ngày đổ bê tông, ngày thí nghiệm.
- Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm.
- Các biểu đồ quan hệ lực, vận tốc, sức chịu tải, năng lượng... theo thời gian.
- Biểu đồ quan hệ tải trọng-biến dạng và các bản tính.
- Kết luận và kiến nghị.
Độ cao để rơi ban đầu thường nhỏ để giúp người vận hành đánh giá được tâm lực tác động, độ đồng trục giữa búa và cọc, độ phân bố đều của lực tác dụng, từ đó có điều chỉnh phù hợp với khung dẫn hướng. Sau khi điều chỉnh xong, người ta chỉnh độ cao của búa cho tới khi cọc lún 2,5mm cho mỗi nhát búa, hoặc khi đã đạt được sức chịu tải tính toán của cọc hoặc cọc bị phá hoại. Nếu độ lún của cọc dưới 2,5mm cho mỗi nhát búa thì kết quả chỉ ở mức khiêm tốn, bởi phần cọc dưới và mũi cọc không dịch chuyển và sức kháng mũi chưa được sử dụng tới. Lúc này, sức chịu tải tính toán chỉ là lực ma sát ở phần cọc trên và kết quả tính toán chỉ có tính cầm chừng. Thế nên để có tính toán chính xác hơn thì cần tăng lực tương tác, hoặc tăng khối lượng búa hoặc tăng chiều cao rơi.
