BÁO cáo THÍ NGHIỆM phần 1 PHÂN TÍCH kết cấu dàn THÉP CHỊU tải TRỌNG TĨNH

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 Hồ Tấn Nguyễn Thành Lê Văn Nguyễn Thanh Tên Thương Khải Dũng Tú MSSV 1814283 1812620 1811776 1814677 thành phố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 07 năm 2022 MỤC LỤC NHĨMHỌC: MƠN 1A THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH TUẤN GVHD: THS HỒNG ANH 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 NHĨMHỌC: MƠN 1A THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH TUẤN GVHD: THS HỒNG ANH • 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 YÊU 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 - σ P –N ); − So sánh kết đo thực nghiệm với kết tính tốn lý thuyết C THƠNG 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 II Sơ đồ thí nghiệm, vị trí đo biến dạng độ võng Hình 1: Sơ đồ dàn thép D THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM NHĨMHỌC: MƠN 1A THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH TUẤN GVHD: THS HỒNG ANH − Hệ dàn thép thực tế Hình 2: Dàn thép thực tế thí nghiệm − Thiết bị gia tải: Kích thủy lực 20 T (đường kính piston Dpiston = 5.82 cm), quang treo địn gia tải Hình 3: Kích thủy lực NHĨMHỌC: MƠN 1A THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH TUẤN GVHD: THS HỒNG ANH − 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 − Hệ thống thu nhận tín hiệu cảm biến P3500 + SB10 Hình 5: Hệ thống thu nhận tín hiệu NHĨMHỌC: MƠN 1A THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH TUẤN GVHD: THS HỒNG ANH − 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 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 Chuyển vị kế δi (mm) I IV Số đo biến dạng ɛi (x10-6) ɛ1 ɛ2 ɛ4 ɛ6 NHÓMHỌC: MƠN 1A THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH TUẤN 10 15 20 2.5 7.5 10 0.642 1.275 1.91 2.566 0.656 1.285 1.908 2.539 GVHD: THS HOÀNG ANH 1472 1481 1495 1515 1544 1006 1023 1035 1050 1038 -1457 -1508 -1565 -1621 -1544 3134 3195 3151 3215 3248 Bảng 2: Bảng đo số liệu biến dạng thô lần P kN 10 15 20 F = P/2 kN 2.5 7.5 10 Chuyển vị kế δi (mm) I IV 0 0.647 0.645 1.274 1.285 1.929 1.881 2.556 2.521 Số đo biến dạng ɛi (x10-6) ɛ1 1395 1422 1466 1494 1529 ɛ2 1091 1097 1093 1089 1084 ɛ4 -1525 -1562 -1591 -1653 -1711 ɛ6 3063 3146 3195 3181 3279 II Xử lý số liệu Sau có số liệu thơ, ta tiến hành tính giá trị trung bình trừ tất giá trị biến dạng cấp tải cho giá trị biến dạng cấp tải tính giá trị trung bình biến dạng chuyển vị Giá trị sử dụng tính tốn sau giá trị trung bình Bảng 3: Bảng xử lý số liệu trung bình lần đo thực nghiệm P kN 10 15 20 F = P/2 kN 2.5 7.5 10 Chuyển vị kế δi (mm) I IV 0.000 0.000 0.645 0.651 1.275 1.285 1.920 1.895 2.561 2.530 Số đo biến dạng ɛi (x10-6) ɛ1 1433.500 1451.500 1480.500 1504.500 1536.500 ɛ2 1048.500 1060.000 1064.000 1069.500 1061.000 ɛ4 -1491.000 -1535.000 -1578.000 -1637.000 -1627.500 ɛ6 3098.50 3170.50 3173.00 3198.00 3263.50 Bảng 4: Bảng xử lý số liệu biến dạng thực nghiệm P kN 10 F = P/2 kN 2.5 Chuyển vị kế δi (mm) I IV 0 0.483 0.483 0.8855 0.8545 Số đo biến dạng ɛi (x10-6) ɛ1 18.000 47.000 ɛ2 11.500 15.500 ɛ4 -44.000 -87.000 ɛ6 72.000 74.500 NHĨMHỌC: MƠN 1A THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH TUẤN GVHD: THS HỒNG ANH 15 7.5 1.2295 1.1845 71.000 21.000 -146.000 20 10 1.543 1.4855 103.000 12.500 -136.500 Pi (kN/cm²) P kN 10 15 20 10 15 20 Chuyển vị kế δi (mm) I IV 0 0.6445 0.6505 1.2745 1.285 1.9195 1.8945 2.561 2.53 99.500 165.00 Ứng suất (kN/m2) 3780 9870 14910 21630 2415 3255 4410 2625 -9240 -18270 -30660 -28665 Hình 7: Biểu đồ quan hệ tải trọng – biến dạng thực nghiệm vị trí Hình 8: Biểu đồ tải trọng - ứng suất thực nghiệm vị trí III Tính tốn theo lý thuyết phương pháp tính kết cấu − Ứng suất thanh: − Biến dạng theo định luật Hooke: σi = Ni Fi εi = σi E Trong đó: • σ : Ứng suất (daN/cm2) • N: lực dọc (daN) • F: diện tích mặt cắt ngang tiết diện • F2L40x5 = 7.58 (cm2) • F2L30x4 = 4.54 (cm2) 15120 15645 20895 34650 NHĨMHỌC: MƠN 1A THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH TUẤN • ε : • E: GVHD: THS HOÀNG ANH Biến dạng cấu kiện Modul đàn hồi thép, E = 2,1x108 (kN/m2) • Dpiston: Đường kính Piston kích thủy lực = 5.82 (cm) Ghi chú: Tải trọng tác dụng lên dàn (P) xác định bằng: Bảng 5: Bảng tải trọng tác dụng Quy đổi tải trọng F P (kΝ) (kN) 10 15 20 - 0.00 2.5 7.5 10 Dựa vào lý thuyết sức bền-kết cấu, ta tính nội lực ứng với tải P sau: Bảng 6: Nội Lực - Thanh Nội lực 3F 3F -3F -3F 3F 3F Tính tốn nội lực qua lần gia tải: Bảng 7: Nội lục P (kN) 10 15 20 F=P/2 (kN) 2.5 7.5 10 N (kN) 7.50 15.00 22.50 30.00 0 0 7.50 15.00 22.50 30.00 -7.50 -15.00 -22.50 -30.00 -7.50 -15.00 -22.50 -30.00 7.50 15.00 22.50 30.00 NHĨMHỌC: MƠN 1A THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH TUẤN - GVHD: THS HỒNG ANH 10 Ứng suất thanh: Bảng 8: Ứng suất P (kN) 10 15 20 - F=P/2 (kN) 2.5 7.5 10 9894.46 19788.92 29683.38 39577.84 0.00 0.00 0.00 0.00 Ứng suất (kN/m²) 0 9894.46 -9894.46 19788.92 -19788.92 29683.38 -29683.38 39577.84 -39577.84 -9894.46 -19788.92 -29683.38 -39577.84 9894.46 19788.92 29683.38 39577.84 Biến dạng thanh: Bảng 9: Ứng suất P kN F=P/2 kN 10 15 20 2.5 7.5 10 - ɛ1 47.12 94.23 141.35 188.47 ɛ2 0.00 0.00 0.00 0.00 Biến dạng (x10-6) ɛ3 ɛ4 0 47.12 -47.12 94.23 -94.23 141.35 -141.35 188.47 -188.47 Chuyển vị tải vị trí: Bảng 10: Chuyển vị vị trí Pi (kN/cm²) P kN 10 15 20 5.000 10.000 15.000 20.000 G Tính tốn theo phần mềm sap2000: I Mơ hình dàn sap2000: Chuyển vị kế (mm) I IV 0.000 0.000 0.373 0.528 0.747 1.057 1.120 1.585 1.494 2.113 ɛ5 -47.12 -94.23 -141.35 -188.47 ɛ6 47.12 94.23 141.35 188.47 ... 0.35 0.578 0.69 0.8 91 1.037 1. 1 91 1.375 -11 17 -11 37 -11 55 -11 79 -11 95 -13 03 -12 69 12 35 -11 97 11 57 -12 42 -12 05 -11 67 -11 28 -10 81 Số liệu thí nghiệm dầm bê tông lần P (kN) 12 16 Số đọc chuyển vị... 0.345 0.5 91 0.695 0.907 1. 040 1. 205 1. 367 -11 15 -11 53 -11 65 -11 89 -12 05 -13 09 -12 72 12 38 -11 97 11 55 -12 45 -12 01 -11 67 -11 26 -10 83 II Xử lý số liệu tính tốn Tính tốn giá trị trung bình Tải trọng. .. 1. 274 1. 285 1. 929 1. 8 81 2.556 2.5 21 Số đo biến dạng ɛi (x10-6) ? ?1 1395 14 22 14 66 14 94 15 29 ɛ2 10 91 1097 10 93 10 89 10 84 ɛ4 -15 25 -15 62 -15 91 -16 53 -17 11 ɛ6 3063 314 6 319 5 318 1 3279 II Xử lý số