Thí nghiệm, thử tải kết cấu công trình

ĐỀ CƯƠNG THÍ NGHIỆM THỬ TẢI KẾT CẤU SÀN BÓNG/SÀN HỘP

Khách hàng :  CÔNG TY CP THIẾT KẾ VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG SPAN

Người lập:

ThS. Đỗ Duy Bốn

Hà Nội, ngày  …  tháng 06 năm 2021

 

ĐỀ CƯƠNG THÍ NGHIỆM THỬ TẢI KẾT CẤU SÀN BÓNG/SÀN HỘP

1. PHẠM VI ÁP DỤNG

• Đề cương này được áp dụng để thí nghiệm thử tải khả năng chịu lực của kết cấu sàn bóng/sàn hộp được chế tạo bởi Công ty CP Thiết kế và Phát triển Công nghệ Xây dựng SPAN.

2. TÀI LIỆU, TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG

• Yêu cầu thí nghiệm, bản vẽ chế tạo của mẫu thí nghiệm do Công ty SPAN cung cấp.
• Các tài liệu có liên quan khác.

3. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

• Máy ghi thu dữ liệu (data logger);
• Đầu đo chuyển vị CDP (Nhật Bản);
• Thước đo bề rộng vết nứt Crack scale (Nhật Bản);
• Máy ảnh;
• Và các thiết bị phụ trợ khác.

4. THÔNG SỐ MẪU THÍ NGHIỆM

Bản sàn thí nghiệm là sàn BTCT sử dụng bóng nhựa SBL dầy 300mm với hai loại kích thước là 2.4mx8m và 3.2mx8m.

5. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM

5.1 Sơ đồ thí nghiệm

Hai sơ đồ thí nghiệm được sử dụng để thí nghiệm cho hai loại sàn bóng như sau:

a) Sơ đồ thí nghiệm 1 (Hình 1): sàn bóng kích thước 2.4mx8m không có dầm tăng cứng ở giữa.

Hình 1: Sơ đồ thí nghiệm 1

b) Sơ đồ thí nghiệm 2 (Hình 2): sàn bóng kích thước 3.2mx8m có dầm tăng cứng ở giữa

Hình 1: Sơ đồ thí nghiệm 2

Thiết bị đo

Đầu đo chuyển vị điện tử CDP (Nhật Bản) được bố trí để đo chuyển vị ở giữa và các vị trí gần 2 gối đỡ của sàn trong mỗi thí nghiệm.

Máy đo ghi số liệu nhiều kênh TDS – 530 được sử dụng để ghi nhận các kết quả đo chuyển vị.

Bố trí đầu đo chuyển vị : Tổng cộng có 06 đầu đo chuyển vị điện tử được sử dụng cho Sơ đồ thí nghiệm 1 và 2. Bố trí đầu đo chuyển vị được cho trong Hình 1 và 2. Các đầu đo chuyển vị được kết nối với máy đo ghi số liệu nhiều kênh TDS – 530.

5.2 Tải trọng thí nghiệm

a) Sơ đồ thí nghiệm 1:

Tải trọng dùng trong thiết kế sàn:

Tĩnh tải bản thân sàn: BT = 600 kg/m2.

Hoạt tải tối đa thiết kế: HT = 400 kg/m2

Tổ hợp tính toán độ bền:

p_tt = BT*1.05+HT*1.2=600*1.05+400*1.2=1110 kg/m2

Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn:

p_tc = BT+HT=600+400=1000 kg/m2

Tải trọng tác dụng lên kết cấu khi thí nghiệm  @ 90% tổ hợp tải trọng tính toán độ bền nhưng không ít hơn tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn:

P_sum = max(90%p_tt, p_tc) = max(0.9*1110,1000)= 1000 kg/m2

Tải trọng thí nghiệm = Tổng tải trọng tác dụng lên kết cấu khi thí nghiệm – tĩnh tải bản thân của sàn:

P_tn = P_sum – BT = 1000 – 600 = 400 kg/m2

Tổng tải trọng thí nghiệm:

Qtn = 400*2.4*8=7680 kg

b) Sơ đồ thí nghiệm 2:

Tải trọng dùng trong thiết kế sàn:

Tĩnh tải bản thân sàn: BT = 618 kg/m2.

Hoạt tải tối đa thiết kế: HT = 400 kg/m2

Tổ hợp tính toán độ bền lớn nhất:

p_tt = BT*1.05+HT*1.2=618*1.05+400*1.2=1129 kg/m2

Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn:

p_tc = BT+HT=618+400=1018 kg/m2

Tải trọng tác dụng lên kết cấu khi thí nghiệm  @ 90% tổ hợp tải trọng tính toán độ bền nhưng không ít hơn tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn:

P_sum = max(90%p_tt, p_tc) = max(0.9*1129,1018)= 1018 kg/m2

Tải trọng thí nghiệm = Tổng tải trọng tác dụng lên kết cấu khi thí nghiệm – tĩnh tải bản thân của sàn:

P_tn = P_sum – BT = 1018 – 618 = 400 kg/m2

Tổng tải trọng thí nghiệm:

Qtn = 400*3.2*8=10240 kg

5.3 Các bước gia tải

Quá trình thí nghiệm bao gồm các bước sau:

1. Lắp đặt mẫu thí nghiệm: mẫu thí nghiệm được kê trên hai gối đỡ sao cho đảm bảo nhịp thí nghiệm và điều kiện liên kết là gối kê tự do.
2. Lắp đặt thiết bị thu nhận số liệu: Đầu đo chuyển vị (CDP) tại vị trí giữ và hai biên của sàn.
3. Trọng lượng bản thân của mẫu thí nghiệm được coi là cấp tải 0.
4. Tải trọng thí nghiệm được chất theo từng cấp tải, mỗi cấp tải có giá trị xác định trước không quá 25% tổng tải trọng thí nghiệm.
5. Sau mỗi cấp tải tiến hành thu thập số liệu thí nghiệm ngay sau khi chất tải xong và sau khi chất tải xong 5 phút. Nếu sau 5 phút kết cấu chưa có biểu hiện ổn định thì cần tiếp tục theo dõi và đọc số liệu thí nghiệm tại các thời điểm cách nhau 5 phút cho đến khi kết cấu ổn định hoặc dừng thí nghiệm và hạ tải nếu có dấu hiệu kết cấu có nguy cơ bị phá huỷ.
6. Sau mỗi cấp tải tiến hành kiểm tra kỹ lưỡng kết cấu thử để phát hiện những hiện tượng bất thường như vết nứt lớn, vết nứt do cắt, vết nứt do nén (nén vỡ), độ võng lớn, v.v.
7. Sau khi đã chất tải toàn bộ, dự kiến thời gian giữ tải trong 30 phút. Trong quá trình giữ tải tiến hành quan trắc kết cấu, theo dõi, đo độ võng, nứt.
8. Dỡ tải theo 2 cấp: 50% và 0% tổng tải trọng thí nghiệm. Sau khi tải trọng thí nghiệm đã được dỡ bỏ về cấp ban đầu, tiến hành ghi số liệu thí nghiệm để xác định độ võng dư.

Tải trọng thí nghiệm được chất theo từng cấp tải, mỗi cấp tải có giá trị xác định trước như trong Bảng 1.

Bảng 1: Trình tự chất tải và thời gian theo dõi trong các cấp tải

TT	Cấp tải thí nghiệm	Tải trọng thí nghiệm PTN (kg/m2)	Thời gian giữ tải (phút)	Các chỉ tiêu theo dõi
0	(0% PTN)	0	0	Chuyển vị, nứt, dạng phá hoại
1	(25 % PTN)	100	5	Chuyển vị, nứt, dạng phá hoại
2	(37.5 % PTN)	150	5	Chuyển vị, nứt, dạng phá hoại
3	(50 % PTN)	200	5	Chuyển vị, nứt, dạng phá hoại
4	(75 % PTN)	300	5	Chuyển vị, nứt, dạng phá hoại
5	(100% PTN)	400	30	Chuyển vị, nứt, dạng phá hoại
6	(50 % PTN)	200	5	Chuyển vị, nứt, dạng phá hoại
7	(0% PTN)	0	–	Chuyển vị, nứt, dạng phá hoại

Trong quá trình gia tải, nếu xuất hiện các hiện tượng sau thì dừng thí nghiệm:

• Bê tông vùng nén bị nứt vỡ.
• Mất ổn định kết cấu hoặc phần tử kết cấu;
• Phá hoại cục bộ có xu hướng phát triển khi tải trọng không thay đổi;
• Độ võng bằng hoặc lớn hơn 1/50 nhịp;
• Bề rộng vết nứt bằng hoặc lớn hơn 1,5mm và vết nứt có chiều dài 200mm trở lên;
• Phá hoại do các vết nứt nghiêng ở gần nơi có lực tập trung;
• Liên kết cốt thép với bê tông bị phá vỡ.

6. TỔNG HỢP KẾT QUẢ VÀ LẬP BÁO CÁO

Phân tích sự làm việc chịu lực của sàn (biểu đồ quan hệ tải trọng – độ võng) và các giai đoạn làm việc của sàn.

Phân tích sự phát triển vết nứt và cơ chế phá hủy của bản sàn.

7. DANH SÁCH CÁN BỘ THAM GIA CÔNG TÁC THÍ NGHIỆM THỬ TẢI

Danh sách cán bộ tham gia được trình bày trong Bảng 3.

Bảng 3 – Danh sách cán bộ tham gia công tác khảo sát, đánh giá, thí nghiệm thử tải

STT	Họ và tên	Vị trí
1	ThS. Đỗ Duy Bốn	Cán bộ tham gia