BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG BỘ MƠN CƠNG TRÌNH BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH Giảng viên hướng dẫn: ThS Hoàng Anh Tuấn Lớp: L02 - Nhóm: 2E Sinh viên thực hiện: STT Họ tên Đậu Thùy Dung Lê Hoàng Khánh Ngơ Tấn Đạt Nguyễn Bình Ngun Phùng Thị Ngọc Lợi MSSV 1910925 1913735 1913043 1914376 1911548 Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 11 năm 2022 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn MỤC LỤC PHẦN 1: DÀN THÉP Mục đích thí nghiệm Cấu tạo kích thước dàn thép Mô tả sơ đồ Thiết bị thí nghiệm 10 Quy trình thí nghiệm 14 Xử lý kết thí nghiệm 15 Tính giá trị trung bình lần đo εi, δi giá trị ứng suất σi vị trí εi 16 Vẽ đồ thị biểu diễn kết thí nghiệm tải trọng – ứng suất (P-σ) tải trọng – độ võng (P- δ) điểm đo 17 Tính toán đại lượng 18 9.1 Lý thuyết 18 9.2 Xác định ứng suất độ võng theo phương pháp sử dụng lý thuyết Cơ học kết cấu 19 9.3 Tính tốn theo phần mềm Sap2000 22 10 So sánh vẽ đồ thị quan hệ tải trọng – độ võng (P-δ) tải trọng – nội lực (Pσ) 27 11 Phân trích nhận xét kết thí nghiệm 32 12 Đánh giá khả làm việc dàn thép 37 13 Đề xuất kiến nghị 37 PHẦN 2: DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP 38 Mục đích thí nghiệm 38 Mơ tả cấu tạo kích thước dầm BTCT, sơ đồ làm việc sơ đồ tính tốn 38 2.1 Cấu tạo kích thước dầm BTCT 38 2.2 Sơ đồ làm việc sơ đồ tính tốn 39 Mơ tả chi tiết thiết bị thí nghiệm 40 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Mơ tả quy trình thí nghiệm 44 Xử lý kết thí nghiệm: loại bỏ điểm nhiễu, tính tốn εi 45 6.1 Kết ghi nhận số liệu 45 6.2 Kết xử lí số liệu 45 Giá trị trung bình lần đo 46 Vẽ đồ thị biểu diễn kết thí nghiệm tải trọng – ứng suất (P-σ) tải trọng – độ võng (P- δ) 48 Tính tốn các đại lượng 49 9.1 Tính tốn theo lý thuyết BTCT (TCVN 5574:2018) 49 9.2 Tính tốn theo phần mềm SAP2000 55 10 So sánh vẽ đồ thị quan hệ tải trọng – độ võng (P-δ) tải trọng – nội lực (Pσ) 57 10.1 Quan hệ tải trọng – độ võng 57 10.2 Quan hệ tải trọng – ứng suất (SG1) 58 10.3 Quan hệ tải trọng – ứng suất (SG2) 59 10.4 Quan hệ tải trọng – ứng suất (SG3) 60 11 Nhận xét kết đánh giá phù hợp phương pháp 61 12 Đánh giá khả làm việc dầm bê tông 63 13 Đề xuất kiến nghị 63 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Mơ hình dàn thép thí nghiệm Hình Sơ đồ thí nghiệm bố trí thiết bị đo dàn thép Hình Sơ đồ thí nghiệm mơ hình dàn Hình Dàn thép thực tế thí nghiệm 10 Hình Kích thủy lực 11 Hình quang treo địn gia tải 11 Hình Cảm biến điện trở 12 Hình Hệ thống thu nhận tính hiệu cảm biến P3500+SB10 12 Hình Đồng hồ đo độ võng 13 Hình 10 Đồng hồ hiển thị giá trị lực 13 Hình 11 Thước kẹp điện tử 14 Hình 12 Đồ thị quan hệ tải trọng – độ võng (P-δ) điểm đo 17 Hình 13 Đồ thị quan hệ tải trọng – ứng suất (P-σ) điểm đo 18 Hình 14 Biểu đồ nội lực dàn 19 Hình 15 Giá trị nội lực dàn chịu lực đơn vị để tính chuyển vị vị trí 20 Hình 16 Giá trị nội lực dàn chịu lực đơn vị để tính chuyển vị vị trí 21 Hình 17 Khai báo vật liệu 23 Hình 18 Khai báo tiết diện dàn 24 Hình 19 Sơ đồ dàn thép 25 Hình 20 Vị trí đặt tải 25 Hình 21 Vị trí xác định chuyển vị dàn thép 25 Hình 22 Biểu đồ lực dọc dàn 25 Hình 23 Giá trị chuyển vị nút (vị trí đặt chuyển vị kế số 1) 26 Hình 24 Giá trị chuyển vị nút (vị trí đặt chuyển vị kế số 2) 26 Hình 25 Đồ thị quan hệ tải trọng - ứng suất vị trí 29 Hình 26 Đồ thị quan hệ tải trọng - ứng suất vị trí 29 Hình 27 Đồ thị quan hệ tải trọng - ứng suất vị trí 30 Hình 28 Đồ thị quan hệ tải trọng - ứng suất vị trí 30 Hình 29 Đồ thị quan hệ tải trọng – độ võng vị trí đặt chuyển vị kế 32 Hình 30 Đồ thị quan hệ tải trọng – độ võng vị trí đặt chuyển vị kế 32 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Hình 31 Cấu tạo kích thước dầm BTCT 38 Hình 32 Sơ đồ tính dầm BTCT 39 Hình 33 Khung gia tải MAGNUS 40 Hình 34 Loadcell 60T đồng hồ hiển thị giá trị lực 41 Hình 35 Kích thủy lực Hi-Force có Pmax = 1000 kN 41 Hình 36 Tensometer cảm biến điện trở đo biến (Strain gage) (LSG=10mm) 42 Hình 37 Thiết bị thu nhận P3500 chuyển đổi kênh SB10 42 Hình 38 Truyền lực liên kết gối tựa đầu dầm 43 Hình 39 Đồng hồ đo chuyển vị dầm 43 Hình 40 Sơ đồ thí nghiệm dầm BTCT 44 Hình 41 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng ứng suất 48 Hình 42 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng độ võng 49 Hình 43 Biểu đồ tác dụng tải lên dầm 55 Hình 44 Biểu đồ chuyển vị 56 Hình 45 Biểu đồ momen 56 Hình 46 Đồ thị quan hệ tải trọng – độ võng 58 Hình 47 Đồ thị quan hệ tải trọng – ứng suất 59 Hình 48 Đồ thị quan hệ tải trọng – ứng suất 60 Hình 49 Đồ thị quan hệ tải trọng – ứng suất 61 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn DANH MỤC BẢNG Bảng Kích thước cấu tạo Mơ hình dàn thép thí nghiệm dàn Bảng Bảng đo số liệu thí nghiệm lần 15 Bảng Bảng đo số liệu thí nghiệm lần 15 Bảng Giá trị trung bình lần đo 16 Bảng Giá trị trung bình lần đo 16 Bảng Giá trị ứng suất điểm 17 Bảng Nội lực dàn 19 Bảng Nội lục dàn 19 Bảng Ứng suất 20 Bảng 10 Giá trị biến dạng vị trí 20 Bảng 11 Bảng tính chuyển vị theo công thức học kết cấu 21 Bảng 12 Giá trị chuyển vị vị trí 22 Bảng 13 Kết chuyển vị lực dọc từ phần mềm SAP2000 26 Bảng 14 Giá trị ứng suất không xét đến trọng lượng thân 26 Bảng 15 Giá trị biến dạng không xét đến trọng lượng thân 27 Bảng 16 Tổng hợp giá trị ứng suất theo phương pháp 28 Bảng 17 So sánh giá trị ứng suất theo phương pháp 28 Bảng 18 Tổng hợp giá trị độ võng theo phương pháp 31 Bảng 19 So sánh giá trị độ võng theo phương pháp 31 Bảng 20 Kết đo lần 45 Bảng 21 Kết đo lần 45 Bảng 22 Xử lí số liệu kết đo lần 46 Bảng 23 Xử lí số liệu kết đo lần 46 Bảng 24 Giá trị trung bình kết lần đo 46 Bảng 25 Giá trị độ võng ứng suất từ thực nghiệm 47 Bảng 26 Giá trị độ võng tính từ TCVN 5574-2018 53 Bảng 27 Giá trị ứng suất tính từ TCVN 5574-2018 54 Bảng 28 Giá trị ứng suất tính từ TCVN 5574-2018 55 Bảng 29 Giá trị độ võng tính từ SAP2000 56 Bảng 30 Giá trị ứng suất dầm BTCT 57 Bảng 31 Giá trị độ võng theo phương pháp chênh lệch 57 Bảng 32 Giá trị ứng suất bê tông theo phương pháp chênh lệch 58 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Bảng 33 Giá trị ứng suất cốt thép (SG2) theo phương pháp chênh lệch 59 Bảng 34 Giá trị ứng suất cốt thép (SG3) theo phương pháp chênh lệch 60 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn PHẦN 1: DÀN THÉP Mục đích thí nghiệm - Kiểm nghiệm phù hợp lý thuyết thực nghiệm: • Ứng suất (tính tốn thơng qua biến dạng) dàn • Chuyển vị số vị trí dàn - Bằng biện pháp: • Xác định chuyển vị biến dạng dàn thép số vị trí định • Khảo sát biến động trạng thái ứng suất – biến dạng dàn thép Trạng thái ứng suất – biến dạng phản ánh khả làm việc thực tế dàn thép yếu tố cấu thành như: vật liệu, sơ đồ kết cấu, công nghệ chế tạo Đây sở để đánh giá đắn lý thuyết tính tốn, thiết kế cơng trình thực nghiệm Cấu tạo kích thước dàn thép Hình Mơ hình dàn thép thí nghiệm Bảng Kích thước cấu tạo Mơ hình dàn thép thí nghiệm dàn Phần tử Cấu tạo Kích thước Thanh cánh Thanh đầu dàn Thanh cánh L40x40x5 L40x40x5 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hoàng Anh Tuấn Thanh bụng L30x30x4 - Dàn thép hình thang nhịp, cao 0.5m, bước nhịp 1m: + L40x40x5 (A=7.58 cm2 ) + L30x30x4 (A=4.54 𝑐𝑚2 ) - Khoảng cách L 6mm (bằng chiều dày mã) - Mô-đun đàn hồi thép: Es = 210000 N/mm2 Mô tả sơ đồ Hình Sơ đồ thí nghiệm bố trí thiết bị đo dàn thép Hình Sơ đồ thí nghiệm mơ hình dàn - Mơ tả: Sử dụng địn gia tải để tăng tải Khi bơm, đội đội lên dầm chữ I (dầm chữ I có kích thước lớn nhiều so với dàn thép chịu tải trọng lớn so với tải BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn trọng cực đại đội tác dụng lên dầm Vì bơm tải lớn khơng gây biến dạng cho dầm chữ I, xem dầm chữ I tuyệt đối cứng hệ thí nghiệm) Khi chịu tải trọng, dầm chữ I phản hồi toàn lực nhận từ đội xuống dầm truyền tải, sau thơng qua quang treo, tải trọng truyền lên dàn thép thông qua hai lực tập trung mơ tả sơ đồ thí nghiệm - Đo chuyển vị điểm I, II đồng hồ đo chuyển vị - Đo biến dạng điểm 1, 2, 5, 6, thông qua cảm biến vào P-3500 SB10 Thiết bị thí nghiệm - Hệ dàn thép: Hình Dàn thép thực tế thí nghiệm - Thiết bị gia tải: Kích thủy lực 20T 10 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Diện tích mặt cắt ngang quy đổi tiết diện dầm: Ared = A+α(As +A' S ) = 45000+6.154×(603.186+157.08) = 49678.57(mm2 ) Momen tĩnh diện tích tiết diện quy đổi thớ bê tơng chịu kéo ngồi là: b×h2 = +α×As ×a+α×A' S ×(h − a' ) Sred 150×3002 = +6.154×(603.186×33+157.08×270) = 7133487.86(mm3 ) Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều đến trọng tâm tiết diện quy đổi: yt = St, red 7133487.86 = = 143.593(mm) Ared 49678.57 Mơ men qn tính tiết diện bê tơng, tiết diện cốt thép chịu kéo cốt thép chịu nén trục trung hòa qua trọng tâm tiết diện quy đổi: 2 b×h3 h 150×3003 300 I= +b×h× ( − yt ) = +150×300× ( − 143.593) 12 12 = 339347311.56 (mm)4 Is = As ×(yt − a)2 = 603.186×(143.593 − 33)2 = 7377451.135 (mm4 ) Is ' = As '×(h − yt − a')2 = 157.08×(300 − 143.593 − 30)2 = 2509944.180 (mm4 ) Mơ men qn tính Ired tiết diện ngang quy đổi cấu kiện trọng tâm Ired = I+α×(Is +I's ) = 339347311.56+6.154×(7377451.135+2509944.180) = 400192821.19 (mm4 ) Mô men kháng uốn tiết diện quy đổi: Wred = Ired 400192821.19 = = 2786996.546 (mm3 ) yt 143.593 Mô men kháng uốn đàn hồi dẻo tiết diện thớ bê tơng chịu kéo ngồi là: 50 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Wpl = γ×Wred = 1.3×2786996.546 = 3623095.51 (mm3 ) Mơ men hình thành khe nứt: Mcrc = Wpl ×Rbt,ser = 3623095.51×1.75 = 6340417.143(N.mm) = 6.34 (kN.m) Kiểm tra điều kiện hình thành vết nứt cấu kiện bê tông cốt thép: + Nếu M > Mcrc => bê tông vùng kéo nứt + Nếu M < Mcrc => bê tông vùng kéo chưa nứt Kiểm tra nứt tiết diện tương ứng với cấp tải: STT Pi (kN) Mmax (kN.m) Mcrc (kN.m) Kết luận 0 6.34 Không nứt 1.8 6.34 Không nứt 3.6 6.34 Không nứt 12 5.4 6.34 Khơng nứt Tính tốn độ võng Độ võng dầm bao gồm võng moment võng lực cắt khơng có vết nứt: f = fm + fq Trong đó: fm: độ võng biến dạng uốn gây fq: độ võng biến dạng trượt Với cấu kiện chịu uốn có L/h = 2700/0.3 =9 nên bỏ qua võng biến dạng trượt gây lực cắt Theo TCVN 5574-2018 khơng xét đến võng trượt L/h