Một phương pháp thí nghiệm xác định tham số thiết kế của gối cao su có độ cản cao

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN 978 604 82 2548 3 80 MỘT PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THAM SỐ THIẾT KẾ CỦA GỐI CAO SU CÓ ĐỘ CẢN CAO Nguyễn Anh Dũng Trường Đại học Thủy lợi, em[.]

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 MỘT PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THAM SỐ THIẾT KẾ CỦA GỐI CAO SU CÓ ĐỘ CẢN CAO Nguyễn Anh Dũng Trường Đại học Thủy lợi, email:dung.kcct@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Việc sử dụng cách chấn đáy chứng minh kỹ thuật hữu hiệu để bảo vệ kết cấu cơng trình khỏi động đất Có hai mục đích của việc sử dụng thiết bị cách chấn nhằm dịch chuyển chu kỳ dao động riêng hấp thụ lượng cho cơng trình Gần gối cao su dạng ứng dụng rộng rãi thiết bị cách chấn cho cầu, đặc biệt sau trận động đất Kobe năm 1995, mà khả kháng chấn trụ cầu có gối cao su ghi nhận tốt Có ba loại gối cao su dạng tấm: gối cao su tự nhiên (natural rubber bearings), gối cao su lõi chì (lead rubber bearings), gối cao su có độ cản cao (high damping rubber bearings-HDRB) Trong HDRB sử dụng rộng rãi Nhật Bản có tính dẻo cao khả giảm chấn lớn Các tham số mơ hình thiết kế xác định cho loại sản phẩm nhà cung cấp trước đưa vào tính tốn thiết kế kháng chấn cho cơng trình có cách chấn Thơng thường thí nghiệm nguyên mẫu HDRB (bearing test) tiến hành tác dụng tải trọng tuần hồn hình sin với tần số 0.5 Hz Dựa vòng tròn trễ lực chuyển vị thu từ kết thí nghiệm này, tham số mơ hình thiết kế xác định theo phương pháp tốn học phương pháp bình phương tối thiểu Do đặc tính học cao su có độ cản cao thường lớn nhiều so với loại gối đàn hồi thông thường, nên việc tiến hành thí nghiệm nguyên mẫu thường yêu cầu máy móc có khả gia tải lớn quy trình vận hành phức tạp, tốn kinh tế thời gian Một phương pháp khác 80 xác định vịng trịn trễ cao su có độ cản cao (HDR), thí nghiệm cắt vịng mẫu vật liệu HDR (lap shear test) Các mẫu thí nghiệm thí nghiệm bao gồm miếng cao su HDR gắn với thép để gia tải nên yêu cầu chế tạo thiết bị yêu cầu đơn giản nhiều so với thí nghiệm nguyên mẫu, chí phí thời gian giá thành thấp nhiều so sánh với thí nghiệm ngun mẫu HDRB Với mục đích tìm phương pháp xác định tham số mơ hình thiết kế gối cách chấn với chi phí thấp hơn, báo tiến hành thí nghiệm so sánh kết hai phương pháp thí nghiệm đề cập Ngồi tham số mơ hình thiết kế Bhuiyan (2009) [1] xác định từ hai thí nghiệm so sánh để tìm phù hợp hai thí nghiệm Đây sở cho việc thay thí nghiệm các mẫu gối cao su việc thí nghiệm mẫu vật liệu cao su PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 2.1 Thí nghiệm mẫu gối HDRB Các mẫu gối cao su dùng thí nghiệm nguyên mẫu báo chế tạo theo tiêu chuẩn ISO [2] Tất mẫu có mặt cắt ngang hình vng, kích thước thơng số kỹ thuật mẫu thí nghiệm thể bảng Các mẫu thí nghiệm mẫu mới, chưa qua sử dụng chất tải trước để loại ảnh hưởng Mullins [3] Để tiến hành thí nghiệm mẫu HDRB này, máy thí nghiệm thủy lực điều khiển máy tính sử dụng để gia tải dạng chuyển vị theo thời gian Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 2.2 Thí nghiệm mẫu vật liệu cao su mức biến dạng lớn (175%) ứng suất thu có độ cản cao từ thí nghiệm gối cao su có lớn ứng suất thu từ thí nghiệm mẫu vật Bảng Kích thước đặc tính HDRB liệu, điều gối cao su có Thơng số làm việc đồng thời miếng thép xen Chi tiết kỹ thuật kẽ nên tượng cứng hóa mức biến dạng cao HDRB lớn vật liệu Tiết diện ngang A(mm2) 240240 HDR Mặc dù hai kết Số lớp cao su tương đồng với Chiều dày lớp cao su (mm) Chiều dày lớp thép (mm) Mô đun cắt danh nghĩa (MPa) 2.3 1.2 Phương pháp thí nghiệm thứ hai tiến hành mẫu thí nghiệm nhỏ thể hình Có hai miếng cao su HDR mẫu với kích thước 25255 mm Tất mẫu chất tải trước tiến hành thí nghiệm để loại bỏ Mullins effect [3] Các thí nghiệm tiến hành máy thí nghiệm điều khiển máy tính nhiệt độ phịng Hình Trạng thái cân thu từ thí nghiệm ứng suất nhiều bước Hình Mặt cắt ngang gối cao su b) Thí nghiệm chùng ứng suất bước KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Cách thức thí nghiệm báo tiến hành giống nghiên cứu [1], thí nghiệm chùng ứng suất nhiều bước (MSR test) tiến hành để tìm trạng thái cân không phụ thuộc tốc độ HDR, thí nghiệm chùng ứng suất bước (SR test) để xác định tính nhớt phụ thuộc tốc độ HDR, thí nghiệm cắt đơn giản (CS test) để xác định trạng thái tức thời HDR thí nghiệm tải trọng hình Sin với tần số 0,5 Hz để mơ kiểm chứng khả mơ hình tham số xác định Các số liệu thí nghiệm nghiên cứu tương ứng với mẫu vật liệu HDR3 nhắc đến [1] Hình Thí nghiệm chùng ứng suất bước Thí nghiệm SR test tiến hành nhiều mức biến dạng, nhiên giới hạn 3.1 So sách k ết thí nghiệm báo, báo cáo thể mức biến a) Trạng thái cân không phụ thuộc dạng 175% Trong tất thí nghiệm thể tương đồng kết hai loại tốc độ thu từ thí nghiệm MSR test Trạng thái cân thu từ hai loại thí nghiệm hình Tuy nhiên giống thí nghiệm trình bày hình Ở thí nghiệm MSR, trạng thái cân 81 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 (điểm cuối đường chùng ứng suất) thí nghiệm mẫu gối cao su ln lớn chút so với thí nghiệm vật liệu cao su c) Phản ứng tức thời thu từ thí nghiệm cắt đơn giản Hình thể so sánh trạng thái tức thời thu từ thí nghiệm vật liệu, so sánh với kết [1], hình dạng cường độ hai loại thí nghiệm tương đồng chi tiết tham số bạn đọc xem chi tiết [1] Các kết xác định tham số trình bày bảng 2-3 Dựa tham số xác định từ thí nghiệm mẫu vật liệu, mơ hình mơ số liệu thí nghiệm tải trọng hình sin hình Hình Kết mơ vịng thứ thí nghiệm tải trọng hình sin mơ hình sử dụng tham số xác định từ thí nghiệm mẫu vật liệu Hình Trạng thái tức thời từ CS test KẾT LUẬN 3.2 So sách tham số xác định theo mơ hình Kết so sánh thí nghiệm tham số xác định theo mơ hình đề xuất [1] cho thấy có khác biệt tham số cân không phụ thuộc tốc độ có chút khác biệt nhớt phụ thuộc tốc độ Tuy nhiên kết mơ số liệu thí nghiệm tải trọng hình sin hứa hẹn, điều sử dụng phương pháp thí nghiệm mẫu vật liệu tốn thay cho phương pháp thí nghiệm nguyên mẫu gối cao su tốn Bảng Tham số đàn-dẻo mơ hình thiết kế M ẫu C1 C2 C3 C4 cr (M Pa) (M Pa) (M Pa) (M Pa) (M Pa) m HDRB 2.101 0.595 0.0024 2.653 0.296 7.423 HDR 2.100 0.595 0.0024 2.653 0.2024 6.421 Bảng Tham số nhớt mơ hình thiết kế M ẫu A1 A2 (M Pa) (M Pa) q n  HDRB 0.402 0.241 0.353 0.213 1.242 HDR 0.481 0.272 0.431 0.178 1.242 TÀI LIỆU THAM KHẢO Để tìm hiểu khả sử dụng thí nghiệm mẫu vật liệu HDR vào thiết kế, trạng thái cân bằng, trạng thái tức thời đặc tính nhớt thu từ thí nghiệm mẫu HDR sử dụng để xác định tham số mơ hình [1] Kết thu so sánh với tham số xác định từ thí nghiệm mẫu nguyên HDR3 bảng 2, [1] Do giới hạn báo, ý nghĩa 82 [1] A R Bhuiyan, Y Okui, H, Mitamura, T Imai A rheology model of high damping rubber bearings for seismic analysis: Identification of nonlinear viscosity International journal of Solids and Structures, 46, (2009), pp 1778-1792 [2] International Organization of Standardization (ISO) Elastomeric seismic protection isolators Part 1: tes t methods, (2005) [3] L Mullins Softening of rubber by deformation Rubber Chemistry and Technology, 42, (1969), pp.339-362  ... ISBN: 978-604-82-2548-3 2.2 Thí nghiệm mẫu vật liệu cao su mức biến dạng lớn (175%) ứng su? ??t thu có độ cản cao từ thí nghiệm gối cao su có lớn ứng su? ??t thu từ thí nghiệm mẫu vật Bảng Kích thước... sánh với kết [1], hình dạng cường độ hai loại thí nghiệm tương đồng chi tiết tham số bạn đọc xem chi tiết [1] Các kết xác định tham số trình bày bảng 2-3 Dựa tham số xác định từ thí nghiệm mẫu... sách tham số xác định theo mơ hình Kết so sánh thí nghiệm tham số xác định theo mô hình đề xuất [1] cho thấy có khác biệt tham số cân không phụ thuộc tốc độ có chút khác biệt nhớt phụ thuộc tốc độ