PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
OSTERBERG (O-CELL)


NỘI DUNG TRÌNH BÀY
1. GIỚI THIỆU PHƯƠNG
PHÁP THÍ NGHIỆM
OSTERBERG

• Lịch sử nghiên cứu và hình thành thí nghiệm
• Ứng dụng thí nghiệm ở Việt nam và trên thế giới

2. NGUYÊN LÝ THÍ
NGHIỆM OSTERBERG

• Lý thuyết cơ sở
• Mơ hình thí nghiệm

3. THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ
THÍ NGHIỆM

• Thiết bị thí nghiệm
• Trình tự thí nghiệm

4. XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ
NGHIỆM VÀ BÁO CÁO

• Các giả thiết sử dụng
• Xử lý kết quả thí nghiệm – lập biểu đồ

5. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA

THÍ NGHIỆM

• Ưu điểm
• Nhược điểm

6. GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ


1.

GIỚI THIỆU PP THÍ NGHIỆM OSTERBERG
1.1 Lịch sử nghiên cứu và hình thành thí nghiệm

Thí nghiệm Osterberg là cơng nghệ nén tĩnh mới cho cọc
được phát minh bởi giáo sư người Mỹ Jorj Osterberg từ
những năm 1970s và lần đầu áp dụng năm 1984
Công ty Loadtest độc quyền về thiết bị thí nghiệm với
giá khá cao. Hiện nay, một số nước đã chế tạo lại theo
nguyên lý trên để giảm giá thành tuy vẫn phải tốn một
khoản để mua bản quyền.
Ngày nay, thí nghiệm Osterberg được thực hiện
dựa trên tiêu chuẩn “ASTM – D1143 Standard
Test Method for Piles Under Static Axial Load –
Quick load test”.


1.

GIỚI THIỆU PP THÍ NGHIỆM OSTERBERG
1.1 Lịch sử nghiên cứu và hình thành thí nghiệm


Các hạn chế của phương pháp thí nghiệm nén tĩnh thơng thường
• Khơng thể hoặc rất khó khăn trong việc tạo đối trọng thí nghiệm cho những cọc
có Sức chịu tải lớn (đặc biệt là Cọc khoan nhồi, Barette và các móng đài cao)
• Cần u cầu về khơng gian rộng để tiến hành thí nghiệm
• Hạn chế về mặt tiến độ thí nghiệm vì phải vận chuyển hệ đối trọng
• Khơng thể kiểm tra riêng biệt sức kháng ma sát và sức kháng mũi cọc
• Khơng kiểm tra được biến dạng đàn hồi thân cọc

• Trong một số trường hợp, kinh phí thí nghiệm là khá lớn

Thí nghiệm Osterberg ra đời với nhiều ưu điểm và đã được
chứng minh giải quyết được những hạn chế của phương
pháp nén tĩnh bằng đối trọng thông thường


1.

GIỚI THIỆU PP THÍ NGHIỆM OSTERBERG
1.2 Ứng dụng thí nghiệm ở Việt Nam và trên thế giới
Ở Việt Nam từ năm 1995 thí nghiệm cho tịa nhà Vietcombank Hà Nội cho cọc
barette 1,200 tấn.
Năm 1997, cầu Mỹ Thuận 3,600 tấn.
Năm 2002, khu tiêu chuẩn cao kết hợp tòa nhà văn phòng 27
Láng Hạ, Đống Đa, Hà Nội, cọc khoan nhồi ở đây là loại cọc
barrete 2,380 tấn.
Do nhu cầu sử dụng cọc khoan nhồi hay cọc barrete ngày căng tăng theo nhu
cầu xây dựng nhà cao tầng cũng như những cơng trình giao thơng lớn. Với
những đặc tính hiệu quả đặc biệt là khả năng thử cho cọc có sức chịu tải rất lớn,
phương pháp Osterberg đã và đang ứng dụng nhiều ở Việt Nam, đi đôi cùng với

phương pháp thí nghiệm sức chịu tải khác cho cọc sẽ giúp cho kỹ sư tư vấn có
nhiều lựa chọn để đáp ứng nhiều khía cạnh kỹ thuật, kinh tế, mơi trường.


1.

GIỚI THIỆU PP THÍ NGHIỆM OSTERBERG
1.2 Ứng dụng thí nghiệm ở Việt Nam và trên thế giới

Year

Project

Location

Test load

2014

UMPC BioEngineering Building

College Park, MD

2,798 kips

20172018

Gerald Desmond Bridge

Long Beach, CA


26,200 kips

2013

Ohio river bridges downtown
crossing

OH

72,666 kips

2017

US95/ CC-215 Interchange

Las Vegas, NV

9,000 kips

2012

Nuevo Eden de San Juan Bridge

EI Salvador, Central
America

10.15 MN

2016


Atlantic Bridge over Panama
Canal

Corozal west, Republic of
Panama

160 MN

2018

Transbay Tower

San Francisco, CA

27,800 kips

Source: www.loadtest.com


2.

NGUN LÝ THÍ NGHIỆM OSTERBERG
2.1 Lý thuyết cơ sở

• Thí nghiệm Osterberg thực chất là thí nghiệm nén tĩnh cọc, về mặt
ngun lý hồn tồn giống với thí nghiệm nén tĩnh, chuyên dụng cho các
cọc khoan nhồi và barrette (nhưng vẫn có thể áp dụng cho cọc đúc sẵn)
• Ngun tắc thí nghiệm là đặt tải trực tiếp tại mũi hay thân cọc bằng
một thiết bị gọi là hộp Osterberg (hay O-cell), khi đó sử dụng ngay tải

trọng cọc, ma sát đất thành bên cọc và sức kháng mũi làm đối trọng để
tăng tải.

• Các hộp Ocell được đặt sẵn trong thân cọc trước khi đổ bê tông cọc
khoan nhồi hay cọc barret (hoặc đặt khi đổ betong trong nhà máy đối
với cọc đúc sẵn). Khi tăng tải tiến hành đo chuyển vị đầu cọc và mũi
cọc hay vị trí đặt hộp tải trọng. Xây dựng quan hệ tải trọng-chuyển vị và
xác định sức chịu tải của cọc theo một số giả thiết.


2.

NGUN LÝ THÍ NGHIỆM OSTERBERG
2.1 Lý thuyết cơ sở

• Hộp Osterberg thực ra là một hộp gia tải bằng kích thủy lực, đặt
tại vị trí đầu cọc hoặc lý tưởng hơn là trên thân cọc ở tại nơi sao
cho lực ma sát bên (ở phía trên hộp) cân bằng với lực kháng đầu
cọc (ở phía dưới)
• Sức chịu tải cực hạn của cọc được mơ hình lý thuyết gồm 2
thành phần: sức kháng mũi và ma sát thành bên, các đại lượng này
có thể được tính tốn dựa vào các đặc trưng của đất:
Ru=Qs + Qp


2.

NGUN LÝ THÍ NGHIỆM OSTERBERG
2.2 Mơ hình thí nghiệm


Minh họa các cách bố trí hộp O-cell.


2.

NGUN LÝ THÍ NGHIỆM OSTERBERG
2.2 Mơ hình thí nghiệm


3.

THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm

Hộp kích O-cell
Bảng
Bảng1:2:
Cho
Cho
cọc
cọc
khoan
đóngnhồi
Hộp tải trọng Osterberg là bộ phận quan trọng của cơng nghệ này. Hiện nay,
cơng ty LOADTEST
giữĐường
năng
độc quyền
Kích
vềthước

cơng
Hành
sảntrình
xuất vàTrọng
thường sản
Chiều
cao nghệ
Hành
Khả năngKhả
sinh
(T)
(cm)
(cm) lượng bản
trình
(cm)
xuất một sốsinh
loạitảikích
sautảikính
(Tấn)
thân (KG)
300(cm)
45x45
15
(cm)
50010
35x35
15
40
13
7.5

9
80013
45x45
15
75
13
7.5
14.5
200
400
1000
3000

22.5
32.5
53.1
85.6

26.8
29
29
30.3

15
15
15
15

86
135

360
495


3.

THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm

Số lượng, năng lực của kích được lựa chọn theo thiết kế thí nghiệm. Được tính theo
cơng thức sau:

n.P = . Py/c
Trong đó:

: Hệ số vượt tải; =1.0  1.3
n: Số hộp tải trọng cần bố trí
P (T): Khả năng sinh tải của Osterberg
Py/c (T): Tải trọng thử yêu cầu


3.

THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm

Các thiết bị khác

Máy bơm cao áp và hệ thống
ông dẫn áp lực


Máy bơm vữa và hệ thống
ống dẫn vữa

Hệ thống đo chuyển vị đầu
cọc và mũi cọc

Thiết bị ghi nhận số liệu

Hệ thống đo áp lực

Máy tính với phần mềm xử
lý kết quả


3.

THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm

1 - Thước theo dõi chuyển vị của dầm
2 - Dầm (Mốc cố định)
3 - A&B:LVDT lắp đặt với dầm mốc và
thép đầu cọc đo chuyển vị lên của cọc
4 - C&D:LVWDT đo chuyển vị tấm thép
đáy so với đầu cọc
5 - E&F: LVDT đo chuyển vị tấm thép trên
so với đầu cọc
6 - Máy bơm
7 - Thanh truyền

8 - Đường dẫn áp lực
9 - Kích O-cell
10 - Bộ thu số liệu
11 - Máy tính
12 - Tấm thép


3.

THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
LVWDT

Tên sản phẩm

LVDT

Tên sản phẩm

EDE-V05

Phạm vi ảnh 25;
50;
hưởng
150mm
Loại cảm biến
Dây rung

100;


AML/M

Phạm vi đo đạc

±0.25, ±0.5, ±1, ±2.5, ±5,
±12.5, ±25, ±50 mm

Khả năng lặp lại

<0.1%

Độ nhạy

0.02% fs

Điện áp cung cấp

Độ chính xác

0.2% fs

Nhiệt độ

Độ tuyến tính

0.5% fs

Kháng rung

Nhiệt độ


-100C đến 500C

Hệ số giãn nở do nhiệt

1 đến 5 kHz

-300C đến +850C
20g đến 2 kHz
<0.02% / 0C


3.

THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm

Các loại thanh
truyền

Đồng hồ đo áp
lực

Bơm cao áp


3.

THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm


 Hộp O-Cell được gắn trước vào trong lồng thép. Vị trí gắn có thể ở đáy cọc hoặc

thường cách mũi cọc ít nhất 1.5d.
Tấm thép
Tấm thép
dưới
 Trong
trường
hợp
đặt
hộp
tải
trọng
ở
giữa
của
khung
thì
phải
cắt rời hết các cốt chủ
dưới
tại cao trình đặt hộp để đảm bảo 2 đoạn cọc có thể chuyển dịch tương đối và trái
chiều nhau.
 Mặt trên và mặt dưới của các hộp kích được hàn với hai tấm thép dày 40-50mm.

Thanhtrùng khít với kích thước trong của lồng thép, được
Các tấm thép này có kích thước
Truyền
cắt lỗ và gá lắp trước một phễu dẫn hướng tại vị trí ống đổ bêtơng đi qua. Ngoài ra

người ta cũng cắt thêm một số lỗ nhỏ hơn để tạo điều kiện thuận lợi cho việc dâng
vữa bêtơng trong q trình đổ bêtơng cọc.
Tấm thép dày
40-50mm

Lỗ đặt ống đổ bêtông


3.

THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.2 Trình tự thí nghiệm
B1 – Chuẩn bị hộp kích O-cell
B2 – Chuẩn bị và lắp đặt các thiết bị đo đạc
B3 – Thi công cọc khoan nhồi

B4 – Kết nối hệ thống gia tải và đo đạc
B5 – Tiến hành gia tải và ghi nhận dữ liệu (theo tiêu chuẩn ASTM D-1143)
B6 – Bơm vữa sau khi thử (trong trường hợp cọc sử dụng lại)

B7 – Báo cáo thí nghiệm


3.

THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.2 Trình tự thí nghiệm


3.


THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.2 Trình tự thí nghiệm


3.

THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.2 Trình tự thí nghiệm

Tải bản FULL (47 trang): />Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net


4.

XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
4.1 Các giả thiết sử dụng

 Đường cong chuyển vị - tải trọng mũi trong cọc được chất tải

truyền thống giống như đường cong chuyển vị - tải trọng được

xây dựng với chuyển dịch đi xuống của hộp tải trọng.
 Đường cong chuyển vị - tải trọng ma sát bên của chuyển dịch đi

lên trong thí nghiệm hộp tải trọng giống như chuyển dịch đi
xuống của hộp tải trọng.
 Bỏ qua độ nén trong thân cọc khi xem nó là vật rắn.



4.

XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Nguyên lý
Chuyển vị
đỉnh cọc
Chuyển vị
chân cọc

Chuyển vị
nén phía trên
Tải bản FULL (47 trang): />Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net

Sự giãn nở
hộp Ocell

Chuyển vị
tại cao trình
cắt đầu cọc


4.

XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Nguyên lý

Các số liệu ghi nhận:
Kí Hiệu

Ý nghĩa


TOS

Chuyển vị lên của đầu cọc (so với dầm cố định 12m).

COMP

Biến dạng đàn hồi của bản thân đoạn cọc phía trên kích

BP

Chuyển vị đi xuống của tấm thép dưới( so với đầu cọc)

PSI

Áp lực từ bơm vào kích, tính bằng psi (pound/inch2)

Các tính tốn:
 Chuyển vị lên của tấm trên O-Cell = TOS + COMP
 Chuyển vị xuống của tấm trên O-Cell = BP – TOS

5466975