Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu ảnh hưởng cốt Inox gia cường đối với ứng xử uốn dầm kính

Ở luận văn này, học viên tập trung nghiên cứu về khả năng chị n của kết cấu dầm kính ghép có gia cường inox ở vùng ứng suất chịu kéo thông qua khảo sát thí nghiệm u n b n điểm.. Chương 1

TỔNG QUAN

Sơ lược lịch sử phát triển

Một số đề tài nghiên cứu về dầm kính ghép gia cường đã được một số nhà khoa học nghiên cứu trước đây:

 Kreher và Hamn 2004 [3] đã nghiên cứu về dầm kính gia cường gỗ Gỗ được liên kết ở ngoài viền của dầm kính ghép tại vùng chịu nén và vùng chịu kéo của dầm kính Nghiên cứu cũng được kiểm tra ở dầm 6m và được áp dụng vào cấu trúc mái nhà

Hình 2.1 Khảo sát thực nghiệm dầm kính gia cường gỗ [3]

Gia cường sợi carbon (Palumbo 2005)

Gia cường thép căng sau

 Palumbo 2005 [4] và các đồng sự đã nghiên cứu thực nghiệm gia cường sợi cacbon trong dầm kính ghép Sợi cacbon thường được áp dụng phổ biến trong sửa chữa ở kết cấu bêtông, tuy nhiên được dùng để gia cường vào vùng chịu nén của dầm kính ghép Nghiên cứu này, thí nghiệm ở dầm kính kích thước 1.1m và được đưa vào ứng dụng ở dầm 6m trong cấu trúc mái nhà

 Freytag 2004 [5] và các cộng sự đã nghiên cứu dầm kính ghép gia cường dầm bê tông Trong nghiên cứu, liên kết được thực hiện bằng cách bao phủ dầm bê tông mỏng ở ngoài viền dầm kính ghép ba lớp Nghiên cứu được thực hiện thành công cho chiều dài 7.8m dầm kính ghép Tuy nhiên thì khả năng chịu cắt của bê tông, độ ổn định lâu dài của bê tông kém và tính kiềm trong bê tông cao

Hình 2.2 Khảo sát thực nghiệm dầm kính gia cường bê tông cốt thép [5]

 C Louter [6] và các đồng sự đã nghiên cứu gia cường dầm kính ghép bằng thép căng sau tương tự như trong bê tông dự ứng lực Nghiên cứu nhằm kiểm tra khả năng chịu tải của dầm kính khi được gia cường và kiểm tra liên kết ở các đầu neo của dầm kính ghép Gồm ba loại đầu neo khác nhau (Hình 2.3) Kết quả cho thấy khả năng chịu tải trọng được tăng cường nhưng xuất hiện một số ứng xử không an toàn sau khi dầm kính phá hoại (Hình 2.4)

Gia cường dầm bê tông (Freytag 2004)

Hình 2.3 Các loại hộp đầu nối [6] (a) Methol I 1 Dầm kính 2 Lớp nhôm 3 Hộp thép

(b) Methol II 1 Lớp kính 2 Lớp nhôm 3 Hộp thép

Hình 2.4 Sơ đồ thí nghiệm dầm kính ghép dự ứng lực [6].

7 Hình 2.5 Biểu đồ kết quả thí nghiệm dầm kính ghép dự ứng lực [6]

 C Louter 2007 [7] và các đồng nghiệp đã nghiên cứu dầm kính gia cường bằng thép ở vùng chịu ứng suất kéo của dầm kính của các tiết diện hình học khác nhau (Hình 2.6a) theo sơ đồ uốn bốn điểm với chiều dài mẫu và kích thước 1.5m (Hình

2.6a) Kết quả đạt là chuyển vị và ứng suất của dầm kính gia cường được gia tăng khi tăng cường thép ở vùng chịu kéo của dầm kính (Hình 2.7, 2.8, 2.9)

(a) Tiết diện dầm kính (b) Sơ đồ thí nghiệm

Hình 2.6 Sơ đồ thí nghiệm dầm kính gia cường [7]

8 (a) Keo liên kết acrylic (b) Keo Liên kết epoxy

Hình 2.7 Biểu đồ kết quả σ-δ của loại dầm 1F [7]

 C Louter 2012 [1] và các đồng nghiệp đã nghiên cứu dầm kính ghép ba lớp gia cường inox ở vùng chịu ứng suất kéo của dầm kính với các loại kính khác nhau theo sơ đồ uốn bốn điểm với chiều dài mẫu và kích thước 1500x120 (Hình 2.10)

Trong đó, các lớp kính gồm kính thường (AN), kính bán cường lực (HS), kính cường lực (FT) (Bảng 2.1) Các lớp kính liên kết với nhau bằng lớp film SG interlayer Kết quả khảo sát thực nghiệm khẳng định dầm kính ghép được gia cường inox làm tăng khả năng chịu tải trọng uốn của dầm kính ghép Bên cạnh đó, hàm lượng inox gia cường cũng ảnh hưởng đến ứng xử của kết cấu dầm kính ghép

Bảng 2.1 Kích thước mẫu dầm thí nghiệm [1]

Tên Mẫu AN HS FT SOLID

Hình 2.10 Sơ đồ thí nghiệm uốn 4 điểm [1]

Hình 2.11 Biểu đồ kết quả P-δ của các nhóm mẫu [1]

Qua các nghiên cứu trước đây ta thấy rằng việc gia cường vào dầm kính là điều cần thiết nhằm làm tăng khả năng chịu tải trọng uốn của dầm kính và đã được ứng dụng trên các công trình thực tế Ngoài ra, các dầm kính ghép được sử dụng thay cho các dầm kính đơn

Các kết quả của Louter [1], nghiên cứu được hàm lượng cốt thép gia cường có ảnh hưởng đến khả năng chịu tải trọng uốn của dầm kính ghép, tuy nhiên vẫn chưa tập trung vào tỉ lệ hàm lượng và các loại kính ghép khác nhau Do đó, hướng nghiên cứu chính của đề tài sẽ tập trung vào tỉ lệ hàm lượng gia cường và chủng loại kính ghép với nhau, phù hợp với điều kiện kỹ thuật ở Việt Nam.

Nhận xét

LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA DẦM KÍNH GHÉP GIA CƯỜNG INOX

Mô hình tính toán lý thuyết của Louter [1]

Trong nghiên cứu của Louter, các loại mẫu dầm kính ghép được khảo sát gồm: dầm kính ghép gia cường inox với ba lớp kính thường (AN-AN-AN), dầm kính ghép gia cường inox với ba lớp kính bán cường lực (HS-HS-HS), dầm kính ghép gia cường inox với ba lớp kính cường lực (FT-FT-FT) Kích thước và diện tích cốt gia cường đã được trình bày ở Bảng 2.1 Qua khảo sát thực nghiệm với sơ đồ uốn 4 điểm (Hình 2.10), Louter đã đề xuất biểu đồ quan hệ P-δ của các nhóm mẫu dầm kính ghép gia cường inox như ở Hình 3.1 dưới đây:

Hình 3.1 Biểu đồ quan hệ P-δ của các nhóm mẫu dầm kính gia cường inox [1]

Chương 3: Lý thuyết tính toán sức chịu tải của dầm kính ghép

12 Mẫu dầm kính ghép gia cường inox được chọn trong mô hình tính toán lý thuyết của Louter [1] là dầm kính ghép có 3 lớp kính thường (AN-AN-AN) được kết dính với nhau bằng các lớp film SG, sau đây được gọi tắt là dầm kính AN-R

Hình 3.2 là biểu đồ ứng xử dầm kính AN-R mà Louter đề xuất đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm, trong đó khi gia tải uốn ứng xử của dầm kính AN diễn biến theo các giai đoạn như sau: a) Vùng I: đàn hồi không nứt kính b) Vùng II: kính bị nứt c) Vùng III: inox chảy dẻo

Hình 3.2 Biểu đồ ứng xử của dầm kính AN-R khi chịu tải trọng uốn [1]

Hình 3.3 Sơ đồ ứng suất biến dạng khi dầm kính AN-R đạt trạng thái phá hoại [1]

Vùng I : đàn hồi Vùng II : Nứt Vùng III : Chảy dẻo inox

13 Biểu đồ ứng suất biến dạng khi dầm kính đạt trạng thái phá hoại uốn do Louter đề xuất được trình bày ở Hình 3.3 Trong đó, vùng kính chịu kéo bị phá hoại hoàn toàn không tham gia chịu lực; chỉ có lớp inox chịu kéo toàn bộ với lực tương ứng là Nre ; phần ứng suất vùng kính bị nén (màu xám phía trên) có dạng tam giác tuân theo định luật Hooke với lực nén tương ứng là N gl Phương trình cân bằng nội lực của dầm kính gia cường inox chịu tải trọng uốn được mô tả cụ thể như sau:

: Lực tham gia của phần kính bị nén

: Lực kéo của inox gia cường

: Chiều rộng của tiết diện dầm kính

: Chiều cao kính tính toán

: Biến dạng nén lớn nhất của kính

: Biến dạng kéo của inox gia cường

: Diện tích tiết diện inox

: Modun đàn hồi của kính

: Modun đàn hồi của inox

Chiều cao vùng nén được tính bằng:

Momen tính toán khi dầm kính đạt trạng thái phá hoại uốn là:

Kết quả thực nghiệm [1] của các loại dầm kính ghép gồm ba lớp kính thường (AN-AN-AN) có gia cường inox ở vùng chịu ứng suất kéo, gọi tắt trong luận văn này là dầm AN-R, khá phù hợp với mô hình do Louter đề xuất ở trên

Tuy nhiên luận văn này không trực tiếp khảo sát lại ứng xử uốn dầm kính thường AN-R mà tập trung nghiên cứu dạng dầm kính có các lớp kính cường lực

FT khác với vật liệu kính thường AN nêu trên Trong quá trình thí nghiệm các loại dầm kính cường lực FT gia cường inox, tác giả nhận thấy rằng ứng xử uốn của các mẫu dầm nghiên cứu khác biệt so với mô hình dự đoán do Louter đề xuất ở trên

Do đó, tác giả phát triển mô hình khác phù hợp hơn được mô tả cụ thể trong mục 3.2 sau đây

Mô hình tính toán đề xuất

Kết cấu sử dụng trong luận văn là dầm kính ghép cường lực gia cường inox với ba lớp kính FT-FT-FT gọi tắt là dầm kính FT-R và dầm kính ghép hỗn hợp gia cường inox với ba lớp kính FT-AN-FT gọi tắt là dầm kính AF-R, cả hai loại này có các đặc điểm khác với dầm kính thường AN-R Cụ thể là cường độ chịu uốn của lớp kính cường lực (FT) là 120MPa lớn hơn rất nhiều so với lớp kính thường (AN) là 45 MPa (xem bảng 4.2); bên cạnh đó, liên kết giữa các lớp kính ghép trong cả hai loại dầm kính FT-R và AF-R trong nghiên cứu này là lớp film PVB (thông số xem bảng 4.3.2, chương 4) khác với lớp film SG trong nghiên cứu của Louter [1]

Hình 3.4 Biểu đồ quan hệ P-δ của các nhóm mẫu dầm FT-R và AF-R

Qua kết quả thí nghiệm (xem mô tả chi tiết trong chương 4 và 5), biểu đồ quan hệ P-δ của dầm kính FT-R và dầm kính AF-R được xác lập như ở Hình 3.4 có ứng xử hoàn toàn khác so với dầm AN-R (Hình 3.2) Sự khác biệt về ứng xử của dầm kính FT-R và AF-R có thể tóm lược như sau: Dầm kính FT-R và AF-R có ứng xử giòn, không có giai đoạn phát triển nứt kính (vùng II) và chảy dẻo inox (vùng III) như ứng xử dẻo của dầm kính AN-R; vật liệu kính cường lực (FT) của hai loại dầm ghép đều làm việc đến giai đoạn phá hoại cuối cùng, kể cả phía chịu nén và phía chịu kéo, trong khi đó mô hình của Louter đều loại bỏ phần tham gia chịu lực của vùng kính chịu kéo Tác giả nhận thấy cần có các mô hình tính toán phù hợp hơn với ứng xử của các loại dầm kính FT-R và AF-R nêu trên

Biểu đồ ứng suất biến dạng khi dầm kính AF-R, FT-R đạt trạng thái phá hoại uốn được đề xuất ở Hình 3.5 Trong đó khác với mô hình Louter, ngoài lực kéo N re của inox gia cường, còn có sự tham gia của phần kính FT ở vùng chịu kéo với ứng suất có dạng tam giác tuân theo định luật Hooke (màu sọc) và lực kéo tương ứng là

N gt ; phần kính vùng chịu nén bao gồm cả các lớp kính FT và các lớp kính AN, ứng suất được giả thiết có dạng hình tam giác (màu xám) với lực nén tương ứng là Ngc

(Hình 3.5) Trong tính toán lý thuyết không xét đến ảnh hưởng của các lớp film PVB, ngoài ra chú ý trong mô hình đề xuất này inox chưa đạt trang thái chảy dẻo

Hình 3.5 Sơ đồ ứng suất biến dạng dầm AF-R, FT-R bị phá hoại (mô hình luận văn)

Phương trình cân bằng của dầm kính khi đó được viết lại như sau:

Chiều cao vùng nén được tính bằng:

Momen tính toán khi dầm kính đạt trạng thái phá hoại uốn là:

: Lực của kính FT + AN ở phần nén

: Lực kéo của inox gia cường

: Lực của kính FT ở phần kéo

: Tổng chiều dày các lớp kính FT

: Tổng chiều dày các lớp kính AN

: Chiều cao vùng kính chịu nén f tF : Cường độ chịu uốn của kính FT f tA : Cường độ chịu uốn của kính AN t: Chiều cao cốt inox

: Diện tích tiết diện inox

: Modun đàn hồi của inox

: Biến dạng kéo của inox gia cường, l )

: Biến dạng chảy inox gia cường,

: Biến dạng kéo max của kính FT

: Biến dạng nén max của kính FT

: Biến dạng nén max của kính AN

: Chiều cao kính chịu lực

: Modun đàn hồi của kính. Áp dụng đối với dầm kính FT-R:

Biểu đồ ứng suất biến dạng khi dầm kính FT-R đạt trạng thái phá hoại uốn được đề xuất ở Hình 3.6 Trong đó, phần kính FT chịu kéo dạng tam giác (màu sọc), gồm 3 lớp kính cường lực FT với Phần kính FT chịu nén có dạng hình tam giác, gồm 3 lớp kính cường lực FT với

Hình 3.6 Sơ đồ ứng suất biến dạng khi dầm FT-R bị phá hoại (mô hình luận văn)

17 Áp dụng đối với dầm kính AF-R:

Biểu đồ ứng suất biến dạng khi dầm kính AF-R đạt trạng thái phá hoại uốn được đề xuất ở Hình 3.7 Trong đó, phần kính FT chịu kéo dạng tam giác (màu sọc) , gồm 2 lớp kính cường lực FT với bgF = 12mm và lớp kính thường AN ở phần chịu kéo không tham gia chịu lực tương tự đề xuất của Louter Phần kính FT chịu nén có dạng hình tam giác, gồm 2 lớp kính cường lực FT với b gF = 12mm và lớp kính thường AN tham gia chịu nén với bgA = 10mm a/- cho 2 lớp kính cường lực FT bên ngoài b/- cho lớp kính thường AF ở giữa Hình 3.7 Sơ đồ ứng suất biến dạng khi dầm kính AF-R (mô hình luận văn).

Bài toán nghiên cứu

3.3 Các bài toán nghiên cứu:

Các bài toán nghiên cứu sức chịu tải của dầm kính ghép gia cường inox dựa trên sơ đồ thí nghiệm uốn 4 điểm sau đây:

Hình 3.8 Sơ đồ tính toán uốn 4 điểm

Bài toán 1 tính toán với mô hình đề xuất (mục 3.2.2) và mô hình Louter [1]

(mục 3.1.1) cho dầm kính ghép cường lực FT-R, với kích thước mẫu ở bảng 3.1 và các giá trị tính toán ở bảng 3.3 Trong đó, diện tích cốt gia cường tăng R-0.5 (

Bảng 3.1 Kích thước mẫu dầm FT-R

Tên Mẫu FT-R-0.5 FT-R-0.8 FT-R-1.0 FT-R-10

Kích thước (mm) 1500x120 1500x120 1500x120 1500x120 Tiết diện inox (mm) 10x10x0.5 10x10x0.8 10x10x1.0 10x10x10

Bài toán 2 tính toán với mô hình đề xuất (mục 3.2.2) và mô hình Louter [1]

(mục 3.1.1) cho dầm kính ghép hỗn hợp AF-R, với sơ đồ kích thước mẫu bảng 3.3 và các giá trị tính toán bảng 3.3 Trong đó, diện tích cốt gia cường tăng R-0.5

Bảng 3.2 Kích thước mẫu dầm AF-R

Tên Mẫu AF-R-0.5 AF-R-0.8 AF-R-1.0 AF-R-10

Kích thước (mm) 1500x120 1500x120 1500x120 1500x120 Tiết diện inox (mm) 10x10x0.5 10x10x0.8 10x10x1.0 10x10x10

Bảng 3.3 Giá trị số liệu tính toán

Thông số Giá trị Đơn vị

Kết quả tính toán lý thuyết

Biểu đồ tổng hợp kết quả tính toán Mmax của 2 bài toán nghiên cứu với 2 mô hình được trình bày ở Hình 3.9 và Hình 3.10

Hình 3.9 Biểu đồ tính toán lý thuyết của nhóm mẫu FT

Hình 3.10 Biểu đồ tính toán lý thuyết của nhóm mẫu AF

Theo biểu đồ Hình 3.9, 3.10 ta đều thấy ở cả hai loại dầm kính AF-R và

FT-R, trong tính toán lý thuyết hàm lượng gia cường càng lớn thì giá trị Mmax khi dầm kính phá hoại càng cao Trong đó, biểu đồ giá trị tính toán đề xuất bởi luận văn (mô hình luận văn) có giá trị Mmax khi dầm kính phá hoại cao hơn so với mô hình khối ứng suất của Louter [1] Điều này phù hợp với lý do mà tác giả đưa ra khi chọn các mô hình khối ứng suất này (xem mục 3.2)

Công thức tính toán lý thuyết ở vùng khối ứng suất chịu kéo, trong thí nghiệm của Louter, lớp cốt inox gia cường đã đạt đến giới hạn chảy dẻo, tuy nhiên kết quả thực nghiệm của luận văn lớp cốt gia cường (inox) vẫn chưa đạt đến giá trị chảy dẻo ở tất cả các mẫu dầm kính gia cường Do đó, trong tính toán lý thuyết, tác giả đã sử dụng giá trị biến dạng ) = 0.0017 cho inox gia cường

Bên cạnh đó, còn có sự tham gia của phần kính FT chịu kéo dạng tam giác (màu sọc) với giá trị biến dạng tại vùng ứng suất chịu kéo Còn ở vùng khối ứng suất chịu nén, vật liệu chính là lớp kính cường lực FT biến dạng vùng nén của kính có giá trị ε uF = ε tF = 0.0017 đối với kính cường lực, ε uA = 0.000642 đối với kính thường (xem mục 3.2)

Phần tổng hợp phân tích kết quả tính toán và thực nghiệm được trình bày cụ thể trong chương 5 của luận văn.

KIỂM CHỨNG TH C NGHI M

Nghiên cứu thực nghiệm

Khảo sát thực nghiệm là phần quan trọng nhất trong đề tài này, nhằm đưa ra được kết quả thực tế nhất về loại kết cấu đang nghiên cứu, trên cơ sở xây dựng đường cong ứng xử (P – ) dựa trên việc thay đổi loại kính ghép, chiều dày lớp inox gia cường nhằm đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu, ứng xử của kết cấu khi chịu tải trọng Từ đó đánh giá được khả năng ứng dụng vào thực tế, đảm bảo tính an toàn và tối ưu khi sử dụng

Với quy trình thí nghiệm rõ ràng, chặt chẽ, số liệu sau khi tổng hợp so sánh với nhau và so sánh với kết quả từ tính toán lý thuyết, từ đó rút ra được kết luận theo đúng mục tiêu của đề tài

Chương 4: Kiểm chứng thực nghiệm

 Dầm kính FT-R và mẫu đối chứng không gia cường inox gồm ba lớp kính FT-

FT-FT (gọi tắt là FT-U)

 Dầm kính AF-R và mẫu đối chứng không gia cường inox gồm ba lớp kính FT- AN-FT (gọi tắt là AF-U)

 Kích thước mẫu thí nghiệm uốn và bố trí sơ đồ thí nghiệm được chu n bị dựa theo Louter [1]

 Hàm lượng inox gia cường từ 0.5mm đến 10mm

 Mẫu kính thí nghiệm có kích thước 1500x120mm, thí nghiệm uốn 4 điểm, chiều dài gối L00mm

 Các lớp kính ghép với nhau bằng lớp film dày 1.52m

 Lớp keo liên kết inox với kính là keo Aradite AW 106 resin / Hardener HV 953U (theo [10])

+ 3 mẫu dầm kính ghép FT không gia cường (FT-U)

+ 4 mẫu dầm kính ghép FT gia cường inox rỗng 10x10x0.5 mm (FT-R-0.5)

+ 4 mẫu dầm kính ghép FT gia cường inox đặc 10x10x10 mm (FT-R-10)

+ 3 mẫu dầm kính ghép AF không gia cường (AF-U)

+ 3 mẫu dầm kính ghép AF gia cường inox rỗng 10x10x0.5 mm (AF-R-0.5)

+ 4 mẫu dầm kính ghép AF gia cường inox rỗng 10x10x10 mm (AF-R-10)

Nghiên cứu vật liệu - Dầm kính ghép gia cường

Thành phần vật liệu của dầm kính ghép gia cường bao gồm: kính cường lực, kính thường, cốt gia cường inox, lớp film PVB kết dính giữa các lớp kính và lớp keo kết dán giữa kính – inox gia cường

4.2.1.1 ính chất cơ học và vật lý:

Trọng lượng riêng của kính gần bằng trọng lượng riêng của bê tông và modun biến dạng của kính gần giống modun biến dạng của nhôm Kính là vật liệu đồng nhất, đẳng hướng có đặc tính đàn hồi tuyến tính do đó ứng xử làm việc của kính là vật liệu biến dạng giòn và rất nhạy cảm với ứng suất tập trung Trọng lượng riêng của kính gần bằng trọng lượng riêng của bê tông và modun biến dạng của kính gần giống modun biến dạng của nhôm

Bảng 4.1: Thành phần cơ học vật lý của kính [2] hành phần Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Trên thực tế, khả năng chịu lực của kính có thể tăng cường bằng quá trình ủ nhiệt Trong quá trình này, kính được nung nóng đến khoảng 620-675 o C, sau đó nhanh chóng được làm mát bằng luồng khí lạnh thổi lên bề mặt tấm kính một cách đồng đều, chính xác để làm đông cứng các ứng suất nén trên bề mặt kính Các ứng suất nén ở bề mặt kính làm tăng cường khả năng chịu kéo của kính Quá trình đó tạo ra loại kính gọi là kính cường lực (FT) Bất kỳ việc khoan, cắt và tác động vào kính cường lực đều

25 được thực hiện trước khi ủ kính Nếu các tác động được thực hiện trước quá trình ủ kính, sự cân bằng giữa ứng suất kéo phía trong lõi lớp kính và ứng suất nén trên bề mặt sẽ bị thay đổi, dẫn đến sự phá hoại tấm kính (Hình 4.1)

(a) (b) Hình 4.1: Kính thường và cường lực sau khi vỡ

(a) Kính cường lực; (b) Kính thường

Ngoài ra, theo [8], cường độ chịu uốn (Bảng 4.2) kính cường lực 120Mpa và kính thường 45Mpa Khi sử dụng trong quá trình tính toán thông số cường độ chịu uốn này sẽ ảnh hưởng đến kết quả của tính toán

Bảng 4.2: Đặc tính cường độ chịu kéo của kính thường và kính cường lực [8]

Kính ghép được cấu tạo từ hai hay nhiều lớp kính, xen giữa là một lớp hoặc nhiều lớp film, thường là polyvinyl butyral (PVB), SentryGlass-Plus (SGP) Mục đích chính

Chủng loại kính Cường độ chịu uốn

( Tensile bending strength) Kính thường

26 của lớp film là để giữ cho các lớp kính lại với nhau trong trường hợp kính vỡ, do đó ngăn ngừa tác động của kính khi vỡ đến các vật xung quanh

Hình 4.2 Cấu tạo kính ghép

(a) Mặt cắt các dầm kính ghép – 1,3: Lớp kính cường lực 2: lớp film PVB (b) Kính ghép tại xưởng sản xuất

Hình 4.3: Ứng xử khi bị vỡ của kính ghép cường lực và kính cường lực

(a) Kính cường lực sẽ bị vỡ vụn (b) Kính ghép cường lực khi bị vỡ

27 Ứng xử sau phá hoại của kính cường lực và kính ghép cường lực (Hình 4.3) cũng là một vấn đề cần xét đến trong quá trình chọn vật liệu sử dụng Kính cường lực khi phá hoại sẽ vỡ vụn, còn kính ghép cường lực khi phá hoại vẫn còn liên kết nhờ lớp keo kết dính

4.2.2 Film polyvinyl butyral (PVB) [9] và SentryGlass-Plus (SGP) [9]:

Film PVB [9], còn gọi là polyvinyl butyral, là hỗn hợp được ép từ vật liệu polymer dẻo đặc biệt, phụ gia và nhựa PVB, hình thành film PVB với nhiều độ dày khác nhau 0.38mm, 0.76mm, 1.52 mm Lớp SG [9], được xem là vật liệu có khả năng kháng cắt và cường độ chịu kéo tốt Giúp hỗ trợ rất tốt trong quá trình chịu tải trọng uốn của kết cấu Chiều dày lớp SG 0.83mm và 1.52 mm

Bảng 4.3: Thành phần cơ học vật lý của PVB và SGP hành phần Kí hiệu PVB [9]

Hệ số giãn nở nhiệt α 2.2*10 -4 10-15*10 -3 K-1

Trong thí nghiệm nghiên cứu chọn thép không gỉ gia cường là inox 304, một trong số inox phổ biến trên thị trường Loại inox 304 có khả năng chịu ăn mòn cao trong phạm vi nhiệt độ khá rộng, không bị nhiễm từ, mềm dẻo, dễ uốn, dễ thi công, phù hợp cho sử dụng ngoài trời

28 Bảng 4.4: Thành phần cơ học vật lý của inox 304 [2] hành phần Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Giới hạn chịu kéo f t 520-750 MPa

Phương pháp thí nghiệm (sơ đồ uốn 4 điểm)

Mục đích của luận văn là nghiên cứu ảnh hưởng của gia cường đến ứng xử của kính ghép cường lực chịu tải trọng uốn, nên các thông số được đưa ra: cố định chiều dài và chiều rộng của mẫu thí nghiệm (Hình 4.6), thay đổi chiều dày lớp inox gia cường và loại kính ghép với nhau (Hình 4.5) Trong đó, tiết diện, vị trí gia cường và kích thước cụ thể được trình bày Hình 4.4, 4.5, 4.6, 4.7 Lớp O1, O 3 là 2 lớp kính bên ngoài Lớp I 2A là lớp kính thường ở giữa, I 2B là lớp kính cường lực ở giữa

Bảng 4.5 Các loại kính ghép với nhau

29 Bảng 4.6 Chi tiết và số lượng mẫu thí nghiệm

Tên mẫu Kích thước (mm)

Số lượng Ghi chú Dài x rộng Chiều dày inox

AF-U AF-R-0.5 AF-R-0.8 AF-R-1.0 AF-R-10

Hình 4.4: Chi tiết bộ mẫu AF.

FT-U FT-R-0.5 FT-R-0.8 FT-R-1.0 FT-R-10

Hình 4.5: Chi tiết bộ mẫu FT.

Hình 4.6: Kích thước bộ mẫu đối chứng.

Hình 4.7: Kích thước bộ mẫu gia cường.

- Bộ dụng cụ đo chuyển vị và ghi lại dữ liệu bộ đầu đo kỹ thuật số-LVDT

- Dụng cụ đo biến dạng: cảm biến điện trở-Strain gage

- Máy kéo nén vạn năng

- Camera quay phim và chụp hình chương trình thí nghiệm

- Bộ thiết bị khung hỗ trợ thí nghiệm

4.3.3.1 Sơ đồ thí nghiệm theo [1]:

Hình 4.8 Phương pháp thí nghiệm uốn 4 điểm [1]

1 Mẫu thí nghiệm 1500x120mm; 2 Gối gây uốn; 3 Gối đỡ;

4 Dải cao su; 5 Dầm phân tải

Sơ đồ thí nghiệm được mô tả trong hình 4.8 dải cao su dày 5mm được đặt giữa giữa gối và mẫu thí nghiệm để giữa kính và gối không bị trượt lên nhau trong quá trình thí nghiệm

Các mẫu thí nghiệm được gia tải uốn với tốc độ không đổi là 2mm/min cho đến khi mẫu bị phá hoại Vì thế, thiết bị thí nghiệm được đo chính xác để đảm bảo đạt được độ võng cần thiết của mẫu thí nghiệm khi gia tải

Số liệu của lực và chuyển vị được ghi lại và hiển thị cùng thời điểm trên màn hình máy tính (Hình 4.9) Các mẫu thí nghiệm được nén cho đến khi tất cả các lớp kính bị phá hoại Ngoài ra, bộ giá đỡ trong quá trình thí nghiệm (Hình 4.10) giúp giữ cho dầm kính ghép không bị nghiêng trong quá trình thí nghiệm

32 Hình 4.9 Thiết bị thí nghiệm

Hình 4.10 Bộ khung hỗ trợ thí nghiệm

Các mẫu thí nghiệm được chu n bị trước 24h Sau đó, sẽ tiến hành gia tải cho đến khi mẫu phá hoại

Kiểu phá hoại uốn của kính ghép

Nhóm mẫu AF bao gồm 5 loại mẫu (Bảng 4.7) Trong đó, nhóm mẫu AF-U là nhóm mẫu không có gia cường và nhóm mẫu AF-R là nhóm mẫu gia cường Các hình thái vết nứt và ứng xử của nhóm mẫu sẽ được trình bày bằng hình ảnh thu được trong quá trình khảo sát thực nghiệm ở mục 4.4.1.2

4.4.1.1 hông số của nhóm mẫu:

Bảng 4.7 Nhóm mẫu thí nghiệm AF Tên mẫu

Ghi chú Dài x rộng Chiều dày inox

4.4.1.2 Ứng xử của các mẫu AF trước và sau khi thí nghiệm:

1/ Mẫu AF-U: a) Trước khi thí nghiệm

Hình 4.11 Mẫu AF-U 2/ Mẫu AF-R: a) Trước khi thí nghiệm b) Vết nứt đầu tiên – xuất hiện ở lớp kính AN

35 c) Vết nứt tiếp theo – xuất hiện ở lớp kính AN d) Vết nứt tiếp theo – xuất hiện ở lớp kính AN e) Sau khi thí nghiệm

Trong quá trình khảo sát thực nghiệm, mẫu dầm kính AF-R và AF-U có ứng xử nứt khi phá hoại là: a) xuất hiện các vết nứt đơn đầu tiên ở lớp kính thường (AN) (Hình 4.12b), sau đó hình thành trạng thái đa vết nứt trong lớp kính AN đến khi dầm phá hủy; b) các hình thái vết nứt của lớp kính AN là vết nứt hình chữ V, từ vết nứt đơn đến đa vết nứt; c) các vết nứt xuất hiện tại một giá trị P (KN) nhất định, mẫu AF-U là

(KN) và AF-R là (KN) thì lớp kính thường ở giữa xuất hiện vết nứt đầu tiên ở vùng ứng suất chịu kéo; d) xu hướng phá hoại của dầm kính AF-R ít giòn hơn do có nhiều vết nứt và nội lực được phân phối lại; e) khi vỡ, các lớp kính vẫn còn liên kết với nhau và không có hiện tượng trượt giữa kính và lớp inox gia cường

Nhóm mẫu FT bao gồm 5 loại mẫu (Bảng 4.8) Trong đó, nhóm mẫu FT-U là nhóm mẫu không có gia cường và nhóm mẫu FT-R là nhóm mẫu gia cường Các hình thái vết nứt và ứng xử của nhóm mẫu sẽ được trình bày bằng hình ảnh thu được trong quá trình khảo sát thực nghiệm ở mục 4.4.2.2

4.4.2.1 hông số của nhóm mẫu:

Bảng 4.8 Nhóm mẫu thí nghiệm FT Tên mẫu

Ghi chú Dài x rộng Chiều dày inox

4.4.2.2 Ứng xử của các mẫu FT trước và sau khi thí nghiệm:

1/ Mẫu FT-U: a) Trước khi thí nghiệm b) Sau khi thí nghiệm

Hình 4.13 Mẫu FT-U 2/ Mẫu FT-R: a) Trước khi thí nghiệm

 Nhận xét: Ở nhóm mẫu FT, qua khảo sát thực nghiệm cho thấy các lớp kính FT không xảy ra hiện tượng nứt đến khi cả dầm kính ghép phá hủy Khi phá hủy, cả 3 lớp kính đều phá hoại cùng lúc Sau phá hoại xuất hiện vết nứt đơn tại vị trí giữa dầm, qua đó thấy được ứng xử giòn rõ rệt hơn

Sau thí nghiệm, các lớp kính đều bị vỡ thành hạt nhỏ và dính lại với nhau

Không có hiện tượng trượt giữa các tấm kính với nhau cũng như giữa inox gia cường với kính.

Biểu đồ quan hệ P-δ

Từ sơ đồ uốn 4 điểm, qua quá trình gia tải trọng uốn với tốc độ 2mm/phút, ta thu được các kết quả ở biểu đồ Hình 4.15 đến Hình 4.22 và được tổng hợp chi tiết ở

Bảng 4.10 Trong mỗi biểu đồ, luận văn so sánh giữa các nhóm mẫu gia cường và nhóm mẫu đối chứng về giá trị tải phá hoại (Pmax) và chuyển vị phá hoại (δmax) của mỗi hàm lượng gia cường khác nhau

4.5.1 Biểu đồ quan hệ P-δ của nhóm dầm kính AF:

Hình 4.15 Biểu đồ quan hệ P-δ của nhóm mẫu AF-U & AF-R-0.5

Hình 4.18 Biểu đồ quan hệ P-δ của nhóm mẫu AF-U & AF-R-10

Trong quan hệ P-δ, các nhóm mẫu có gia cường AF-R được cải thiện về giá trị Pmax cao hơn so với nhóm mẫu không gia cường AF-U Tùy từng hàm lượng gia cường khác nhau mà giá trị Pmax khác nhau nhưng nhìn chung giá trị Pmax tăng tỉ lệ thuận theo tỉ lệ hàm lượng

Giá trị Pmax và δmax của cùng một hàm lượng gia cường có sự biến động lớn, cho thấy sự mất ổn định của vật liệu dầm kính Ngoài ra, chuyển vị δmax của dầm kính thường không gia cường AF-U có vẻ tốt hơn chuyển vị δmax của dầm kính ghép thường có gia cường AF-R khi hàm lượng gia cường thấp

4.5.2 Biểu đồ quan hệ P-δ của nhóm dầm kính F : - Nhóm FT-U & FT-R-0.5

Hình 4.19 Biểu đồ quan hệ P-δ của nhóm mẫu FT-U & FT-R-0.5

Hình 4.22 Biểu đồ quan hệ P-δ của nhóm mẫu FT-U & FT-R-10

 Nhận xét: Đối với nhóm mẫu dầm kính ghép FT, ở các hàm lượng gia cường thấp như FT- R-0.5, FT-R-0.8 thì hàm lượng gia cường này không làm tăng giá trị tải trọng uốn P

(KN) của dầm kính FT-R (xem Hình 4.19, Hình 4.20) Trong đó, kết quả thực nghiệm của hai nhóm mẫu FT-R-0.5 và FT-R-0.8 gần như bằng hoặc thấp hơn so với nhóm mẫu đối chứng FT-U cả về Pmax và δmax Tuy nhiên, ở nhóm mẫu FT-R-1.0 và nhóm mẫu FT-R-10 ảnh hưởng của gia cường làm tăng giá trị Pmax so với giá trị Pmax của dầm đối chứng FT-U Điều này cho thấy, dầm kính FT-R với cấu tạo là 3 lớp kính cường lực, 3 lớp kính này có khả năng chịu kéo và chịu nén rất tốt khi dầm kính chịu tải trọng uốn Ngoài ra, cũng như loại dầm kính ghép AF-R, dầm kính FT-R có độ ổn định của vật liệu kính cường lực FT là rất thấp

44 Bảng 4.9 Tổng hợp kết quả Pmax và δmax của thí nghiệm ÊN MẪU δmax

(a) AF (b) FT ÊN MẪU δmax

Biểu đồ quan hệ ε-δ

Tại nhóm mẫu U, R-1.0, R-10 của cả hai loại dầm kính AF và FT, luận văn có thực hiện việc dán Strain-Gages ở các vị trí giữa dầm kính (Hình 4.23 và Hình 4.24) tại vùng ứng suất kéo và ứng suất nén để đo biến dạng của các lớp kính trong dầm và đo biến dạng của cốt inox gia cường Từ đó, kết quả biến dạng được trình bày trong biểu đồ (Hình 4.25 đến Hình 4.30) và được tổng hợp trong Bảng 4.10 Trong đó, T 1 , T 2 , T 3 là vị trí đo biến dạng trong vùng chịu ứng suất nén, D 1 , D 2 , D 3 là vị trí đo biến dạng trong vùng chịu ứng suất kéo

4.6.1 Vị trí dán Strain Gages:

Hình 4.23 Vị trí dán Strain Gages của dầm kính AF-U & FT-U

Hình 4.24 Vị trí dán Strain Gages của dầm kính AF-R & FT-R

4.6.2 Biểu đồ biến dạng nhóm mẫu AF:

Hình 4.25 Biểu đồ biến dạng của mẫu AF-U

Vị trí dán Strain Gages Vị trí dán Strain Gages

Hình 4.26 Biểu đồ biến dạng của mẫu AF-R-1.0

Hình 4.27 Biểu đồ biến dạng của mẫu AF-R-10

Các biểu đồ nhóm mẫu AF đều xuất hiện bước nhảy tại vị trí có chuyển vị 11mm đối với nhóm mẫu AF-U, AF-R-1.0 và tại chuyển vị 15mm đối với nhóm mẫu AF-R-10

Các giá trị biến dạng tại vị trí T 2 và D 2 của mẫu AF-U được cải thiện nhiều khi có lớp cốt gia cường ở mẫu AF-R Ngoài ra, qua biểu đồ (Hình 4.25 đến Hình 4.27) giá trị biến dạng của lớp kính AN tương đối nhỏ hơn so với giá trị biến dạng của lớp kính FT ở tất cả các mẫu của dầm kính ghép AF Điều này cho thấy, vật liệu kính thường AN làm việc kém hơn so với vật liệu kính cường lực FT khi chịu tải trọng uốn Các giá trị biến dạng của cốt gia cường (inox) trong dầm kính AF chưa đạt đến giá trị biến dạng chảy ở tất cả các mẫu gia cường

4.6.3 Biểu đồ biến dạng nhóm mẫu F :

Hình 4.28 Biểu đồ biến dạng của mẫu FT-U

Hình 4.29 Biểu đồ biến dạng của mẫu FT-R-1.0 - Mẫu F -R-10

Hình 4.30 Biểu đồ biến dạng của mẫu FT-R-10

Biểu đồ quan hệ ε-δ của nhóm mẫu FT có hình dạng tương đối thẳng, thể hiện ứng xử giòn trong quá trình chịu tải trọng uốn Điều này phù hợp với các quan sát trong thí nghiệm khi cả ba lớp kính cường lực FT đều phá hủy cùng một lúc Giống như loại dầm kính AF, các thanh gia cường (inox) đều chưa đạt đến giá trị biến dạng chảy dẻo ở tất cả các mẫu gia cường của loại dầm kính FT-R

Bảng 4.10 Tổng hợp kết quả ε max của thí nghiệm

Kết luận

Tải trọng (Pmax): Gia cường có ảnh hưởng mạnh lên lực phá hoại uốn (Pmax) của dầm kính ghép gia cường so với dầm kính ghép không gia cường ở cả hai nhóm mẫu AF và FT Hàm lượng inox càng cao thì ảnh hưởng đến tải phá hoại uốn của dầm kính ghép càng lớn

Chuyển vị (δmax): Ảnh hưởng của gia cường lên chuyển vị phá hoại là không rõ ràng vì tất cả dầm kính của nhóm mẫu AF và FT đều có kiểu phá hoại “giòn” Do đó,

50 khi hàm lượng gia cường có thay đổi thì vẫn không thu được những đánh giá tích cực về chuyển vị Ở nhóm mẫu gia cường inox dày 0.5mm thì kết quả chuyển vị thấp hơn những mẫu gia cường khác

Biểu đồ biến dạng nhóm mẫu AF-U & AF-R xuất hiện một số bước nhảy, tương ứng với dạng phá hoại dầm đa vết nứt ở lớp kính thường AN Biểu đồ biến dạng nhóm mẫu FT gần như tuyến tính, thể hiện ứng xử rất giòn khi chịu tải trọng uốn Biến dạng của lớp kính ở giữa AN của dầm kính AN-R tăng lên đáng kể so với dầm kính AN-U, điều này cũng thể hiện ở loại dầm kính FT-R

Phần phân tích kết quả thực nghiệm và bàn luận sẽ được trình bày cụ thể ở chương 5 của luận văn này.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN

Phân tích ứng xử nứt

Sơ đồ phát triển vết nứt mô phỏng lại quá trình khảo sát thực nghiệm (Hình 4.11 đến Hình 4.14) Đối với nhóm mẫu AF, sơ đồ phát triển vết nứt cho cả hai lớp kính cường lực bên ngoài FT và lớp kính thường ở giữa AN (xem Hình 5.2) Đối với nhóm mẫu FT, sơ đồ phát triển vết nứt ở Hình 5.1 Các hình thái vết nứt được tổng hợp ở Bảng 5.1

Hình 5.1 Quá trình hình thành vết nứt trong dầm kính FT a) Mẫu dầm kính FT bắt đầu được gia tải b) Dầm kính FT bị phá hủy

Chương 5: Kết quả nghiên cứu và bàn luận

Lớp ngoài FT Lớp giữa AN

Hình 5.2: Quá trình hình thành vết nứt trong dầm kính AF

(b) Xuất hiện vết nứt đầu tiên tải lớp kính AN

(c) Vết nứt tiếp theo xuất hiện ở lớp kính AN

(d) Quá trình đa vết nứt xảy ra

(e) Các lớp kính phá hoại

Theo Hình 5.1, dầm FT với cấu tạo là các lớp kính cường lực thì không xảy ra hiện tượng nứt cho đến khi dầm bị phá hoại Còn theo Hình 5.2, quá trình hình thành

53 vết nứt trong dầm AF xảy ra với lớp kính thường ở giữa (AN), bắt đầu từ những vết nứt đơn sau đó xuất hiện vùng đa vết nứt Từ đó, có thể khẳng định ứng xử nứt trong dầm kính AF tốt hơn trong dầm kính FT, nhờ lớp kính thường ở giữa Lớp kính thường này có thể cảnh báo được sự phá hoại của dầm kính AF khi chịu tải trọng uốn Ngoài ra, mẫu dầm kính FT thể hiện ứng xử rất giòn khi cả ba lớp kính cùng phá hoại, trong khi đó mẫu dầm kính AF thì ít giòn hơn khi xuất hiện kiểu phá hoại đa vết nứt ở lớp kính thường AN trong quá trình chịu tải trọng uốn Tổng hợp kiểu phá hoại 2 loại dầm kính AF và FT xem Bảng 5.1

Bảng 5.1 Tổng hợp kiểu phá hoại 2 loại dầm kính AF và FT Tên mẫu Kiểu phá hoại Hình thái Hình vết nứt Mật độ vết nứt

AF “ giòn” Đa vết nứt Chữ V Toàn dầm

FT Rất “giòn” Đơn vết nứt Chữ V Vị trí nguy hiểm

Phân tích biến dạng khi phá hoại của các loại dầm kính

Kết quả biến dạng của dầm kính AF và dầm kính FT khi phá hoại được trình bày ở mục 4.7 chương 4 và tóm tắt bằng sơ đồ ở bảng 5.3, 5.4 theo đúng vùng biến dạng nén và vùng biến dạng kéo của dầm kính ghép khi khảo sát thực nghiệm

Hình 5.3 Giá trị đo biến dạng mẫu AF-R.

Hình 5.4 Giá trị đo biến dạng mẫu FT-R.

- Vị trí dán Strain Gages của dầm kính FT và AF - T1, T2, T3, D1, D2, D3 : Vị trí dán Strain Gages

- O1, O3: Lớp kính FT, dày 6 mm

- O2: Lớp kính FT, dày 10 mm

Từ Hình 5.3(a) dầm kính AF-U không gia cường và 5.3(b),(c) dầm kính AF-R có gia cường, qua quá trình thực nghiệm có thể nhận thấy được biến dạng của lớp kính

56 thường tăng lên đáng kể Điều này chứng tỏ có sự phân phối lại ứng suất của dầm kính nhờ cốt inox gia cường tại vùng ứng suất chịu kéo của dầm kính

Từ Hình 5.3(a), Hình 5.4(a) giá trị biến dạng tại các vị trí T1-D1, T3-D3 gần bằng nhau Điều đó cho thấy, sự làm việc của lớp kính cường lực tại vùng ứng suất chịu kéo và chịu nén là tương đối bằng nhau Từ sự làm việc đồng đều này, có thể nhận thấy vai trò của lớp PVB liên kết các lớp kính với nhau khá tốt, giúp không xảy ra hiện tượng tách lớp, nghiêng trong quá trình chịu tải trọng uốn của dầm kính.

Phân tích tải phá hoại của dầm kính

5.3.1 Về giá trị trung bình Pmax:

Giá trị trung bình Pmax được lấy từ Bảng 4.9 chương 4 được trình bày lại theo dạng biểu đồ Hình 5.5 và 5.6 nhằm so sánh các kết quả giá trị Pmax, δmax của loại dầm FT và AF, so sánh giá trị Pmax với giá trị của mẫu đối chứng Ngoài ra còn so sánh giữa hai mẫu AF và FT với nhau

57 Hình 5.5 Biểu đồ giá trị trung bình P TB của nhóm mẫu AF

Theo biểu đồ Hình 5.5, giá trị Pmax của nhóm mẫu có gia cường (AF-R) tăng so với nhóm mẫu không có gia cường (AF-U) Cụ thể, giá trị Pmax của 4 nhóm mẫu gia cường (AF-R) tăng trung bình 50% so với nhóm mẫu đối chứng (AF-U) Trong đó, nhóm mẫu có hàm lượng thấp nhất (AF-R-0.5) tăng 37% và cao nhất là (AF-R-10) tăng 69%, qua đó có thể khẳng định hàm lượng gia cường càng cao thì khả năng chịu tải trọng uốn Pmax càng lớn của loại dầm kính ghép gia cường (AF-R )

Hình 5.6 Biểu đồ giá trị trung bình P TB của nhóm mẫu FT

Theo biểu đồ Hình 5.6, ở mẫu có gia cường FT-R-0.5 và FT-R-0.8 thì ảnh hưởng của gia cường lên tải trọng Pmax của hai loại dầm kính này là không lớn Tuy nhiên, ở nhóm mẫu FT-R-1.0 và FT-R-10, có sự gia tăng của giá trị tải trọng Pmax khi

59 chịu tải trọng uốn lần lượt là 20% và 36% so với nhóm mẫu đối chứng không gia cường (FT-U) Từ đó nhận thấy rằng, hàm lượng gia cường cao mới có thể làm gia tăng giá trị tải trọng phá hoại Pmax của loại dầm kính ghép gia cường FT-R Ngoài ra, qua khảo sát thực nghiệm cũng chứng tỏ rằng khả năng chịu tải trọng uốn Pmax khi phá hoại của loại vật liệu kính cường lực (FT) là rất tốt

Biên độ dao động của các giá trị Pmax trong từng nhóm mẫu cao, thể hiện tính chất không ổn định của các loại vật liệu kính trong dầm kính ghép, điều này đòi hỏi khi sử dụng kết cấu kính ghép phải xét đến hệ số an toàn cao

Ngoài ra, ở cả 2 nhóm mẫu dầm kính ghép gia cường AF và FT, từ nhóm gia cường R-0.8 (diện tích cốt gia cường Are = 29.44mm 2 ) đến R-10 (Are = 36mm 2 ) thì ảnh hưởng đối với ứng xử uốn của kết cấu thay đổi lớn hơn rất nhiều so với R-0.5 (A re 19mm 2 ) đến R-0.8 (A re = 29.44mm 2 ) Ở đây, ta có thể thấy được với một hàm lượng cốt gia cường nhất định, hiệu quả của gia cường sẽ ảnh hưởng tốt nhất đối với kết cấu dầm kính ghép Việc này cần phải được khảo sát ở thực nghiệm nhiều hơn nữa

5.3.2 Về chuyển vị trung bình δmax:

Hình 5.7 Biểu đồ giá trị trung bình δmax của nhóm mẫu AF

Hình 5.8 Biểu đồ giá trị trung bình δmax của nhóm mẫu FT

Nhìn vào giá trị trung bình của chuyển vị δmax ta có thể thấy được chuyển vị ở cả hai nhóm mẫu đều có giá trị dao động từ 16mm – 25mm và khi hàm lượng gia cường thay đổi thì ảnh hưởng lên chuyển vị δmax không cao Điều này không đáp ứng được với mục tiêu ban đầu của luận văn Khi so sánh với kết quả chuyển vị của Louter [1] thì giá trị chuyển vị của luận văn thấp hơn rất nhiều Lý do đưa ra để giải thích điều này là do dầm kính AF-R, FT-R đều có ứng xử giòn khi chịu tải trọng uốn và lớp film liên kết với các lớp kính trong kết cấu dầm kính ghép được sử dụng ở luận văn là lớp PVB Lớp film PVB giúp liên kết các lớp kính trong kết cấu dầm kính ghép với nhau nhằm ngăn ngừa quá trình tách lớp khi tham gia chịu tải trọng uốn của dầm kính ghép

(xem Bảng 4.3 chương 4 - so sánh tính chất cơ lý của 2 lóp film PVB – luận văn sử dụng và SG – Louter [1] đã sử dụng) Chính lớp film SG này giúp giá trị chuyển vị của dầm kính ở thí nghiệm của Louter tốt hơn của luận văn

5.3.3 So sánh tải trọng phá hoại của 2 loại dầm kính AF-FT:

Hình 5.9 Biểu đồ so sánh giá trị trung bình P TB của nhóm mẫu AF-FT

Hình 5.10 Biểu đồ so sánh giá trị trung bình δmax của nhóm mẫu AF-FT

Giữa hai loại dầm kính ghép AF và FT ở cùng một hàm lượng gia cường thì giá trị Pmax (theo Hình 5.9) của loại dầm kính ghép FT-U, FT-R đều cao hơn so với dầm kính ghép AF-U, AF-R Đều này cho thấy khả năng chịu tải trọng uốn Pmax của loại dầm kính ghép FT-R là tốt hơn so với dầm kính ghép AF-R

62 Tuy nhiên, khi xét đến hàm lượng gia cường ảnh hưởng vào từng nhóm mẫu

(R-0.5, R-0.8, R-1.0, R-10) của cả 2 loại dầm kính AF-R và FT-R, có thể nhận thấy rằng sự chênh lệch về giá trị Pmax được rút ngắn so với giá trị của mẫu dầm kính không gia cường Qua sự chênh lệch về giá trị Pmax của các mẫu gia cường, cho thấy ảnh hưởng của cốt gia cường lên dầm kính ghép hỗn hợp AF-R tốt hơn so với dầm kính ghép cường lực FT-R

Xét về chuyển vị của hai loại dầm kính ghép AF-R và FT-R gần như bằng nhau ở từng hàm lượng gia cường và độ chênh lệch giá trị chuyển vị không lớn Do đó, về mặt chuyển vị cần phải được kiểm chứng thực nghiệm nhiều hơn để tìm ra kết quả chuyển vị phù hợp cho các loại dầm kính trên.

Ảnh hưởng của hàm lượng inox

Sự ảnh hưởng của hàm lượng gia cường đối với dầm kính AF-R và FT-R đã được khẳng định trong các nhận xét trước đây Tuy nhiên, sự ảnh hưởng đó tác động đến giá trị tải trọng Pmax cụ thể sẽ được trình bày ở biểu đồ hàm lượng (Hình 5.11, 5.12)

Hình 5.11 Biểu đồ tỉ lệ giữa Mmax và hàm lượng nhóm mẫu AF

Từ kết quả thực nghiệm của các biểu đồ bên trên, đã chứng minh được sự ảnh hưởng của hàm lượng gia cường lên ứng xử uốn của dầm kính ghép, làm tăng giá trị tải trọng Pmax so với mẫu đối chứng không gia cường (AF-U và FT-U) Điều đó một lần nữa được khẳng định chính xác ở biểu đồ Hình 5.11, 5.12 (Biểu đồ hàm lượng gia cường đối với cả hai loại dầm kính ghép AF-R, FT-R) Sự ảnh hưởng này có xu hướng đường thẳng tuyến tính Ngoài ra, qua biểu đồ hàm lượng, có thể thấy rõ sự ảnh hưởng của lớp cốt gia cường lên loại dầm kính ghép hỗn hợp AF-R là tốt hơn so với dầm kính ghép cường lực FT-R thông qua hệ số góc ở biểu đồ Hình 5.11, 5.12

Hình 5.12 Biểu đồ tỉ lệ giữa Mmax và hàm lượng nhóm mẫu FT

M 0 : Momen của mẫu đối chứng (AF-U và FT-U)

A re : Diện tích tiết diện gia cường

E re : Môdun đàn hồi của cốt gia cường

E gl : Môdun đàn hồi của kính. h gl : chiều cao dầm kính ghép b gl : chiều rộng dầm kính ghép

Phân tích kết quả thí nghiệm và Tính toán lý thuyết

Kết quả tính toán lý thuyết ở chương 3 và tính toán thực nghiệm ở chương 4 được cụ thể hóa bằng biểu đồ (Hình 5.16 và Hình 5.17) Trong biểu đồ tác giả có thể hiện kết quả tính toán theo mô hình đề xuất của luận văn và so sánh với mô hình đề xuất của Louter [1]

5.5.1 So sánh kết quả của các mô hình đề xuất:

Từ các kết quả khảo sát thực nghiệm ở chương 4, tác giả đã đề xuất các mô hình tính toán phù hợp hơn với luận văn (ở chương 3) Kết quả tính toán của các mô hình đề xuất này có sự sai lệch so với kết quả của thực nghiệm và sự sai lệch này được trình bày cụ thể như sau:

Các giá trị của cả 2 nhóm dầm kính AF-R và FT-R được trình bày ở Hình 5.13 với: trục x là giá trị Mmax được tính toán theo mô hình luận văn; trục y là các giá trị Mmax của khảo sát thực nghiệm Qua biểu đồ, đường thẳng xu hướng của các giá trị Mmax thể hiện sự sai lệch giá trị Mmax giữa mô hình lý thuyết đề xuất với các giá trị Mmax khi khảo sát thực nghiệm

Hình 5.13 Biểu đồ giá trị Mmax khi tính toán theo mô hình luận văn và thực nghiệm

Các giá trị trong biểu đồ lấy giống như mô hình luận văn, tuy nhiên các giá trị này tính toán theo mô hình của Louter và được trình bày ở Hình 5.14

Hình 5.14 Biểu đồ giá trị Mmax khi tính toán theo mô hình Louter và thực nghiệm

Từ biểu đồ Hình 5.13 và Hình 5.14, kết quả tính toán lý thuyết theo mô hình luận văn có sự sai lệch giữa lý thuyết và thực nghiệm ít hơn so với các mô hình Louter

Sự khác biệt ở mô hình đề xuất của tác giả so với mô Louter là do: a) Trong quá trình khảo sát thực nghiệm, tác giả nhận thấy các lớp kính cường lực FT của cả hai loại dầm kính đều làm việc đến giai đoạn phá hoại cuối cùng; b) Trong quá trình chịu tải trọng uốn, các dầm kính AF-R và FT-R đều cho thấy ứng xử giòn và rất giòn Từ các kết quả tính toán ở trên, mô hình luận văn đề xuất (theo mục 3.2 chương 3) cho kết quả tính toán lý thuyết phù hợp nhất với các khảo sát thực nghiệm của luận văn

Hình 5.15 Biểu đồ so sánh Mmax giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm mẫu FT-R

Hình 5.16 Biểu đồ so sánh Mmax giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm mẫu AF-R

Qua biểu đồ Hình 5.15 và Hình 5.16, có thể nhận thấy được giá trị Mmax theo tính toán lý thuyết và kết quả thực nghiệm có sai lệch Theo mô hình đề xuất tính toán lý thuyết của luận văn: Mô hình luận văn, khi so sánh giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm loại dầm kính ghép gia cường AF-R có giá trị Mmax trung bình đạt 59% và đạt 63% cho mẫu dầm kính ghép gia cường FT-R; Theo mô hình của Louter [1], dầm kính ghép gia cường AF-R có giá trị Mmax trung bình đạt 19% và đạt 22% cho mẫu dầm kính ghép gia cường FT-R Điều này cho thấy kết quả tính toán lý thuyết của mô hình đề xuất của là khá phù hợp với các thực nghiệm của luận văn

Theo Hình 5.3a, 5.3b, sơ đồ ứng suất biến dạng tại vị trí T2 của lớp kính thường trong dầm kính ghép AF, giá trị biến dạng εT2được cải thiện cụ thể tăng từ 0.83 0 / 00 lên

1.24 0 / 00 nhờ vào lớp cốt gia cường Lớp cốt gia cường làm phân phối lại ứng suất khi lớp kính thường bị nứt trong quá trình chịu tải trọng uốn

Hình 5.17 Biểu đồ so sánh hàm lượng giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm mẫu FT

Hình 5.18 Biểu đồ so sánh hàm lượng giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm mẫu AF

Trong tính toán lý thuyết theo hình 5.17, 5.18 ta thấy ở cả hai biểu đồ hàm lượng của mẫu AF và FT, hàm lượng cốt gia cường càng tăng thì giá trị Mi/Mo càng cao Điều này phù hợp với khảo sát thực nghiệm có được

Phần kết luận và kiến nghị được trình bày trong chương 6 của luận văn.

Tiêu đề	Nghiên cứu ảnh hưởng cốt Inox gia cường đối với ứng xử uốn dầm kính
Tác giả	Nguyễn Xuân Long
Người hướng dẫn	TS. Hồ Hữu Chỉnh
Trường học	Trường Đại học Bách khoa
Chuyên ngành	Kỹ thuật xây dựng
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2015
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	6,19 MB