NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH TỐI ƯU HÓA LỰA CHỌN CHIỀU CAO RƠI BÚA TRONG THÍ NGHIỆM ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN DỰA TRÊN PHƯƠNG TRÌNH SÓNG
DEVELOPMENT OF AN OPTIMIZATION FRAMEWORK FOR HAMMER DROP HEIGHT SELECTION IN HIGH-STRAIN DYNAMIC PILE TESTING BASED ON WAVE EQUATION ANALYSIS
Nguyễn Chí Tiên - Công ty Cổ phần Tư vấn Công nghệ Xây dựng Sài Gòn (SACOTEC), TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam
Email: meng.tien1982@gmail.com
Website: https://sacotec.org
CHỌN CHIỀU CAO BÚA TRONG THÍ NGHIỆM PDA
Chiều cao rơi của búa là thông số quyết định đến mức năng lượng truyền vào cọc, chất lượng tín hiệu và độ tin cậy của thí nghiệm động biến dạng lớn (PDA). Tuy nhiên, các tiêu chuẩn và hướng dẫn kỹ thuật hiện hành như ASTM D4945, TCVN 11321:2016, FHWA GEC No.12 và PDA Handbook chưa đưa ra phương pháp định lượng để lựa chọn chiều cao rơi phù hợp đối với từng điều kiện cọc, búa và nền đất. Trong thực tế, thông số này chủ yếu được xác định dựa trên kinh nghiệm hoặc các công thức năng lượng truyền thống, dẫn đến nguy cơ tạo ứng suất động quá lớn hoặc không huy động đủ sức kháng của cọc.
Hammer drop height is a key parameter governing the amount of energy transferred to a pile, the quality of the measured signal, and the reliability of High-Strain Dynamic Testing (PDA). However, existing standards and technical guidelines, including ASTM D4945, TCVN 11321:2016, FHWA GEC No. 12, and the PDA Handbook, do not provide a quantitative procedure for selecting an appropriate hammer drop height under different pile, hammer, and soil conditions. In engineering practice, this parameter is generally determined based on experience or conventional impact-energy equations, which may result in excessive dynamic stresses or insufficient mobilization of pile resistance.
Nghiên cứu này tổng hợp cơ sở lý thuyết về truyền sóng ứng suất, động lực học va chạm và phân tích Wave Equation, đồng thời phân tích các quy định trong các tiêu chuẩn và hướng dẫn kỹ thuật hiện hành. Trên cơ sở đó, nghiên cứu đề xuất mô hình SACOTEC Hammer Drop Height Model (SHDM) nhằm hỗ trợ lựa chọn chiều cao rơi ban đầu cho thí nghiệm PDA thông qua việc xem xét đồng thời đặc tính cọc, đặc trưng nền đất, năng lượng truyền, giới hạn ứng suất động và chất lượng tín hiệu đo. Mô hình được xây dựng như một khung phương pháp luận có thể tiếp tục hiệu chỉnh và kiểm chứng bằng mô phỏng Wave Equation, phân tích CAPWAP và kết quả thử tải tĩnh. Kết quả nghiên cứu góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc chuẩn hóa quá trình lựa chọn chiều cao rơi và định hướng phát triển các công cụ hỗ trợ thiết kế, thi công và kiểm định cọc trong tương lai.
This study reviews the theoretical background of stress-wave propagation, impact dynamics, and Wave Equation analysis, together with the requirements and recommendations of current standards and technical guidelines. Based on this review, the SACOTEC Hammer Drop Height Model (SHDM) is proposed as a methodological framework for selecting the initial hammer drop height in PDA testing by integrating pile characteristics, soil conditions, transferred energy, allowable dynamic stresses, and signal quality. The proposed framework is intended to be further calibrated and validated using Wave Equation simulations, CAPWAP analyses, and static load test data. The study provides a scientific basis for standardizing hammer drop height selection and establishes a foundation for future decision-support tools in pile design, construction, and dynamic testing.
Keywords: High-Strain Dynamic Testing (PDA); Hammer Drop Height; Stress-Wave Propagation; Wave Equation; SHDM; CAPWAP; Deep Foundations. Thí nghiệm động biến dạng lớn (PDA); chiều cao rơi búa; truyền sóng ứng suất; Wave Equation; SHDM; CAPWAP; cọc móng.
