BC TNCT

Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH LỜI MỞ ĐẦU Môn học Thí Nghiệm Công Trình môn học chuyên ngành, giới thiệu cho sinh viên ngành xây dựng làm quen với máy móc, thiết bị dùng nghiên cứu thực nghiệm, giúp sinh viên nắm sở thí nghiệm thực hành lĩnh vực xây dựng Bên cạnh giúp sinh viên củng cố phát triển thêm môn học sở Sức bền vật liệu, Cơ học kết cấu môn học chuyên ngành Kết cấu bê tông cốt thép, Kết cấu gạch đá, Kết cấu thép gỗ Đồng thời giúp sinh viên nắm phương pháp thực nghiệm để giải toán mà lý thuyết xác định Sau học môn Thí Nghiệm Công Trình sinh viên phải làm thí nghiệm đơn giản để xác định ứng suất, biến dạng trạng thái chịu tải trọng kết cấu chịu lực cột nén tâm, cột nén lệch tâm, dầm dàn Từ sở giúp cho sinh viên thực thí nghiệm phức tạp phòng thí nghiệm trường Phương pháp thí nghiệm công trình đa dạng hướng dẫn giới thiệu thí nghiệm SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG Trang: Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH BÀI THÍ NGHIỆM SỐ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KHÔNG PHÁ HOẠI XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG BẰNG SÚNG BẬT NẢY (TCVN 9334:2012) 1.1 Tóm tắt nội dung phương pháp Đây phương pháp xác định cường độ bê tông theo độ cứng bề mặt vật liệu Quan hệ thực nghiệm R-n thể dạng bảng số hay biểu đồ chuẩn Dựa vào đó, có trị trung bình độ nảy nTB đo vùng mẫu thử, tra bảng hay biểu đồ lập sẵn bê tông loại xác định cường độ bê tông vùng tương ứng R 1.2 Thiết bị thí nghiệm Súng bật nảy Schmidt biểu đồ R-n có sẵn thân súng Hình 1.1 Súng bật nảy Schmidt 1.3 Tiến hành thí nghiệm Dùng súng bắn theo phương ngang ba vùng mẫu thử, vùng tiến hành bắn 16 lần lấy 10 trị số bật nảy n i (bỏ qua giá trị bật nảy nhỏ giá trị bật nảy lớn nhất) Ghi kết vào bảng Các điểm bắn cách 30mm cách mép mẫu thử 5mm (đối với cấu kiện 50mm) SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG Trang: Báo cáo thí nghiệm công trình 1.4 GVHD: TRẦN BÁ CẢNH Tính toán xử lý kết thí nghiệm Xác định cường độ bê tông R theo phương pháp thử súng: vào trị số bật nảy trung bình vùng nTB, tra biểu đồ có sẵn thân súng xác định cường độ bê tông vùng R Cường độ bê tông mẫu thử RTB trung bình cộng ba vùng kiểm tra Tên kiện cấu STT thử vùng Trị số bật nảy ni nTB (vạch) (vạch) 1(đứng) 2(đứng) 3(ngang) 25 20 20 16 22 23 22 22 20 23 32 22 22 21 21 20 18 23 21 18 22 22 24 24 23 22 26 26 20 21 26 20 16 26 19 20 24 28 26 20 21 24 26 26 19 24 29 29 R RTB (Kg/cm2) (Kg/cm2) 21.5 160 22.2 165 23.7 138 154,33 Kiểm tra sai lệch kết cường độ chịu nén thực tế kết cường độ thí nghiệm súng bật nảy: RTB − Rn 154,33 − 204, 44 ∆1 = 100 = 100= − 24,51(%) Rn 204, 44 Trong đó: Rn= Cường độ chịu nén mẫu thử có từ thí nghiệm phá hoại mẫu R n = 46000 = 204, 44(kg / cm ) 15.15 Nhận xét: cường độ chịu nén thực tế cao cường độ thí nghiệm súng bật nảy vì: SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG Trang: Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH + Thí nghiệm súng bật nảy đòi hỏi mặt phẳng mẫu đồng nhất, tạo ma sát mẫu vật tốt để đầu súng nhận lực phản lại cách tốt + Nén thực tế mẫu làm việc thật cho ta kết xác qua lần đọc, sử dụng sún bật nẩy phải thông qua hai lần đọc (tra bảng) mắt dẫn đến sai số lớn SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG Trang: Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH BÀI THÍ NGHIỆM SỐ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KHÔNG PHÁ HOẠI XÁC ĐỊNH CHẤT LƯỢNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM (TCVN 9357:2012) 2.1 Xác định cường độ chịu nén 2.1.1 Tóm tắt nội dung phương pháp Việc xác định cường độ bê tông phương pháp siêu âm chủ yếu dựa mối quan hệ thực nghiệm cường độ chịu nén R (kG/cm2) với tốc độ truyền sóng siêu âm V (km/s) Quan hệ biểu diễn chuẩn dạng đồ thị biểu thị gần thông qua hàm quan hệ R= a.V4 Trong đó, a= Hệ số thực nghiệm (được xác định thông qua hệ mẫu chuẩn lập phương 150x150x150cm đúc kèm theo) 2.1.2 Thiết bị thí nghiệm Máy siêu âm bê tông Hình 2.1 Máy siêu âm bêtông 2.1.3 Tiến hành thí nghiệm Thực siêu âm theo phương pháp đo xuyên hai vùng cấu kiện (thường măt bên, vùng lấy giá trị thời gian truyền sóng ti SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG Trang: Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH Hình 2.2 Các phương pháp siêu âm Tương tự đo thời gian truyền sóng qua mẫu chuẩn lập phương tilp Nén phá hoại hoàn toàn mẫu để có giá trị cường độ chịu nén Rlp 2.1.4 Tính toán kết thí nghiệm Vận tốc truyền sóng V xác định theo công thức: V= L (Km/s) T Trong đó: L= Khoảng cách đầu dò (mm) t= Thời gian truyền sóng ( µ s ) Xác định hệ số thực nghiệm a: a = Rlp (V ) lp Trong đó: Rlp= Cường độ chịu nén mẫu chuẩn (kG/cm2) Vlp= Vận tốc truyền sóng trung bình mẫu chuẩn (Km/s) lp Vlp = 150 / tTB Kết tính toán ghi vào bảng sau: Tên cấu kiện Vùng Thời gian truyền sóng tTB ( L V VTB R thí µ s ) (mm) (Km/s) (Km/s) (kG/cm2) a ti ( µ s ) nghiệm 39,1;38;38,3;37,8;40,3 38,7 150 3,88 39,4;40,4;37,3;38,9;37, 38,7 150 3,87 44,2;42,8;41,2;40,7;42,4 42,26 150 3,55 SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG 3,77 209 1,03 Trang: Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH BÀI THÍ NGHIỆM SỐ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KHÔNG PHÁ HOẠI XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ NÉN BÊTÔNG SỬ DỤNG KẾT HỢP MÁY ĐO SIÊU ÂM VÀ SÚNG BẬT NẨY (TCVN 9335:2012) 3.1 Tóm tắt nội dung phương pháp Phương pháp xác định cường độ nén bê tông thí nghiệm dựa mối tương quan cường độ nén bê tông R với hai số đo đặc trưng phương pháp không phá hoại vận tốc xuyên v siêu âm độ cứng bề mặt bê tông qua trị số n đo súng thử bê tông loại bật nẩy (quan hệ R-v, n) Ngoài ra, sử dụng số liệu kỹ thuật có liên quan đến thành phần bê tông Cường độ nén bê tông xác định biểu đồ bảng tra thông qua vận tốc siêu âm trị số bật nẩy đo bê tông cần thử Giá trị cường độ nén loại bê tông quy ước gọi bê tông tiêu chuẩn dùng để xây dựng Hình 3.1, Bảng 3.5 3.2 Thiết bị thí nghiệm Máy siêu âm bê tông súng bật nảy Schmidt 3.3 Tiến hành thí nghiệm Bề mặt bê tông cần thử phải phẳng, nhẵn, không ướt, khuyết tật, nứt, rỗ Nếu bề mặt bê tông có lớp vữa trát lớp trang trí trước đo phải đập bỏ mài phẳng vùng kiểm tra Vùng kiểm tra bề mặt bê tông phải có diện tích không nhỏ 400 cm Trong vùng, tiến hành đo điểm siêu âm 10 điểm súng, theo thứ tự đo siêu âm trước, đo súng sau Nên tránh đo theo phương đổ bê tông Công tác chuẩn bị tiến hành đo siêu âm phải tuân theo tiêu chuẩn TCVN 9357:2012 Vận tốc siêu âm vùng ( vi ) giá trị trung bình vận tốc siêu âm điểm đo vùng (vi) Thời gian truyền xung siêu âm điểm đo vùng so với giá trị trung bình không vượt ± 5% Những điểm đo không SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG Trang: Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH thỏa mãn điều kiện phải loại bỏ trước tính vận tốc siêu âm trung bình vùng thử Công tác chuẩn bị tiến hành đo súng thử bê tông loại bật nẩy phải tuân theo tiêu chuẩn TCVN 9334:2012 Khi thí nghiệm, trục súng phải nằm theo phương ngang (góc α = 0o) vuông góc với bề mặt cấu kiện Trị số bật nẩy vùng kiểm tra ( n i) giá trị trung bình điểm đo vùng (ni) sau loại bỏ điểm có giá trị chênh lệch vạch so với giá trị trung bình tất điểm đo vùng thí nghiệm Bảng 3: Số liệu siêu âm bắn súng Điểm t 39,6 37 39,2 39,8 39 36,7 n 26 28 22 30 27 30 37,5 26 39,4 29 40,2 29 10 38,8 30 Siêu âm n 32 30 32 24 30 30 Bắn súng Kết đo máy siêu âm súng ghi theo bảng sau Kí hiệu cấu kiện kiểm Thứ tự điểm kiểm SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG Đo máy đo siêu âm Đo súng Rc Trang: Báo cáo thí nghiệm công trình tra tra 10 GVHD: TRẦN BÁ CẢNH li ti vi vi ni mm µs m/s m/s 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 39,6 37 39,2 39,8 39 36,7 37,5 39,4 40,2 38,8 3,788 4,054 3,827 3,769 3,846 3877,5 4,087 4,000 3,807 3,731 3,866 vạch vạch 32 30 32 30,8 ni MPa 30 30 3.4 Tính toán, xử lý kết thí nghiệm Xác định cường độ bê tông cấu kiện kết cấu xây dựng tiến hành theo bước sau đây: + Xem xét bề mặt cấu kiện, kết cấu để phát khuyết tật (nứt, rỗ, trơ cốt thép) bê tông + Xác định số liệu kĩ thuật có liên quan đến thành phần bê tông dùng để chế tạo cấu kiện, kết cấu xây dựng: Loại xi măng, hàm lượng xi măng (kg/m 3), loại cốt liệu lớn đường kính lớn cốt liệu (Dmax) + Lập phương án thí nghiệm, chọn số lượng cấu kiện, kết cấu cần kiểm tra số vùng kiểm tra cấu kiện kết cấu theo TCVN 9334:2012 + Chuẩn bị tiến hành đo máy đo siêu âm súng bật nẩy theo dẫn mục + Tính toán cường độ bê tông từ số liệu đo Cường độ nén cấu kiện, kết cấu bê tông (R) giá trị trung bình cường độ bê tông vùng kiểm tra SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG Trang: Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH k Ri R= ∑ i =1 k Trong đó: k= số vùng kiểm tra cấu kiện, kết cấu; Ri= cường độ nén vùng kiểm tra thứ i; Ri xác định theo công thức: Ri = C0 x R0 R0 cường độ nén vùng kiểm tra thứ i xác định Bảng tương ứng với vận tốc siêu âm vi trị số bật nẩy ni đo vùng đó: suy ra: R0=21,801Mpa C0 hệ số ảnh hưởng dùng để xét đến khác thành phần bê tông vùng thử bê tông tiêu chuẩn C0 xác định theo công thức: C0 = C1 x C2 x C3 x C4 Trong đó: C1= hệ số ảnh hưởng mác xi măng sử dụng để chế tạo cấu kiện kết cấu xây dựng, lấy theo Bảng 3.1 C2= hệ số ảnh hưởng hàm lượng xi măng sử dụng cho m bê tông, lấy theo Bảng 3.2; C3= hệ số ảnh hưởng loại cốt liệu lớn sử dụng để chế tạo cấu kiện, kết cấu, lấy theo Bảng 3.3 C4= hệ số ảnh hưởng đường kính lớn cốt liệu sử dụng để chế tạo cấu kiện, kết cấu xây dựng, lấy theo Bảng 3.4 Bảng 3.1 - Hệ số ảnh hưởng loại xi măng C1 Mác xi măng SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG C1 Trang: 10 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH Hình 4.3 Thiết bị ghi tín hiệu P3500, chuyển kênh SB10 Strain gage Hình 4.4 Đồng hồ đo chuyển vị bé dialmicrometer 4.5 Sơ đồ thí nghiệm vị trí đo độ võng, biến dạng Hình 4.5 Sơ đồ thí nghiệm Có vị trí đo chuyển vị I, II, III, IV Có vị trí đo biến dạng 1, 2, 3, 4, Diện tích dàn: F1=F3=F4=F5= 6.16cm2; F2= 4.7cm2 4.6 Quy trình thí nghiệm Kiểm tra lại dàn thép, vị trí thiết bị đo biến dạng, chuyển vị Dự tính cấp gia tải ∆P (kG/cm2) kích thủy lực : Diện tích Piston : Fpiston = SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG πD 16 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH Từ ta suy lực tác dụng lên dầm thông qua hai quang treo đòn gia tải: P = AFpiston (kG) Ở đây, A= trị số đọc kích thủy lực (kG/cm2) Gia tải theo cấp tải: – 10 – 20 – 30 – 40 (daN/m2) Đầu tiên tiến hành gia tải thử với tải trọng cấp thứ quan sát làm việc dụng cụ đo toàn mô hình thí nghiệm Nếu phát cố cần điều chỉnh lại Nếu chúng làm việc bình thường hạ tải không Đọc số liệu ban đầu (tương ứng với P=0) dụng cụ đo Tiến hành tác dụng tải trọng theo cấp Sau bơm kích thủy lực đạt trị số lực cần thiết phải dùng lại 5-7 phút ghi số liệu dụng cụ đo Sau đọc số liệu dụng cụ đo ứng với cấp tải trọng cuối tiến hành hạ tải không Quá trình giảm tải phải thực từ từ, cấp ngược với trình tăng tải ghi số liệu tương ứng để có nhận xét trình làm việc thuận nghịch Kết thí nghiệm ghi bảng sau: Kết đo lần 1: Áp lực (daN/cm2) 10 20 30 40 Số đọc chuyển vị kế (mm) I II III IV 13 10 34 12.85 10.2 1.24 33.76 12.56 10.59 1.72 33.30 12.27 10.99 2.21 33.10 11.97 11.42 2.71 32.70 Số đọc máy đo biến dạng ( µε ) -1924 -1243 -2481 -1469 -1914 -1242 -2471 -1485 -1893 -1240 -2446 -1511 -1870 -1238 -2420 -1538 -1846 -1234 -2394 -1566 -2163 -2178 -2208 -2242 -2279 Số đọc máy đo biến dạng ( µε ) -1925 -1243 -2482 -1464 -1914 -1241 -2472 -1481 -1893 -1239 -2447 -1509 -1871 -1236 -2421 -1539 -1849 -1233 -2395 -1568 -2161 -2179 -2210 -2243 -2283 Kết đo lần 2: Áp lực Số đọc chuyển vị kế (mm) II III IV (daN/cm2) I 12.60 10.2 1.1 33.99 10 12.35 10.60 1.34 33.73 20 12.10 11.1 2.31 33.27 30 11.85 11.35 2.81 32.80 40 11.97 11.42 2.71 32.35 Giá trị trung bình lần đo: SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG 17 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH Biến dạng ( µε ) Chuyển vị (mm) I II III IV 12.495 10 33.995 -1923.5 -1243 -2480 -1465.5 -2162.5 10 12.34 10.205 1.255 34.245 -1913 -1242 -2470 -1482 -2179 20 12.05 10.6 1.735 33.285 -1892 -1240 -2445.5 -1509 -2210 30 12.76 10.995 2.225 33.315 -1869.5 -1238.5 -2419.5 -1537.5 -2243.5 40 11.495 11.41 2.715 32.35 -1846.5 -1234.5 -2394.5 -1566.5 -2282 Chuyển vị biến dạng qua từng cấp tải ( so với cấp tải áp lực 0) Biến dạng ( µε ) Chuyển vị (mm) Áp lực (daN/cm2) I II III IV 0 0 0 0 0 10 0.155 0.205 0.255 0.25 10.5 10.5 16.5 16.5 20 0.455 0.6 0.735 0.71 31.5 35.5 43.5 47.5 30 0.735 0.995 1.225 0.68 54 5.5 61 72 81 40 1.03 1.41 1.715 1.645 77 8.5 86 101 119.5 4.7 Tính toán lý thuyết Tải trọng tác dụng lên mắt dàn: P md =0.5 AFpiston với A nhẫn giá trị là: 0, 10, 20, 30, 40 Tính ứng suất: σ i = Ni Ở Ni= lực dọc dàn xác định Fi phần mềm tính kết cấu SAP 2000 Xác định biến dạng theo định luật Hooke: ε i = σi E Chuyển vị vị trí chọn xác định phần mềm tính kết cấu SAP 2000 Kết tính toán ghi bảng sau: SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG 18 Báo cáo thí nghiệm công trình Áp lực (daN/ cm2) Lực tác dụng Pmd (kN) GVHD: TRẦN BÁ CẢNH Chuyển vị (mm) Lực dọc N (kN) I II III IV 0 0 0 0 0 10 1,227 0,177 0,32 0,463 0,592 1,275 0,152 1,275 -4,544 -4,544 20 2,454 0,247 0,448 0,649 0,83 2,256 0,154 2,256 -8,218 -8,218 30 3,681 0,294 0,532 0,77 0,984 3,237 0,155 3,237 -11,89 -11,89 40 4,908 0,289 0,523 0,756 0,967 4,120 0,156 4,120 -15,19 -15,19 Áp lực (daN/c m2) Lực tác dụng Pmd (kN) Ứng suất σ(kN/m2) Biến dạng ε (10-6) 5 0 0 0 0 0 0 10 1,227 2069,8 323,4 2069,8 -7377 -7377 9,86 1,54 9,86 -35,13 -35,13 20 2,454 3662,3 327,66 3662,3 -13341 -13341 17,44 1,56 17,44 -63,53 -63,53 30 3,681 5254,9 329,79 5254,9 -19305 -19305 25,02 1,57 25,02 -91,93 -91,93 40 4,908 6688,3 331,91 6688,3 -24670 -24670 31,85 1,58 31,85 -117,5 -117,5 4.8 So sánh kết lý thuyết thực nghiệm Kết so sánh lý thuyết thực nghiệm thể hai đồ thị biểu mối quan hệ P – ε (Lực tác dụng biến dạng) P – Δ (Lực tác dụng chuyển vị) Trong đồ thị có đường thể kết theo thực nghiệm đường thể kết theo lý thuyết Hình 4.6; Hình 4.7 Độ sai lệch lý thuyết thực nghiệm xác định sau: + Độ sai lệch biến dạng vị trí: S BD = ε TN − ε LT 100 ε LT + Độ sai lệch chuyển vị điểm I: SCV = ∆TN − ∆ LT 100 ∆ LT Ta có kết bảng sau: Vị trí SBD (%) -58 -81 -63 16 SCV (%) SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG I II III IV 72 63 56 41 19 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH Hình 4.6 Biểu đồ quan hệ P – ε Hình 4.7 Biểu đồ quan hệ P – Δ 4.9 Nhận xét kết thí nghiệm Theo lý thuyết vật liệu làm việc miền đàn hồi, biến dạng tăng tuyến tính Đường biến dạng lý thuyết thực tế có có dạng gần tương tự vị trí 4, Còn vị trí theo lý thuyết dàn gần không biến dạng thực tế biến dạng dàn lớn nhiều SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG 20 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH Theo lý thuyết vật liệu làm việc miền đàn hồi, độ võng tăng tuyến tính Biểu đồ lý thuyết thực tế có dạng giá trị gần giống nhau, ngoại trừ vị trí IV có khác biệt tương đối nhiều • Nguyên nhân dẫn đến sai lệch: Sai số thiết bị thí nghiệm: phận kích lực Hình dạng, kích thước dàn không xác, đo biến dạng phải lấy giá trị ban đầu khác để làm trung gian… Dụng cụ thí nghiệm, kết cấu dàn thép sử dụng làm thí nghiệm nhiều lần nên không đảm bảo xác ban đầu Điểm đặt tương đối thí nghiệm, sap2000 tuyệt đối xác Sai số trình đọc kết dụng cụ đo, kim đo không chạm hoàn toàn vào kết cấu, người thí nghiệm chạm vào kết cấu làm ảnh hưởng kết đo,… Mô hình sap2000 mang tính tương đối, 2L không xoay lên ngang ý muốn SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG 21 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH BÀI THÍ NGHIỆM SỐ THÍ NGHIỆM DẦM BÊTÔNG CỐT THÉP CHỊU UỐN Dầm chịu uốn loại kết cấu thường gặp công trình xây dựng Qua thí nghiệm này, sinh viên quan sát làm việc vùng bê tông kết cấu dầm, biến dạng, hình thành vết nứt, khớp dẻo ổn định tiến tới phá hoại 5.1 Mục đích thí nghiệm Nghiên cứu ứng xử dầm BTCT theo trạng thái giới hạn II + Quan hệ tải trọng – độ võng ( P – Δ) dầm BTCT So sánh kết tính toán lý thuyết số liệu đô đạc thực tế + Đo biến dạng dầm BTCT, so sánh kết đo với lý thuyết 5.2 Sơ đồ thí nghiệm cấu tạo dầm Hình 5.1 Cấu tạo dầm BTCT Hình 5.2 Sơ đồ bố trí thiết bị gia tải dầm Dầm bêtông cốt thép chịu uốn với nhịp L= 2.7m chịu tác dụng hai lực tập trung SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG 22 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH cách gối 0.9m Hình 5.1 Tiết diện dầm hình chữ nhật bxh= 15 x 25 cm Hình 5.1 Bêtông cấp độ bền B30, Rb= 17.5 Mpa Cốt thép dọc AII 2d12 + 3d14, thép đai AI d8a150 Hình 5.1 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ a= 25mm Hình 5.1 Cảm biến điện trở đo biến dạng thép đặt nhịp Biến trở loại chuẩn dài 10mm, 120 Ω , hệ số GF= 2.05 ±0.5% Hình 5.1 5.3 Thiết bị thí nghiệm Khung gia tải MAGNUS, kích thủy lực (Pmax= 200kN) Hình 5.2 Đồng hồ đo độ võng dầm (dial micrometers) Cảm biến điện trở đo biến dạng thép Hệ thống thu nhận tín hiệu cảm biến (P3500 + SB10) 5.4 Trình tự thí nghiệm Cấp tải trọng lấy 1/10 giá trị tải trọng phá hoại dầm Hai tải tập trung áp đặt lên dầm kích thủy lực Trước thí nghiệm lấy kết đo cần phải gia tải thử kiểm tra với ba cấp đầu tiên, sau hạ tải không (P= 0) Đọc số liệu ban đầu (tương ứng với P= 0) dụng cụ đo Gia tải cấp khoảng 2kN tăng dần đến khoảng P= 10kN Sau cấp tải cần giữ nguyên giá trị tải trọng từ 3-5 phút tiến hành đọc số liệu dụng cụ đo Kết thí nghiệm ghi bảng sau: Kết đo lần 1: Tải trọng (kN) 7.9 Số đọc chuyển vị kế (mm) I II III 4.86 6.1 5.2 4.98 6.19 5.15 5.13 6.38 5.33 5.32 6.56 5.48 5.42 6.75 5.65 Số đọc máy đo biến dạng (10-6) +2917 -0521 +2934 -0533 +2961 -0550 +2993 -0568 +3022 -0583 Kết đo lần 2: Tải trọng Số đọc chuyển vị kế (mm) SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG Số đọc máy đo biến dạng (10-6) 23 Báo cáo thí nghiệm công trình (kN) 7.9 I 4.87 5.0 5.15 5.34 5.45 GVHD: TRẦN BÁ CẢNH II 6.1 6.18 6.34 6.54 6.76 III 5.1 5.15 5.29 5.46 5.62 +2911 +2933 +2951 +2983 +3009 -0518 -0532 -0549 -0565 -0582 Xử lý kết thí nghiệm Giá trị trung bình lần đo Tải trọng (kN) 7.9 Số đọc chuyển vị kế (mm) I 4.865 4.99 5.14 5.33 5.435 II 6.1 6.185 6.36 6.55 6.755 III 5.15 5.15 5.31 5.47 5.635 Số đọc máy đo biến dạng (10-6) 2914 2933.5 2956 2988 3015.5 -519.5 -532.5 -549.5 -566.5 -582.5 Độ võng biến dạng qua từng cấp tải Tải trọng (kN) 7.9 Số đọc chuyển vị kế (mm) I 0.125 0.15 0.19 0.105 II 0.085 0.175 0.19 0.205 III 0 0.16 0.16 0.165 Số đọc máy đo biến dạng (10-6) 19.5 22.5 32 27.5 -13 -17 -17 -16 5.5 Tính toán theo lý thuyết Tiết diện dầm bêtông: bxh= 0.15x0.25m Diện tích cốt thép chịu kéo: As= 4.62cm2 Diện tích cốt thép chịu nén: As' = 2.26cm Lớp bê tông bảo vệ: a=a’= 25mm SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG 24 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH Tính thông số: α= Es 21× 104 = = 6.462 Eb 32.5 × 103 Tiết diện quy đổi: Ared = bh + α ( As + As' ) = 150 × 250 + 6.462 × (462 + 2.26) = 41946 mm Moment tĩnh tiết diện quy đổi: bh 150 × 2502 + α  aAs + (h − a ' ) As'  = + 6.462 [ 25 × 462 + (250 − 25) × 226 ] 2 = 5090728.8mm S red = 5090728.8 = 121.36mm 41946 y2 = h − y1 = 250 × 121.36 = 128.64mm y1 = Moment quán tính bêtông trục trung hòa: bh3 h  Ib = + bh  y1 − ÷ 12 2  150 × 2503 250   Ib = + 150 × 250 × 121.36 − ÷ = 195809360mm 12   Moment quán tính tiết diện quy đổi: I red = I b + α As ( y1 − a ) + α As' ( y2 − a ' ) = 239216602.5mm Mô men kháng uốn tiết diện quy đổi: Giả thiết ứng suất kéo cốt thép chịu kéo A s chịu, ứng suất nén bê tông cốt thép chịu nén chịu Ứng suất cốt thép chịu kéo vùng chịu nén tính theo công thức: σs = SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG M y1 M y2 ; σb = I red I red 25 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH Biến dạng tính theo công thức εs = σs σ ; εb = b Es Eb Sử dụng phần mềm Sap2000 để xác định nội lực chuyển vị dầm qua cấp tải kết thể bảng sau: Tải trọng (kN) 7.9 I 0.117 0.234 0.315 0.462 Chuyển vị (mm) II 0.131 0.263 0.394 0.519 Moment (kN.m) III 0.117 0.234 0.315 0.462 0.9 1.8 2.7 3.6 0.9 1.8 2.7 3.6 Kết tính toán ứng suất biến dạng Tải trọng (kN) 7.9 Ứng suất (kN/m2) 0 456.59 483.98 913.18 967.96 1369.77 1451.94 1826.36 1935.92 Biến dạng (10-6) 21.74 43.48 65.23 86.97 14.89 29.78 44.67 59.57 Kết so sánh lý thuyết thực nghiệm thể hai đồ thị biểu mối quan hệ P – ε ( Lực tác dụng biến dạng) P – Δ (Lực tác dụng chuyển vị) Trong đồ thị có đường thể kết theo thực nghiệm đường thể kết theo lý thuyết Độ sai lệch lý thuyết thực nghiệm xác định sau: + Độ sai lệch biến dạng: S BD = ε TN − ε LT 100 ε LT + Độ sai lệch chuyển vị: SCV = ∆TN − ∆ LT 100 ∆ LT SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG 26 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH 5.5 Vẽ biểu đồ so sánh lý thuyết thực tế 5.5.1 Biểu đồ P – Δ SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG 27 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH Nhận xét Dạng biểu đồ chuyển vị thực tế có dạng tuyến tính, phù hợp với tính toán lý thuyết Tại cấp tải, giá trị chuyển vị tính toán lý thuyết lớn giá trị chuyển vị thực tế, điều thực tế có làm việc chung bê tông cốt thép 5.5.2 Biểu đồ P – ε SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG 28 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH Nhận xét: Đối với vị trí 1, biến dạng lý thuyết thực tế có dạng tuyến tính giá trị chênh lệch lớn Nguyên nhân tính toán lý thuyết, giả thiết ứng suất kéo cốt thép chịu kéo chịu thực tế bê tông tham gia chịu phần Tại vị trí 2, đồ thị biến dạng lý thuyết thực tế có tương đồng hình dạng giá trị tính toán lý thuyết kê đến làm việc chung bê tông cốt thép chịu nén 5.6 Nhận xét kết thí nghiệm Nhận xét quy luật phân bố nội lực dầm bêtông cốt thép Đối chiếu sơ đồ tính với sơ đồ thí nghiệm Đánh giá sai lệch lý thuyết thực nghiệm, trình bày số nguyên nhân dẫn đến sai lệch SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG 29 Báo cáo thí nghiệm công trình GVHD: TRẦN BÁ CẢNH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hướng dẫn thực nghiệm môn học Thí nghiệm công trình – Trường Đại học xây dựng [2] TCVN 9334:2012 [3] TCVN 9357:2012 [4] TCVN 9335:2012 SVTH: TRƯƠNG TIẾN DŨNG 30