BÁO cáo THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH THÍ NGHIỆM dàn THÉP CHỊU tải TRỌNG TĨNH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn MSSV L01 Nhóm 1A Họ tên 1910222 Trần Đăng Bách Huỳnh 1910005 Nguyễn Hoàng An 1910108 Trịnh Nhật Dương 1912214 Trương Anh Tính 1915234 Nguyễn Hữu Thắng Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 11 năm 2022 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG 1: THÍ NGHIỆM DÀN THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH 1.1 Mục đích thí nghiệm _ 1.2 Thông số dàn thép _ 1.3 Thiết bị thí nghiệm 1.4 Sơ đồ thí nghiệm _ 11 1.5 Trình tự thí nghiệm _ 11 1.6 Kết thí nghiệm _ 12 1.6.1 Số liệu thí nghiệm _ 12 1.6.2 Xử lý số liệu thí nghiệm _ 13 1.7 Kết tính tốn lý thuyết học kết cấu _ 15 1.8 Kết tính tốn lý thuyết phần tử hữu hạn (phần mềm SAP2000) 21 1.8.1 Khai báo số liệu đầu vào 21 1.8.2 Xác định chuyển vị dàn thép 23 1.8.3 Xác định ứng suất dàn dàn thép _ 24 1.9 Phân tích kết _ 25 1.9.1 Đồ thị quan hệ tải trọng P độ võng δ 26 1.9.2 Đồ thị quan hệ tải trọng P ứng suất 𝜎 27 1.10 Đánh giá, nhận xét kết 31 1.10.1 Nhận xét kết đánh giá phù hợp phương pháp 31 1.10.2 Đánh giá khả làm việc dàn thép 33 1.10.3 Đề xuất kiến nghị 33 Lớp L01 – Nhóm 1A BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn CHƯƠNG 2: THÍ NGHIỆM DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP _ 34 2.1 Mục đích thí nghiệm 34 2.2 Thông số dầm bê tông cốt thép 34 2.3 Thiết bị thí nghiệm _ 35 2.4 Sơ đồ thí nghiệm _ 37 2.5 Trình tự thí nghiệm _ 37 2.6 Kết thí nghiệm _ 38 2.6.1 Số liệu thí nghiệm _ 38 2.6.2 Xử lý số liệu thí nghiệm _ 38 2.7 Kết tính tốn lý thuyết bê tơng cốt thép (TCVN 5574:2018) _ 41 2.8 Kết tính tốn lý thuyết phần tử hữu hạn (phần mềm SAP2000) 46 2.8.1 Khai báo số liệu đầu vào 46 2.8.2 Xác định chuyển vị dầm bê tông cốt thép 47 2.8.3 Xác định ứng suất dầm bê tông cốt thép _ 47 2.9 Phân tích kết _ 48 2.9.1 Đồ thị quan hệ tải trọng P độ võng δ 49 2.9.2 Đồ thị quan hệ tải trọng P ứng suất 𝜎 49 2.10 Đánh giá, nhận xét kết 52 2.10.1 Nhận xét kết đánh giá phù hợp phương pháp 52 2.10.2 Đánh giá khả làm việc dầm bê tông _ 53 2.10.3 Đề xuất kiến nghị 53 Lớp L01 – Nhóm 1A BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hình ảnh dàn thép phịng thí nghiệm Hình 1.2 Sơ đồ thí nghiệm dàn thép _ Hình 1.3 Kích thủy lực _ Hình 1.4 Màn hình thể lực Hình 1.5 Quang treo địn gia tải Hình 1.6 Tensometer cảm biến điện trở Hình 1.7 Máy đo biến dạng điển trở di động P-3500 chuyển đổi SB-10 _ 10 Hình 1.8 Thước kẹp 10 Hình 1.9 Thước cuộn _ 10 Hình 1.10 Đồng hồ đo độ võng 11 Hình 1.11 Đồ thị biểu diễn kết thí nghiệm tải trọng P - độ võng δ vị trí I II _ 14 Hình 1.12 Đồ thị biểu diễn kết thí nghiệm tải trọng P - ứng suất σ 2, 3, 14 Hình 1.13 Đồ thị biểu diễn kết thí nghiệm tải trọng P - ứng suất σ 15 Hình 1.14 Hệ chuẩn chịu lực đơn vị 15 Hình 1.15 Hệ chuẩn _ 16 Hình 1.16 Hệ NP _ 16 Hình 1.17 Nội lực hệ NP _ 16 Hình 1.18 Hệ N1 _ 17 Hình 1.19 Nội lực hệ N1 _ 17 Hình 1.20 Hệ tương đương hệ chuẩn _ 17 Hình 1.21 Nội lực hệ chuẩn 18 Hình 1.22 Hệ DH1 có lực đơn vị đặt điểm cần tính 18 Hình 1.23 Biểu đồ nội lực hệ DH1 18 Hình 1.24 Hệ DH2 có lực đơn vị đặt điểm cần tính 19 Lớp L01 – Nhóm 1A BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Hình 1.25 Biểu đồ nội lực hệ DH2 19 Hình 1.26 Mơ hình dàn thép SAP2000 _ 22 Hình 1.27 Mơ hình dàn thép gia tải SAP2000 _ 22 Hình 1.28 Chuyển vị điểm đặt chuyển vị kế I 23 Hình 1.29 Chuyển vị điểm đặt chuyển vị kế II _ 23 Hình 1.30 Ứng suất (stress) dàn gia tải lần (F = 4kN) _ 24 Hình 1.31 Đồ thị tải trọng P độ võng 𝛿 vị trí I (3 phương pháp) _ 26 Hình 1.32 Đồ thị tải trọng P độ võng 𝛿 vị trí II (3 phương pháp) 27 Hình 1.33 Đồ thị tải trọng P ứng suất 𝜎 thép số (3 phương pháp) 28 Hình 1.34 Đồ thị tải trọng P ứng suất 𝜎 thép số (3 phương pháp) 29 Hình 1.35 Đồ thị tải trọng P ứng suất 𝜎 thép số (3 phương pháp) 29 Hình 1.36 Đồ thị tải trọng P ứng suất 𝜎 thép số (3 phương pháp) 30 Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm dầm bê tông cốt thép 34 Hình 2.2 Khung gia tải MAGNUS _ 35 Hình 2.3 Kích thủy lực (Pmax = 1000kN) 35 Hình 2.4 Màn hình thể tải 35 Hình 2.5 Tensometer cảm biến điện trở _ 35 Hình 2.6 Máy đo biến dạng điện trở di động P-3500 chuyển đổi SB-10 _ 36 Hình 2.7 Đồng hồ đo độ võng _ 36 Hình 2.8 Thước cuộn _ 36 Hình 2.9 Đồ thị biểu diễn kết thí nghiệm tải trọng P - độ võng δ 40 Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn kết thí nghiệm tải trọng P - ứng suất σ vị trí 1, 2, _ 40 Hình 2.11 Các giai đoạn làm việc dầm bê tông cốt thép _ 42 Hình 2.12 Khai báo vật liệu dầm (SAP2000) _ 46 Hình 2.13 Gán giá trị tải vào vị trí (SAP2000) _ 46 Lớp L01 – Nhóm 1A BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Hình 2.14 Đồ thị tải trọng P độ võng δ (3 phương pháp) _ 49 Hình 2.15 Đồ thị tải trọng P ứng suất 𝜎 bê tơng vị trí (3 phương pháp) _ 50 Hình 2.16 Đồ thị tải trọng P ứng suất 𝜎 cốt thép vị trí (3 phương pháp) 50 Hình 2.17 Đồ thị tải trọng P ứng suất 𝜎 cốt thép vị trí (3 phương pháp) 51 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng giá trị số đọc chuyển vị kế máy đo biến dạng (lần 1) 12 Bảng 1.2 Bảng giá trị số đọc chuyển vị kế máy đo biến dạng (lần 2) 12 Bảng 1.3 Bảng giá trị trung bình lần đo số đọc chuyển vị kế máy đo biến dạng 13 Bảng 1.4 Bảng giá trị chuyển vị biến dạng so với mốc _ 13 Bảng 1.5 Bảng giá trị độ võng ứng suất (thực nghiệm) _ 14 Bảng 1.6 Bảng giá trị lực dọc (lý thuyết học kết cấu) 19 Bảng 1.7 Bảng giá trị ứng suất (lý thuyết học kết cấu) _ 20 Bảng 1.8 Bảng giá trị chuyển vị (lý thuyết học kết cấu) 20 Bảng 1.9 Bảng giá trị chuyển vị (phần mềm SAP2000) _ 23 Bảng 1.10 Bảng giá trị lực dọc (phần mềm SAP2000) 24 Bảng 1.11 Bảng giá trị ứng suất (phần mềm SAP2000) _ 24 Bảng 1.12 Bảng tổng hợp giá trị độ võng ứng suất (thực nghiệm) 25 Bảng 1.13 Bảng tổng hợp giá trị độ võng ứng suất (lý thuyết học kết cấu) _ 25 Bảng 1.14 Bảng tổng hợp giá trị độ võng ứng suất (phần mềm SAP2000) 25 Bảng 1.15 Bảng tổng hợp giá trị độ võng vị trí I (3 phương pháp) 26 Bảng 1.16 Bảng tổng hợp giá trị độ võng vị trí II (3 phương pháp) _ 27 Bảng 1.17 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất thép số (3 phương pháp) _ 28 Bảng 1.18 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất thép số (3 phương pháp) _ 28 Bảng 1.19 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất thép số (3 phương pháp) _ 29 Bảng 1.20 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất thép số (3 phương pháp) _ 30 Lớp L01 – Nhóm 1A BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Bảng 2.1 Bảng giá trị số đọc chuyển vị kế máy đo biến dạng (lần 1) 38 Bảng 2.2 Bảng giá trị số đọc chuyển vị kế máy đo biến dạng (lần 2) 38 Bảng 2.3 Bảng giá trị trung bình lần đo số đọc chuyển vị kế máy đo biến dạng 38 Bảng 2.4 Bảng giá trị chuyển vị biến dạng so với mốc _ 39 Bảng 2.5 Bảng giá trị độ võng ứng suất (thực nghiệm) _ 39 Bảng 2.6 Bảng giá trị ứng suất (lý thuyết bê tông cốt thép) 43 Bảng 2.7 Bảng giá trị độ võng (lý thuyết bê tông cốt thép) 45 Bảng 2.8 Bảng giá trị chuyển vị (phần mềm SAP2000) _ 47 Bảng 2.9 Bảng giá trị độ võng ứng suất (phần mềm SAP2000) 47 Bảng 2.10 Bảng tổng hợp giá trị độ võng ứng suất (thực nghiệm) 48 Bảng 2.11 Bảng tổng hợp giá trị độ võng ứng suất (lý thuyết bê tông cốt thép) 48 Bảng 2.12 Bảng tổng hợp giá trị độ võng ứng suất (phần mềm SAP2000) 48 Bảng 2.13 Bảng tổng hợp giá trị độ võng (3 phương pháp) 49 Bảng 2.14 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất bê tơng vị trí (3 phương pháp) _ 49 Bảng 2.15 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất cốt thép vị trí (3 phương pháp) _ 50 Bảng 2.16 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất cốt thép vị trí (3 phương pháp) _ 51 Lớp L01 – Nhóm 1A BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn LỜI NĨI ĐẦU Thí nghiệm cơng trình cơng tác quan trọng nhằm thử nghiệm, kiểm định, đánh giá chất lượng vật liệu kết cấu công tác thi cơng nghiệm thu cơng trình trước đưa vào sử dụng Đây yêu cầu bắt buộc giúp kiểm định đánh giá chất lượng, tài liệu quan trọng hồ sơ xây dựng cơng trình Mơn học thí nghiệm cơng trình mơn học giới thiệu kiến thức tổng quát phương pháp khảo sát nghiên cứu thực nghiệm cơng trình, giới thiệu kỹ thuật dùng để đo lực biến dạng kết cấu cơng trình, cung cấp kỹ thực hành khảo sát cấu kiện kích thước vừa nhỏ Đây hội để sinh viên tiếp cận với phương pháp học tập kết hợp với thực nghiệm - sở để thực công tác kiểm định đánh giá thực nghiệm cơng việc sau Q trình thực thí nghiệm khơng địi hỏi việc nắm vững tiêu chuẩn, quy phạm, lý thuyết mà cần hiểu biết định thực tế sản xuất thi công Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Hồng Anh Tuấn tận tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em suốt q trình thí nghiệm Lớp L01 – Nhóm 1A BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn CHƯƠNG 1: THÍ NGHIỆM DÀN THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH 1.1 Mục đích thí nghiệm: Làm quen với phương pháp thí nghiệm kết cấu hệ thanh, biết cách sử dụng thiết bị đo để xác định ứng suất, chuyển vị phương pháp thực nghiệm Đo biến dạng điểm I II đồng hồ đo chuyển vị Đo biến dạng 2, 3, 5, thông qua cảm biến kết nối với máy đo biến dạng điện trở di động P-3500, chuyển đổi SB-10 Kiểm chứng đánh giá phù hợp lý thuyết thực nghiệm: - Ứng suất dàn (thể qua biến dạng dàn) - Chuyển vị dàn (dựa vào đo độ võng chuyển vị số vị trí dàn thép) 1.2 Thơng số dàn thép: Hình 1.1 Hình ảnh dàn thép phịng thí nghiệm Hình 1.2 Sơ đồ thí nghiệm dàn thép I II vị trí đo chuyển vị Lớp L01 – Nhóm 1A 2, 3, 5, vị trí cảm biến điện trở đo biến dạng BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Dàn thép hình thang nhịp, cao 0.5m, bước nhịp 1m: + Các cánh bụng ngoài: Thép 2L40x40x4 Diện tích: A = × 3.08 = 6.16 cm2 Moment qn tính: Ix = 4.47 cm4 Mơ đun đàn hồi: E = 2.1 × 107 N/cm2 + Các bụng trong: Thép 2L40x40x3 Diện tích: A = × 2.35 = 4.70 cm2 Moment quán tính: Ix = 3.45 cm4 Mơ đun đàn hồi: E = 2.1 × 107 N/cm2 (TCVN 7571:2019 – Thép hình cán nóng – Phần 1: Thép góc cạnh đều) 1.3 Thiết bị thí nghiệm: a) Thiết bị gia tải: Kích thủy lực 20T, quang treo địn gia tải Hình 1.4 Màn hình thể tải Hình 1.3 Kích thủy lực Hình 1.5 Quang treo đòn gia tải b) Cảm biến điện trở đo biến dạng thép (Strain gages: 120Ω, GF = 2.1) Hình 1.6 Tensometer cảm biến điện trở Lớp L01 – Nhóm 1A BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Bảng 2.4 Bảng giá trị chuyển vị biến dạng so với mốc F (kN) Số đọc chuyển vị kế (mm) Số đọc máy đo biến dạng (10-6) (so với mốc 0) 0.0000 0.0 0.0 0.0 0.2845 -26.0 33.5 33.5 0.5740 -36.5 67.0 71.0 12 0.8420 -59.0 99.5 105.0 Tính ứng suất dầm bê tơng cốt thép: (thể qua biến dạng dầm) Cảm biến vị trí dùng để đo biến dạng bê tông: 𝛔𝐛 = 𝐄𝐛 𝛆𝐛 (Định luật Hooke) Trong đó: σb ứng suất bê tơng (kN/m2) Eb mô đun đàn hồi bê tông B30 E = 32.5×106 (kN/m2) εb biến dạng đo cảm biến 1, trị số đọc P3500 (×10-6) Cảm biến vị trí 2, dùng để đo biến dạng cốt thép: 𝛔𝐬 = 𝐄𝐬 𝛆𝐬 (Định luật Hooke) Trong đó: σs ứng suất cốt thép (kN/m2) Es mô đun đàn hồi cốt thép B30 E = 2×108 (kN/m2) εs biến dạng đo cảm biến 1, trị số đọc P3500 (×10-6) Bảng 2.5 Bảng giá trị độ võng ứng suất (thực nghiệm) F (kN) Độ võng (mm) Ứng suất (kN/cm2) 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.2845 -0.0845 0.6700 0.6700 0.5740 -0.1186 1.3400 1.4200 12 0.8420 -0.1917 1.9900 2.1000 Lớp L01 – Nhóm 1A 39 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hoàng Anh Tuấn Độ võng (mm) 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 12 Tải trọng (kN) Hình 2.9 Đồ thị biểu diễn kết thí nghiệm tải trọng P - độ võng δ 2.50 Ứng suất (kN/cm2) 2.00 1.50 Vị trí 1.00 Vị trí Vị trí 0.50 0.00 -0.50 12 Tải trọng (kN) Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn kết thí nghiệm tải trọng P - ứng suất σ vị trí 1, 2, Lớp L01 – Nhóm 1A 40 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn 2.7 Kết tính tốn lý thuyết bê tông cốt thép (TCVN 5574:2018): Bước 1: Xác định nội lực Mmax p L2 = ( − a2 ) Mmax = Pa (Trích từ Sổ tay thực hành Kết cấu cơng trình – PGS TS Vũ Mạnh Hùng) Ta có: q = γbt bh = 25 × 0.15 × 0.3 = 1.125 (kN/m) → Mq = 0.5 × 1.125 × (0.25 × 2.72 − 0.152 ) = 1.0125 (kNm) Ta có: MP = Pa = 0.9P (kNm) → Mmax = Mq + MP = 0.9P + 1.0125 (kNm) với P = 0.5F Bước 2: Xác định ứng suất bê tông vùng nén Dựa vào kết thực nghiệm, ta biết bê tông cốt thép làm việc giai đoạn I Tại giai đoạn đó, làm việc miền đàn hồi, đồng thời vị trí trục trung hịa nằm dầm Cơng thức tính tốn theo sức bền vật liệu: I= bh3 0.15 × 0.33 = = 3.375 × 10−4 (m4 ) 12 12 y = 0.5h = 0.5 × 0.3 = 0.15 (m) Lớp L01 – Nhóm 1A 41 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH → σb = − GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn (90𝐏 + 101.25) × 15 My =− (kN/cm2 ) 33750 I Hình 2.11 Các giai đoạn làm việc dầm bê tông cốt thép Bước 3: Xác định ứng suất thép chịu kéo Bê tông cốt thép loại vật liệu không đồng Trong khi, bê tơng chiếm phần lớn diện tích, cịn cốt thép chiếm phần nhỏ nên việc xác định ứng suất cốt thép phức tạp Do vậy, TCVN 5574:2018 cho phép tính tốn đơn giản thơng qua hệ số quy đổi cốt thép bê tông α= Es × 108 = = 6.15 Eb 32.5 × 106 a = a0 + 0.5ds = 25 + 0.5 × 16 = 33 (mm) → h0 = h − a = 300 − 33 = 267 (mm) As = n πd2s π × 162 =3× = 603.1858 (mm2 ) 4 a′ = a0 + 0.5d′s = 25 + 0.5 × 10 = 30 (mm) A′s πd2s π × 102 =n =2× = 157.0796 (mm2 ) 4 Diện tích tiết diện ngang quy đổi cấu kiện: Ared0 = bh + αAs + αA′s = 15 × 30 + 6.15 × 6.0319 + 6.15 × 1.5708 = 496.7566 (cm2 ) Lớp L01 – Nhóm 1A 42 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Moment tĩnh diện tích tiết diện quy đổi thớ bê tông chịu kéo nhiều hơn: St,red0 = 0.5bh2 + αAs a + αA′s (h − a′ ) = 0.5 × 15 × 302 + 6.15 × 6.0319 × 3.3 + 6.15 × 1.5708 × (30 − 3) = 7133.2488 (cm3 ) yt0 = St,red0 7133.2488 = = 14.3596 (cm) 496.7566 Ared0 yc0 = h − yt0 = 30 − 14.3596 = 15.6404 (cm) Moment quán tính diện tích quy đổi cấu kiện trọng tâm nó: ′ Ired0 = Ib0 + αIs0 + αIs0 = bh3 + αAs (yt0 − a)2 + αA′s (yc0 − a′ )2 12 15 × 303 + 6.15 × 6.0319 × (14.3596 − 3.3)2 + 6.15 × 1.5708 × (15.6404 − 3)2 = 12 = 39830.9498 (cm4 ) → σs = α M(h0 − yc0 ) (90𝐏 + 101.25) × (26.7 − 15.6404) = 6.15 × (kN/cm2 ) Ired0 39830.9498 Từ bước 3, ta có: σb = − σs = α (90𝐏 + 101.25) × 15 My =− (kN/cm2 ) I 33750 M(h0 − yc0 ) (90𝐏 + 101.25) × (26.7 − 15.6404) = 6.15 × (kN/cm2 ) Ired0 39830.9498 Bảng 2.6 Bảng giá trị ứng suất (lý thuyết bê tông cốt thép) F (kN) P (kN) Moment (kNm) 0 Ứng suất (kN/cm2) Bê tông Cốt thép 0.0000 0.0000 0.0000 2.8125 -0.1250 0.4803 4.6125 -0.2050 0.7876 12 6.4125 -0.2850 1.0950 Lớp L01 – Nhóm 1A 43 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Bước 4: Kiểm tra hình thành vết nứt Việc kiểm tra nhằm 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 Moment kháng uốn đàn hồi tiết diện quy đổi theo vùng chịu kéo tiết diện: Wred0 = Ired0 39830.9498 = = 2773.8203 (cm3 ) 14.3596 yt0 Moment kháng uốn tiết diện quy đổi thớ chịu kéo cùng: Wpl = γWred0 = 1.3 × 2773.8203 = 3605.9664 (cm3 ) Moment uốn tiết diện thẳng góc cấu kiện chịu hình thành vết nứt: Mcrc = R bt,ser Wpl = 1.75 × 3605.9664 × 10−3 = 6.3104 (kNm) Bước 5: Tính tốn độ võng Độ võng dầm bê tơng cốt thép 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 bê tông TCVN 5574:2018 Eb1 = 0.85Eb = 0.85 × 32.5 × 106 = 27.6 × 106 (kN/m2 ) × 108 Es = = 7.2464 α= Eb1 27.6 × 106 Ared0 = bh + αAs + αA′s = 15 × 30 + 7.2464 × 6.0319 + 7.2464 × 1.5708 = 505.0922 (cm2 ) Moment tĩnh diện tích tiết diện quy đổi thớ bê tông chịu kéo nhiều hơn: St,red0 = 0.5bh2 + αAs a + αA′s (h − a′ ) = 0.5 × 15 × 302 + 7.2464 × 6.0319 × 3.3 + 7.2464 × 1.5708 × (30 − 3) = 7201.5730 (cm3 ) Lớp L01 – Nhóm 1A 44 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH yt0 = GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn St,red0 7201.5730 = = 14.2579 (cm) Ared0 505.0922 yc0 = h − yt0 = 30 − 14.2579 = 15.7421 (cm) Moment quán tính diện tích quy đổi cấu kiện trọng tâm nó: Ired0 = Ib0 + αIs0 + = ′ αIs0 bh3 = + αAs (yt0 − a)2 + αA′s (yc0 − a′ )2 12 15 × 303 + 7.2464 × 6.0319 × (14.2579 − 3.3)2 + 7.2464 × 1.5708 × (15.7424 − 3)2 12 = 40846.6364 (cm4 ) Độ cứng không nứt: D = Eb1 Ired0 = 27.6 × 40846.6364 × 10−2 = 11273.6717 (kNm2 ) Độ võng dầm lực P gây ra: MP 0.9 MP 23 MP fP = k P L0 = (0.125 − × ( ) ) × L0 = L D 2.7 216 D D Độ võng dầm lực q gây ra: fq = k q Mq Mq L0 = L D 48 D → f = fP + fq = Mq 23 L20 23 MP L0 + L0 = ( MP + Mq ) D 48 D 216 48 216 D 23 2.72 23 27 2.72 =( × 0.9P + × 1.0125) × =( 𝐏+ )× 216 11273.6717 11273.6717 48 240 256 Bảng 2.7 Bảng giá trị độ võng (lý thuyết bê tơng cốt thép) Lớp L01 – Nhóm 1A F (kN) P (kN) Độ võng (mm) 0 0.0000 0.1921 0.3161 12 0.4400 45 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn 2.8 Kết tính tốn lý thuyết phần tử hữu hạn (phần mềm SAP2000): Xác định chuyển vị dầm: - Sử dụng phầm mềm SAP2000 để tính tốn - Tiến hành gán giá trị tải - Không xét đến ảnh hưởng cốt thép - Ta độ võng chuyển vị vị trí cần xác định 2.8.1 Khai báo số liệu đầu vào: Bê tơng B30 Hình 2.12 Khai báo vật liệu dầm (SAP2000) Gán tải: Hình 2.13 Gán giá trị tải vào vị trí (SAP2000) Lớp L01 – Nhóm 1A 46 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hoàng Anh Tuấn 2.8.2 Xác định chuyển vị dầm bê tơng cốt thép: × Chuyển vị Bảng 2.8 Bảng giá trị chuyển vị (phần mềm SAP2000) F (kN) M (kNm) Chuyển vị (mm) 0.0000 0.0000 2.9137 -0.2101 4.7137 -0.3410 12 6.5143 -0.4719 2.8.3 Xác định ứng suất dầm bê tông cốt thép: Xác định ứng suất: 𝛔=± 𝐌 × 𝐲𝐢 𝐈 + M moment gây uốn tải trọng ngắn hạn gây (được xác định phần mềm) + I moment qn tính I = bh3 /12 = 150 × 3003 /12 = 3.375 × 10−4 (m4) + yi khoảng cách tính vị trí cần tính biến dạng đến trục trung hịa Đối với biến dạng vị trí (y1 = 0.3⁄2 − 0.02 = 0.13m) Đối với biến dạng vị trí (y2 = y3 = 0.3⁄2 − 0.033 = 0.117m) Bảng 2.9 Bảng giá trị độ võng ứng suất (phần mềm SAP2000) F (kN) M (kNm) Độ võng (mm) 0.0000 Ứng suất (kN/cm2) 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 2.9137 0.2101 -0.1122 0.1010 0.1010 4.7137 0.3410 -0.1816 0.1634 0.1634 12 6.5143 0.4719 -0.2509 0.2258 0.2258 Lớp L01 – Nhóm 1A 47 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn 2.9 Phân tích kết quả: Bảng 2.10 Bảng tổng hợp giá trị độ võng ứng suất (thực nghiệm) F (kN) Độ võng (mm) Ứng suất (kN/m2) 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.2845 -0.0845 0.6700 0.6700 0.5740 -0.1186 1.3400 1.4200 12 0.8420 -0.1917 1.9900 2.1000 Bảng 2.11 Bảng tổng hợp giá trị độ võng ứng suất (lý thuyết bê tông cốt thép) F (kN) Độ võng (mm) Ứng suất (kN/cm2) 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.1921 -0.1250 0.4803 0.4803 0.3161 -0.2050 0.7876 0.7876 12 0.4400 -0.2850 1.0950 1.0950 Bảng 2.12 Bảng tổng hợp giá trị độ võng ứng suất (phần mềm SAP2000) F (kN) Độ võng (mm) Ứng suất (kN/cm2) 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.2101 -0.1122 0.1010 0.1010 0.3410 -0.1816 0.1634 0.1634 12 0.4719 -0.2509 0.2258 0.2258 Lớp L01 – Nhóm 1A 48 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hoàng Anh Tuấn 2.9.1 Đồ thị quan hệ tải trọng P độ võng 𝛅: Bảng 2.13 Bảng tổng hợp giá trị độ võng (kết phương pháp) Độ võng (mm) F (kN) Thực nghiệm Lý thuyết Phần mềm SAP2000 0.0000 0.0000 0.0000 0.2845 0.1921 0.2101 0.5740 0.3161 0.3410 12 0.8420 0.4400 0.4719 Độ võng (mm) 1.00 0.80 0.60 TN 0.40 LT 0.20 SAP 0.00 12 Tải trọng (kN) 16 Hình 2.14 Đồ thị tải trọng P độ võng δ (kết phương pháp) 2.9.2 Đồ thị quan hệ tải trọng P ứng suất 𝛔: Bảng 2.14 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất bê tông vị trí (3 phương pháp) F (kN) Ứng suất bê tơng vị trí (kN/cm2) Thực nghiệm Lý thuyết Phần mềm SAP2000 0.0000 0.0000 0.0000 -0.0845 -0.1250 -0.1122 -0.1186 -0.2050 -0.1816 11 -0.1917 -0.2850 -0.2509 Lớp L01 – Nhóm 1A 49 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn 0.00 12 Ứng suất (kN/cm2) -0.05 -0.10 TN -0.15 LT -0.20 SAP -0.25 -0.30 Tải trọng (kN) Hình 2.15 Đồ thị tải trọng P ứng suất σ bê tơng vị trí (kết phương pháp) Bảng 2.15 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất cốt thép vị trí (3 phương pháp) Ứng suất cốt thép vị trí (kN/cm2) F (kN) Thực nghiệm Lý thuyết Phần mềm SAP2000 0.0000 0.0000 0.0000 0.6700 0.4803 0.1010 1.3400 0.7876 0.1634 11 1.9900 1.0950 0.2258 Ứng suất (kN/cm2) 2.50 2.00 1.50 TN 1.00 LT 0.50 SAP 0.00 Tải trọng (kN) 12 Hình 2.16 Đồ thị tải trọng P ứng suất σ cốt thép vị trí (kết phương pháp) Lớp L01 – Nhóm 1A 50 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hoàng Anh Tuấn Bảng 2.16 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất cốt thép vị trí (3 phương pháp) Ứng suất cốt thép vị trí (kN/cm2) F (kN) Thực nghiệm Lý thuyết Phần mềm SAP2000 0.0000 0.0000 0.0000 0.6700 0.4803 0.1010 1.4200 0.7876 0.1634 11 2.1000 1.0950 0.2258 Ứng suất (kN/cm2) 2.50 2.00 1.50 TN 1.00 LT 0.50 SAP 0.00 Tải trọng (kN) 12 Hình 2.17 Đồ thị tải trọng P ứng suất σ cốt thép vị trí (kết phương pháp) Lớp L01 – Nhóm 1A 51 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn 2.10 Đánh giá, nhận xét kết quả: 2.10.1 Nhận xét kết đánh giá phù hợp phương pháp: Nhận xét đồ thị tải trọng P độ võng 𝛅: - Đường biểu diễn tải trọng độ võng thực nghiệm (màu xanh) tuân theo quy luật cấp tải, tăng dần, tuyến tính - Đường biểu diễn tải trọng độ võng từ tính tốn lý thuyết bê tông cốt thép (màu cam) từ phần mềm SAP2000 (màu xám) gần trùng Chứng tỏ kết tính tốn độ võng lý thuyết bê tơng cốt thép phần mềm SAP2000 tương đồng Nhận xét đồ thị tải trọng P ứng suất 𝛔: - Đường biểu diễn tải trọng ứng suất bê tơng vị trí có giá trị âm, thể bê tông chịu nén Giá trị ứng suất tính tốn qua phương pháp có sai lệch nhỏ - Đường biểu diễn tải trọng ứng suất cốt thép vị trí có giá trị dương, thể cốt thép chịu kéo Giá trị ứng suất tính tốn qua phương pháp có sai lệch đáng kể Kết ứng suất tính tốn qua mơ phần mềm SAP2000 cho giá trị thấp nhất, tính xác khơng cao, phần mềm mô bê tông, không xét đến ảnh hưởng cốt thép, khơng tính tốn ứng suất cốt thép vị trí - Giá trị ứng suất bê tông cốt thép vị trí 1, 2, qua thực nghiệm lớn giá trị tính tốn lý thuyết bê tông cốt thép phần mềm SAP2000 Các nguyên nhân sai số: Nguyên nhân khách quan dẫn đến khác biệt kết lý thuyết thực nghiệm: - Sai số thiết bị dụng cụ thí nghiệm - Bê tơng cốt thép vật liệu có độ đồng thấp - Kích thủy lực sử dụng nhiều lần dẫn đến hao hụt áp suất trình thí nghiệm - Gối liên kết khơng thực làm việc gối cố định gối di động Nguyên nhân chủ quan dẫn đến khác biệt kết lý thuyết thực nghiệm: - Thao tác thí nghiệm sai dẫn đến việc đo kết khơng xác - Người đọc kết khơng tn thủ nguyên tắc ngưng phút số đọc ổn định Lớp L01 – Nhóm 1A 52 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn - Mất thời gian ghi số liệu dẫn đến kết chuyển vị biến dạng cấp tải không ghi đồng thời Đánh giá phù hợp phương pháp: Đối với dầm bê tông cốt thép, phương pháp thực nghiệm cho kết thực tế hơn, giúp đánh giá xác khả làm việc dầm bê tông cốt thép tốn kém, cần nhiều chi phí đầu tư thực Phương pháp tính tốn lý thuyết bê tơng cốt thép cho kết gần với thực tế, giúp người thiết kế nhanh chóng tính tốn đưa giải pháp thiết kế Phương pháp mô dầm phần mềm SAP2000 giúp tối ưu thiết kế kết cấu, tiết kiệm thời gian tính tốn, cho số liệu độ võng dầm ứng suất bê tơng gần với tính tốn lý thuyết Tuy nhiên, phần mềm SAP2000 không mô cốt thép dầm bê tơng, khơng thể giúp tính tốn ứng suất cốt thép 2.10.2 Đánh giá khả làm việc dầm bê tông: Dầm bê tông cốt thép cấu kiện chịu uốn, bao gồm bê tông cốt thép Khi tải trọng chưa lớn dầm biến dạng ít, có khả phục hồi trạng thái ban đầu Nhưng dầm chịu tải trọng lớn, làm việc liên tục, khả phục hồi trạng thái ban đầu giảm Khi làm việc lâu dài, dầm bê tông cốt thép dần bị biến dạng so với ban đầu khơng có khả phục hồi trở trạng thái cũ 2.10.3 Đề xuất kiến nghị: Để hạn chế sai số q trình thí nghiệm cần: - Kiểm tra cẩn thận việc lắp đặt, bố trí sơ đồ thí nghiệm dụng cụ - Tăng số lần thí nghiệm để hạn chế sai số ngẫu nhiên - Xác định kích thước hình học đúng, đủ - Tiến hành thí nghiệm theo dẫn giảng viên Lớp L01 – Nhóm 1A 53 ... suốt trình thí nghiệm Lớp L01 – Nhóm 1A BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn CHƯƠNG 1: THÍ NGHIỆM DÀN THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH 1.1 Mục đích thí nghiệm: Làm quen với phương pháp thí. ..BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: THÍ NGHIỆM DÀN THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH 1.1 Mục đích thí nghiệm. .. 21 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: ThS Hồng Anh Tuấn Vật liệu dàn thép: Hình 1.26 Mơ hình dàn SAP2000 Hình 1.27 Mơ hình dàn gia tải SAP2000 Lớp L01 – Nhóm 1A 22 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH