ĐẠi hỌc bÁch khoa tpdulieu.tailieuhoctap.vn/books/xay-dung-kien-truc/co-hoc/... · web...

Báo cáo Thí nghiệm Công trình GVHD: ThS Trần Thái Minh Chánh

Mục lục

PHẦN 1. THÍ NGHIỆM DÀN THÉP.................................................................................31.1 Mục đích thí nghiệm...................................................................................................31.2 Cấu tạo và kích thước dàn thép...................................................................................31.3 Thiết bị thí nghiệm......................................................................................................4

1.3.1 Thiết bị đo chuyển vị.............................................................................................41.3.2 Thiết bị đo biến dạng và ứng suất.........................................................................41.3.3 Dụng cụ gia tải......................................................................................................4

1.4 Sơ đồ thí nghiệm.........................................................................................................41.5 Quy trình thí nghiệm...................................................................................................51.6 Kết quả thí nghiệm......................................................................................................7

1.6.1 Thí nghiệm đo chuyển vị.......................................................................................71.6.2 Thí nghiệm đo biến dạng.......................................................................................9

1.7 Tính toán lí thuyết.......................................................................................................91.7.1 Kết quả chuyển vị................................................................................................101.7.2 Kết quả nội lực....................................................................................................10

1.8 Đồ thị kết quả thí nghiệm về tải trọng-biến dạng......................................................111.9 Đồ thị kết quả thí nghiệm về tải trọng-độ võng........................................................121.10 Nhận xét và bình luận.............................................................................................15

PHẦN 2. DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP............................................................................182.1 Mục đích thí nghiệm.............................................................................................19192.2 Cấu tạo và kích thước dầm bê tông cốt thép. Sơ đồ thí nghiệm...............................192.3 Thiết bị thí nghiệm....................................................................................................202.4 Quy trình thí nghiệm.................................................................................................202.5 Kết quả thí nghiệm....................................................................................................202.6 So sánh lý thuyết với kết quả thí nghiệm................................................................244

2.6.1 Theo lý thuyết sức bền vật liệu..........................Error! Bookmark not defined.42.6.2 Theo lý thuyết bê tông cốt thép.........................................................................2462.6.3 So sánh với các giá trị đo được:..........................................................................26

2.7 Nhận xét và bình luận...............................................................................................27PHẦN 3. TRẢ LỜI CÂU HỎI ........................................................................................ 18 31

page 1 –Chia sẻ bởi http://thuviendientu.org

http://thuviendientu.org/


LỜI NÓI ĐẦU

Thí nghiệm công trình là một công tác hết sức quan trọng nhằm thử nghiệm, kiểm định, đánh giá chất lượng của vật liệu và kết cấu trong công tác thi công và nghiệm thu công trình trước khi đưa vào sử dụng.Thí nghiệm công trình là môn học trang bị những kiến thức căn bản cũng như kỹ năng cần thiết cho người kỹ sư xây dựng trước khi ra trường. Đây thực sự là cơ hội đáng quý cho sinh viên được tiếp cận với phương pháp học tập kết hợp với thực nghiệm – cơ sở để thực hiện những công tác kiểm định và đánh giá thực nghiệm trong công việc sau này.Quá trình thực hiện thí nghiệm không chỉ đòi hỏi việc nắm vững các tiêu chuẩn, quy phạm, các lý thuyết cơ bản mà còn cần một hiểu biết nhất định về thực tế sản xuất và thi công. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy ThS Trần Thái Minh Chánh đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức quý báu đó cho chúng em trong suốt quá trình thí nghiệm.

Tp. HCM tháng 06 năm 2010

Nhóm sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Dũng - 80600397

Lê Đình Biên - 80600136




PHẦN 1. THÍ NGHIỆM DÀN THÉP

1.1 Mục đích thí nghiệm- Làm quen với phương pháp thí nghiệm một kết cấu hệ thanh, biết cách sử dụng các thiết bị đo để xác định ứng suất, chuyển vị bằng thực nghiệm.

- Kiểm nghiệm, đánh giá sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm khi xem xét:

+ Ứng suất (thể hiện qua biến dạng) của thanh dàn.

+ Chuyển vị tại một số vị trí trên dàn thép.

1.2 Cấu tạo và kích thước dàn thép- Kích thước của dàn thép:

+ 5 đốt x 1m/đốt = 5m




+ Chiều cao 0,5m

- Cấu tạo các thanh cánh trên, cánh dưới và thanh xiên đầu dàn là 2 thép góc đều cạnh 40x40x4 mm. Đặc trưng của thép góc:

F = 3,08x2 = 6.16 cm2

Jx = 4,58cm4

E = 2,1x106 kG/cm2

- Cấu tạo các thanh bụng là 1 thép góc đều cạnh 40x40x3 mm. Đặc trưng của thép góc:

F = 2.35 cm2

Jx = 3.55 cm4

E = 2,1x106 kG/cm2

1.3 Thiết bị thí nghiệm

1.3.1 Thiết bị đo chuyển vị :

- Đồng hồ đo chuyển vị bé (Dial micrometer)

1.3.2 Thiết bị đo biến dạng và ứng suất :

- Các cảm biến đo biến dạng thép (Strain gage)

Rg =120

Gage factor =2.049

- Máy P3500 và bộ chuyển kênh SB10.

1.3.3 Dụng cụ gia tải :

- Kích thủy lực 20T. Đường kính piston: Dpiston=5.82 cm

- 2 quang treo và đòn gia tải.


13245



1.4 Sơ đồ thí nghiệm

1.4.1 Đo biến dạng :

Strain gage 3 : giữa phần tử 3



1.4.2 Đo chuyển vị :

Cách gối tựa 1m, ở cánh dưới: Nút B(5)

Cách gối tựa 2m, ở cánh dưới: Nút C(4)

Cách gối tựa 2.5m, ở cánh trên: Nút I(3)

Cách gối tựa 3 m, ở cánh dưới: Nút D(2)

Cách gối tựa 4 m, ở cánh dưới: Nút E(1)

1.5 Quy trình thí nghiệmDự tính cấp gia tải P (kG/cm2) của kích thủy lực :

Diện tích Piston :

Fpiston = 4

2D = = 26.6 (cm2)

Từ đó ta suy ra lực tác dụng lên dầm thông qua hai quang treo và đòn gia tải:

P = AFpiston (kG)

Với A : trị số đọc trên kích thủy lực (kG/cm2)

Chọn 6 cấp gia tải tác dụng lên dầm thép: 15, 30, 45 60 (kG/cm2)

1.6 Kết quả thí nghiệm

1.6.1 Thí nghiệm đo chuyển vị: huyền

+ Lần 1


1 2 3 4 5



Trị số đồng hồ trên kích (kG/cm2)

P/2 (kG)

Chuyển vị (mm)

1 2 3 4 50 0 0 0 0 0 0

15 199.52 0.200 0.010 0.500 0.020 0.23030 399.05 0.620 0.970 1.670 0.570 0.61045 598.57 1.080 1.050 2.390 1.180 1.07060 798.10 1.520 1.920 2.980 1.750 1.50045 798.10 1.44 1.24 2.32 1.21 1.2230 598.57 0.67 1.07 2.07 0.59 0.7915 399.05 0.24 0.96 0.97 0.02 0.570 199.52 0 0 0 0 0

Giá trị trung bình:

Trị số đồng hồ trên kích (kG/cm2) P/2 (kG) Chuyển vị trung bình (mm)

1 2 3 4 50 0 0 0 0 0 0

15 199.52 0.22 0.485 0.735 0.02 0.430 399.05 0.645 1.02 1.87 0.58 0.745 598.57 1.26 1.145 2.355 1.195 1.14560 798.10 1.52 1.92 2.98 1.75 1.5

+ Lần 2:

Trị số đồng hồ trên kích (kG/cm2)

P/2 (kG)

Chuyển vị (mm)1 2 3 4 5

0 0 0 0 0 0 015 199.52 0.270 0.020 0.510 0.440 0.32030 399.05 0.570 0.110 1.100 0.890 0.63045 598.57 1.000 1.350 1.690 1.410 1.05060 798.10 1.400 2.120 2.350 2.020 1.46045 798.10 1.1 1.01 2.33 1.61 1.130 598.57 0.91 0.99 2.26 1.12 0.8115 399.05 0.63 0.87 1.15 0.52 0.560 199.52 0 0 0 0 0






1 2 3 4 50 0 0 0 0 0 0

15 199.52 0.45 0.445 0.83 0.48 0.4430 399.05 0.74 0.55 1.68 1.005 0.7245 598.57 1.05 1.18 2.01 1.51 1.07560 798.10 1.4 2.12 2.35 2.02 1.46

. Giá trị trung bình các lần thí nghiệm:


1 2 3 4 50 0 0 0 0 0 0

15 199.52 0.335 0.465 0.7825 0.25 0.4230 399.05 0.6925 0.785 1.775 0.7925 0.7145 598.57 1.155 1.1625 2.1825 1.3525 1.1160 798.10 1.46 2.02 2.665 1.885 1.48

1.6.2 Thí nghiệm đo biến dạng:

+ Lần 1:

Trị số đồng hồ trên kích (kG/cm2) P/2 (kG)

Biến dạng ε (x 10-6)

Phần tử 3 Phần tử 6 Phần tử 7

0 0 0 0 015 199.52 1207 872 104830 399.05 1254 813 101445 598.57 1311 809 97660 798.10 1371 776 94145 798.10 1332 796 96330 598.57 1282 821 99115 399.05 1253 834 10070 199.52 1190 884 1064








0 0 0 0 015 199.52 1230 853 1027.530 399.05 1268 817 1002.545 598.57 1321.5 802.5 969.560 798.10 1371 776 941

+ Lần 2:




0 0 0 0 015 199.52 1226 863 103730 399.05 1259 841 101245 598.57 1312 809 97760 798.10 1368 778 94345 798.10 1325 798 96630 598.57 1276 820 99515 399.05 1254 834 10060 199.52 1192 852 1061





0 0 0 0 015 199.52 1240 848.5 1021.530 399.05 1267.5 830.5 1003.545 598.57 1318.5 803.5 971.560 798.10 1368 778 943

. Giá trị trung bình các lần thí nghiệm:







0 0 0 0 015 199.52 1235 850.8 1024.530 399.05 1267.8 823.8 100345 598.57 1320 803 970.560 798.10 1369.5 777 942

1.7 Tính toán lí thuyết

Ta có:FP

Mà, theo định luật Hooke: E

Vậy:

Trong đó: : ứng suất (kG/cm2)

P: lực tác dụng lên điểm đặt (kG)

F: diện tích mặt cắt ngang tiết diện

F2 thanh 40x40x4= 6.16 (cm2),

F2 thanh 40x40x3= 4.7 (cm2) : biến dạng của cấu kiện = trị số đọc trên P3500 (x 10-6)

E: modul đàn hồi của thép = 2,1.106 (kG/cm2)

Dpiston: đường kính Piston kích thủy lực = 5.82 (cm)

Tiến hành giải bài toán dàn thép trên Sap2000 ta được các kết quả như sau:

1.7.1 Kết quả chuyển vị:

Trị số đồng hồ trên kích (kG/cm2) P/2 (kG) Chuyển vị (mm)

1 2 3 4 5




0 0 0 0 0 0 015 199.52 0.211 0.368 0.387 0.368 0.21130 399.05 0.424 0.738 0.776 0.738 0.42445 598.57 0.637 1.108 1.165 1.108 0.63760 798.10 0.85 1.478 1.554 1.478 0.85

1.7.2 Kết quả nội lực:


Lực dọc (kG)


0 0 0 0 015 199.52 445.7 424.2 13630 399.05 893.6 850.5 272.745 598.57 1343.6 1276 407.760 798.10 1793.6 1701 542.7

Từ giá trị lực dọc suy ra giá trị ứng suất của mỗi thanh:


Ứng suất (kG/cm2)


0 0 0 0 015 199.52 72.35 68.86 28.9430 399.05 145.06 138.07 58.0245 598.57 218.12 207.06 86.7460 798.10 291.17 276.06 115.47

Biến dạng của mỗi thanh:




0 0 0 0 015 199.52 34.45 32.79 13.78




30 399.05 69.08 65.75 27.6345 598.57 103.87 98.60 41.3160 798.10 138.65 131.45 54.98

1.8 Đồ thị kết quả thí nghiệm về tải trọng-biến dạngĐồ thị P- lý thuyết và thực nghiệm cho phần tử 3

Đồ thị P- lý thuyết và thực nghiệm cho phần tử 6




Đồ thị P- lý thuyết và thực nghiệm cho phần tử 7




1.9 Đồ thị kết quả thí nghiệm về tải trọng-độ võng Điểm 1

Điểm 2




Điểm 3

Điểm 4




Điểm 5

1.10 Nhận xét và bình luậnTừ đồ thị tải trọng – biến dạng ta thấy:- Biến dạng thực nghiệm có biến thiên tuyến tính khi tải trọng còn nhỏ. Điều này phù hợp với lý thuyết sức bền vật liệu khi vật liệu đang làm việc trong giai đoạn đàn hồi. Khi tăng tải trong lên thì đường biến dạng biến thiên không tuyến tính, đây là sai lầm, lỗi trong quá trình thí nghiệm.- Đường biểu diễn quan hệ tải trọng – biến dạng thực nghiệm có hệ số góc khác với đường lý thuyết. Điều này có nghĩa là đối với các cấp tải nhỏ thì thực nghiệm cho kết quả biến dạng gần với lý thuyết hơn, khi tải trọng tác dụng lên cấu kiện càng lớn thì sai lệch về biến dạng với lý thuyết sẽ càng lớn. Ở đồ thị 2 và 3, ta thấy sự sai lệch là rất lớn.- Biến dạng theo thực nghiệm nhỏ hơn biến dạng xác định từ lý thuyết. Điều này là do kết cấu thực làm việc an toàn hơn mô hình kết cấu của lý thuyết. - Độ sai lệch hệ số góc (được nói ở trên) của thanh số 9 (thanh xiên) nhỏ hơn của thanh số 3 (thanh bụng). Điều này có thể là do thanh xiên chịu lực dọc nhỏ hơn thanh bụng nên mức độ sai lệch so với lý thuyết cũng nhỏ hơn.Từ đồ thị tải trọng – chuyển vị ta thấy:- Đường biểu diễn tải trọng-chuyển vị thực nghiệm là đường gãy khúc, bám sát đường lý thuyết tại vị trí D (gần như là trùng). - Cũng giống đồ thị tải trọng – biến dạng, ở loại đồ thị này, khi cấp tải càng lớn thì độ sai lệch so với lý thuyết càng nhiều.




- Những đoạn cong trên đồ thị có thể phát sinh từ những sai số trong quá trình thí nghiệm. Đặc biệt ở thí nghiệm xác định chuyển vị này, dụng cụ sử dụng là dụng cụ cơ học nên dễ có sai số (ví dụ: đặt nghiêng so với phương chuyển vị, độ nhạy cũng không cao, bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ,…) - Thí nghiệm xác định chuyển vị ở đây tỏ ra khá gần với lý thuyết vì vật liệu được sử dụng là thép, tính đồng nhất cao, đẳng hướng, ít khuyết tật,…; mô hình thí nghiệm cũng khá đơn giản nên giảm bớt sai số.Giaûi thích nguyeân nhaân sai số :Keát quaû thí nghieäm sai leäch vôùi keát quaû theo lyù thuyeát do nhöõng nguyeân nhaân chính sau:a) Sai soá do gia coâng cô khí, sai soá thieát bò, duïng cuï thí nghieäm - Do boä phaän kích löïc. - Do gia coâng cô khí “Moâ hình daàm” khoâng chính xaùc veà caû tieát dieän laån cô caáu laøm vieäc .b) Vì maùy ño bieán daïng raát nhaïy , cho neân ban ñaàu ñöa veà soá 0 laø raát khoù cho neân thoâng thöông laø chaáp nhaän moät soá khaùc 0, daãn tôùi sai soá trong tính toaùn. Do moãi thieát bò coù moät ñoä chính xaùc nhaát ñònh, neáu phaûi ñoïc soá lieäu nhieàu laàn seõ daãn ñeán nhieàu laàn sai soá hôn.c) Do coâng taùc ñoïc soá cuõng nhö trong vieäc gaén ñoàng hoà ño khoâng caån thaän .d) Do sai soá cuûa thöôùc ño chieàu daøi. Sai soá cuûa ñoàng hoà ño chuyeån vò vaø ño bieán daïng ( sai soá duïng cuï- sai soá khaùch quan).e) Do söï khoâng chính xaùc cuûa chöông trình tính SAP 2000 so vôùi söï laøm vieäc thöïc teá cuûa keát caáu. Vì trong moâ hình töông thích cuûa phaàn töû höõu haïn, tröôøng chuyeån vò trong moãi phaàn töû ñöôïc xaáp xæ bôûi caùc haøm choïn tröôùc vaø chuyeån vò ñoùng vai troø laø aån soá cuûa baøi toaùn. Caùc haøm choïn tröôùc naøy aûnh höôûng ñeán ñoä chính xaùc cuûa baøi toaùn, vôùi lieân keát goái ôû 2 ñaàu daøn ñöôïc cheá taïo khoâng thöïc söï laøm vieäc nhö moät goái coá ñònh vaø moät goái di ñoäng trong moâ hình.Baøi hoïc töø thí nghieäm:Mặc dù số liệu đo không được sát với lý thuyết nhưng qua quá trình thí nghiệm bản thân rút ra được nhiều bài học bổ ích, biết được thêm nhiều thiết bị đo như tensormet, đồng hồ đo chuyển vị, biến trở … và nhất là hiểu được cách thức làm thí nghiệm ngoài thực tế công trường điều đó giúp ta tránh những bỡ ngỡ khi ra làm việc ngoài thực tế. Trong quá trình làm còn được đúc kết được nhiều kinh nghiệm, biết được cách thức chỉnh các thiết bị đo và các sai phạm thường hay mắc phải.Các sai phạm đã mắc phãi trong quá trình thí nghiệm đã làm cho kết quả đo không chính xác như đặt các đồng hồ đo không thẳng đứng đã làm cho việc đo chuyển vị đứng thành




việc đo chuyển vị nghiêng, các đồng hồ đo quá nhạy mà việc điều chỉnh ban đầu không về 0 khiến cho việc đo và đọc số không chính xác nhiều lần dẫn đến sai số do đó việc điều chỉnh thiết bị lúc ban đầu là rất quan trọng.

Để hạn chế sai số trong quá trình thí nghiệm cần :- Kiểm tra cẩn thận việc lắp đặt, bố trí sơ đồ thí nghiệm và các dụng cụ trước khi thực hiện.- Tăng số lần thí nghiệm để hạn chế sai số ngẫu nhiên.- Tiến hành thí nghiệm đúng theo chỉ dẫn của giảng viên.




PHẦN 2. DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP




2.1 Mục đích thí nghiệmNghiên cứu ứng xử của dầm BTCT theo trạng thái giới hạn 2

Quan hệ giữa tải trọng-độ võng (P-) của dầm BTCT. So sánh kết quả lý thuyết với số liệu thực đo.

2.2 Cấu tạo và kích thước dầm bê tông cốt thép. Sơ đồ thí nghiệmDầm bê tông cốt thép có chiều dài Lo = 3.9 m. Tiết diện chữ nhật 150x300mm.

Mác bê tông : dùng súng bắn bê tông để xác định mác bê tông ngoài hiện trường.Kết quả bắn súng bắn bê tông :

Số lần bắn Mặt 1 Mặt 21 52 482 47 463 42 424 38 455 44 406 38 437 38 488 42 409 42 42

10 52 4611 48 4212 52 40

Ta loại bỏ 3 giá trị lớn nhất và 3 giá trị nhỏ nhất:

Số TT Mặt 1 Mặt 21 47 422 42 453 44 434 42 425 42 466 48 42

Tổng 265 260Trị trung

bình 44

Tra biểu đồ nội suy trên thân súng bắn bê tông ứng với giá trị 44, đường chuẩn ở giữa (bắn theo phương vuông góc với mặt bên của dầm BTCT), ta được giá trị cường độ chịu nén của bê tông là 50 N/mm2 .




Tiết diện và bố trí cốt thép trong dầm

Chọn cấp độ bền bê tông là B15 : Rb = 11 MPa, E = 23x103 MPa.

Thép trong dầm loại CI : Rs = 225MPa, Rsw = 175MPa, E = 21x104 MPa.

Gồm 5d12, bố trí làm 2 lớp (3d+2d) As = 5.655 cm2.

Cốt đai 2 nhánh d8.

Sơ đồ thí nghiệm được bố trí như hình vẽ:

2.3 Thiết bị thí nghiệm- Khung gia tải Magnus + kích

- Các đồng hồ đo độ võng của dầm (dial micrometer)




- Hệ thống đo lực (Load cells)

- Thước

- Súng bắn bê tông

2.4 Quy trình thí nghiệm- Tiến hành đo các kích thước của dầm : khoảng cách các đồng hồ đo chuyển vị và chiều dai dầm được thể hiện trên hình trên.

- Đặt 2 tải tập trung cùng giá trị P lên dầm bằng kích thủy lực.

- Gia tải theo từng cấp cho :

+ 0 – 4 – 6 – 8 – 10 – 12 kN

- Tiến hành đo chuyển vị của dầm tại vị trí A (giữa dầm).

2.5 Kết quả thí nghiệmTiến hành gia tải theo các cấp tải: 0 – 4 – 6 – 8 – 10 – 12 kN

Cấp tải (kN)

Chuyển vị (x0.01 mm)

Đồng hồ 1 Đồng hồ 2 Đồng hồ 3

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 1 Lần 2 Lần 3

0 27-0 27-0 27-0 7-0 7-0 7-0 4-0 4-0 4-0

4 27-59 27-58 27-59 7-21 7-13 7-13 4-67 4-65 4-64

6 27-86 27-87 27-87 8-02 8-12 8-12 4-49 5-01 4-98

8 28-17 28-17 28-18 8-90 8-89 8-89 5-35 3-36 5-35

10 28-48 28-48 28-48 9-18 9-06 9-06 5-68 5-71 5-69

12 28-78 28-77 28-78 9-93 9-93 9-93 6-02 6-02 6-05


Súng bắn bê tông type N/NR



Giá trị trung bình của các chuyển vị trên các đồng hồ là

Cấp tải (kN)Chuyển vị (x0.01 mm)

Đồng hồ 1 Đồng hồ 2 Đồng hồ 3

0 0 0 0

4 59 55 65

6 87 108 99

8 117 189 135

10 148 211 169

12 177 294 204

Đồ thị tải trọng – độ võng ở giữa dầm khi ta tiến hành gia tải ở vị trí 1




Đồ thị thể hiện rõ rằng chuyển vị tăng cùng với cấp tải và chuyển vị ở điểm B giữa dầm lớn hơn so với ở 2 bên. Hai điểm A và C bố trí đối xứng có chuyển vị tương đương nhau.

Qua các đồ thị ở trên chúng ta có thể thấy là mối quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị ở các vị trí khác nhau trên dầm bê tông cốt thép chịu uốn có dạng tương tự nhau mặc dù các đường cong biểu thị mối quan hệ này khác khá nhiều so với mối quan hệ tuyến tính của lý thuyết.

Ở các đồ thị phía trên (mục 2.5), khi tăng tải liên tục, ta thấy đường cong biểu thị quan hệ tải trọng-chuyển vị khá gần với đường thẳng trong khi nếu lập đồ thị với đỉnh của các lần gia tải riêng biệt (mục 2.6) thì đường cong thực nghiệm lại khác nhiều với lý thuyết.

Như vậy nếu ta gia tải gián đoạn (không tăng liên tục mà gia tải riêng cho từng cấp tải) thì kết quả sẽ khác so với việc tăng tải liên tục. Vậy có thể rút ra nhận xét là phương pháp gia tải (liên tục hay gián đoạn) cũng có ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả thí nghiệm. Theo như ở trên thì gia tải liên tục có kết quả gần với lý thuyết hơn.

2.6 So sánh lý thuyết với kết quả thí nghiệm

2.6.1 Theo lý thuyết bê tông cốt thép:1. Moment đàn hồi tiết diện bê tông cốt thép Wo :

với

Fqd = 15x30 + 9.13(6.033 + 2.262) = 574.59 (cm2)

Sqđ




2. Moment kháng chống nứt đàn dẻo Wpl :

Wpl = 1.75W0 = 1.75 x 2734.62 = 4785.58 (cm3)

3.

Trong đó: Rbtn = 1.15MPa

4.

5. : tải ngắn hạn

6.

Với h0 = h – atr = 30 - 4.88 = 25.12 (cm)

7.

Với:

8.

9.

=7.44x108kNmm2

Từ đó ta có độ võng của dầm ứng với các giá trị tải trọng:

với




Cấp tảiMô men (kNm) Độ võng (mm)

Vị trí 1 Vị trí 2 Vị trí 2 Vị trí 1 Vị trí 2 Vị trí 3

0 0 0 0 0 0 0

4 2.43 5.947 2.735 0.51759 1.2667 0.5826

6 3.13 7.647 3.535 0.66669 1.6288 0.753

8 3.83 9.347 4.335 0.81579 1.9909 0.9234

10 4.53 11.047 5.135 0.96489 2.353 1.0938

12 5.23 12.747 5.935 1.11399 2.7151 1.2642

10. Đồ thị thể hiện mối quan hệ tải trọng và độ võng tại các vị trí đã chọn là.

- Vị trí 1:

- Vị trí 2:




- Vị trí 3.

11. So sánh độ võng tại các vị trí dầm theo lý thuyết và theo thực nghiệm là

11.1 Vị trí 1:




11.2 Vị trí 2:

11.3 Vị trí 3:


LT

TT

LT

TT



2.7 Nhận xét và bình luận- Các thí nghiệm thực hiện trên vật liệu bê tông cốt thép thường gặp phải

những sai số khá lớn so với lý thuyết. Nguyên nhân là do loại vật liệu này khó đạt độ đồng nhất cao (do chế tạo từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau). Chính vì vậy, ứng xử của vật liệu cho mỗi lần chế tạo là không hoàn toàn giống nhau và ngay cùng 1 cấu kiện cũng khác nhau.

- Trong thí nghiệm trên, ở những cấp tải lớn, xuất hiện nhiều sai lệch so với dạng đường thẳng lý thuyết.

- Khi so sánh kết quả thực nghiệm với các lý thuyết của sức bền vật liệu và bê tông cốt thép, ta thấy:

o Hệ số góc của đường thực nghiệm gần tương đương với hệ số góc của đường biểu diễn theo lý thuyết sức bền vật liệu và khác nhiều hơn so với đường biểu diễn của lý thuyết bê tông.

o Độ sai lệch của đường thực nghiệm so với đường biễn diễn của lý thuyết sức bền vật liệu cũng ít hơn so với của lý thuyết bê tông.

Như vậy, có thể nhận xét là kết quả tính toán theo lý thuyết sức bền gần với thực tế hơn so với lý thuyết bê tông. Lý thuyết sức bền cho kết quả độ võng thấp hơn so với lý thuyết bê tông. Điều này là do trong mô hình tính của lý thuyết sức bền, vật liệu bê tông được xem là đàn hồi trong khi thực tế nó là vật liệu đàn hồi-dẻo.

- Các sai số của thí nghiệm có thể phát sinh từ các nguyên nhân như:

o Đọc chỉ số đồng hồ biến dạng không chính xác. Thực tế, đồng hồ quay khá nhanh nên việc đọc số không dễ dàng.


LT

TT



o Giá trị lực do kích gây ra không chính xác là các giá trị cần thực hiện cho thí nghiệm (do chỉ cần thay đổi vị trí tay đòn của kích một khoảng ngắn là giá trị lực đã thay đổi khá nhiều nên cũng rất khó điều chỉnh đúng bằng giá trị yêu cầu)

o Chất lượng dầm bê tông cốt thép được sử dụng cho thí nghiệm là không tốt, đã được sử dụng cho các lần thí nghiệm trước,nên sự đàn hội của vật liệu đã bị ảnh hưởng (giảm đi).

- Khắc phục sai số :

o Tăng số lần thí nghiệm để giảm sai số ngẫu nhiên

o Điều khiển thiết bị cẩn thận, chính xác.

o Nếu có thể sử dụng dầm mới để làm thí nghiệm.

o Tuân thủ theo chỉ dẫn của Giảng viên hướng dẫn.

- Bài học kinh nghiệm : Qua kết quả thí nghiệm ta thấy đường quan hệ P-∆ giữa lý thuyết và thực hành

khá gần nhau, điều đó cho thấy thí nghiệm là khá chính xác nhưng không phải là quá trình thí nghiệm không có sai phạm. Trước tiên là quá trình tăng lực không đúng với ∆P= 2KN, thời gian chờ chưa đủ. Tuy nhiên qua quá trình thí nghiệm ta rút ra nhiều bài học:

Trước tiên là quá trình phân công làm việc giữa các thành viên trong nhóm, tạo sự gắn bó và chia sẽ công việc.

Biết được quy trình làm thí nghiệm đối với cấu kiện BTCT chịu uốn, và cũng đã xác minh được lý thuyết tính toán về cấu kiện BTCT là khá chính xác với thực nghiệm.




PHẦN 3: TRẢ LỜI CÂU HỎI NGUYễN VĂN DŨNG – 80600397 LÀM CÂU 7 VÀ CÂU 17

Câu 1 : Lý thuyết thứ nguyên & đồng dạng là gì ? Sinh viên thử cho 1 và 0? (Câu 7)Trả lời :

Lý thuyết thứ nguyên và đồng dạng là một khái niệm để phân biệt các chủng loại vật lý, được diễn tả một cách đơn giản, cơ bản nhưng vẫn mang đầy đủ tính chất, ứng xử và đặc trưng của cái được mô phỏng. Lý thuyết thứ nguyên và đồng dạng giúp ta có thể mô phỏng những công trình, kết cấu to lớn bằng những hệ kết cấu đơn giản hơn, nhỏ gọn hơn để phục vụ cho công tác nghiên cứu, thí ngiệm và kiểm định chất lượng của công trình thật. Lý thuyết này còn giúp cho việc đơn giản hóa là chấp nhận được, đảm bảo tính chính xác, gần gũi với thực tế của mô hình. Câu 2 : Trong tính toán kết cấu BTCT theo điều kiện cường độ thì lấy giá trị cường độ của cốt thép cường độ cao Rsc như thế nào ? Mô tả thí nghiệm xác định cường độ này? (Câu 17)Trả lời :

Khi tính toán kết cấu BTCT theo điều kiện cường độ thi giá trị của cốt thép cường độ cao Rsc được lấy bằng giáo trị chịu kéo tối đa của thép (phụ thuộc từng loại thép) chia cho hệ số an toàn để tăng độ tin cậy của cốt thép, đồng thời để giảm cường độ thép để hàm lượng thép không quá nhỏ. Chỉ những cấu kiện đặc biệt ta mới dùng thép cường độ cao, vì khi thép trong vùng chịu kéo của cấu kiện chưa đạt đến giới hạn cường độ cho phép thì bê tông đã xuất hiện vết nứt. Mô tả thí nghiệm xác định cường độ thép Rsc :Mẫu thử : Khi thí nghiệm kéo đứt cần chế tạo ít nhất ba mẫu vật liệu thử có tiết diện ngang hình tròn hoặc hình chữ nhật (dẹt). Các mẫu tiết diện tròn có đường kính d và chiều dài phần khảo sát của mẫu lo bằng 5~10 lần đường kính mẫu tùy thược điều kiện thí nghiệm. Mẫu dẹt thường có chiều rộng b bằng hai lần chiều dày h của mẫu (thường là chiều dày của tấm vật liệu) và chiều dài khảo sát lo của mẫu dẹt cũng như quy định của mẫu tiết diện tròn.Mẫu được thử kéo đứt trên các máy thí nghiệm có công suất chọn lớn hơn khả năng chịu tải của mẫu từ 1.2 – 1.4 lần. Lực kéo mẫu được chia thành nhiều cấp, giá trị mỗi cấp khoảng (1/10 1/15) tải trọng phá hoại mẫu và cần khống chế tốc độ tăng tải trung bình khi thí nghiệm từ 1 đến 2 kg/cm2/s. Tương ứng với mỗi cấp tải tiến hành đo độ giãn dài Δl của chuẩn đo lo. Với quá trình tiến hành thí nghiệm này hoàn toàn có thể quan sát được sự diễn biến về mối quan hệ giữa lực tác dụng và biến dạng tương đối của vật liệu trong mẫu thử.Xác định được mức tải trọng thí nghiệm qua các giai đoạn làm việc khác nhau của vật liệu, trong đó có:+ Tải trọng gây chảy (Pc) – tương ứng với lúc giá trị lực tác dụng không thay đổi, nhưng biến dạng dẻo phát triển nhanh.




+ Tải trọng cực đại (Pmax) – tương ứng với giá trị lực tác dụng lớn nhất mà mẫu chịu được.+ Tải trọng phá hoại (Pph) – tương ứng với giá trị lực tác dụng lúc mẫu đứt.Từ các số đo lực và độ giãn dài có được trong thí nghiệm kéo đứt mẫu cho phép xác định các chỉ tiêu của vật liêu khảo sát :

- Giới hạn chảy c :

- Giới hạn chảy b :

- Ứng suất kéo đứt ph :

Rsc = b

LÊ ĐÌNH BIÊN – 80600136 LÀM CÂU 6 VÀ 16:

Câu 6) Có mấy phương pháp xác định cường độ vật liệu:Để xác định cường độ vật liệu thì có 3 phương pháp tiêu biểu là : phương pháp phá

hoại mẫu , phương pháp không phá hoại mẫu và phương pháp gián tiếp:- Phương pháp phá hoại mẫu : Đê xác định cường độ vật liệu người ta chế tạo các

mẫu thử với kích thước tiêu chuẩn sau đó đem đi thí nghiệm tác dụng lực kéo(nén) cho đến khi mẫu bị phá hoại và xác định cường độ mẫu tại thời điểm mẫu bắt đầu bị phá hoại. Thông thường khi đổ bê tong kết cấu người ta thường tiến hành đúc mẫu thí nghiệm sau đó mang đị thí nghiệm phá hoại để xác định cường độ mẫu từ đó xác định cường độ của bê tong. Các mẫu chuẩn thường là mẫu hình lập phương có cạnh a= 150mm hoặc là mẫu hình lăng trụ có đáy hình vuông kích thước a=150 hoặc a=200mm chiều cao h=4a. với mẫu hình trụ tròn thì đáy có đường kính D=50-100mm chiều cao h=(1-1.5)D

- Phương pháp không phá hoại mẫu : dung các dụng cụ hoặc các thiết bị cơ học tạo nên những va chạm trực tiếp lên bề mặt của vật liệu, tùy theo tính chất va chạm và độ cứng của lớp vật liệu bên ngoài mà kích thước đặc trưng cho những dấu vết đó sẽ phản ánh tính chất cường độ của vật liệu cần khảo sát thong qua đồ thị chuẩn. Các dụng cụ thường dung là súng bật nẩy , ép lõm viên bi lên bề mặt bê tông .

- Phương pháp không phá hoại : dung các tia chiếu xạ chiếu vào các mẫu thử để quan sát sự thay đổi trong kết quả thu được về tần số , mức độ giảm yếu hay độ phân tán để phân tích cường độ của vật liệu . Phương pháp thường dùng là siêu âm.

- Nhìn chung các phương pháp gián tiếp và phương pháp không phá hoại mẫu cho kết quả không chính xác bằng phương pháp phá hoại mẫu.




Câu 16) Trong thí nghiệm xác định cường độ khi kéo và nén của thép thì khái niệm “thép dẻo” và “thép dòn” có nghĩa là gì ? nêu sự khác nhau? - “ thép dẻo” là thép trong quá trình phá hoại có hiện tượng thắt cổ chai: chỗ thanh thép đứt gãy có dạng dãi kéo dài vì quá trình phá hoại kéo dài để biến dạng dẻo có thể kịp phát triển trong toàn tiết diện thanh. Trước khi có phá hoại dẻo thì kết cấu bị biến dạng dần dần, báo trước nguy cơ sắp phá hoại. thép dẻo có quá trình chảy dẻo rồi tái bền trước khi phá hoại hoàn toàn. Trong quá trình làm việc thép dẻo có 3 giai đoạn: giai đoạn làm việc đàn hồi , giai đoạn chảy dẻo và giai đoạn cũng cố của vật liệu sau khi chảy dẻo và phá hoại

+ Giai đoạn làm việc đàn hồi : trong giai đoạn này biến dạng và ứng suất có quan hệ tuyến tính

+ Giai đoạn chay dẻo : Giai đoạn này tuy ứng suất không tăng hoặc tăng rất ít nhưng biến dạng tăng rất nhanh

+ Giai đoạn cũng cố của vật liệu : trong giai đoạn này ứng suất và biến dạng tăng theo quan hệ phí tuyến và cho đến khi thép bị phá hoại . -“Thép dòn” : là thép trong quá trình phá hoại không có hiện tượng thắt cổ chai, chỗ đứt gãy thường bóng sáng, quá trình phá hoại diễn ra đột ngột, không có triệu chứng báo trước, tức thép không có giới hạn chảy rõ ràng. Trong khi làm việc nó có 2 giai đoạn rõ ràng : giai đoạn đàn hồi và giai đoạn chảy dẻo :

+ Giai đoạn đàn hồi : trong giai đoạn này ứng suất và biến dạng quan hệ theo hàm tuyến tính .

+ Giai đoạn chảy dẻo : ứng suât và biến dạng không theo hàm tuyến tính ,ứng suất tăng ít và biến dạng tăng nhanh cho đến khi mẫu phá hoại. Sự khác nhau giữa “thép dẻo” và “thép dòn” là trong quá trình làm việc “thép dẻo” có 3 giai đoạn làm việc :đàn hồi, chảy dẻo, và tái bền . giữa giai đoạn chảy dẻo và giai đoạn đàn hồi không rỏ ràng . còn đôi với “thép dòn” thì chỉ có hai giai đoạn làm việc là đàn hồi và chảy dẻo. Loại thép này không có thềm chảy dẻo rỏ ràng nên việc xác định giới hạn chảy chỉ mang tính quy ước.



ĐẠi hỌc bÁch khoa tpdulieu.tailieuhoctap.vn/books/xay-dung-kien-truc/co-hoc/... · web...

Documents