Làm thế nào để đo độ rung công trình

Tại sao công trình phải đo rung

Khi ngày càng có nhiều tóa nhà cao, các công trình đường bộ, công trình công được xây dựng thì mối lo lắng về chất lượng công trình ngày được quan tâm. Những công trình xây dựng liên đi kèm với những rung động, và điều này tác động đến việc thiết kết cấu trúc cùng độ bền trong quá trình sử dụng. Đồng thời cũng chống chọi về mặt môi trường và việc bảo tồn công trình xây dựng có tính lịch sử.

Nhưng chúng ta đã biết độ rung của công trình được được đo theo tiêu chuẩn DIN 4150-3 (quốc tế) và TCVN 7378: 2004 về rung động và chấn động – Rung động đối với công trình tại Việt Nam. Tiêu chuẩn này được chuyển đổi năm 2008 từ Tiêu chuẩn Việt Nam cùng số hiệu thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 6 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật. Để đảm bảo an toàn và phòng ngừa hư hại cho công trình cũng như tính mạng con người.

Giữa rung động do động đất và rung động do con người gây ra có sự khác nhau và sẽ có những ảnh hưởng đến điều kiện đo. Nguồn rung động phá huỷ do động đất thường xảy ra ở diện rộng và độ sâu hơn so với hầu hết các nguồn rung động nhân tạo. Nhưng rung động đó có năng lượng lớn, khoảng thời gian dài, dạng truyền sóng khác và có thể gây hư hại trên phạm vi lớn. Do đó, với cùng giá trị của một thông số (như vận tốc hạt đỉnh), nhưng những ảnh hưởng lên các công trình xây dựng lại khác nhau.

Rung động xảy ra trong cấu trúc công trình có thể được phát hiện trực tiếp bằng các sử dụng cảm biến gia tốc, cảm biến di chuyển hoặc cảm biến vận tốc. Kết quả đo lường là vận tốc hạt (Peak Particle Velocity) là giá trị tuyệt đối của tín hiện không trọng số (tín hiệu vận tốc hạt) trong suốt quá trình đo.

Theo tiêu chuẩn DIN 4150-3, việc đo lường cấu trúc toàn bộ sẽ dựa trên vận tốc rung của tầng cao nhất, được đo ở hai hướng ngang. Như một phương pháp thay thế để đánh giá rung động ngang tầng cao nhất, cũng có thể đo ở nền móng.

Kết cấu của một công trình xây dựng sẽ phản ứng khác nhau tùy thuộc vào nguồn tác động lên nó. Tiêu chuẩn này sẽ xem xét các phương pháp đo lường những ảnh hưởng này, bao gồm cả tần số, thời gian và biên độ rung động. Các yếu tố này có thể xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn như:

• Động đất
• Nổ
• Gió
• Sóng âm
• Máy móc trong nhà
• Giao thông
• Hoạt động xây dựng

Chính vì vậy tại Việt Nam có các tiêu chuẩn riêng cho mỗi phép đo riêng biệt

• QCVN 27:2010/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về độ rung. Quy chuẩn này quy định mức độ rung cho phép đối với các hoạt động gây ra rung, chấn động ảnh hưởng đến các khu vực có con người sinh sống, hoạt động và làm việc.
• QCVN 27:2016/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về rung – giá trị cho phép tại nơi làm việc. Quy chuẩn này quy định giá trị rung cho phép tại nơi làm việc.
• TCVN 9382:2012 – Đo rung động và rung nhiễu trong môi trường lao động: Phương pháp đo và xác định giới hạn chấp nhận được: Tiêu chuẩn này quy định về cách đo lường và xác định giới hạn chấp nhận được của rung động và rung nhiễu trong môi trường lao động.
• TCVN 9383:2012 – Đo rung động và rung nhiễu trong môi trường dân cư – Phương pháp đo và xác định giới hạn chấp nhận được: Tiêu chuẩn này tập trung vào việc đo lường và xác định giới hạn chấp nhận được của rung động và rung nhiễu trong môi trường dân cư.
• TCVN 9381:2012 – Đo rung động và giới hạn chấp nhận được của rung động trong công trình dân dụng và công nghiệp: Tiêu chuẩn này cung cấp hướng dẫn về cách đo lường rung động trong công trình dân dụng và công nghiệp, đồng thời xác định giới hạn chấp nhận được của rung động trong các loại công trình này.

Làm sao để đo độ rung công trình

Để đo độ rung công trình trước hết cần phải xác định rõ lý do thực hiện phép đo là:

• Loại phép đo xác định vị trí và hoàn cảnh đo
• Loại phép đo ngẫu nhiên chưa xác định vị trí và hoàn cảnh đo

Từ đó lựa chọn phương pháp đo thích hợp.

Đối với các phép đo xác định vị trí cần phải dựa theo các quy chuẩn tương ứng. Lấy ví dụ, Phép đo độ rung ở một tòa nhà cao tầng:

Ở một vài dạng công trình xây dựng cao tầng, có quá ít các khe cho phép dịch chuyển giữa các tầng trong kết cấu công trình, khi đánh giá khả năng đáp ứng của các kết cấu như vậy, thì phải tính đến các ảnh hưởng của sự chuyển động giữa các tầng.

Tiêu chuẩn được đề cập dưới đây thuộc TCVN 8629:2010 do Ban Kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 43 Âm học – Tiếng ồn biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố tương đương với tiêu chuẩn ISO 6897:1984 

Tiêu chuẩn này đề cập tới phản ứng điển hình của con người đối với chuyển động lắc ngang của các kết cấu công trình ở dải tần số từ 0,063 Hz đến 1 Hz. Các khuyến nghị được phân loại theo tính chất của công việc đang được tiến hành phù hợp với việc sử dụng các công trình.

Giá trị rung cho phép được quy định theo 3 phương của hệ trục tọa độ vuông góc gắn liền với cơ thể người, quy ước như sau:

z – trục thẳng đứng, vuông góc với mặt đất và hướng từ chân lên đầu.

x – trục nằm ngang, hướng từ lưng ra ngực.

y – trục nằm ngang, hướng từ vai phải sang vai trái.

Trong các công trình xây dựng có mục đích sử dụng thông thường, khi đó chuẩn cứ đảm bảo không lớn hơn 2 % số người cư trú trong các khu vực của công trình xây dựng tại nơi xuất hiện nhiều phàn nàn nhất của chuyển động được sinh ra trong thời gian tối đa 10 min của gió bão tồi tệ nhất có chu kỳ lặp lại trong 5 năm hoặc lớn hơn.

Giá trị trung bình của gia tốc và vận tốc rung ở các dải tần số ốc tai không vượt quá các giá trị sau:

Mức cho phép gia tốc và vận tốc hiệu chỉnh trong mỗi dải tần số ốc ta phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc, được quy định trong bảng dưới đây

Giá trị trung bình của gia tốc và vận tốc hiệu chỉnh trong mỗi dải tần số theo thời gian tiếp xúc. Giá trị rung cho phép lớn nhất không vượt quá giá trị cho phép ứng với thời gian tiếp xúc 30 phút theo thông số bảng trên.

 Mức cho phép gia tốc và vận tốc hiệu chỉnh: đối với rung ở những tần số khác, khi thời gian tiếp xúc trong 8 giờ (480 phút), gia tốc hiệu chỉnh không vượt quá 4m/s², vận tốc hiệu chỉnh không quá 4 cm/s.

Mức cho phép gia tốc và vận tốc hiệu chỉnh theo thời gian tiếp xúc: nếu thời gian tiếp xúc dưới 8 giờ trong ngày, mức cho phép gia tốc hiệu chỉnh và vận tốc hiệu chỉnh được tính theo công thức sau:

Trong đó:

a_hđ: là giá trị hiệu chỉnh (vận tốc hoặc gia tốc hiệu chỉnh cho phép đối với thời gian tiếp xúc t).

a_h: là giá trị cho phép gia tốc hoặc vận tốc hiệu chỉnh trong thời gian làm việc 8 giờ (480 phút).

t: thời gian tiếp xúc thực tế tính bằng phút.

Việc lựa chọn đầu đo rung động đóng vai trò then chốt trong việc đánh giá chính xác chuyển động rung. Nhìn chung, các đầu đo có thể được phân loại thành hai nhóm, nhóm tạo tín hiệu ra tuyến tính hoặc ở trên hoặc dưới tần số cộng hưởng tự nhiên của cơ chế cảm biến của đầu đo. Loại đầu đo “cảm biến vận tốc” hoặc “chấn âm” là loại cảm biến điện từ để đo rung động kết cấu, hoạt động ở tần số cao hơn tần số cộng hưởng tự nhiên được sử dụng rộng rãi; loại đầu đo gia tốc áp điện thường hoạt động ở tần số thấp hơn tần số cộng hưởng. Kiểu cảm biến điện từ làm việc ở tần số thấp hơn tần số tự nhiên và được dùng chủ yếu trong các máy ghi các chấn động mạnh.

Đầu dò “cảm biến vận tốc” hoặc “chấn âm”: Đây là loại cảm biến điện từ được sử dụng rộng rãi để đo rung động kết cấu. Chúng hoạt động ở tần số cao hơn tần số cộng hưởng tự nhiên.

Đầu dò gia tốc áp điện: Loại đầu dò này thường hoạt động ở tần số thấp hơn tần số cộng hưởng.

Ngoài ra, còn có một kiểu cảm biến điện từ khác hoạt động ở tần số thấp hơn tần số tự nhiên. Loại cảm biến này chủ yếu được sử dụng trong các máy ghi chấn động mạnh.

Đối với mỗi loại công trình cần phải xác định rõ tiêu chuẩn và phương pháp từ đó tìm ra phương án tốt nhất.

Liên hệ kỹ sư của LIDINCO

Với nhiều năm kịnh nghiệm kỹ sư của Lidinco chắc chắn sẽ đưa phương án tốt nhất với doanh nghiệp của Quý Khách. Lidinco là công ty cung cấp các loại máy đo và phân tích độ rung và cảm biến rung, giải pháp đo độ rung uy tín nhập khẩu trực tiếp với giá cạnh tranh. Các sản phẩm đều được bảo hành theo chính sách hãng, tư vấn kỹ thuật tận tình.

Ngoài ra, Lidinco còn cung cấp các loại thiết bị phân tích, đo lường viễn thông, vật tư nhà máy, công nghiệp, thiết bị giáo dục, thiết bị SMT và các loại thiết bị chuyên dụng khác.

Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com