Trong hệ thống thiết bị nộn tĩnh, từ trước tới nay ở nước ta chỉ sử dụng bộ nguồn thủy lực thụng thường, việc duy trỡ tải trọng được điều chỉnh bằng tay, cỏc dụng cụđo là loại cú chất lượng chưa cao: đồng hồ ỏp suất được hiệu chuẩn cựng với kớch thủy lực (thụng thường sử dụng loại đồng hồ cú sai số ≥1,5%), đồng hồ so (kiểu cơ học), việc thu nhận kết quảđo bằng cỏch đọc cỏc giỏ trị và ghi chộp vào bảng; tất cả những điều này phụ thuộc vào thợ vận hành thiết bị. Mặt khỏc do việc thớ nghiệm kộo dài nhiều ngày, qua nhiều đờm nờn việc duy trỡ tải và thu nhận số liệu kộm chớnh xỏc và liờn tục làm ảnh hưởng tới kết quảđỏnh giỏ khỏch quan sức chịu tải của CKN.
Để khắc phục tất cả cỏc tồn tại trờn đõy, nhúm nghiờn cứu đề xuất tựđộng húa thiết bị kiểm tra sức chịu tải CKN theo phương phỏp nộn tĩnh; “số húa” toàn bộ quỏ trỡnh thớ nghiệm, tựđộng bự tải và thu nhận số liệu. Cựng với sự phỏt triển của KHCN, chỳng ta hoàn toàn cú thể nghiờn cứu chế tạo hệ thống thiết bị tựđộng bự tải và thu nhận số liệu, phự hợp với cụng nghệ kiểm tra sức chịu tải của CKN theo cỏc qui trỡnh hiện hành. Chương trỡnh điều khiển tựđộng được thiết lập ở dạng mở, dễ dàng điều chỉnh theo cỏc mục tiờu khỏc nhau nhằm đỏnh giỏ đỳng sức chịu tải của CKN.
Để thực hiện điều đú cần phải sử dụng hệ thống gồm 03 thiết bị với những yờu cầu sau: - Bộ nguồn thuỷ lực: phự hợp với bự tải tựđộng.
- Thiết bị đo: số húa toàn bộ lực nộn của hệ kớch và độ lỳn của cọc, phự hợp với điều khiển tự động và tựđộng bự tải.
- Hệđiều khiển: điều khiển toàn bộ quỏ trỡnh thớ nghiệm theo cỏc chương trỡnh được cài đặt sẵn; tự động bự tải, tựđộng thu nhận lực nộn của hệ kớch và độ lỳn của cọc; chỉ bỏo và lưu giữ kết quả theo thời gian tương ứng với từng cấp tải trọng cần duy trỡ ổn định; khống chế lực nộn hoặc độ lỳn theo yờu cầu; phự hợp với qui trỡnh thớ nghiệm.
Sơđồ hệ thống thiết bị và sơđồ khối hệ thống thiết bị thớ nghiệm thử tải tĩnh tựđộng bự tải được thể hiện như trờn hỡnh 5 và hỡnh 6. Tải trọng thớ nghiệm được tạo ra bởi cỏc kớch thuỷ lực. Cỏc kớch thuỷ lực này được đặt trờn cọc thớ nghiệm và ở dưới dầm ngang. Khi kớch hoạt động truyền tải trọng
HỆ THỐNG TẢI TRỌNG
LIấN KẾT HỮU TUYẾN HOẶC Vễ TUYẾN VỚI TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN
MÀN HèNH HIỂN THỊ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN ĐẦU ĐO CHUYỂN VỊ BƠM THỦY LỰC CỌC Hỡnh 4. Hệ thống thiết bị cú BNTLTĐBT kiểm tra sức chịu tải CKN
nộn xuống cọc đồng thời truyền tải trọng lờn dầm ngang tạo một lực nõng cỏc đối trọng. Khi lực nộn trờn cọc thấp hơn yờu cầu, bộđiều khiển trung tõm điều khiển động cơđiện làm việc, mở cỏc van phõn phối tương ứng, chất lỏng cụng tỏc được cung cấp vào hệ thống kớch, bự vào sự tụt ỏp do cọc bị lỳn, duy trỡ lực nộn của hệ kớch tỏc dụng lờn cọc với tải trọng khụng đổi tương ứng với từng cấp theo qui trỡnh thớ nghiệm yờu cầu. Khi tải trọng nộn trờn cọc tương ứng với cấp tải trọng yờu cầu, thỡ quỏ trỡnh bự tải được dừng lại. Sử dụng biến tần điều chỉnh tốc độ quay của động cơ làm thay đổi lưu lượng của bơm thủy lực phự hợp với tốc độ gia tải cần thiết, giảm lực động khi lực nộn lớn. Sensor ỏp suất và Encoder truyền tớn hiệu tới bộđiều khiển trung tõm, qua phõn tớch so sỏnh, đưa ra cỏc phương ỏn điều khiển phự hợp. Kết quả lực nộn trờn cọc và độ lỳn của cọc được lưu giữ, hiển thị trờn màn hỡnh, vẽđồ thị trờn mỏy tớnh. Hệ thống được điều khiển tựđộng và bỏn tựđộng thuận tiện cho việc kiểm tra qua đờm. Hệ thống hoạt động độc lập khụng cần thiết phải cú mặt liờn tục của người vận hành.
Hỡnh 6. Sơđồ khối hệ thống thiết bị thử tải tĩnh cú BNTLTĐBT SENSOR ĐO ÁP SUẤT P KÍCH THUỶ LỰC ENCODER ĐO ĐỘ LÚN L MÀN HèNH DAO DIỆN CÁC VAN THỦY LỰC KHỐI A/D SIMATIC S7-200 BỘĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM PLC BƠM THUỶ LỰC THẺ NHỚ BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Bộ điều khiển Bộ nguồn thủy lực Computer Đối trọng Encoder Nền móng Cọc
Động cơ Van phân phối Đồng hồ áp lực Senso áp suất
Hộp điện điều khiển
Kích Thuỷ lực
Tấm đế kích
4. Kết luận
Nghiờn cứu lựa chọn BNTLTĐBT phục vụ cụng nghệ kiểm tra sức chịu tải CKN theo phương phỏp thử tải tĩnh là việc làm cần thiết nhằm nõng cao độ tin cậy của kết quả thớ nghiệm kiểm tra sức chịu tải của CKN, cũng như nõng cao chất lượng của cụng trỡnh xõy dựng.
Sử dụng BNTLTĐBT theo đề xuất lựa chọn của nhúm nghiờn cứu vào thực tế tại hiện trường, “số húa” tũan bộ cỏc qui trỡnh kiểm tra đỏnh giỏ sức chịu tải của CKN; giỳp cho cỏc chủđầu tư cú cơ sở tin cậy hơn vào kết quả thử nghiệm; giỳp cho nhà thầu cú thể thuận tiện trong quỏ trỡnh kiểm tra đỏnh giỏ thử nghiệm. Thiết bị tựđộng bự tải, khống chếđược tải trọng hoặc theo độ lỳn của cọc, lưu giữ, quản lý cỏc kết quả cần thiết. Ngoài ra cú thể ghộp nối, nõng cấp cỏc thiết bị như kớch thuỷ lực, bộ nguồn thuỷ lực hiện cú trong nước để nõng cao độ tin cậy của quỏ trỡnh kiểm tra đỏnh giỏ chất lượng CKN.
Tài liệu tham khảo
[1]. Nguyễn Xuõn Khang. (2009) “Nhu cầu sử dụng thiết bị tựđộng bự tải và thu nhận số liệu kiểm tra sức chịu tải CKN theo phương phỏp thử tải tĩnh”. Tạp chớ GTVT. Số 8-2009. 30-33.
[2]. Nguyễn Viết Trung, Lờ Thanh Liờm. (2003) CKN trong cụng trỡnh giao thụng. NXB Xõy dựng Hà Nội. [3]. Đỗ Hữu Trớ, Bựi Đức Chớnh, Nguyễn Xuõn Khang và cỏc tỏc giả khỏc. (2004). “Nghiờn cứu cụng nghệ xử lý đỏy CKN”. Tư liệu Đề tài KHCN cấp Bộ.
[4]. TCXD 196-1997. (1997).“Nhà cao tầng - Cụng tỏc thử tĩnh và kiểm tra chất lượng CKN”
[5]. Patents:UK Patent 2323174. Europe Patent 1007793. USA Patent 6311567. Canada Patent 2283807. South Africa Patent 98/2114. India Patent 630/DEL/98
Tuyển tập cụng trỡnh Hội nghị khoa học cụng nghệ và mụi trường năm 2009 Viện Khoa học và Cụng nghệ GTVT
Hà Nội, 30/10/2009