đồ án kết cấu công trình uốn TĨNH dầm THÉP

TN Kết cấu công trình Chính GVHD: Th.S Trốơng Văn BÀI UỐN TĨNH DẦM THÉP Mục đích thí nghiệm - Sinh viên hiểu cách bố trí thí nghiệm với kết cấu - Bằng thực nghiệm, sinh viên xác định biến dạng số điểm mặt tiết diện dầm độ võng số điểm dầm - Sinh viên tính tốn ứng suất nội lực số tiết diện ngang dầm dựa vào kết thực nghiệm số giả thiết bổ sung - Sinh viên so sánh kết nội lực độ võng có từ thực nghiệm với kết từ lý thuyết - Sinh viên áp dụng kỹ sử dụng thiết bị gia tải, đo biến dạng đo chuyển vị vào thí nghiệm thực tế Mơ hình thí nghiệm 2.1 Kích thước hình học sơ đồ làm việc Mơ hình khảo sát mơ hình dầm đơn giản tiết diện hình chữ I cán nóng có kích thước hình học sau: - Nhịp: l = 3m - Tiết diện: o Chiều cao :150mm o Chiều rộng : 75mm o Chiều dày bụng : 5mm o Chiều dày cánh : 7.5mm o Moment kháng uốn : Wx = 89.89 cm3 o Diện tích tiết diện : F = 18 cm2 Hình 1: Mơ hình thí nghiệm Kết cấu làm thép CT3 với thông số vật liệu sau: o Cường độ tính tốn : R = 2100 kG/cm2 o Module đàn hồi : E = 2.1x106 kG/cm2 Trang TN Kết cấu công trình Chính GVHD: Th.S Trốơng Văn 2.2 Xác định nội lực ứng suất pháp hai mặt cắt ngang dầm theo lý thuyết Trong tính toán thiết kế ta coi dầm thép cấu kiện chiều chịu lực vng góc với trục dọc Bằng phương pháp học kết cấu, sức bền vật liệu, ta tính nội lực dầm ứng suất hai mặt cắt ngang dầm sau: Hình 2: BĐNL, BĐ ứng suất pháp độ võng dầm 2.3 Xác định tải trọng thí nghiệm Tải trọng thí nghiệm tối đa xác định theo điều kiện: nội lực lớn phát sinh kết cấu không vượt q 0.25 lần khả chịu lực tính tốn vật liệu Nội lực lớn kết cấu dầm thí nghiệm M = Pl đoạn 1/3 dầm Từ ta tính lực kích lớn là: 3W 00 89 89 ax 0.25f - Qmax = 2P < -J'->- 300 Pm = 943.85 kG Chọn lực kích lớn 960 kG phù hợp với thiết bị gia tải máy bơm thủy lực có độ chia nhỏ 160 kG, kích thủy lực có lực kích cực đại 10000 kG Tải trọng thí nghiệm cần chia thành cấp gia tải để có thời gian cho vật liệu kịp phản ứng ghi lại số liệu thiết bị đo Việc xác định cấp gia tải dựa vào nguyên tắc - Tải trọng tăng thêm qua cấp gia tải phải đủ lớn để dụng cụ đo ghi - Số cấp tải phải đảm bảo cung cấp đủ số liệu cho việc vẽ đồ thị - Số cấp tải nằm phạm vi từ đến 10 Số cấp tải chọn cấp tăng tải với cấp hạ tải Biểu đồ gia tải theo thời gian thể hiện: Trang TN Kết cấu công trình Chính GVHD: Th.S Trốơng Văn Hình 3: Biểu đồ gia tải theo thời gian Với thiết bị đo sử dụng thí nghiệm cách chia cấp tải nói độ thay đổi số extensometer sau cấp tăng tải lần độ chia nhỏ indicator từ 45 lần độ chia nhỏ nhất, đảm bảo đủ quan sát Thiết bị thí nghiệm - Thiết bị thí nghiệm gồm: Khung gia tải Quang treo ỉ T — -i—i '2 — T2 * 2P i Bơm kích thuỷ lực Thiết bị đo chuyển vị Thiết bị đo biến dạng Trang 4c: Thiêt bị đo biên dạng kéo Extensometer 4d: Thiết bị đo chuyển vị Indicator Bố trí dụng cụ đo hình vẽ: Trình tự thí nghiệm 4.1 Chu trình - Gia tải thử với giá trị cấp tải Q1 = 2P1 = 160 kG (2 vạch đo áp kế) - Kiểm tra hệ thống - Hạ tải mức - Chỉnh kim thị dụng cụ đo vị trí thích hợp ghi số ban đầu với cấp tải (cấp 0) 4.2 Chu trình Tăng tải theo cấp - Tăng tải tương ứng với cấp tải 160 kG - Các số liệu đo biến dạng chuyển vị phải ghi thời điểm thống ứng với cấp tải vào bảng ghi số liệu - Số liệu ghi nên sơ so sánh với số liệu tính tốn từ lý thuyết thời điểm tiến hành thí nghiệm - Trong q trình gia tải cần quan sát tổng thể thiết bị người để tránh sai sót đảm bảo an tồn 4.3 Chu trình Hạ tải theo cấp - Sau hồn thành ghi số liệu thí nghiệm cấp tải trọng số 6, mở van xả dầu bơm thủy lực cách nhẹ nhàng để giảm tải từ từ theo cấp Thời gian cấp phút - Số liệu cấp hạ tải ghi chép so sánh với cấp tăng tải - Với cấp hạ tải cuối (hạ tải mức 0), thời gian dừng cần lâu để theo dõi ổn định hoàn toàn dụng cụ đo, phản ứng mẫu thí nghiệm nguy đe dọa an toàn 4.4 Ghi chép số liệu Số liệu q trình thí nghiệm ghi vào mẫu in sẵn ghi phản ứng mẫu ghi khác Gia tải (mỗi cấp vạch - 160kG) Cấp tải Tải trọng Q (kG) 0 I1 I2 T1 T2 428 781 118 91 160 470 836 118 91 320 529 910 118 92 480 576 970 119 93 640 628 1033 120 93 800 678 1096 121 93 960 728 1159 131 94 Giảm tải (mỗi cấp vạch - 320kG) 4* 640 653 1066 131 94 2* 0* 320 553 415 940 763 124 118 93 90 Hình 5: Bảng số liệu thí nghiệm Xử lý số liệu: 5.1 Số liệu thí nghiệm 5.2 Xác định nội lực dầm theo cấp tải trọng a Cách tính thực nghiệm: Giá trị nội lực dầm ứng với cấp tải trọng thứ i tính theo cơng thức: M=exExW= ( ci-co) ExW (kG m) L Trong đó: ci : sốo tensometer cấp tải thứ i E tensometer = 2.1x 102 kG/cm : số cấp2 tải (cấp ban đầu) : mô đun hồi cm của3 thép W =đàn 89.89 : mô men kháng uốn dầm L= : chuẩn đo100mm tensometer b Kết tính tốn: - Vị trí dầm (đồng hồ T2): Cấp tải E W ci 11 2.1x10 89.89 11 2.1x10 89.89 11 2.1x10 89.89 11 2.1x10 89.89 12 2.1x10 89.89 12 2.1x10 89.89 13 2.1x10 89.89 13 4* 2.1x10 89.89 12 2* 2.1x10 89.89 11 0* 2.1x10 89.89 - Vị trí biên (đồng hồ T2): x = a/2 c Cấp tải E 2.1x102 W 89.89 2.1x102 89.89 2.1x102 89.89 2.1x102 89.89 2.1x102 89.89 2.1x102 89.89 2.1x102 89.89 4* 2.1x102 89.89 2* 2.1x102 89.89 0* 2.1x102 89.89 c 8 8 8 8 8 ci 1 3 4 MTN o 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 4 co 9 9 1 9 9 1 0 188.7 377.5 566.3 245 2454 1132 0 0 0 0 0 MTN 9 MLT MLT S (%) 0 188.7 377.5 377.5 377.5 566.3 16 32 48 64 80 96 64 32 566.3 377.5 0 188.8 S (%) -100 -100 -60.67 -41.01 -29.21 155.62 283.44 253.94 16 -100 32 -41.01 48 -21.35 64 -41.01 80 -52.81 96 -41.01 64 -11.51 32 17.981 0 5.3 Xác định độ võng dầm - Vị trí dầm (đồng hồ I2): Cấp tải 4* 2* 0* - Vị trí biên (đồng hồ I1): Cấp tải 4* 2* 0* P 160 320 480 640 800 960 640 320 P 160 320 480 640 800 960 640 320 ỴTN yLT 0.5 1.2 1.8 2.5 3.1 3.7 2.8 1.5 - 9 0.18 0 5 1.1 2.2 3.3 4.4 5.5 6.6 4.4 2.2 1 2 2 yTN S (%) 50.18 41.58 42.93 42.93 42.93 42.93 35.46 27.99 LT 9 8 8 -0.13 S (%) y 0.4 1.0 1.4 2.0 2.5 3.0 2.2 1.2 0 0.9 1.7 2.6 3.5 4.4 5.3 3.5 1.7 53.13 43.64 44.94 44.20 44.20 44.20 37.22 30.25 - 5.4 Biểu đồ quan hệ M thực nghiệm - p vị trí dầm M lý thuyết - p vị trí dầm y thực nghiệm - p vị trí dầm y lý thuyết - p vị trí dầm 5.5 Kết luận thí nghiệm: Lý sai khác thực nghiệm lý thuyết Đối với mơ hình thí nghiệm dàn thép có đặc điểm sau: - - Các mắt dàn theo lý thuyết khớp lý tưởng, thực tế mắt dàn liên kết hàn - Theo lý thuyết tải trọng đặt mắt dàn, thực tế thí nghiệm tải trọng đặt lệch so với mắt dàn - Theo lý thuyết vật liệu xem đồng nhất, kích thước mặt cắt ngang đồng thực tế thí khơng phải lúc có đồng mà có số khuyết tật định dù nhỏ - Theo lý thuyết tải trọng tĩnh tải, tức khơng có biến động độ lớn tải trọng thực nghiệm tải trọng gia tải dần từ mức Như dù việc gia tải chậm điểm khác biệt so với lý thuyết tính tốn Độ xác thiết bị đo lực đo chuyển vị Thao tác thực thí nghiệm khơng u cầu Điểm đặt lực, kích, đồng hồ ảnh hưởng lớn đến kết đo BÀI UỐN TĨNH DÀN THÉP Mục đích thí nghiệm - Sinh viên hiểu cách bố trí thí nghiệm với kết cấu - Bằng thực nghiệm, sinh viên xác định biến số dàn chuyển vị số mắt dàn - Sinh viên tính tốn nội lực dàn dựa vào kết biến dạng đo từ thực nghiệm - Sinh viên so sánh kết nội lực chuyển vị có từ thực nghiệm với kết từ lý thuyết - Sinh viên áp dụng kỹ sử dụng thiết bị gia tải, đo biến dạng đo chuyển vị vào thí nghiệm thực tế Mơ hình thí nghiệm 2.1 Kích thước hình học sơ đồ làm việc Mơ hình khảo sát mơ hình dàn tĩnh định tựa đơn giản có cánh song song Các kích thước hình học gồm: - Nhịp: l = 4m - Chiều cao: h = 0.5m - Tiết diện dàn: 2L40 X (Diện tích tiết diện: F = 640 mm2) Kết cấu làm thép CT3 với thơng số vật liệu sau: - Cường độ tính toán: R = 2100 kG/cm2 - Module đàn hồi: E = 2.1x106 kG/cm2 2.2 Xác định nội lực ứng suất pháp hai mặt cắt ngang dầm theo lý thuyết Trong tính tốn thiết kế ta coi dàn thép hệ với liên kết nút hồn tồn khớp Bằng phương pháp tính tốn đơn giản tách mắt, mặt cắt hay biểu đồ Cremona để xác định nội lực dàn Ghi chú: - Đỏ: chịu nén - Xanh: chịu kéo - Đen: có nội lực Hình 7: Nội lực dàn Hình 8: Chuyển vị dàn Hình 9: Mơ hình dàn vị trí đặt đồng hồ đo 2.3 Xác định tải trọng thí nghiệm Tải trọng thí nghiệm tối đa xác định theo điều kiện: nội lực lớn phát sinh kết cấu không vượt 0.25 lần khả chịu lực tính tốn vật liệu Nội lực lớn kết cấu dầm thí nghiệm 4P (thanh GH LM) Ta tính lực kích lớn 4P_ _ _ _ _ _ FmaL< 0.25 f ^Qmax = 4Pmax