PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM OSTERBERG (O-CELL)

1. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
OSTERBERG (O-CELL)

2. NỘI DUNG TRÌNH BÀY
• Lịch sử nghiên cứu và hình thành thí nghiệm
• Ứng dụng thí nghiệm ở Việt nam và trên thế giới
1. GIỚI THIỆU PHƯƠNG
PHÁP THÍ NGHIỆM
OSTERBERG
• Lý thuyết cơ sở
• Mô hình thí nghiệm
2. NGUYÊN LÝ THÍ
NGHIỆM OSTERBERG
• Thiết bị thí nghiệm
• Trình tự thí nghiệm
3. THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ
THÍ NGHIỆM
• Các giả thiết sử dụng
• Xử lý kết quả thí nghiệm – lập biểu đồ
4. XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ
NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
• Ưu điểm
• Nhược điểm
5. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA
THÍ NGHIỆM
6. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM MỚI TƯƠNG TỰ

3. GIỚI THIỆU PP THÍ NGHIỆM OSTERBERG
1.
1.1 Lịch sử nghiên cứu và hình thành thí nghiệm
Thí nghiệm Osterberg là công 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”.

4. GIỚI THIỆU PP THÍ NGHIỆM OSTERBERG
1.
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
1.1 Lịch sử nghiên cứu và hình thành thí nghiệm
Các hạn chế của phương pháp thí nghiệm nén tĩnh thông thường
• Không 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)
• Hạn chế về mặt tiến độ thí nghiệm vì phải vận chuyển hệ đối trọng
• Không thể kiểm tra riêng biệt sức kháng ma sát và sức kháng mũi cọc
• Không kiểm tra được biến dạng đàn hồi thân cọc
• Cần yêu cầu về không gian rộng để tiến hành thí nghiệm
• Trong một số trường hợp, kinh phí thí nghiệm là khá lớn

5. GIỚI THIỆU PP THÍ NGHIỆM OSTERBERG
1.
1.2 Ứng dụng thí nghiệm ở Việt Nam và trên thế giới
Ở Việt Nam từ năm 1995 thí nghiệm cho tòa 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 công trình giao thông 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, môi trường.

6. GIỚI THIỆU PP THÍ NGHIỆM OSTERBERG
1.
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
2017-
2018
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

7. NGUYÊN LÝ THÍ NGHIỆM OSTERBERG
2.
2.1 Lý thuyết cơ sở
• Thí nghiệm Osterberg thực chất là thí nghiệm nén tĩnh cọc, về mặt
nguyên lý hoàn toàn 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)
• 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.
• Nguyên 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.

8. NGUYÊN LÝ THÍ NGHIỆM OSTERBERG
2.
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 mô hình lý thuyết gồm 2
thành phần: sức kháng mũi và ma sát thành bên, các đại lượng này
có thể được tính toán dựa vào các đặc trưng của đất:
Ru=Qs + Qp

9. NGUYÊN LÝ THÍ NGHIỆM OSTERBERG
2.
2.2 Mô hình thí nghiệm
Minh họa các cách bố trí hộp O-cell.

10. NGUYÊN LÝ THÍ NGHIỆM OSTERBERG
2.
2.2 Mô hình thí nghiệm

11. Hộp tải trọng Osterberg là bộ phận quan trọng của công nghệ này. Hiện nay,
công ty LOADTEST giữ độc quyền về công nghệ sản xuất và thường sản
xuất một số loại kích sau
Hộp kích O-cell
Bảng 1: Cho cọc khoan nhồi
Khả năng
sinh tải
(Tấn)
Đường
kính
(cm)
Chiều cao
(cm)
Hành
trình
(cm)
Trọng
lượng bản
thân (KG)
40 10 13 7.5 9
75 13 13 7.5 14.5
200 22.5 26.8 15 86
400 32.5 29 15 135
1000 53.1 29 15 360
3000 85.6 30.3 15 495
Bảng 2: Cho cọc đóng
Khả năng
sinh tải (T)
Kích thước
(cm)
Hành trình
(cm)
300 45x45 15
500 35x35 15
800 45x45 15
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.

12. Số lượng, năng lực của kích được lựa chọn theo thiết kế thí nghiệm. Được tính theo
công 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
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.

13. Máy bơm cao áp và hệ thống
ông dẫn áp lực
Hệ thống đo chuyển vị đầu
cọc và mũi cọc
Hệ thống đo áp lực
Máy bơm vữa và hệ thống
ống dẫn vữa
Thiết bị ghi nhận số liệu
Máy tính với phần mềm xử
lý kết quả
Các thiết bị khác
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.

14. THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.
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

15. Tên sản phẩm EDE-V05
Phạm vi ảnh
hưởng
25; 50; 100;
150mm
Loại cảm biến Dây rung
Độ nhạy 0.02% fs
Độ chính xác 0.2% fs
Độ tuyến tính 0.5% fs
Nhiệt độ -100C đến 500C
LVWDT
Tên sản phẩm 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%
Điện áp cung cấp 1 đến 5 kHz
Nhiệt độ -300C đến +850C
Kháng rung 20g đến 2 kHz
Hệ số giãn nở do nhiệt <0.02% / 0C
LVDT
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.

16. Các loại thanh
truyền
Đồng hồ đo áp
lực
Bơm cao áp
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.

17.  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.
 Trong trường hợp đặt hộp tải trọng ở giữa của khung thì phải cắt rời hết các cốt chủ
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.
Các tấm thép này có kích thước trùng khít với kích thước trong của lồng thép, được
cắt lỗ và gá lắp trước một phễu dẫn hướng tại vị trí ống đổ bêtông đi qua. Ngoài ra
người ta cũng cắt thêm một số lỗ nhỏ hơn để tạo điều kiện thuận lợi cho việc dâng
vữa bêtông trong quá trình đổ bêtông cọc.
Thanh
Truyền
Tấm thép
dưới
Tấm thép
dưới
THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1 Thiết bị thí nghiệm
3.
Tấm thép dày
40-50mm
Lỗ đặt ống đổ bêtông

18. THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.2 Trình tự thí nghiệm
3.
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

19. THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.2 Trình tự thí nghiệm
3.

20. THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.2 Trình tự thí nghiệm
3.

21. THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.2 Trình tự thí nghiệm
3.
Tải bản FULL (47 trang): https://bit.ly/3uhfHVG
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

22. XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
4.1 Các giả thiết sử dụng
4.
 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.

23. Chuyển vị
đỉnh cọc
Chuyển vị
nén phía trên
Chuyển vị
tại cao trình
cắt đầu cọc
Sự giãn nở
hộp Ocell
Chuyển vị
chân cọc
XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Nguyên lý
4.
Tải bản FULL (47 trang): https://bit.ly/3uhfHVG
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

24. XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO
4.
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 toán:
 Chuyển vị lên của tấm trên O-Cell = TOS + COMP
 Chuyển vị xuống của tấm trên O-Cell = BP – TOS
4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm – Nguyên lý
5466975