Báo cáo thí nghiệm công trình làm giàn thép

Mục lục PHẦN 3. TRẢ LỜI CÂU HỎI 1831 LỜI NĨI ĐẦU Thí nghiệm cơng trình là một cơng tác hết sức quan trọng nhằm thử nghiệm, kiểm định, đánh giá chất lượng của vật liệu và kết cấu trong cơng tác thi cơng và nghiệm thu cơng trình trước khi đưa vào sử dụng. Thí nghiệm cơng trình là mơn 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 cơng tác kiểm định và đánh giá thực nghiệm trong cơng việc sau này. Quá trình thực hiện thí nghiệm khơng chỉ địi hỏi việc nắm vững các tiêu chuẩn, quy phạm, các lý thuyết cơ bản mà cịn cần một hiểu biết nhất định về thực tế sản xuất và thi cơng. 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 đĩ cho chúng em trong suốt quá trình thí nghiệm. Tp. HCM tháng 06 năm 2010 Nhĩm 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 1 5 4 2 3 - Cấu tạo các thanh cánh trên, cánh dưới và thanh xiên đầu dàn là 2 thép gĩc đều cạnh 40x40x4 mm. Đặc trưng của thép gĩc: F = 3,08x2 = 6.16 cm2 Jx = 4,58cm4 E = 2,1x106 kG/cm2 - Cấu tạo các thanh bụng là 1 thép gĩc đều cạnh 40x40x3 mm. Đặc trưng của thép gĩc: 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 W Gage factor h=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 địn gia tải. 1.4 Sơ đồ thí nghiệm 5 4 3 2 1 1.4.1 Đo biến dạng : Strain gage 3 : giữa phần tử 3 Strain gage 6 : giữa phần tử 7 Strain gage 7 : giữa phần tử 10 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 nghiệm Dự tính cấp gia tải DP (kG/cm2) của kích thủy lực : Diện tích Piston : Fpiston = = = 26.6 (cm2) Từ đĩ ta suy ra lực tác dụng lên dầm thơng qua hai quang treo và địn 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 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 0 15 199.52 0.200 0.010 0.500 0.020 0.230 30 399.05 0.620 0.970 1.670 0.570 0.610 45 598.57 1.080 1.050 2.390 1.180 1.070 60 798.10 1.520 1.920 2.980 1.750 1.500 45 798.10 1.44 1.24 2.32 1.21 1.22 30 598.57 0.67 1.07 2.07 0.59 0.79 15 399.05 0.24 0.96 0.97 0.02 0.57 0 199.52 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 5 0 0 0 0 0 0 0 15 199.52 0.22 0.485 0.735 0.02 0.4 30 399.05 0.645 1.02 1.87 0.58 0.7 45 598.57 1.26 1.145 2.355 1.195 1.145 60 798.10 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 0 15 199.52 0.270 0.020 0.510 0.440 0.320 30 399.05 0.570 0.110 1.100 0.890 0.630 45 598.57 1.000 1.350 1.690 1.410 1.050 60 798.10 1.400 2.120 2.350 2.020 1.460 45 798.10 1.1 1.01 2.33 1.61 1.1 30 598.57 0.91 0.99 2.26 1.12 0.81 15 399.05 0.63 0.87 1.15 0.52 0.56 0 199.52 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 5 0 0 0 0 0 0 0 15 199.52 0.45 0.445 0.83 0.48 0.44 30 399.05 0.74 0.55 1.68 1.005 0.72 45 598.57 1.05 1.18 2.01 1.51 1.075 60 798.10 1.4 2.12 2.35 2.02 1.46 ¨. Giá trị trung bình các lần thí nghiệm: Trị số đồng hồ trên kích (kG/cm2) P/2 (kG) Chuyển vị trung bình (mm) 1 2 3 4 5 0 0 0 0 0 0 0 15 199.52 0.335 0.465 0.7825 0.25 0.42 30 399.05 0.6925 0.785 1.775 0.7925 0.71 45 598.57 1.155 1.1625 2.1825 1.3525 1.11 60 798.10 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 0 15 199.52 1207 872 1048 30 399.05 1254 813 1014 45 598.57 1311 809 976 60 798.10 1371 776 941 45 798.10 1332 796 963 30 598.57 1282 821 991 15 399.05 1253 834 1007 0 199.52 1190 884 1064 Giá trị trung bình: 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 0 15 199.52 1230 853 1027.5 30 399.05 1268 817 1002.5 45 598.57 1321.5 802.5 969.5 60 798.10 1371 776 941 + Lần 2: 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 0 15 199.52 1226 863 1037 30 399.05 1259 841 1012 45 598.57 1312 809 977 60 798.10 1368 778 943 45 798.10 1325 798 966 30 598.57 1276 820 995 15 399.05 1254 834 1006 0 199.52 1192 852 1061 Giá trị trung bình: 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 0 15 199.52 1240 848.5 1021.5 30 399.05 1267.5 830.5 1003.5 45 598.57 1318.5 803.5 971.5 60 798.10 1368 778 943 ¨. Giá trị trung bình các lần thí nghiệm: 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 0 15 199.52 1235 850.8 1024.5 30 399.05 1267.8 823.8 1003 45 598.57 1320 803 970.5 60 798.10 1369.5 777 942 1.7 Tính tốn l‎í thuyết Ta cĩ: Mà, theo định luật Hooke: Vậy: Trong đĩ: : 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 tốn 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 0 15 199.52 0.211 0.368 0.387 0.368 0.211 30 399.05 0.424 0.738 0.776 0.738 0.424 45 598.57 0.637 1.108 1.165 1.108 0.637 60 798.10 0.85 1.478 1.554 1.478 0.85 1.7.2 Kết quả nội lực: Trị số đồng hồ trên kích (kG/cm2) P/2 (kG) Lực dọc (kG) Phần tử 3 Phần tử 6 Phần tử 7 0 0 0 0 0 15 199.52 445.7 424.2 136 30 399.05 893.6 850.5 272.7 45 598.57 1343.6 1276 407.7 60 798.10 1793.6 1701 542.7 Từ giá trị lực dọc suy ra giá trị ứng suất của mỗi thanh: Trị số đồng hồ trên kích (kG/cm2) P/2 (kG) Ứng suất (kG/cm2) Phần tử 3 Phần tử 6 Phần tử 7 0 0 0 0 0 15 199.52 72.35 68.86 28.94 30 399.05 145.06 138.07 58.02 45 598.57 218.12 207.06 86.74 60 798.10 291.17 276.06 115.47 Biến dạng của mỗi thanh: 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 0 15 199.52 34.45 32.79 13.78 30 399.05 69.08 65.75 27.63 45 598.57 103.87 98.60 41.31 60 798.10 138.65 131.45 54.98 1.8 Đồ thị kết quả thí nghiệm về tải trọng-biến dạng Đồ thị P- e lý thuyết và thực nghiệm cho phần tử 3 Đồ thị P- e lý thuyết và thực nghiệm cho phần tử 6 Đồ thị P- e 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 luận Từ đồ thị tải trọng – biến dạng ta thấy: Biến dạng thực nghiệm cĩ biến thiên tuyến tính khi tải trọng cịn 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 khơng tuyến tính, đây là sai lầm, lỗi trong quá trình thí nghiệm. Đường biểu diễn quan hệ tải trọng – biến dạng thực nghiệm cĩ hệ số gĩc khác với đường lý thuyết. Điều này cĩ 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 tồn hơn mơ hình kết cấu của lý thuyết. Độ sai lệch hệ số gĩc (được nĩi ở trên) của thanh số 9 (thanh xiên) nhỏ hơn của thanh số 3 (thanh bụng). Điều này cĩ 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 cĩ 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 cĩ sai số (ví dụ: đặt nghiêng so với phương chuyển vị, độ nhạy cũng khơng 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,; mơ hình thí nghiệm cũng khá đơn giản nên giảm bớt sai số. Giải thích nguyên nhân sai số : Kết quả thí nghiệm sai lệch với kết quả theo lý thuyết do những nguyên nhân chính sau: a) Sai số do gia công cơ khí, sai số thiết bị, dụng cụ thí nghiệm - Do bộ phận kích lực. - Do gia công cơ khí “Mô hình dầm” không chính xác về cả tiết diện lẩn cơ cấu làm việc . b) Vì máy đo biến dạng rất nhạy , cho nên ban đầu đưa về số 0 là rất khó à cho nên thông thương là chấp nhận một số khác 0, dẫn tới sai số trong tính toán. Do mỗi thiết bị có một độ chính xác nhất định, nếu phải đọc số liệu nhiều lần sẽ dẫn đến nhiều lần sai số hơn. c) Do công tác đọc số cũng như trong việc gắn đồng hồ đo không cẩn thận . d) Do sai số của thước đo chiều dài. Sai số của đồng hồ đo chuyển vị và đo biến dạng ( sai số dụng cụ- sai số khách quan). Do sự không chính xác của chương trình tính SAP 2000 so với sự làm việc thực tế của kết cấu. Vì trong mô hình tương thích của phần tử hữu hạn, trường chuyển vị trong mỗi phần tử được xấp xỉ bởi các hàm chọn trước và chuyển vị đóng vai trò là ẩn số của bài toán. Các hàm chọn trước này ảnh hưởng đến độ chính xác của bài toán, với liên kết gối ở 2 đầu dàn được chế tạo không thực sự làm việc như một gối cố định và một gối di động trong mô hình. Bài học từ thí nghiệm: Mặc dù số liệu đo khơng 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 ngồi thực tế cơng trường điều đĩ giúp ta tránh những bỡ ngỡ khi ra làm việc ngồi thực tế. Trong quá trình làm cịn 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 khơng chính xác như đặt các đồng hồ đo khơng 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 khơng về 0 khiến cho việc đo và đọc số khơng chính xác nhiều lần dẫn đến sai số do đĩ 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 TƠNG CỐT THÉP 2.1 Mục đích thí nghiệm Nghiên cứu ứng xử của dầm BTCT theo trạng thái giới hạn 2 Quan hệ giữa tải trọng-độ võng (P-D) của dầm BTCT. So sánh kết quả lý thuyết với số liệu thực đo. 2.2 Cấu tạo và kích thước dầm bê tơng cốt thép. Sơ đồ thí nghiệm Dầm bê tơng cốt thép cĩ chiều dài Lo = 3.9 m. Tiết diện chữ nhật 150x300mm. Mác bê tơng : dùng súng bắn bê tơng để xác định mác bê tơng ngồi hiện trường. Kết quả bắn súng bắn bê tơng : Số lần bắn Mặt 1 Mặt 2 1 52 48 2 47 46 3 42 42 4 38 45 5 44 40 6 38 43 7 38 48 8 42 40 9 42 42 10 52 46 11 48 42 12 52 40 Ta loại bỏ 3 giá trị lớn nhất và 3 giá trị nhỏ nhất: Số TT Mặt 1 Mặt 2 1 47 42 2 42 45 3 44 43 4 42 42 5 42 46 6 48 42 Tổng 265 260 Trị trung bình 44 Tra biểu đồ nội suy trên thân súng bắn bê tơng ứng với giá trị 44, đường chuẩn ở giữa (bắn theo phương vuơng gĩc với mặt bên của dầm BTCT), ta được giá trị cường độ chịu nén của bê tơng là 50 N/mm2 . Tiết diện và bố trí cốt thép trong dầm Chọn cấp độ bền bê tơng 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 tơng type N/NR - Súng bắn bê tơng 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 nghiệm Tiến 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 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 tải trọng – độ võng ở giữa dầm khi ta tiến hành gia tải ở vị trí 2 Đồ thị tải trọng – độ võng ở giữa dầm khi ta tiến hành gia tải ở vị trí 3 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 cĩ chuyển vị tương đương nhau. Qua các đồ thị ở trên chúng ta cĩ thể thấy là mối quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị ở các vị trí khác nhau trên dầm bê tơng cốt thép chịu uốn cĩ 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 (khơng tăng liên tục mà gia tải riêng cho từng cấp tải) thì kết quả sẽ khác so với việc tăng tải liên tục. Vậy cĩ thể rút ra nhận xét là phương pháp gia tải (liên tục hay gián đoạn) cũng cĩ ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả thí nghiệm. Theo như ở trên thì gia tải liên tục cĩ 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 tơng cốt thép: 1. Moment đàn hồi tiết diện bê tơng cốt thép Wo : với Þ 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 đĩ: 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 đĩ ta cĩ độ võng của dầm ứng với các giá trị tải trọng: với Cấp tải Mơ 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: LT TT 11.2 Vị trí 2: TT LT 11.3 Vị trí 3: TT LT 2.7 Nhận xét và bình luận Các thí nghiệm thực hiện trên vật liệu bê tơng cốt thép thường gặp phải những sai số khá lớn so với lý thuyết. Nguyên nhân là do loại vật liệu này khĩ 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 khơng hồn tồn 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 tơng cốt thép, ta thấy: Hệ số gĩc của đường thực nghiệm gần tương đương với hệ số gĩc của đường biểu diễn theo lý thuyết sức bền vật liệu và khác nhiều hơn so với đường biểu diễn của lý thuyết bê tơng. 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 tơng. Như vậy, cĩ thể nhận xét là kết quả tính tốn theo lý thuyết sức bền gần với thực tế hơn so với lý thuyết bê tơng. Lý thuyết sức bền cho kết quả độ võng thấp hơn so với lý thuyết bê tơng. Điều này là do trong mơ hình tính của lý thuyết sức bền, vật liệu bê tơng được xem là đàn hồi trong khi thực tế nĩ là vật liệu đàn hồi-dẻo. Các sai số của thí nghiệm cĩ thể phát sinh từ các nguyên nhân như: Đọc chỉ số đồng hồ biến dạng khơng chính xác. Thực tế, đồng hồ quay khá nhanh nên việc đọc số khơng dễ dàng. Giá trị lực do kích gây ra khơng chính xác là các giá trị cần thực hiện cho thí nghiệm (do chỉ cần thay đổi vị trí tay địn của kích một khoảng ngắn là giá trị lực đã thay đổi khá nhiều nên cũng rất khĩ điều chỉnh đúng bằng giá trị yêu cầu) Chất lượng dầm bê tơng cốt thép được sử dụng cho thí nghiệm là khơng 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 : Tăng số lần thí nghiệm để giảm sai số ngẫu nhiên Điều khiển thiết bị cẩn thận, chính xác. Nếu cĩ thể sử dụng dầm mới để làm thí nghiệm. 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 đĩ cho thấy thí nghiệm là khá chính xác nhưng khơng phải là quá trình thí nghiệm khơng cĩ sai phạm. Trước tiên là quá trình tăng lực khơng 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 cơng làm việc giữa các thành viên trong nhĩm, tạo sự gắn bĩ và chia sẽ cơng việc. Biết được quy trình làm thí nghiệm đối với cấu kiện BTCT chịu uốn, và cũng đã xác minh được lý thuyết tính tốn 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 mơ phỏng. Lý thuyết thứ nguyên và đồng dạng giúp ta cĩ thể mơ phỏng những cơng trình, kết cấu to lớn bằng những hệ kết cấu đơn giản hơn, nhỏ gọn hơn để phục vụ cho cơng tác nghiên cứu, thí ngiệm và kiểm định chất lượng của cơng trình thật. Lý thuyết này cịn giúp cho việc đơn giản hĩa là chấp nhận được, đảm bảo tính chính xác, gần gũi với thực tế của mơ hình. Câu 2 : Trong tính tốn kết cấu BTCT theo điều kiện cường độ thì lấy giá trị cường độ của cốt thép cường độ cao Rsc như thế nào ? Mơ tả thí nghiệm xác định cường độ này? (Câu 17) Trả lời : · Khi tính tốn 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 tồn để tăng độ tin cậy của cốt thép, đồng thời để giảm cường độ thép để hàm lượng thép khơng 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 tơng đã xuất hiện vết nứt. · Mơ 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 cĩ tiết diện ngang hình trịn hoặc hình chữ nhật (dẹt). Các mẫu tiết diện trịn cĩ 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 cĩ 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 trịn. Mẫu được thử kéo đứt trên các máy thí nghiệm cĩ cơng 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 hồn tồn cĩ 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 đĩ cĩ: + Tải trọng gây chảy (Pc) – tương ứng với lúc giá trị lực tác dụng khơng 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 cĩ được trong thí nghiệm kéo đứt mẫu cho phép xác định các chỉ tiêu của vật liêu khảo sát : Giới hạn chảy sc : Giới hạn chảy sb : Ứng suất kéo đứt sph : Rsc = sb LÊ ĐÌNH BIÊN – 80600136 LÀM CÂU 6 VÀ 16: Câu 6) Cĩ mấy phương pháp xác định cường độ vật liệu: Để xác định cường độ vật liệu thì cĩ 3 phương pháp tiêu biểu là : phương pháp phá hoại mẫu , phương pháp khơng 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 đĩ 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. Thơng thường khi đổ bê tong kết cấu người ta thường tiến hành đúc mẫu thí nghiệm sau đĩ mang đị thí nghiệm phá hoại để xác định cường độ mẫu từ đĩ xác định cường độ của bê tong. Các mẫu chuẩn thường là mẫu hình lập phương cĩ cạnh a= 150mm hoặc là mẫu hình lăng trụ cĩ đáy hình vuơng kích thước a=150 hoặc a=200mm chiều cao h=4a. với mẫu hình trụ trịn thì đáy cĩ đường kính D=50-100mm chiều cao h=(1-1.5)D Phương pháp khơng 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 ngồi mà kích thước đặc trưng cho những dấu vết đĩ 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 tơng . Phương pháp khơng 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 khơng phá hoại mẫu cho kết quả khơng 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 dịn” cĩ nghĩa là gì ? nêu sự khác nhau? - “ thép dẻo” là thép trong quá trình phá hoại cĩ hiện tượng thắt cổ chai: chỗ thanh thép đứt gãy cĩ dạng dãi kéo dài vì quá trình phá hoại kéo dài để biến dạng dẻo cĩ thể kịp phát triển trong tồn tiết diện thanh. Trước khi cĩ phá hoại dẻo thì kết cấu bị biến dạng dần dần, báo trước nguy cơ sắp phá hoại. thép dẻo cĩ quá trình chảy dẻo rồi tái bền trước khi phá hoại hồn tồn. Trong quá trình làm việc thép dẻo cĩ 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 cĩ quan hệ tuyến tính + Giai đoạn chay dẻo : Giai đoạn này tuy ứng suất khơng 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 dịn” : là thép trong quá trình phá hoại khơng cĩ hiện tượng thắt cổ chai, chỗ đứt gãy thường bĩng sáng, quá trình phá hoại diễn ra đột ngột, khơng cĩ triệu chứng báo trước, tức thép khơng cĩ giới hạn chảy rõ ràng. Trong khi làm việc nĩ cĩ 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 khơng 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 dịn” là trong quá trình làm việc “thép dẻo” cĩ 3 giai đoạn làm việc :đàn hồi, chảy dẻo, và tái bền . giữa giai đoạn chảy dẻo và giai đoạn đàn hồi khơng rỏ ràng . cịn đơi với “thép dịn” thì chỉ cĩ hai giai đoạn làm việc là đàn hồi và chảy dẻo. Loại thép này khơng cĩ thềm chảy dẻo rỏ ràng nên việc xác định giới hạn chảy chỉ mang tính quy ước.