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 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 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 _6 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 Sai số q trình tính tốn _29 NHÓM 1A TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MÔN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 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=1000 kN ¿ 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, L 1, 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 ≤3 kN vài lần tiến hành thí nghiệm. 35 Điều khiển kích thủy lực để áp đặt tải tập trung lên mặt dầm (mỗi nhóm phân cơng giá trị tải đỉnh bước tải khác nhau) _35 Trong trình thí nghiệm, cấp tải trọng, cần ghi giá trị độ võng biến dạng bê tông thép (Bảng 2) 35 NHÓM 1A TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 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 tốn _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 mô hình tính tốn SAP2000 50 Kết quả. _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 II Phân tích thí nghiệm lí thuyết _57 Kiểm tra: 57 III Nguyên nhân sai số _58 NHÓM 1A TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MÔN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 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 Phần PHÂN TÍCH KẾT CẤU DÀN THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH NHĨM 1A TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 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 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 -  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 NHÓM 1A TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 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 NHÓM 1A TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HOÀNG 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 B2 Xác định cách thức đặt tải trọng lên dàn NHÓM 1A TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 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 Chuyển vị kế δi (mm) I IV 0 0.642 0.656 1.275 1.285 1.91 1.908 2.566 2.539 F = P/2 kN 10 15 20 2.5 7.5 10 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 20 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 NHÓM 1A 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MÔN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN ¿> h0=300−33=267 mm Diện tích ngang cấu kiện: A=b ×h=15 ×30=450 cm =45000 mm Diện tích cốt thép chịu kéo: Với số lượng cốt dọc chịu kéo n s=3 A s=n s × 2 πd π ×1 =3× =603.2 mm 4 Diện tích cốt thép chịu nén: Với số lượng cốt dọc chịu kéo n ' s=3 ' A s=n ' s × π d 's2 π × 10 2 =2 × =157.08 m m 4 ' ' a =a0 +0.5 d s=25+0.5 ×10=30 mm Diện tích ngang quy đổi cấu kiện: ' Ared =A +α ( A s + A s )=450+7,778 × ¿ Moment tĩnh tiết diện quy đổi cấu kiện thớ bê tông chịu kéo nhiều St ,red = 2 bh 15 ×30 ' +α A s a+α A s (h−a¿¿ ')= +7,778× 6.032× 3.3+7,778 ×1.5708 × ( 30−3.0 )=7234.7 c m ¿ 2 Khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo nhiều đến trọng tâm tiết diện quy đổi cấu kiện: yt = S t ,red 7234.7 = =14.21 cm A red 509.132 Khoảng cách từ thớ bê tông chịu nén nhiều đến trọng tâm tiết diện quy đổi cấu kiện: ¿> y c =30−14.21=15.79 cm Moment quán tính tiết diện quy đổi trọng tâm b h3 I red =I+ α I s +α I = +α A s ¿ 12 ' s NHÓM 1A 45 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HOÀNG ANH TUẤN ¿> σ s =α M ( h0− y c ) I red Bảng kết ứng suất theo lý thuyết Tải trọng Mômen Ứng suất (kN/m2) (kNm) Bêtông Cốt thép 0 0 2.81 1250 5774 4.61 2050 9469 12 6.41 2850 13165 16 8.21 3650 16860 (kN) 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 W red = I red 41332.61 = =2908.73 c m3 yt 14.21 Moment kháng uốn đàn hồi tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo tiết diện W pl =γ W red =1.3× 2908.73=3781.35 c m3 Khả chống nứt M crc =R bt , ser ×W pl =1.15 × 3781.35× 10−3=4.3486 kNm NHĨM 1A 46 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN Dựa vào nội lực, ta xác định dầm bắt đầu nứt từ cấp tải 8kN Tính toán 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 khơng xuất vết nứt tính theo học kết cấu kết hợp với công thức quy đổi vật liệu cốt thép bêtông TCVN 5574:2018 6 Eb 1=0.85 E b=0.85 × 27× 10 =22.95 × 10 kN / m α= Es 2.1 ×10 = =9.15 Eb 22.95× 10 ' Ared =bh+α A s +α A s=15 ×30+ 9.15× 6.032+9.15 ×1.5708=519.57 c m St ,red = b h2 15 ×302 +α A s a+α A's (h−a¿¿ ')= +9.15 ×6.032 ×3.3+9.15 ×1.5708 × ( 30−3.0 ) =7320.22c m3 ¿ 2 yt = S t ,red 7320.22 = =14.09 cm A red 519.57 ¿> y c =30−14.09=15.91cm I red =I+ α I s +α I 's= bh +α A s ¿ 12 −4 D=E b I red =22.95 ×10 × 42570.67 ×100 =9769.67 kN /m L0=2.7 m f p=k p f q=k q NHÓM 1A Mp L =¿ D Mq Mq L= L D 48 D 47 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 23 M p M q 23 P q L0 f =f p +f q= 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 bêtông TCVN 5574:2018 R b ,ser 14.5 × 103 106 kN E b 1= = =7.631× ε b ,red 0.0019 m α 2= E s ,red 2.1 ×108 = =27.52 Eb ,red 7.631× 106 ψ=1−0.8 M crc 4.3486 =1−0.8 =0.5764 M max 8.21 μs = ' μs = y cm =h0 y cm =26.7 (√ (√ 6.032 =1.5061 % 15 × 26.7 1.579 =0.3943 % 15 × 26.7 ( ) a 's ( α2 μs + α μ ) +2 α μ s +α μ h −(α μ s +α1 μ's ) ' s ' s ) ( ( 27.52 ×1.5061 %+ 9.15× 0.3943 % ) +2 27.52×1.5061 % +9.15 ×0.3943 % ) 3.0 −27.52× 1.5061 %+9 26.7 y tm=h− y cm =30−20.194=9.806 cm ' I red =I+ α I s +α I s= I red = bh +α A s ¿ 12 15× 18.1773 + 27.52×6.03 ¿ 12 D=E b × I red =7.631×10 × 53556.1=4086.8637 kN m L0=2.7 m NHÓM 1A 48 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 23 M p M q 23 P q L f =f p +f q= L+ L= + −có vết nứt 216 D 48 D 240 32 D ( ) 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 NHÓM 1A 49 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HOÀNG ANH TUẤN Kết P (kN) Độ võng Lực dọc (kNm) (mm) dầm BTCT Ứng suất 0 0.00 1.1137510−6 0,179 1.670625×10−6 37.13 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 Tải trọng (kN) 12 16 NHĨM 1A Mơment Chuyển vị (mm) 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 50 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MÔN 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) 12 16 Thí nghiệm 0.3475 0.6925 1.0385 1.371 NHÓM 1A 51 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH - GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 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 Lý thuyết 500 0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000 18.000 𝛿 (mm) NHÓM 1A 52 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 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/m ) 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 12 16 14595 22890 31500 SAP2000 Sai số (%) Ứng suất cốt thép (kN/m ) P (kN) Thí nghiệm 7455 NHÓM 1A 53 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN Lý thuyết 5773.98 9469.32 13164.7 16860 Sai số (%) 15.35 75.71 84.78 63.11 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 thông 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 NHĨM 1A 54 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH - GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 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 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 NHÓM 1A 55 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 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 q biến dạng thực nghiệm thơng qua định luật Hooke 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 NHÓM 1A 56 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HOÀNG ANH TUẤN III Nguyên nhân sai số Sai số q 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 chỉnh hồn tồn số 0, kết sau sai số • 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 tồn, 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 NHÓM 1A 57 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS HOÀNG ANH TUẤN 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 − 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 NHĨM 1A 58 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH − GVHD: THS HỒNG ANH TUẤN 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 NHÓM 1A 59 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... (1 0−6 kế (mm) ) P (kN) I II 0.00 0.00 -11 17 -13 03 -12 42 0.273 0.35 -11 37 -12 69 -12 05 0.578 0.69 -11 55 12 35 -11 67 12 0.8 91 1.037 -11 79 -11 97 -11 28 16 1. 1 91 1.375 -11 95 11 57 -10 81 Số liệu thí. .. biến dạng (1 0−6 kế (mm) ) I II 0.00 0.00 -11 15 -13 09 -12 45 0.287 0.345 -11 53 -12 72 -12 01 0.5 91 0.695 -11 65 12 38 -11 67 12 0.907 1. 040 -11 89 -11 97 -11 26 16 1. 205 1. 367 -12 05 11 55 -10 83 II Xử... 0.656 1. 275 1. 285 1. 91 1.908 2.566 2.539 F = P/2 kN 10 15 20 2.5 7.5 10 Số đo biến dạng ɛi (x10-6) ? ?1 1472 14 81 1495 15 15 15 44 ɛ2 10 06 10 23 10 35 10 50 10 38 ɛ4 -14 57 -15 08 -15 65 -16 21 -15 44 ɛ6 313 4