Thí nghiệm công trình
Trang 1MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 KHẢO SÁT DÀN THÉP HÌNH CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH 2
1.1 Mục đích thí nghiệm : 2
1.2 Cấu tạo và các kích thước của dàn thép : 2
1.3 Thiết bị thí nghiệm : 2
1.4 Sơ đồ thí nghiệm : 3
1.5 Qui trình thí nghiệm : 3
1.6 Số liệu thí nghiệm : 4
1.7 Cách tính toán lý thuyết về ứng suất, biến dạng, độ võng: 5
1.7.1 Chuyển vị tại các nút đồng hồ đo theo kết quả tính sap2000: 6
1.7.2 Biến dạng tại các điểm dựa vào kết quả bài toán SAP 6
1.8 Mối quan hệ P-δ tại vị trí đồng hồ 7
1.9 Mối quan hệ của P-ε tại các vị trí biến trở 9
CHƯƠNG 2 DẦM BÊTÔNG CỐT THÉP CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG TĨNH 13
2.1 Mục đích thí nghiệm: 13
2.2 Cấu tạo, kích thước dầm bê tông cốt thép và sơ đồ thí nghiệm: 13
2.2.1 Cấu tạo: 13
2.2.2 Kích thước: 13
2.2.3 Sơ đồ thí nghiệm: 14
2.3 Thiết bị thí nghiệm: 15
2.4 Quy trình tiến hành thí nghiệm: 15
2.5 Vẽ đồ thị quan hệ giữa P và chuyển vị giữa dầm ∆2 16
2.5.1 Kết quả thí nghiệm: 16
2.5.2 Vẽ đồ thị P- ∆: .17
2.5.3 Tính các thông số đặc trưng của tiết diện 19
2.5.4 Đồ thị P- ∆B: (theo TCVN 356 - 2005 ) 20
2.5.5 Đồ thị P- ∆ B 21
2.5.6 Tính toán chuyển vị theo lý thuyết SBVL 22
2.5.7 Đồ thị P- ∆ B 23
2.6 So sánh với kết quả lý thuyết tính toán SBVL, lý thuyết BTCT và số liệu thực đo Khi tải trọng tăng kết quả lý thuyết nào phù hợp với kết quả thực nghiệm hơn? Giải thích tại sao? 24
2.7 So sánh với thực nghiệm từ đồ thị: 25
2.8 Khi tải trọng tăng kết quả lý thuyết nào phù hợp với kết quả thực nghiệm hơn? Giải thích tại sao? 25
Trang 2CHƯƠNG 1 KHẢO SÁT DÀN THÉP HÌNH CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH
1.1 Mục đích thí nghiệm :
- Xác định ứng suất trong thanh dàn , độ võng , chuyển vị của dàn Từ đó so sánh kết quả giữa tính toán lý thuyết và thí nghiệm để kiểm tra sự phù hợp giữa 2 kết quả
1.2 Cấu tạo và các kích thước của dàn thép :
-Dàn thép hình thang 5 nhịp, mỗi nhịp cao 0.5 m, bước nhịp 1m
Trang 3-Thiết bị đo biến dạng: Cảm biến điện trở đo biến dạng thép (Strain gages) Biến trở loại 120Ω và
1 Vị trí đo biến dạng : ε i
2 Vị trí đo độ võng : Δ i
1.5 Qui trình thí nghiệm :
Dùng thước thép đo khoảng cách của dàn thép
Nối các dây đo cảm biến vào vị trí cần đo
Đặt các đồng hồ đo chuyển vị đúng vị trí cần đo và luôn chạm vào dàn thép khi tăng
tải
Đọc giá trị trên đồng hồ đo chuyển vị , hộp đo biến dạng tại cấp áp lực 0 và ghi lại
Tiến hành tăng tải.Các cấp áp lực lần lượt là 6.25 ; 12.5 ; 18.75 ; 25; 30 ; 35 ; 40 ; 45 ;
50 ; 55 ;60
Tại mỗi cấp áp lực ghi lại giá trị của đồng hồ đo chuyển vị và hộp đo biến dạng
Hình: Sơ đồ thí nghiệm
Trang 5E – module đàn hồi của vật liệu thép
N – lực dọc trong thanh dàn đang xét ứng với cấp tải đó
F – diện tích tiết diện ngang của thanh dàn
Trang 61.7.1 Chuyển vị tại các nút đồng hồ đo theo kết quả tính sap2000:
Tại đồng hồ 1 ( nút 3 ) tương ứng với δ1
Tại đồng hồ 2 ( nút 4 ) tương ứng với δ2
Tại đồng hồ 3 ( nút 6 ) tương ứng với δ3
Tại đồng hồ 4 ( nút 7 ) tương ứng với δ4
P (kG/cm2)
1.7.2 Biến dạng tại các điểm dựa vào kết quả bài toán SAP
Tiết diện một thanh thép cánh : F =3.08 cm2, E =2.1x104kN /cm2
Tiết diện một thanh bụng : F= 2.35 cm2, E =2.1x104kN/cm2
Thứ tự tương ứng với các biến trở từ 1 đến 5
Trang 71.8 Mối quan hệ P- δ tại vị trí đồng hồ
Tại mỗi vị trí đồng hồ ta thể hiện 2 đường trong biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa P-δ theo thí nghiệm và theo kết quả tính sap2000
Đồng hồ 1:
Trang 8Đồng hồ 2:
Đồng hồ 3
Trang 9Đồng hồ 4:
Nhận xét:
1.9 Mối quan hệ của P- ε tại các vị trí biến trở
Tại mỗi vị trí biến trở ta thể hiện 2 đường trong biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa P-ε theo thí nghiệm và theo kết quả tính sap2000
Biến trở 1:
Trang 10Biến trở 2:
Biến trở 3:
Biến trở 4:
Trang 11Biến trở 5:
Nhận xét :
- Trên các biểu đồ, biến dạng tính theo Sap đều lớn hơn biến dạng theo thí nghiệm cho trước, sự khác biệt này bên cạnh lý do các sai số khi thí nghiệm, còn một phần rất rõ là do biến dạng tính theo Sap là biến dạng so với thanh lúc chưa chịu lực (kể
cả trọng lượng bản thân), trong khi các biển dạng theo thí nghiệm lại lấy theo biến dạng ban đầu của thanh, tức là biến dạng do trọng lượng
- Kết quả biến dạng thanh gắn biến trở 2 sai khác nhiều do nhiều nguyên nhân, do sai
số khi đo, do sai số thiết bị, đặc biệt là do lực dọc trong thanh này không đều (do
Trang 12trọng lượng bản thân) dẫn đến biến dạng trong thanh không đều nhau, kết quả tính toán theo Sap được lấy ở giữa thanh, trong khi biến trở đặt ở vị trí khác trên thanh.
- Các kết quả nhìn chung phản ánh đúng lý thuyết được học về nội lực, ứng suất, chuyển vị của hệ giàn, để kết quả chính xác hơn cần khắc phúc các sai số như: kim đồng hồ cần đặt cùng phương với chuyển vị cần đo, khử biến dạng dư trước khi thí nghiệm bằng cách gia tải với tải nhỏ vài lần, tiến hành thí nghiệm lặp lại 2 đến 3 lần lấy giá trị trung bình,…
Trang 13CHƯƠNG 2 DẦM BÊTÔNG CỐT THÉP CHỊU TÁC DỤNG
Đánh giá kết quả thí nghiệm bằng lý thuyết Sức bền vật liệu, TCXD 356-2005
“ Bê tông và Bê tông cốt thép ” theo trạng thái giới hạn II
2.2 Cấu tạo, kích thước dầm bê tông cốt thép và sơ đồ thí nghiệm:
2.2.1 Cấu tạo:
2.2.2 Kích thước:
Trang 14• Kích thước tiết diện: bxh = 150x250
Trang 15Sơ đồ tính
2.3 Thiết bị thí nghiệm:
Khung gia tải
Dụng cụ gia tải P: Kích thủy lực (Pmax = 1000 kN)
Hệ thống thu nhận tín hiệu đo lực ( load cells)
Dụng cụ đo chuyển vị: Dial Indicator
2.4 Quy trình tiến hành thí nghiệm:
Kiểm tra và đo kích thước dầm, vị trí các điểm đặt lực P
Áp tải P < 2KN vài lần để khử biến dạng dư trong dầm
Đặt các Dial Indicator vào các vị trí cần đo
Chỉnh các Dial Indicator về giá trị ban đầu bằng 0 ( hoặc đọc giá trị ban đầu của Dial Indicator)
Kiểm tra thiết bị thu nhận tín hiệu đo lực
Đặt tải trọng tác dụng lên dầm thông qua việc nâng kích thuỷ lực ( giá trị ban đầu bằng 0)
Trang 16 Nếu tăng tải vượt quá giới hạn thì tiến hành xả áp lực kích để đạt trị số cần gia tải.
Bố trí người thí nghiệm:
o 03 người đọc số đo trên các Dial Indicato
o 01 người ghi kết quả
o 01 người điều khiển kích
Lặp lại thí nghiệm 03 lần
Trong quá trình thí nghiệm , tại mỗi cấp tải đọc các số đo sau khi tăng tải 30
s ( mỗi cấp tải duy trì 1-2 phút ) và ghi vào bảng
o Giá trị tổng lực gây uốn: P
chính là độ võng max được xác định bằng thí nghiệm
o Giá trị biến dạng bê tông ε1
2.5 Vẽ đồ thị quan hệ giữa P và chuyển vị giữa dầm ∆2
2.5.1 Kết quả thí nghiệm:
Số liệu thí nghiệm:
CấpLực(kN)
BêTôngChuyển vị
Tính toán kết quả thí nghiệm
Kết quả tính toán thí nghiệm:
Trang 18Đồ thị đường quan hệ giữa P và Δ 2
2
∆
3
∆
Trang 192.5.3 Tính các thông số đặc trưng của tiết diện
Hệ số quy đổi:
5 4
2 10
7.412.7 10
aA2
Momen kháng uốn của toàn bộ tiết diện:
4
3 3 0
−
−
×
Trang 202.5.4 Đồ thị P- ∆B : (theo TCVN 356 - 2005 )
Momen kháng chống nứt dẻo:
01.75 1.75 2.07 10 3.62 10 ( )
A bh
ανϕ
s
A bh
2 0.05722
f
f
a h
Trang 22Đồ thị quan hệ tải trọng – độ võng P- ∆ B (theo TCVN 356 - 2005)
2.5.6 Tính toán chuyển vị theo lý thuyết SBVL
P B 2700
Mm
Mk
PL/ 4 P=1
L/ 4
B
∆
Trang 23Hình 24: Biểu đồ moment ở trạng thái m và k
Trang 24Đồ thị quan hệ tải trọng – độ võng P- ∆ B (theo lý thuyết SBVL )
2.6 So sánh với kết quả lý thuyết tính toán SBVL, lý thuyết BTCT và
số liệu thực đo Khi tải trọng tăng kết quả lý thuyết nào phù hợp với kết quả thực nghiệm hơn? Giải thích tại sao?
Đồ thị so sánh kết quả lý thuyết tính toán SBVL, lý thuyết BTCT và số liệu thực đo
A
∆
( mm )
∆
Trang 25 Quan hệ giữa lực và chuyển vị là tuyến tính.
2.8 Khi tải trọng tăng kết quả lý thuyết nào phù hợp với kết quả thực nghiệm hơn? Giải thích tại sao?
Khi tải trọng tăng kết quả lý thuyết TCXD 356- 2005 sẽ phù hợp với kết quả thực nghiệm hơn vì:
phía chịu nén, lúc đó tiết diện ngang của cấu kiện được chia làm 2 vùng chịu kéo, nén
trục trọng tâm của cấu kiện
đó cấu kiện đang xét là dầm bê tông cốt thép gồm 2 loại yếu tố cấu thành: bê tông và cốt thép Do đó, nếu dùng lý thuyết SBVL sẽ gặp khó khăn trong quá trình tính toán sự làm việc chung của 2 loại vật liệu này