Báo cáo thí nghiệm công trình

Vai trò của công tác thí nghiệm và kiểm định chất lượng công trình Thí nghiệm và kiểm định chất lượng công trình là phương pháp nghiên cứu đánh giá kết cấu công trình bằng đường lối thực

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM NHÓM 2 – LỚP CẦU HẦM K50 Chương 1: Vai trò, nhiệm vụ của thí nghiệm và kiểm định chất lượng công trình

1 Các căn cứ pháp lí khẳng định vai trò của thí nghiệm trong thực tiễn sản xuất

- Luật xây dựng

Điều 76: Quyền và nghĩa vụ của nhà thầu thi công xây dựng công trình

D: Kiểm định vật liệu, sản phẩm xây dựng

- Nghị định 12-09

Điều 36: Quy định các tổ chức, cá nhân khi tham gia phải đảm bảo đủ điều kiệm về năng lực

H: Thí nghiệm chuyên ngành xây dựng

I: Kiểm định chất lượng công trình

K: Chứng nhận đủ điều kiện an toàn chịu lực và chứng nhận sự phù hợp về chất lượng công trình

- Quyết định 22-08 Bộ GTVT: Quy chế giám sát trong ngành GTVT

Yêu cầu tư vấn giám sát phải kiểm tra năng lực thí nghiệm trước khi khởi công thi công công trình

- Quyết định 14-08 Bộ GTVT: : Quy định công nhận và quản lí hoạt động phòng thí nghiệm chuyên ngành xây dựng giao thông

- Quyết định 11-08 Bộ XD2

2 Vai trò của công tác thí nghiệm và kiểm định chất lượng công trình

Thí nghiệm và kiểm định chất lượng công trình là phương pháp nghiên cứu đánh giá kết cấu công trình bằng đường lối thực nghiệm với các vai trò sau:

- Nghiên cứu tính chất cơ lí của vật liệu

Thông qua thí nghiệm người ta có thể đánh giá các tính chất cơ lí của vật liệu

từ đó đề xuất làm cấu kiện phù hợp

- Là thông số đầu vào quan trọng cho việc tính toán kết cấu

- Kiểm chứng các loại vật liệu mới và đề xuất hình dạng kết cấu mới, kết cấu đặc biệt

- Thí nghiệm đo đạc đánh giá cấu kiện, kết cấu mới

Bổ trợ cho việc tính toán lí thuyết( tính toán cần một số giả thuyết đầu vào) Thực hiện đo đạc trên một số mô hình so sánh với tính toán lí thuyết giúp cho việc ứng dụng kết cấu đảm bảo an toàn, tiết kiệm

- Thí nghiệm đo đạc lập trạng thái ban đầu, đánh giá tuổi thọ còn lại

Lấy các thông tin trạng thái ban đầu đặc biệt là các công trình

Thông qua đo đạc kiểm tra hiện trạng, dự báo tuổi thọ còn lại của công trình

- Điều chỉnh giả thiết lí thuyết

Trong khoa học kĩ thuật chuyên ngành, cơ học vật rắn biến dạng, cơ học công trình việc nghiên cứu lí thuyết chưa giải quyết đầy đủ mà phải có kết quả nghiên cứu thực nghiệm

Chương 2: Các phương pháp thí nghiệm

1 Phương pháp thí nghiệm phá hoại mẫu

- Vật liệu khảo sat đã có sẵn hoặc lấy ra từ công trình được chế tạo thành mẫu có hình dạng, kích thước xác định theo:

Cấu tạo vật liệu

Các quy định trong tiêu chuẩn

Mục đích thí nghiệm

- Các mẫu được đưa vào máy thí ngiệm tương ứng với trạng thái làm việc của vật liệu( kéo, nén, uốn, xoắn), cho chịu tác dụng của ngoại lực có giá trị tăng dần theo từng cấp cho đến lúc phá hoại Ứng với các cấp tải Pi ta thu được ei, σi

,và vẽ được đường cong biểu diễn quan hệ USBD và được gọi là biểu đồ đặc trưng của vật liệu, kết cấu

- Kết quả thí nghiệm chịu ảnh hưởng:

Tốc độ gia tải

Nhiệt độ môi trường

Trạng thái ứng suất tac dụng

- Công tác lấy mẫu

Căn cứ lấy mẫu: Đề cương thí nghiệm

Tiêu chuẩn lấy mẫu thí nghiệm

Yêu cầu: Thành phần tham gia

Lấy mẫu đại diện để có thể mô tả được tốt nhất toàn bộ cả lô mẫu Dụng cụ lấy mẫu đảm bảo yêu cầu theo tiêu chuẩn

Biên bản, tem phân loại mẫu

Khối lượng mẫu phải đủ để có thể thực hiện phép thí nghiệm theo đúng yêu cầu của tiêu chuẩn

Người trực tiếp lấy mẫu phải qua đào tạo, biết cách lấy mẫu theo đúng tiêu chuẩn

- Công tác rút gọn mẫu

- Các loại thiết bị gia tải

Thiết bị gia tải theo nguyên lí thủy lực: thí nghiệm ở 20%-80% khả năng của máy

Tốc độ khống chế

Máy thí nghiệm bê tông: kiểm soát tốc độ gia tải

Tốc độ nén bê tông: 6+-4 daN/cm2/s

Máy thí nghiệm xi măng: máy cố định tiết diện chịu lực

Tốc độ nén bê tông: 2400+-400 N/ s

Vật liệu sử dụng: cứng

Máy thí nghiệm thép

- Máy thí nghiệm gia tải bằng động cơ và cơ cấu bánh răng

Tốc độ gia tải được không chế mm/s hoặc mm/phút

Thí nghiệm CBR: 1,27 mm/phút

Vật liệu sử dụng: rời mềm (bê tông nhựa, đất)

- Ưu điểm:

Cho ngay kết quả thí nghiệm của vật liệu

Dễ dàng thực hiện việc đúc mẫu thí nghiệm

Thông thường là thí nghiệm trong phòng

Kết quả phản ánh chính xác đối với mẫu

Tiêu chuẩn thí nghiệm: 3118-93 xét tới hình dạng, phù hợp với tiêu chuẩn nước ngoài

- Nhược điểm:

Không phản ánh chính xác kết cấu, cấu kiện trên công trình và mẫu thử do ảnh hưởng của quá trình thi công, điều kiện dưỡng hộ

Không phản ánh được tính toàn diện về chất lượng bê tông trông kết cấu

Làm phá hoại mẫu nên không còn mẫu thử để so sánh

Đối với các mẫu thử là cấu kiện, kết cấu là đối tượng nguyên hình thì chi phí thí nghiệm thường tốn kém

2 Thí nghiệm không phá hoại mẫu

- Trong thí nghiệm vật liệu không hư hỏng và không đòi hỏi giải phóng vật liệu khỏi trạng thái làm việc thực tế

- Đánh giá chất lượng, phát hiện khuyết tật sâu bên trong vật liệu, kết cấu

- Nhiệm vụ:

Xác định cường độ tại nhiều vị trí, đánh giá mức độ đồng nhất

Các thông số:

Độ cứng của vật liệu: vết hằn lên bề mặt

Độ nảy đàn hồi

Phát hiện khuyết tật tồn tại bên trong môi trường vật liệu do quá trình chế tạo, ảnh hưởng của các tác đông bên ngoài, tải trọng tác dụng

- Ưu điểm:

Không phá hủy vật liệu, có thể lặp lại các phép thử trên toàn bộ kết cấu để có

sự so sánh đánh giá toàn diện

Phát hiện được các khuyết tật nằm bên trong các cấu kiện và kết cấu công trình Đánh giá chất lượng trực tiếp trên công trình thực tế

- Nhược điểm:

Độ chính xác không cao bằng phương pháp phá hủy

Đòi hỏi trình độ thí nghiệm viên có tay nghề cao

Sử dụng thiết bị hiện đại, đắt tiền

Đánh giá kết quả đòi hỏi kinh nghiệm

Chương 3: Một số dụng cụ và thiết bị đo dùng trong thí nghiệm và kiểm định công trình

Chương 4: Hướng dẫn xây dựng đề cương thí nghiệm

Chương 5: Hướng dẫn thực hành các bài thí nghiệm

PHẦN THỰC HÀNH Bài 1: Phương pháp thí nghiệm siêu âm kết hợp súng bật nẩy xác định cường độ chịu nén của bê tông

1.1 Nhiệm vụ thí nghiệm

- Xác định cường độ tại nhiều vị trí khác nhau qua đó đánh giá được mức độ đồng nhất của bê tông

- Phát hiện vị trí các khuyết tật tồn tại bên trong bê tông

1.2Mô hình thí nghiệm

1.3Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm

- Thiết bị sử dụng để xác định vận tốc siêu âm

Máy đo siêu âm: thiết bị chuyên dùng được quy định trong tiêu chuẩn TCXD 84:14

Máy đo siêu âm phải được kiểm tra trước khi sử dụng bằng một hệ thống mẫu chuẩn Những nguyên tắc về sử dụng, bảo dưỡng, kiểm tra và hiệu chỉnh máy phải tuân theo tiêu chuẩn 84:14

- Thiết bị sử dụng để xác định độ cứng của bề mặt bê tông

Súng thử bê tông loại bật nẩy thông dụng(N) với năng lượng va đập từ 0.225: 3 KGm

Súng phải được kiểm tra trên đo chuẩn trước khi sử dụng và phải đảm bảo được những tính năng đã ghi trong catalo của máy Những nguyên tắc về sử dụng, bảo quản, kiểm tra và hiệu chỉnh súng phải tuân theo tiêu chuẩn 03: 1985 1.4 Các bước tiến hành thí nghiệm

- Kiểm tra mẫu thử: bề mặt bê tông thử phải nhẵn, phẳng, không ướt, không có khuyết tật, nứt, rỗ.Nếu trên bề mặt bê tông có lớp vữa trát, vữa trang trí thì trước khi đo phải đập bỏ và mài phẳng vùng sẽ kiểm tra

- Vùng sẽ kiểm tra trên bề mặt bê tông phải có diện tích không nhỏ hơn 400cm2, tiến hành đo 4 điểm siêu âm và 10 điểm bằng súng theo thứ tự đo siêu âm trước, đo bằng súng sau Nên tránh đo theeo phương đổ bê tông

- Đo 4 điểm siêu âm ta lần lượt được các trị số vận tốc siêu âm Vi

Chú ý: thời gian truyền xung siêu âm tại 1 điểm đo trong vùng so với giá trị đo trung bình không vượt quá +-5%

- Đo 10 điểm bàng súng bật nẩy

Khi thí nghiệm, trục súng phải nằm theo phương ngang và vuông góc với bề mặt cấu kiện Nếu phương của súng tạo với phương ngang 1 góc bất kì thì trị

số bật nẩy đo được trên súng phải được hiệu chỉnh

Trị số bật nẩy của vùng kiểm tra là trị số trung bình của các điểm đo sau khi đã loại bỏ những điểm có giá trị chênh lệch quá 4 vạch so với giá trị trung bình đo trong vùng thí nghiệm

1.5 Tính toán xử lí kết quả thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm:

Thực hành thí nghiệm

Xi măng PCB40

Đá dăm

Dmax=20mm

TT

Chiều

dài đường

truyền (m)

Thời gian truyền (micro s)

vận tốc truyền

vận tốc trung bình

trị số bật nảy

góc bắn

Trị số bật nảy hiệu chỉnh góc bắn

Trị số bật nảy trung bình

mẫu

1

(dầ

m 7)

0.15

31.5 4770

4878

34, 34, 35 -90 o 37.8

37.8

30.3 4950

4926

34, 32, 32 -90 36.2

40.5

Tính toán cường đọ bê tông từ các số liệu đo:

Cường độ mẫu thử bê tông vượt quá giá trị trong bảng

Cường độ nén của cấu kiện và kết cấu bê tông (R) là giá trị trung bình của cường độ bê tông ở các vùng kiểm tra

1.6 Nhận xét và kết luận

- Cường độ của mẫu thử bê tông nằm ngoài phạm vi bảng tra

- Mẫu 1: Độ đồng nhất của bê tông không đồng đều qua kết quả siêu âm tính vẫn tốc tại điểm đo 1 của mẫu có vẫn tốc thấp nhất 4770 m/s trong khi ở điểm đo

số 5 là 5030 m/s

- Mẫu 2: Độ đồng nhất của bê tông là tương đối đồng đều qua kết quả siêu âm cho thấy vận tốc truyền sóng trong bê tông tương đối đều nhau không có sai khác quá nhiều

- Trị số bật nảy phản ánh tương đối đúng so với kết quả siêu âm tuy nhiên có 1

số sai khác do bề mặt của bê tông ở những điểm khác nhau

Bài 2: Kiểm tra vị trí cốt thép, chiều dày lớp bê tông bảo vệ bằng phương pháp điện từ.

1.1 Nhiệm vụ thí nghiệm

- Xác định vị trí cốt thép

- Xác định chiều dày lớp bê tông bảo vệ

- Xác định đường kính cốt thép

1.2 Mô hình thí nghiệm

Mẫu bê tông có bố trí cốt thép với một số vị trí biết trước và một số vị trí không biết trước

1.3 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm

Máy đo: chỉ thị dạng kim hoặc dang số

Cấu tạo máy: đầu dò, bộ hiển thị, cáp nối

1.4 Các bước thiến hành thí nghiệm

- Hiệu chuẩn máy trên mẫu thử: kiểm tra máy đo trong phòng thí nghiệm trên mẫu thử đã biết rõ vị trí côt thép nhằm đảm bảo độ chính xác của máy

- Chuẩn bị vị trí kiểm tra trên cấu kiện bê tông cốt thép:

Bề mặt bê tông vùng kiểm tra cần phẳng, nhẵn và những chỗ gồ ghề cần mài phẳng

- Xác định sơ bộ vị trí cốt thép và đường kính cốt thép

Dịch chuyển đầu dò một cách có hệ thống trên bề mặt bê tông kiểm tra

1.5 Tính toán và xử lí kết quả thí nghiệm

1.6 Nhận xết và kết luận

- Nhận xét

- Các yếu tố ảnh hưởng tới kết quả TN:

Thép:

Loại thép, tiết diện ngang

Hình dạng và bố trí hướng thanh thép

Mật độ cốt thép

Gỉ thép

Bê tông:

Cốt liệu, vữa liên kết

Bề mặt BT

Nhiệt độ

Môi trường xung quanh với các tác động của điện trường và từ trường

Bài 3: Xác định mối quan hệ giữa lực, biến dạng, độ võng trên mô hịnh dầm giản đơn.

3.1 Nhiệm vụ của thí nghiệm

- Xác định được mối quan hệ giữa lực và biến dạng, lực và độ võng

- Làm quen với phương pháp thí nghiệm kiểm tra xác định khả năng chịu tải của

1 dàm giản đơn, biết cách tính toán các giá trị ứng suất đọ võng tại các mặt cắt của dầm chịu tác dụng của tải trọng tĩnh tập trung

3.2 Mô hình và phương pháp thí nghiệm

Mô hình của TN:

- Dầm TN: dầm thép định hình I100 có kích thước L= 2300m

- Tải trọng chất: các quả cân 10kg và 5kg

- Sơ đồ TN:

2300.00

L

b500.00

3.3 Các phương pháp gia tải

- Xác định tải trọng thí nghiệm:

Căn cứ vào đặc trưng hình học dầm TN xác định khả năng chịu tải Trong TN, để đảm bảo vật liệu làm việc trong giới hạn đàn hồi chọn tải trọng thí nghiệm P tương đương 50% khả năng chịu tải của dầm

Theo tính toán, tải trọng thử P= 300kg

- Phân cấp tải trọng: Căn cứ vào độ nhạy của thiết bị đo và để tiện theo dõi kết quả TN, tải trọng TN được chia thành các cấp gia tải như sau:

0P, 0.2P, 0.4P, 0.6P, 0.8P, P

Lí thuyết Tải trọng

Ứs kéo

Ứs kéo

Độ võng

Trị số biến dạng

BD kéo

BD kéo

3.4 Bố trí dụng cụ đo

Lắp đặt thiết bị đo: Các thiết bị đo được bố trí tại mặt cắt giữa dầm

- Thiết bị đo ứng suất: thiết bị đo biến dạng TDS 302 và các Tenzomet cơ học sử dụng đồng hồ thiên phân kế Lá điện trở được gắn vào đáy dầm, tezomet được gắn vào đỉnh dầm

- Thiết bị đo độ võng: đầu đo LVDT kết hợp với máy đo biến dạng động SDA 830B và các đồng hồ đo võng bàng Bách phân kế 0.01mm hành trình 30mm 3.5 Các bước tiến hành

- Lắp đặt các thiết bị thí nghiệm

- Gia tải:

Gia tải với cấp tải 0.2P, quan sát thiết bị đo và mô hình thí nghiệm.

Nếu phát hiện sự cố thì điều chỉnh lại Nếu chúng làm việc bình thường thì hạ

về 0 Đọc và ghi số liệu ban đầu( 0P)

Tiến hành tác dụng tải trọng đều theo từng cấp

- Giữ tải:

Sau khi chất đủ tải, tại mỗi cấp lực dừng 5 phút để đọc và ghi số liệu

- Dỡ tải:

Sau khi đọc số liệu đo ứng với caaps cuối cùng thi tiến hành hạ tải về 0

Qúa trình hạ tải thực hiện theo từng cấp ngược lại với quá trình chất tải và cũng ghi lại số liệu tương ứng

- Thục hiện quá trình chất tải và hạ tải theo từng cấp lực 2 lần

3.6 Xử lí kết quả thí nghiệm

Bảng kết quả thí nghiệm:

Ứng suất cánh trên:

Đo cơ

Tải

trọng Trị số đọc

Ứng suất cánh

trên

Ứng suất cánh

Không

P 6.95 3.99 5.24

Không

Tải

trọng Trị số đọc

Ứng suất cánh

trên

Độ giãn dài tuyệt đối

∆Li =-(Sisau

-Si0)x0.001 (mm)

Độ giãn dài tương đối

εi=∆Li/L0

(L0=200mm)

Ứng suất cánh trên σ=∑εi*E (kG/cm2)

Không

Không

Ứng suất cánh dưới:

Ứng suất cánh dưới

Độ giãn dài tuyệt đối

∆L=-(Sisau

-Si0)x0.001 (mm)

Độ giãn dài tương đối

εi=∆Li/L0

(L0=200mm)

Ứng suất cánh dưới σ=∑εi*E (kG/cm2)

Không

Không

Độ võng

Không

tải

6.78

Không

Biểu đồ độ võng:

3.7 Nhận xét và đánh giá

- Mối quan hệ giữa lực, biến dạng, độ võng là quan hệ tuyến tính

- Vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi: Không có biến dạng dư khi dỡ tải

- Sơ đồ tính và sơ đồ thực nghiệm tương đương nhau

- Sự sai lệch giữa lí thuyết và thực nghiệm : tính theo ứng suất lớn nhất

S=( Ntn – Nlt) / Nlt

S=(430- 321)/321=34%

- Nguyên nhân dẫn đến sự sai lệch trên là do:

Nguyên nhân khách quan:

Ảnh hưởng của các điều kiện môi trường: nhiệt độ, độ ẩm,…

Sai số của thiết bị đo

Nguyên nhân chủ quan: con người với những hạn chế trong thao tác thi nghiệm, trong việc nhận đinh kết quả,…