Môn học có thể giúp các sinh viên kiểm tra các kết quả lý thuyết của môn học sức bền vật liệu, xác định các đặc trưng cơ học của vật liệu từ thí nghiệm trực tiếp. bao gồm: Bài thực hành số 1 – Vật liệu thép, phương pháp xác định cường độ chịu kéo Bài thực hành số 2 – Vật liệu thép. Phương pháp xác định cường độ chịu uốn Bài thực hành số 3 – Thí nghiệm đo E của thép Bài thực hành số 4 – Bê tông, phương pháp xác định cường độ chịu nén Bài thực hành số 5 – Bê tông, phương pháp xác định cường độ chịu kéo khi uốn Bài thực hành số 6 – Thí nghiệm đo G của thép Tính toán kết quả thí nghiệm và báo cáo kết quả thí nghiệm
TRƯ NG IH CM TPHCM KHOA XÂY D NG VÀ I N Hướng dẫn thí nghiệm GVHD : LÊ VĂN BÌNH TPHCM, Tháng 04-2011 cương TN S c b n v t li u CƯƠNG MƠN H C THƠNG TIN CHUNG V MƠN H C 1.1 Tên mơn h c : THÍ NGHI M S C B N V T LI U 1.2 Mã mơn h c : CENG2403 1.3 Trình : ih c 1.4 Ngành : Xây d ng dân d ng Cơng nghi p 1.5 Khoa ph trách : Khoa K thu t Cơng ngh 1.6 S tín ch : 01 1.7 u c u i v i mơn h c : Sv ã h c xong mơn h c S c b n v t li u MƠ T MƠN H C VÀ M C TIÊU 2.1 M c tiêu: Mơn h c mơn h c th c hành, giúp sinh viên có th ki m tra k t qu lý thuy t c a mơn h c S c b n v t li u, xác nh c trưng h c c a v t li u t thí nghi m tr c ti p 2.2 u c u: Sau h c xong mơn h c này, sinh viên ph i hi u rõ h c c a v t li u tr ng thái ng su t khác c trưng N I DUNG CHI TI T MƠN H C Bài th c hành s Bài th c hành s Bài th c hành s Bài th c hành s Bài th c hành s Bài th c hành s Tính tốn k t qu – V t li u thép, phương pháp xác nh cư – V t li u thép Phương pháp xác nh cư – Thí nghi m o E c a thép – Bê tơng, phương pháp xác nh cư ng – Bê tơng, phương pháp xác nh cư ng – Thí nghi m o G c a thép thí nghi m báo cáo k t qu thí nghi m ng ng ch u kéo ch u u n ch u nén ch u kéo u n H C LI U 4.1 Tài li u chính: - [1] Lê Văn Bình, Hư ng d n thí nghi m S c b n v t li u, i h c M TpHCM 4.2 Tài li u tham kh o: - [2] Bùi Tr ng L u, s c b n v t li u, H THCN, 1977 - [3] Lê Hồng Tu n, Bùi Cơng Thành, S c b n v t li u, HBK TP.HCM, 1992 - [4], Tiêu chu n xây d ng Vi t Nam v v t li u GV: Lê Văn Bình Tr cương TN S c b n v t li u T CH C GI NG D Y – H C T P Chương Hình th c t ch c gi ng d y T ng Th c hành, thí nghi m Bài Bài Bài Bài Bài 5 Bài 30 ÁNH GIÁ K T QU H C T P - ki m tra gi a kỳ: 0% - ki m tra cu i kỳ: 100% - Hình th c: n p báo cáo thí nghi m DANH SÁCH GI NG VIÊN Stt H & Tên Lê Văn Bình H c hàm, h cv GV-ThS Tr n Trung Dũng GV-ThS Lê Hồng Tu n GVC – ThS Ban giám hi u GV: Lê Văn Bình Cơ quan a ch liên h H M 97 Võ Văn T n, Q3 TpHCM H M 97 Võ Văn T n, Q3 TPHCM H Bách Khoa 297 Lý Thư ng Ki t TPHCM Trư ng phòng QL T email binh.lv@ou.edu.vn dung.tt@ou.edu.vn Trư ng Khoa Tr cương TN S c b n v t li u BÀI TH C HÀNH S V t li u kim lo i – phương pháp th kéo (Metals – Method of tractional test) 1.1 Tiêu chu n thí nghi m : TCVN 197-1985 Tiêu chu n thay th cho tiêu chu n 197:1966 áp d ng cho vi c th kéo tĩnh c a kim lo i nhi t 20 ± 15oC xác nh c trưng h c (tr thép t m có b dày nh 0,5mm thép có ng kính nh 3mm) 1.2 M c ích thí nghi m Xác nh gi i h n ch y σc, gi i h n b n σb c a thép Xác nh dãn dài tương i ε c a thép 1.3 Thi t b thí nghi m Các thi t b dùng th c hi n g m có: - Máy nén th y l c v n (hình 1a) - Thư c k p, thư c thép - Cân i n t , thi t b o bi n d ng extensometer Hình 1a • Máy nén th y l c WAW-1000E • L c kéo l n nh t 1000 KN • ng kính thép Ø16 ÷ Ø60 GV: Lê Văn Bình Tr cương TN S c b n v t li u • V n t c ng su t ÷ 30 N/mm2/s • V n t c bi n d ng 0.0025/s • Cơng su t máy 5KW • T ng tr ng lư ng 3T Thi t b o bí n d ng g m 01 b i u n (Hình 1b) g n v i m t extensometer (Hình 1c) v i xác ± 0,1% Hình 1b Hình 1c 1.4 Trình t thí nghi m Bư c 1: Xác nh kích thư c m u thép g m ng kính danh nh dd , ng kính gân d c dgd, ng kính gân xiên dgx, ng kính lõi dl, bư c gân Bư c 2: Xác nh chi u dài m u thép, cân tr ng lư ng m u thép (dùng xác nh ng kính tương ương dtd tính tốn) Bư c 3: Ti n hành kh c v ch lên m u th v i kho ng cách gi a m i v ch 5dd (dùng tính tốn giãn dài tương i) Bư c 4: Theo dõi q trình tăng t i bi n d ng c a m u, ghi l i s li u hi n th thi t b thí nghi m theo t ng giai o n gia t i cho n m u b kéo t Chú ý: M i t m u thí nghi m g m 03 m u thép gi ng K t qu thí nghi m c l y b ng giá tr trung bình c a 03 m u M t s hình nh minh h a bư c thí nghi m: T m u thép GV: Lê Văn Bình o ng kính Cân tr ng lư ng Kéo t thép Tr cương TN S c b n v t li u Bi u quan h l c kéo - độ dã n kN 180 160 140 120 100 80 60 40 20 mm 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 B ng 1.1 - B ng s li u k t qu thí nghi m kéo thép ng kính (mm) Stt Danh nh Lõi Gân d c Tr ng lư ng (g) Gân xiên Chi u Dài (mm) L c kéo ch y (kN) L c kéo t (kN) dãn (mm) M u1 M u2 M u3 1.5 Tính tốn k t qu thí nghi m 1.4.1 Xác nh gi i h n ch y, gi i h n b n c a thép B ng 1.2 - B ng tính tốn gi i h n ch y gi i h n b n c a thép Stt dt (mm) A (mm2) L c kéo ch y (kN) Gi i h n ch y σc (daN/cm2) L c kéo t (kN) Gi i h n b n σb (daN/cm2) σc Trung bình σb Trung bình (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) M u1 M u2 M u3 GV: Lê Văn Bình Tr cương TN S c b n v t li u Cách tính tốn giá tr b ng: (2) Xác nh ng kính tương ương dt : ta có: ρ.V = M ⇔ ρ πd t L = M ⇔ dt = 4M × 1000 (mm) πρL M (kgf - daN) tr ng lư ng m u thép, ρ tr ng lư ng riêng = 7850 daN/m3, L (m) chi u dài m u thép πd t (mm2) Lực kéo chảy (5) Gi i h n ch y σ c = (N/mm2) Diện tích (3) Di n tích thép A = (7) Gi i h n b n σ b = Lực kéo đứt (N/mm2) Diện tích tb (8) Giá tr trung bình c a gi i h n ch y σ c = tb (9) Giá tr trung bình c a gi i h n b n σ b = 1.4.2 Xác nh dãn dài tương Trong ó: dãi dài tương σmẫu + σmẫu + σmẫu c c c σmẫu + σmẫu + σmẫu b b b iε i (theo TCVN): ε = L1 − L × 100 (%) L0 L0 = 5d (d: ng kính danh nh c a m u thép) L1 : dãn o c t thí nghi m (l y b ng 1.1) ε tb = ε1 + ε + ε 3 ánh giá mác thép d a vào ch tiêu sau ây: Gi i h n ch y Gi i h n b n (N/mm2) (N/mm2) (%) CI Min 240 Min 380 ≥ 25 CII Min 300 Min 500 ≥ 19 CIII Min 400 Min 600 ≥ 14 Mác thép GV: Lê Văn Bình giãn dài Tr cương TN S c b n v t li u Trư ng i h c M TPHCM Khoa K thu t & Cơng ngh K T QU THÍ NGHI M V T LI U THÉP TEST RESULTS ON STEEL BARS Sinh viên th c t p L p Nhóm Tiêu chu n thí nghi m Tiêu chu n ánh giá : : : : TCVN 197 – 02 : TCVN 1561 – 85 K T QU THÍ NGHI M TH KÉO THÉP (Tensile Test Results) ng kính (mm) Stt Danh nh Lõi Gân d c Diameter Chi u Dài (mm) L c kéo ch y (kN) L c kéo t (kN) dãn (mm) Weight Gân xiên Tr ng lư ng (g) Length Yield Load Breaking Load Elongation M u1 M u2 M u3 Stt dt (mm) A (mm2) Cross area Gi i h n ch y σc (N/mm2) Yield Strength Gi i h n b n σb (N/mm2) Tensile Strength dãn dài (%) Elongation σc Trung bình σb Trung bình ε Trung bình Mác Thép Grade M u1 M u2 M u3 GV: Lê Văn Bình Tr cương TN S c b n v t li u BÀI TH C HÀNH S V t li u kim lo i – phương pháp th u n (Metals – Method of bending test) 2.1 Tiêu chu n thí nghi m : TCVN 198-1985 Tiêu chu n thay th cho tiêu chu n 197:1966 quy nh phương pháp xác nh kh ch u bi n d ng d o c a kim lo i h p kim c bi u th b ng góc u n nhi t 20 ± 150C (khơng áp d ng th ng, dây kim lo i m i hàn) 2.2 M c ích thí nghi m ành giá kh bi n d ng d o c a kim lo i thơng qua góc u n α 2.3 Thi t b thí nghi m Các thi t b dùng th c hi n g m có: - Máy nén th y l c v n (hình 1a) - B gá th u n, g i u n - kính lúp quan sát v t n t 2.4 Trình t thí nghi m B n ch t c a phương pháp m u th c em bi n d ng d o b ng cách u n xung quanh m t g i u n có ng kính xác nh ho c n xu t hi n v t n t nh tác d ng c a m t ngo i l c có hư ng khơng i GV: Lê Văn Bình Tr cương TN S c b n v t li u ng kính g i u n c ch n theo quy Mác thép Góc u n CI 1800 CII 1800 CIII 1800 nh sau: G iu n 5d 3d 3d Th u n có th ti n hành theo m t phương pháp sau ph thu c u c u c a s n ph m th : - U n n t c góc u n cho trư c - U n n xu t hi n v t n t u tiên mi n kéo ng v i góc u n cho trư c - U n n c nh c a m u th ti p xúc v i Chú ý: t i tr ng tác d ng lên m u ch m u bi n d ng d o phát sinh t 2.5 ánh giá k t qu Dùng kính lúp quan sát mi n kéo sau th u n, ghi k t qu vào biên b n th (có v t n t hay khơng, t u c u hay khơng t) GV: Lê Văn Bình Tr 10 cương TN S c b n v t li u Trư ng i h c M TPHCM Khoa K thu t & Cơng ngh K T QU THÍ NGHI M V T LI U THÉP TEST RESULTS ON STEEL BARS Sinh viên th c t p L p Nhóm Tiêu chu n thí nghi m Tiêu chu n ánh giá : : : : TCVN 197 – 02 : TCVN 1561 – 85 K T QU THÍ NGHI M TH U N THÉP (Bending Test Results) Stt M u th Sample G iu n Bend Diameter Góc u n Angle K t qu Results GV: Lê Văn Bình Tr 11 cương TN S c b n v t li u BÀI TH C HÀNH S V t li u kim lo i – Xác nh mo un àn h i E (Metals – Method for determination of modulus of elasticity) 3.1 Tiêu chu n thí nghi m : TCVN 197-1985 Tiêu chu n thay th cho tiêu chu n 197:1966 áp d ng cho vi c th kéo tĩnh c a kim lo i nhi t 20 ± 15oC xác nh c trưng h c (tr thép t m có b dày nh 0,5mm thép có ng kính nh 3mm) 3.2 M c ích thí nghi m Xác nh mo un àn h i c a thép E 3.3 Thi t b thí nghi m Các thi t b dùng th c hi n g m có: - Máy nén th y l c v n (hình 1a) - Thư c k p, thư c thép - Cân i n t , thi t b o bi n d ng extensometer 3.4 Trình t thí nghi m Th c hi n bư c thí nghi m Bài th c hành 1, lưu ý vi c g n thi t b o bi n d ng m u c bi n d ng tương i c a m u N u th c hi n b ng máy i n t , có s li u chi ti t t ng q trình tăng t i dãn c a m u thép, ta có th tinh tốn mo un bi n d ng àn h i thơng qua quan h gi a ng su t bi n d ng, ho c có th dùng extensometer o riêng 3.5 Tính tốn k t qu thí nghi m Mo un àn h i c xác nh theo quan h gi a ng su t & bi n d ng theo quy lu t n tính ( àn h i): E= σ1 − σ ∆σ = , ε1 − ε ∆ε Trong ó: σ1, σ0 ng su t t i th i i m b t kỳ mi n àn h i c a m u ε1, ε0 bi n d ng tương i ng v i th i i m ng su t L n lư t l y i m mi n àn h i (t i thi u i m, v i l n gia t i) Chú ý: σ = GV: Lê Văn Bình P ∆L , ε= A L Tr 12 cương TN S c b n v t li u Trư ng i h c M TPHCM Khoa K thu t & Cơng ngh K T QU THÍ NGHI M MODUN ÀN H I C A THÉP TEST RESULTS OF MODULUS OF ELASTICITY Sinh viên th c t p L p Nhóm Tiêu chu n thí nghi m Tiêu chu n ánh giá : : : : TCVN 197 – 02 : TCVN 1561 – 85 Stt dt (mm) A (mm2) σ1 (Mpa) σ0 (Mpa) ε1 ε2 E (Mpa) Trung bình (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (10) Gia t l n1 Gia t l n2 Gia t l n3 Gia t l n4 i i i i GV: Lê Văn Bình Tr 13 cương TN S c b n v t li u BÀI TH C HÀNH S Bê tơng n ng – Phương pháp xác nh cư ng ch u nén (Heavyweight Concrete – Method for determination of compressive strength) 4.1 Tiêu chu n thí nghi m: TCVN 3118:1993 Tiêu chu n quy nh phương pháp xác n ng 4.2 M c ích thí nghi m Xác nh cư ng ch u nén Rn 4.3 Thi t b thí nghi m - Máy nén th y l c - Thư c thép B nh cư ng ch u nén c a bê tơng i u n x lý s li u C n i u n l c nén Bu ng nén m u B i u n l c nén t c Các thơng s k thu t c a thi t b : • Máy nén Model ADR 2000 Standard • L c nén l n nh t 2000 KN • ng kính m u lăng tr Ø150 x 300 • Cơng su t máy 1350 W • H bu ng nén max 340mm • B bu ng nén max 260mm • T ng tr ng lư ng 750 kg GV: Lê Văn Bình Tr 14 cương TN S c b n v t li u 4.4 Trình t thí nghi m M u thí nghi m m u hình l p phương có kính thư c 150 × 150 × 150 mm Bư c 1: Xác nh kích thư c m u bêtơng thí nghi m Bư c 2: t m u vào máy nén cho m t ch u nén n m úng tâm th t dư i c a máy V n hành máy cho m t c a m u ti p c n nh nhàng v i th t c a máy Bư c 3: Tăng t i liên t c v i v n t c khơng i b ng ± daN/cm2 giây cho t i m u b phá ho i Bư c 4: Xác nh l c phá ho i Pmax 4.5 Tính tốn k t qu thí nghi m Cư ng ch u nén c a bê tơng c xác nh theo cơng th c: Rn = α P A Trong ó: P: l c phá ho i m u (daN) A: di n tích ch u nén (cm2) α h s tính i k t qu th nén c a m u khác v m u chu n l p phương có c nh 15cm B ng h s tính i: Hình dáng kích thư c viên m u (mm) H s α M u l p phương 100 × 100 × 100 0,91 150 × 150 × 150 1,00 200 × 200 × 200 1,05 300 × 300 × 300 1,10 M u tr 1,16 Φ 71,4 × 143 Φ 100 × 200 1,20 Φ 150 × 300 1,24 Φ 200 × 400 GV: Lê Văn Bình Tr 15 cương TN S c b n v t li u Trư ng i h c M TPHCM Khoa K thu t & Cơng ngh K T QU THÍ NGHI M CƯ NG CH U NÉN C A BÊ TƠNG RESULTS OF CONCRETE COMPRESSIVE STRENGTH Sinh viên th c t p L p Nhóm Tiêu chu n thí nghi m STT Kích thư c m u (mm) Ngày úc (Cast date) : : : : TCVN 3118:1993 Ng y th (Test date) Tu i (Age) L c phá ho i m u (Max load) (kN) Cư ng (Mpa) Cư ng trung bình (Mpa) ánh giá GV: Lê Văn Bình Tr 16 cương TN S c b n v t li u BÀI TH C HÀNH S Bê tơng n ng – Phương pháp xác nh cư ng ch u kéo u n (Heavyweight Concrete – Method for determination of flexural tensile strength) 5.1 Tiêu chu n thí nghi m: TCVN 3119:1993 Tiêu chu n quy nh phương pháp xác nh cư ng ch u kéo u n c a bê tơng n ng 5.2 M c ích thí nghi m Xác nh cư ng ch u kéo u n Rku, cư ng ch u kéo d c tr c Rk 5.3 Thi t b thí nghi m - Máy nén th y l c - Thư c kim lo i 5.4 Trình t thí nghi m M u thí nghi m m u có kính thư c 150 × 150 × 600 mm Bư c 1: Xác nh kích thư c m u bêtơng thí nghi m Bư c 2: t m u th vào máy theo sơ tính sau: Bư c 3: Tăng t i liên t c u n m u v i v n t c khơng i b ng ± daN/cm2 giây cho t i m u b phá ho i Bư c 4: Xác nh l c phá ho i Pmax 5.5 Tính tốn k t qu thí nghi m Cư ng ch u nén c a bê tơng c xác nh theo cơng th c: PL R ku = γ ab Trong ó: P : t i tr ng u n g y m u (daN) b : chi u r ng × chi u cao m u th (cm) GV: Lê Văn Bình Tr 17 cương TN S c b n v t li u L : kho ng cách gi a hai g i t a (cm) γ : h s tính i cư ng kéo u n sang m u chu n kích thư c 150 × 150 ×150 mm B ng h s tính i γ Cư ng ch u kéo d c tr c c a bê tơng c tính theo cư ng ch u kéo u n: R k = 0,58R ku GV: Lê Văn Bình Tr 18 cương TN S c b n v t li u Trư ng i h c M TPHCM Khoa K thu t & Cơng ngh K T QU THÍ NGHI M CƯ NG CH U KÉO KHI U N C A BÊ TƠNG RESULTS OF CONCRETE FLEXURAL TENSILE STRENGTH Sinh viên th c t p L p Nhóm Tiêu chu n thí nghi m STT Kích thư c m u (mm) Ngày úc (Cast date) : : : : TCVN 3119:1993 Ng y th (Test date) Tu i (Age) L c phá ho i m u (Max load) (kN) Cư ng ch u kéo u n (Mpa) Cư ng trung bình (Mpa) ánh giá GV: Lê Văn Bình Tr 19 cương TN S c b n v t li u BÀI TH C HÀNH S Kim lo i – Phương pháp xác nh mo un bi n d ng trư t G (Metal – Method for determination of shear modulus) 6.1 M c ích thí nghi m Xác nh mơ un àn h i trư t G c a thép 6.2 Thi t b thí nghi m Máy th xo n NDW-200 Momen xo n c c i 200Nm Kho ng cách gi a hai u k p: ∼ 500mm 6.3 Trình t thí nghi m GV: Lê Văn Bình Tr 20 cương TN S c b n v t li u Xác nh kích thư c m u thí nghi m ưa m u vào ngàm k p, i u ch nh v trí ngàm úng v i kích thư c m u Tăng momen xo n liên t c v i v n t c khơng i Quan sát bi u quan h momen xo n / góc xo n/ bi n d ng Ghi lai s li u thí nghi m 6.4 Tính tốn k t qu thí nghi m (i) Có th tính tốn G gián ti p qua thí nghi m o E c a thép theo cơng th c: G= E 2(1 + υ) (ii) Tính tốn G tr c ti p t k t qu thí nghi m: ϕ AB = Trong ó: M × L AB M × L AB (M1 − M o ) × L AB ⇔G= = GI p ϕ AB I p (ϕ1 − ϕo ).I p LAB - kho ng cách gi a hai i m A B thép Ip = πd - mơmen qn tính 32 M1, M0 - mơmen xo n c c c c a thép hai l n gia t i ϕ1, ϕ0 - góc xo n tương i gi a hai i m A B c thi t b o 6.5 Nh n xét, ánh giá k t qu thí nghi m GV: Lê Văn Bình Tr 21 cương TN S c b n v t li u Trư ng i h c M TPHCM Khoa K thu t & Cơng ngh K T QU THÍ NGHI M XÁC NH MO UN BI N D NG TRƯ T G RESULTS OF SHEAR MODULUS G Sinh viên th c t p L p Nhóm Tiêu chu n thí nghi m : : : : TCVN 3119:1993 Stt d (mm) L (mm) M0 (Nm) M1 (Nm) ϕ0 ϕ1 G (Mpa) Trung bình (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (10) Gia t l n1 Gia t l n2 Gia t l n3 Gia t l n4 i i i i GV: Lê Văn Bình Tr 22