BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC 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 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: STT Họ Tên MSSV Hồ Tấn Thương 1814283 Nguyễn Thành Khải 1812620 Lê Văn Dũng 1811776 Nguyễn Thanh Tú 1814677 thành phố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 07 năm 2022 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN MỤC LỤC PHẦN PHÂN TÍCH KẾT CẤU DÀN THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH A MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM _ B YÊU CẦU THÍ NGHIỆM C THÔNG SỐ CHO TRƯỚC _ I Cấu tạo, kích thước đặc trưng hình học tiết diện dàn _ II Sơ đồ thí nghiệm, vị trí đo biến dạng độ võng D THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM E QUI TRÌNH THÍ NGHIỆM F SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 10 I Số liệu thí nghiệm _ 10 II Xử lý số liệu _ 11 III Tính tốn theo lý thuyết phương pháp tính kết cấu 13 G Tính tốn theo phần mềm sap2000: _ 15 I Mơ hình dàn sap2000: _ 15 Kết tính tốn từ phần mềm sap2000: _ 19 Tính biến dạng theo kết từ phần mềm _ 20 II Đồ thị so sánh ứng suất thực nghiệm, tính theo kết cấu phần mềm SAP2000 21 III Đồ thị so sánh chuyển vị thực nghiệm, kết cấu phần mềm SAP2000 24 H PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 26 I Phân tích nhận xét kết thí nghiệm đo biến dạng 26 II Phân tích thí nghiệm lí thuyết _ 27 III Nguyên nhân sai số _ 28 Sai số q trình thí nghiệm _ 28 NHÓM 1A MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN Sai số q trình tính toán _ 29 IV Cách khắc phục 30 V Bài học từ thí nghiệm 30 PHẦN PHÂN TÍCH CẤU KIỆN DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TÁC DỤNG TĨNH 32 A MỤC TIÊU _ 32 B YÊU CẦU 32 C THÔNG SỐ CHO TRƯỚC 32 I Kích thước hình học 32 II Vật liệu _ 33 III Sơ đồ thí nghiệm 34 D Thiết bị thí nghiệm 34 Khung gia tải + kích thủy lực (𝑃𝑚𝑎𝑥 = 1000𝑘𝑁) _ 34 Cảm biến điện trở đo biến dạng thép bê tông (Stain Gages: 120Ω, GF = 2.1) 34 Hệ thống thu nhận tín hiệu cảm biến P3500 + SB10 34 Đồng hồ đo độ võng dầm (Dial Micrometers) 34 Hệ thống đo lực (Load cells) _ 34 Thước 34 E QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM DẦM _ 34 Đo kích thước dầm: b, h, 𝐿1, L 35 Xác định vị trí đo đạc, kiểm tra thiết bị chạy thí nghiệm thử 35 Kiểm tra hệ thống lần cuối, khử biến dạng dư dầm (áp tải 𝑃 ≤ 3𝑘𝑁 𝑣à𝑖 𝑙ầ𝑛 tiến hành thí nghiệm 35 Điều khiển kích thủy lực để áp đặt tải tập trung lên mặt dầm (mỗi nhóm phân công giá trị tải đỉnh bước tải khác nhau) _ 35 NHĨM 1A MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN Trong q trình thí nghiệm, cấp tải trọng, cần ghi giá trị độ võng biến dạng bê tông thép (Bảng 2) _ 35 Thực tổng cộng 2-3 vòng đo lặp để lấy giá trị trung bình Thời gian cho phép dầm nghỉ khoảng 15 phút vòng đo lặp (thời gian để dầm trở trạng thái ban đầu) 35 F THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM _ 35 G KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 38 I Số liệu đầu vào 38 II Xử lý số liệu tính toán _ 39 III Xử lý số liệu biến dạng _ 40 H TÍNH TỐN THÍ NGHIỆM 40 I Từ thí nghiệm 40 Ứng suất từ biến dạng theo định luật Hooke _ 40 Biểu đồ _ 41 Biểu đồ quan hệ tải trọng - ứng suất 42 II Kết lý thuyết tính tốn theo phương pháp học kết cấu _ 43 Bước 1: Xác định nội lực _ 43 Bước 2: Xác định ứng suất bê tông vùng nén _ 43 Bước 3: Tính tốn _ 44 Kiểm tra hình thành vết nứt _ 47 Tính tốn độ võng 47 III Kết lý thuyết tính tốn theo SAP2000 50 Xây dựng mơ hình tính tốn SAP2000 50 Kết _ 51 So sánh kết thực nghiệm lý thuyết: 52 I PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM _ 56 I Phân tích nhận xét kết thí nghiệm đo biến dạng 56 Đồ thị tải trọng – chuyển vị _ 56 NHĨM 1A MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN II Phân tích thí nghiệm lí thuyết _ 57 Kiểm tra: 57 III Nguyên nhân sai số _ 58 Sai số q trình thí nghiệm _ 58 Sai số q trình tính tốn _ 59 IV Cách khắc phục 60 V Bài học từ thí nghiệm 60 NHĨM 1A MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN Phần PHÂN TÍCH KẾT CẤU DÀN THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH A MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM − Kiểm nghiệm phù hợp lý thuyết thực nghiệm: • Ứng suất dàn • Độ võng chuyển vị 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 B U CẦU THÍ NGHIỆM − Khảo sát ứng xử dàn thép (thông qua biến dạng ε độ võng δ) − Thiết lập quan hệ tải trọng – độ võng (P – δ) tải trọng – nội lực ( P -  P –N ); − So sánh kết đo thực nghiệm với kết tính tốn lý thuyết C THÔNG SỐ CHO TRƯỚC I Cấu tạo, kích thước đặc trưng hình học tiết diện dàn Dàn thép hình thang nhịp, nhịp cao 0.5m, bước nhịp 1m Thanh cánh: 2L40x40x5, khe hở 6mm Thanh bụng: 2L30x30x4, khe hở 6mm Mô-đun đàn hồi thép: Es = 2.1x108 kN/m2 NHĨM 1A MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN II Sơ đồ thí nghiệm, vị trí đo biến dạng độ võng Hình 1: Sơ đồ dàn thép D THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM − Hệ dàn thép thực tế Hình 2: Dàn thép thực tế thí nghiệm NHĨM 1A MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN − Thiết bị gia tải: Kích thủy lực 20 T (đường kính piston Dpiston = 5.82 cm), quang treo đòn gia tải Hình 3: Kích thủy lực − Cảm biến điện trở đo biến dạng thép (Strain gages) Biến trở loại 120Ω hệ số GF = 2.1 Hình 4: Cảm biến điện trở NHĨM 1A MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN − Hệ thống thu nhận tín hiệu cảm biến P3500 + SB10 Hình 5: Hệ thống thu nhận tín hiệu − Đồng hồ đo độ võng (Dial micrometers) Hình 6: Dial micrometers − Thước kẹp, thước thép E QUI TRÌNH THÍ NGHIỆM B1 Đo đạc kích thước dàn thép NHĨM 1A MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN B2 Xác định cách thức đặt tải trọng lên dàn B3 Xác định vị trí vị trí đo đạc, kiểm tra thiết bị chạy thí nghiệm thử B4 Kiểm tra hệ thống lần cuối tiến hành thí nghiệm B5 Điều khiển kích thủy lực để áp đặt tải tập trung lên cách dàn (0-5-10-15-20 kN) B6 Trong q trình thí nghiệm, tải cấp tải trọng, cần ghi trị độ võng biến dạng B7 Thực tổng cộng 2-3 vòng đo lặp để lấy giá trị trung bình Thời gian cho phép dàn nghỉ khoảng 15p vòng đo lặp ( thời gian để dàn trở trạng thái ban đầu) F SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM I Số liệu thí nghiệm − Tiến hành làm thí nghiệm lần Bảng 1: Bảng đo số liệu biến dạng thô lần P kN F = P/2 kN 10 15 20 2.5 7.5 10 Chuyển vị kế δi (mm) I IV 0 0.642 0.656 1.275 1.285 1.91 1.908 2.566 2.539 Số đo biến dạng ɛi (x10-6) ɛ1 1472 1481 1495 1515 1544 ɛ2 1006 1023 1035 1050 1038 ɛ4 -1457 -1508 -1565 -1621 -1544 ɛ6 3134 3195 3151 3215 3248 Bảng 2: Bảng đo số liệu biến dạng thô lần P kN F = P/2 kN 10 15 NHÓM 1A 2.5 7.5 Chuyển vị kế δi (mm) I IV 0 0.647 0.645 1.274 1.285 1.929 1.881 Số đo biến dạng ɛi (x10-6) ɛ1 1395 1422 1466 1494 ɛ2 1091 1097 1093 1089 ɛ4 -1525 -1562 -1591 -1653 ɛ6 3063 3146 3195 3181 10 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN Kiểm tra hình thành vết nứt - Việc kiểm tra nhầm mục đích xác định xem dầm có bị nứt hay khơng, từ xác định độ võng dầm cho hợp lý, đồng thời kiểm tra bề rộng vết nứt cần - Cơng thức tính tốn theo TCVN 5574:2018: Moment kháng uốn 𝑊𝑟𝑒𝑑 = 𝐼𝑟𝑒𝑑 41332.61 = = 2908.73 𝑐𝑚3 𝑦𝑡 14.21 Moment kháng uốn đàn hồi tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo tiết diện 𝑊𝑝𝑙 = 𝛾𝑊𝑟𝑒𝑑 = 1.3 × 2908.73 = 3781.35 𝑐𝑚3 Khả chống nứt 𝑀𝑐𝑟𝑐 = 𝑅𝑏𝑡,𝑠𝑒𝑟 × 𝑊𝑝𝑙 = 1.15 × 3781.35 × 10−3 = 4.3486 𝑘𝑁𝑚 Dựa vào nội lực, ta xác định dầm bắt đầu nứt từ cấp tải 8kN Tính tốn độ võng Độ võng dầm BTCT chịu ảnh hưởng thời gian tải trọng tác dụng lên kết cấu nên cần phải xem xét ảnh hưởng tải dài hạn tải ngắn hạn Tuy nhiên, trước thí nghiệm, chuyển vị kế đưa tiến hành đo nên độ võng đo độ võng ngắn hạn Do vậy, để đảm bảo việc so sánh xác cần xác định độ võng ngắn hạn dầm Độ võng dầm không xuất vết nứt tính theo học kết cấu kết hợp với công thức quy đổi vật liệu cốt thép bêtông TCVN 5574:2018 𝐸𝑏1 = 0.85𝐸𝑏 = 0.85 × 27 × 106 = 22.95 × 106 𝑘𝑁/𝑚2 𝛼= 𝐸𝑠 2.1 × 108 = = 9.15 𝐸𝑏1 22.95 × 106 𝐴𝑟𝑒𝑑 = 𝑏ℎ + 𝛼𝐴𝑠 + 𝛼𝐴′𝑠 = 15 × 30 + 9.15 × 6.032 + 9.15 × 1.5708 = 519.57 𝑐𝑚2 NHĨM 1A 47 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH 𝑆𝑡,𝑟𝑒𝑑 GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 𝑏ℎ2 = + 𝛼𝐴𝑠 𝑎 + 𝛼𝐴′𝑠 (ℎ − 𝑎′ ) 15 × 302 = + 9.15 × 6.032 × 3.3 + 9.15 × 1.5708 × (30 − 3.0) = 7320.22 𝑐𝑚3 𝑦𝑡 = 𝑆𝑡,𝑟𝑒𝑑 7320.22 = = 14.09 𝑐𝑚 𝐴𝑟𝑒𝑑 519.57 => 𝑦𝑐 = 30 − 14.09 = 15.91𝑐𝑚 𝐼𝑟𝑒𝑑 = 𝐼 + 𝛼𝐼𝑠 + = 𝛼𝐼𝑠′ 𝑏ℎ3 = + 𝛼𝐴𝑠 (𝑦𝑡 − 𝑎)2 + 𝛼𝐴′𝑠 (𝑦𝑐 − 𝑎′ )2 12 15 × 303 + 9.15 × 6.032 × (14.09 − 3.3)2 + 9.15 × 1.5708 × (15.91 − 3.0)2 12 = 42570.67 𝑐𝑚4 𝐷 = 𝐸𝑏1 𝐼𝑟𝑒𝑑 = 22.95 × 106 × 42570.67 × 100−4 = 9769.67 𝑘𝑁/𝑚2 𝐿0 = 2.7𝑚 𝑓𝑝 = 𝑘𝑝 𝑀𝑝 0.9 𝑀𝑝 23 𝑀𝑝 𝐿0 = (0.125 − × ( )2 𝐿0 = 𝐿 𝐷 2.7 𝐷 216 𝐷 𝑓𝑞 = 𝑘𝑞 𝑀𝑞 𝑀𝑞 𝐿0 = 𝐿 𝐷 48 𝐷 23 𝑀𝑝 𝑀𝑞 23𝑃 3𝑞 𝐿20 𝑓 = 𝑓𝑝 + 𝑓𝑞 = 𝐿 + 𝐿 =( + ) 216 𝐷 48 𝐷 240 32 𝐷 o Độ võng dầm xuất vết nứt tính theo học kết cấu kết hợp với công thức quy đổi vật liệu cốt thép bêtơng TCVN 5574:2018 𝐸𝑏1 𝑅𝑏,𝑠𝑒𝑟 14.5 × 103 106 𝑘𝑁 = = = 7.631 × 𝜀𝑏1,𝑟𝑒𝑑 0.0019 𝑚 𝛼2 = NHĨM 1A 𝐸𝑠,𝑟𝑒𝑑 2.1 × 108 = = 27.52 𝐸𝑏,𝑟𝑒𝑑 7.631 × 106 48 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH 𝜓 = − 0.8 GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 𝑀𝑐𝑟𝑐 4.3486 = − 0.8 = 0.5764 𝑀𝑚𝑎𝑥 8.21 𝜇𝑠 = 6.032 = 1.5061% 15 × 26.7 𝜇𝑠′ = 1.579 = 0.3943% 15 × 26.7 𝑦𝑐𝑚 = ℎ0 (√(𝛼2 𝜇𝑠 + 𝛼1 𝜇𝑠′ ) + (𝛼2 𝜇𝑠 + 𝛼1 𝜇𝑠′ 𝑎𝑠′ ) − (𝛼2 𝜇𝑠 + 𝛼1 𝜇𝑠′ )) ℎ0 𝑦𝑐𝑚 = 26.7 (√(27.52 × 1.5061% + 9.15 × 0.3943%) + (27.52 × 1.5061% + 9.15 × 0.3943% − 27.52 × 1.5061% + 9.15 × 0.3943%) = 20.194 𝑐𝑚 𝑦𝑡𝑚 = ℎ − 𝑦𝑐𝑚 = 30 − 20.194 = 9.806𝑐𝑚 𝐼𝑟𝑒𝑑 = 𝐼 + 𝛼𝐼𝑠 + 𝛼𝐼𝑠′ = 𝐼𝑟𝑒𝑑 𝑏ℎ3 + 𝛼𝐴𝑠 (𝑦𝑡𝑚 − 𝑎)2 + 𝛼𝐴′𝑠 (𝑦𝑐𝑚 − 𝑎′ )2 12 15 × 18.1773 = + 27.52 × 6.03(11.823 − 3.3)2 + 9.15 × 1.57(21.9 − 0)2 12 = 53556.1 𝑐𝑚4 𝐷 = 𝐸𝑏1 × 𝐼𝑟𝑒𝑑 = 7.631 × 106 × 53556.1 = 4086.8637 𝑘𝑁𝑚2 𝐿0 = 2.7𝑚 23 𝑀𝑝 𝑀𝑞 23𝑃 3𝑞 𝐿20 𝑓 = 𝑓𝑝 + 𝑓𝑞 = 𝐿 + 𝐿 =( + ) − 𝑐ó 𝑣ế𝑡 𝑛ứ𝑡 216 𝐷 48 𝐷 240 32 𝐷 NHÓM 1A 49 3.0 ) 26.7 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HOÀNG ANH TUẤN Tải trọng Lực tập trung Lực phân bố Độ võng (kN) (kN) (kN/m) (mm) Khi chưa nứt 0 0.00 0.000 1.125 0.2217 1.125 0.3647 Khi nứt 12 1.125 1.2138 16 1.125 1.5557 III Kết lý thuyết tính tốn theo SAP2000 Xây dựng mơ hình tính tốn SAP2000 NHĨM 1A 50 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN Kết Môment Độ võng Lực dọc (kNm) (mm) dầm BTCT 0 0.00 1.1137510−6 0,179 3.6 0,311 4.0 88.89 12 5.4 0,378 6.0 133.33 16 7.2 0,445 8.0 177.78 P (kN) Tải trọng (kN) 12 16 NHĨM 1A 1.670625× 10−6 Chuyển vị (mm) Ứng suất 37.13 M (kNm) I II 0 -0.1143 -0.229 -0.349 -0.457 -0.131 -0.262 -0.393 -0.524 1.8 3.6 5.4 7.2 1.8 3.6 5.4 7.2 1.8 3.6 5.4 7.2 51 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN So sánh kết thực nghiệm lý thuyết: - Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị: Biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị 18 16 14 P (kN) 12 10 Thí nghiệm SAP2000 Lý thuyết 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600 1.800 𝛿 (mm) Bảng sai số (%) chuyển vị lý thuyết thí nghiệm Chọn thí ngiệm làm chuẩn Chuyển vị nhịp (mm) P (kN) NHĨM 1A 12 16 52 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH - GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN Thí nghiệm 0.3475 0.6925 1.0385 1.371 CKC 0.2217 0.3647 1.2138 1.5557 Sai số (%) 36.1980 47.3319 16.8797 13.4707 SAP2000 0.114 0.229 0.343 0.457 Sai số (%) 67.1942 66.9314 66.9716 66.6667 Biểu đồ quan hệ tải trọng - ứng suất (bê tông) Biểu đồ quan hệ tải trọng ứng suất (bê tông) 4000 3500 3000 P (kN) 2500 2000 1500 Thí nghiệm 1000 SAP2000 500 Lý thuyết 0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000 18.000 𝛿 (mm) NHĨM 1A 53 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HOÀNG ANH TUẤN Biểu đồ quan hệ tải trọng ứng suất (cốt thép) 35000 30000 P (kN) 25000 20000 15000 ThÍ nghiệm 10000 Lý thuyết 5000 0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000 18.000 𝛿 (mm) Bảng kết ứng suất: Ứng suất bêtông (kN/m2) P (kN) 12 16 Thí nghiệm 783 1188 1836 2268 Lý thuyết 1250 2050 2850 3650 Sai số (%) 59.6424 72.5589 55.2288 60.9347 SAP2000 NHÓM 1A 54 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN Sai số (%) Ứng suất cốt thép (kN/m ) P (kN) Thí nghiệm 7455 12 16 14595 22890 31500 Lý thuyết 5773.98 9469.32 13164.7 16860 Sai số (%) 15.35 75.71 84.78 NHĨM 1A 63.11 55 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN I PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM I Phân tích nhận xét kết thí nghiệm đo biến dạng Do số cố kỹ thuật mà file SAP2000 chuyển vị sai mặt dù xuất giá trị nội lực nên phần thí nghiệm nhóm cịn chưa tồn vẹn Phải chạy file SAP2000 khác bù thơng số chuyển vị vào Nhận xét: Vì bụng khơng có lực dọc truc (thanh bụng cấu tạo) có ứng suất nhỏ (tuy nhiên có) nên đồ thị cảm biến có hình dạng - Đường biểu diễn quan hệ tải trọng – Ứng suất thực nghiệm có hệ số góc khác với đường lý thuyết Kết cho thấy tính tốn theo kết cấu (lớn hơn) với kết thực nghiệm giai đoạn dàn làm việc đàn hồi Đồ thị tải trọng – chuyển vị - Chuyển vị thực nghiệm, thực hành, sap2000 biến thiên tuyến tính Tải trọng lớn chuyện vị thực nghiệm lớn so với sap2000 kết cấu (Cơ kết cấu sap2000 gần nhau) - Chuyển vị theo thực nghiệm lớn chuyển vị theo kết cấu sap2000 Tuy nhiên chuyển vị tỏ gần giá trị vật liệu sử dụng thép, tính đồng cao, đẳng hướng, khuyết tật,…, mơ hình thí nghiệm đơn giản nên giảm bớt sai số Tuy đồ thị có chênh lệch giá trị mà cho ta thấy chế độ làm việc tuân theo lý thuyết sức bền vật liệu dàn thép làm việc giai đoạn đàn hồi - Kết cho thấy tính tốn SAP 2000 tương đối sát với kết kết cấu giai đoạn dàn làm việc đàn hồi Đồ thị tải trọng – nội lực: phương pháp sap2000 lý thuyết gần NHĨM 1A 56 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN II Phân tích thí nghiệm lí thuyết Kiểm tra: - Sơ đồ: Sơ đồ tính thực nghiệm: liên kết cố định Sơ đồ tính lý thuyết: gối cố định, gối di động (Dầm đơn giản) - Tải trọng: Tải trọng thực nghiệm tải trọng ngồi P (kích thủy lực) khơng bao gồm tải trọng thân, thiết bị đo chuyển vị reset từ đầu, thiết bị đo biến dạng ghi lại số liệu từ đầu Tải trọng tính lý thuyết tải trọng ngồi P (kích thủy lực) khơng bao gồm trọng lượng than - Vật liệu: Vật liệu thực nghiệm vá tính lý thuyết: • Thanh cánh: L40x40x5 • Thanh bụng: L30x30x4 • Đặc trưng hình học tiết diện tra bảng • Modun đàn hồi thép Es = 2.1E8kN/m2 Vật liệu thực nghiệm: Thép vật liệu liên tục, đồng nhất, đẳng hướng đàn hồi tuyến tính Vật liệu tính theo lý thuyết: Vật liệu coi liên tục, đồng nhất, đẳng hướng đàn hồi tuyến tính - Lý thuyết tính tốn: Thực nghiệm: lấy kết thực nghiệm chuyển vị, ứng suất tính theo kết quà biến dạng thực nghiệm thơng qua định luật Hooke NHĨM 1A 57 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN Tính theo lý thuyết: • Sức bền vật liệu: Chuyển vị ứng suất tính lý thuyết sức bền + định luật Hooke • SAP 2000: Chuyển vị ứng suất tính theo phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) + định luật Hooke Xem chuyển vị đại lượng cần tìm trước Hàm xấp xỉ biểu diễn gần dạng phân bố chuyển vị phần tử Điều kiện tương thích bên điểm nút phần tử Từ điêu kiện cân nút điều kiện biên => hệ phương đại số trình tuyến tính Giải hệ phương trình đại số tuyến tính => chuyển vị nút => chuyển vị phần tử; Dùng phương trình Cauchy => trường biến dạng; phương trình định luật Hooke => trường ứng suất III Nguyên nhân sai số Sai số trình thí nghiệm Có nhiều ngun nhân dẫn đến kết thí nghiệm sai lệch so với lý thuyết, ngun nhân gồm có: − Sai số thiết bị, dụng cụ thí nghiệm: • Do phận kích lực khơng chuẩn, kích cần có chuyển vị nhỏ tác động đến thiết bị cảm biến • Đường dây điện khơng ổn định, cần chút tác động nhẹ lên dây (có thể gió, hay bạn lỡ chạm vào), dẫn tới kết sai khác lớn so với kết đo • Dàn thép cịn biến dạng dư, làm thí nghiệm liên tục, dàn chưa trở trạng thái ban đầu • Máy đo biến dạng nhạy, ban đầu ta khơng thể chỉnh hồn tồn số 0, kết sau sai số NHĨM 1A 58 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH • GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN Do thiết bị có độ xác định, phải đọc số liệu nhiều lần dẫn đến nhiều lần sai số Vì thế, thí nghiệm nhiều với mật độ cao sai số nhiều − Sai số tác nhân người: • Việc đọc số khơng đảm bảo xác hồn toàn, phụ thuộc nhiều vào người đọc đồng hồ đo Đồng thời, việc gắn đồng hồ đo khơng cẩn thận • Trong q trình làm thí nghiệm vơ tình đụng chạm vào hệ dàn, dây dẫn, Strain Gage để xảy cố • Gia tải kích lực chưa đạt tới hoặt vượt gia tải u cầu − Ảnh hưởng mơi trường: • Bị ảnh hưởng tác nhân gió, nhiệt độ,… lúc làm thí nghiệm Lúc làm thí nghiệm nên tắt tất quạt làm vào lúc gió, gió thổi qua làm đung đưa dây dẫn, dẫn đến sai số lớn, đặc biết hệ thống thu nhận tín hiệu cảm biến P3500 + SB10, dây dẫn bị rung làm kết sai lệch lớn • Dàn thép sử dụng lâu ngày nên dẫn đến sai lệch từ biến, ảnh hưởng thời tiết đến vật liệu Sai số q trình tính tốn − Do kết cấu thực làm việc lâu so với mơ hình kết cấu lý thuyết làm xuất hiện tượng từ biến Dù bụng có Strain Gage số khơng có nội lực thanh, thực tế gây biến dạng − Hầu hết bạn mơ hình phần mềm Sap 2000 chưa kiểm tra hội tụ toán tụ ( Kiểm tra hội tụ toán, cách kiểm tra kết chuyển vị vị trí hệ dàn lần mesh, sai lệch kết lần mesh nhỏ 1% xem tốn hội tụ) Trong phương pháp phần tự hữu hạn, yếu tố quan trọng định đến kết có xác hay khơng hội tụ nghiệm − SAP2000 xuất kết tiết diện gồm thép góc cịn thí nghiệm cảm biến đặt thép góc NHĨM 1A 59 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH − GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN Kết nội lực Sap lúc tính tay làm trịn thơng qua excel IV Cách khắc phục Nhìn chung, sai số thí nghiệm điều khơng thể tránh khỏi Tuy nhiên, hạn chế sai số cách: − Kiểm tra cẩn thận việc lắp đặt, bố trí sơ đồ thí nghiệm trước thí nghiệm − Kiểm tra dụng cụ thí nghiệm đạt yêu cầu trước thí nghiệm − Tăng số lần thí nghiệm để tăng độ xác thí nghiệm loại bỏ kết bị sai số lớn lần thí nghiệm − Tiến hành thí nghiệm theo hướng dẫn giảng viên − Đọc số đo điều khiển thiết bị xác − Hạn chế tối đa tác động từ môi trường bên ngồi đến q trình thí nghiệm (sự thay đổi nhiệt độ, va chạm,) − Nâng cấp trang thiết bị thí nghiệm đại thường xuyên bảo dưỡng thiết bị dụng cụ đo V Bài học từ thí nghiệm − Thí nghiệm giúp sinh viên có hiểu biết biết, đồng thời làm quen thêm nhiều thiết bị đo tensormet, đồng hồ đo chuyển vị, strain gage … nắm cách thức làm thí nghiệm dàn thép thực tế Giúp sinh viên tránh bỡ ngỡ làm việc thực tế − Học hỏi nhiều kinh nghiệm, biết cách chỉnh thiết bị đo sai sót thường gặp thí nghiệm − Giúp sinh viên hiểu rõ thêm làm việc kết cấu dàn thép chịu lực khác biệt so với kiến thức lý thuyết học lớp − Biết sai sót thường mắc phải q trình thí nghiệm làm cho kết đo khơng xác Giúp tránh tối đa sai sót làm thí nghiệm vào lần sau nơi khác NHĨM 1A 60 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH NHĨM 1A GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 61