Tính toán và ứng dụng các kết cấu thổi phồng trong xây dựng

Header Page of 145 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI HO HỌC VÀ C NG NGH CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG CÁC ẾT CẤU THỔI PHỒNG TRONG XÂY DỰNG Mã số: Đ2015-02-133 Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Quang Tùng Đ N ng Th ng 09/2016 Footer Page of 145 Header Page of 145 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI HO HỌC VÀ C NG NGH CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG CÁC ẾT CẤU THỔI PHỒNG TRONG XÂY DỰNG Mã số: Đ2015-02-133 Xác nhận quan chủ trì đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài TS Nguyễn Quang Tùng Đà N n Footer Page of 145 Thán 201 Header Page of 145 DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA Chủ nhiệm đề tài GV.TS Nguyễn Quang Tùng Khoa Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp, ĐHBK, ĐHĐN Thành viên tham gia GV.ThS Lê Vũ An Khoa Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp, ĐHBK, ĐHĐN GV.ThS Phạm Ngọc Vinh Khoa Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp, ĐHBK, ĐHĐN Footer Page of 145 NC ofCN Header Page 145 N MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THỔI PHỒNG 1.1 Tổng quan cấu tạo ứng dụng kết cấu thổi phồng 1.2 Một số nghiên cứu ứng xử vật liệu 1.3 Một số công trình nghiên cứu làm việc kết cấu thổi phồng Chương TÍNH TOÁN KẾT CẤU MÀNG MỎNG THỔI PHỒNG 2.1 Thiết lập phương trình cho toán thổi phồng ống màng mỏng 2.2 Phân tích thay đổi kích thước hình học ống màng mỏng trạng thái thổi phồng 11 2.3 Xác minh lý thuyết tính thổi phồng phương pháp phần tử hữu hạn PTHH 15 2.4 Thiết lập phương trình cho toán dầm ống màng mỏng thổi phồng chịu uốn 16 2.5 Phân tích ứng xử dầm màng mỏng thổi phồng chịu uốn 21 2.6 Kết luận chương 25 Chương 3NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU MÀNG MỎNG THỔI PHỒNG 26 3.1 Phương pháp xác định tính chất lý vật liệu 26 3.2 Phương pháp đo biến dạng ống màng mỏng thổi phồng 28 3.3 Xử lý kết - Tính chất lý vật liệu 30 3.4 Đo chuyển vị ống màng mỏng thổi phồng chịu uốn 33 3.5 Kết luận 35 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36 Kết đạt 36 Kiến nghị 38 Footer Page of 145 i NC ofCN Header Page 145 N DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1-1 Kết cấu thổi phồng sử dụng tạm th i Hình 1-2 Một số công trình thổi phồng ứng dụng đ i sống Hình 1-3 Tác phẩm nghệ thuật vải kỹ thuật Hình 1-4 Mái vòm sử dụng kết cấu thổi phồng Hình 1-5 Kết cấu màng mỏng thổi phồng d ng để trang trí Hình 1-6 Cấu tạo vải kỹ thuật Hình 2-1 Kích thước hình học ban đầu ống 10 Hình 2-2 Sự thay đổi kích thước hình học ống phụ thuộc vào  12 Hình 2-3 Sự thay đổi kích thước hình học ống phụ thuộc vào  13 Hình 2-4 Sự thay đổi kích thước hình học ống phụ thuộc vào p 14 Hình 2-5 Sự thay đổi kích thước hình học ống phụ thuộc vào  15 Hình 2-6 a) Mô hình ống PTHH 3D; b) Các nút A, B, C D phương phép chuyển vị 16 Hình 2-7 Chuyển động ống màng mỏng thổi phồng chịu uốn 17 Hình 2-8 Hệ tọa độ cong 19 Hình 2-9 Công-xôn thổi phồng chịu uốn ngang 22 Hình 2-10 Độ võng V ( L) góc xoay  ( L) - áp suất thổi phồng p 23 Hình 2-11 Công-xôn thổi phồng chịu uốn dọc 24 Hình 2-12 Lực dọc tới hạn Fcr 24 Hình 3-1 Ống màng mỏng sử dụng 28 Hình 3-2 a) Van điều chỉnh; b) thiết bị đo áp suất 28 Hình 3-3 Cảm biến đo chuyển vị 29 Hình 3-4 Bộ xử lý trung tâm 29 Hình 3-5 Đo góc xoay tiết diện ngang 29 Hình 3-6 Thí nghiệm đo biến dạng ống thổi phồng 30 Hình 3-7 Sự thay đổi kích thước ống phụ thuộc vào p 31 Footer Page of 145 ii NC ofCN Header Page 145 N Hình 3-8 So sánh kết lý thuyết thực nghiệm trình thổi phồng 33 Hình 3-9 Thí nghiệm đo chuyển vị ống thổi phồng chịu uốn 34 Hình 3-10 Biến thiên độ võng theo tải trọng – p=30 kPa 34 Hình 3-11 Biến thiên độ võng theo áp suất – F=300g 35 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU Hệ tọa độ (en , el , et ) : Hệ tọa độ địa phương, trực giao màng mỏng (er , e , e x ) : Hệ tọa độ địa phương ống ( R, , X ) : Các tọa độ trụ gán với mô hình ống  : Tọa độ cong gán ống Chuyển vị U : Trư ng chuyển vị (U ,V ) : Chuyển vị dọc trục chuyển vị vuông góc với trục ống  : Góc xoay tiết diện ngang V* : Trư ng vận tốc ảo Trạng thái, hình dạng 0 : Trạng thái quy chiếu  : Trạng thái biến dạng Đặc trưng hình học ống L : Chiều dài ống A : Bán kính ống H : Chiều dày ống S0 : Diện tích tiết diện ngang ống El I : Độ cứng chống uốn ống Footer Page of 145 iii NC ofCN Header Page 145 N kGl t S0 : Độ cứng chống cắt ống k x , k , kr : Hệ số thay đổi kích thước ống Sự biến đổi Φ : Hàm biến đổi F : Ten-xơ gradient biến đổi E : Ten-xơ biến dạng Ứng suất, tải trọng Σ, σ : Ten-xơ ứng suất p : Áp suất thổi phồng P  p R : Áp lực tác dụng lên tiết diện đầu ống F : Tải trọng tác dụng FX, FY, FZ : Các thành phần tải trọng tập trung : Lực tới hạn : Các ứng lực màng Fcr N, M, T, M N0, M0, M0(2) (2) T0, : Các ứng lực màng ban đầu Đặc trưng vật liệu El H , Et H  : Module Young theo phương trực giao màng mỏng Gl t H  : Module chống cắt màng mỏng l t , tl  : Hệ số Poisson Công suất ảo Wint* : Công suất ảo nội lực * Wdead : Công suất ảo tải trọng tĩnh W p* : Công suất ảo áp suất Footer Page of 145 iv NC ofCN Header Page 145 N BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Tính toán ứng dụng kết cấu thổi phồng xây dựng - Mã số: Đ2015-02-133 - Chủ nhiệm: TS Nguyễn Quang Tùng - Cơ quan chủ trì: Trư ng Đại học ách Khoa, Đại học Đ N ng - Th i gian thực hiện: 10/2015-09/2016 Mục tiêu: - Xây dựng lý thuyết tính toán kết cấu thổi phồng; - Kiểm chứng lý thuyết mô hình số kết thực nghiệm; - Thiết lập quy trình thí nghiệm tính chất lý vải kỹ thuật Tính v sáng tạo: - Xây dựng công thức giải tích để tính toán kết cấu màng mỏng thổi phồng; - Phân tích ứng xử kết cấu màng mỏng thổi phồng, từ ứng dụng xây dựng; - Thiết lập quy trình thí nghiệm tính chất lý vải kỹ thuật Kết nghiên cứu: - Đưa công thức giải tích để phân tích ứng xử kết cấu màng mỏng thổi phồng; - Viết quy trình thí nghiệm tính chất lý vải kỹ thuật; - Viết chương trình tính toán kết cấu màng mỏng thổi phồng phương pháp phần tử hữu hạn Footer Page of 145 v NC ofCN Header Page 145 N Sản phẩm: - Báo cáo phân tích bao gồm công thức giải tích phục vụ tính toán kết cấu màng mỏng thổi phồng phương pháp thí nghiệm tính chất lý vải kỹ thuật; - Bài báo đăng tạp chí hội nghị nước; - Một chương trình tính toán kết cấu thổi phồng phương pháp phần tử hữu hạn Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu v khả áp dụng: - Các sản phầm ứng dụng đề tài đẩy mạnh công tác nghiên cứu vật liệu vải kỹ thuật sử dụng nhiều xây dựng; - Việc ứng dụng kết cấu thổi phồng thực tế giúp giải toán nan giải việc xây dựng nhà tạm, cầu tạm nơi vừa xảy thiên tai vùng miền xa xôi tổ quốc (hải đảo, v ng cao), nơi mà việc cung ứng vật liệu xây dựng vô khó khăn; - Các lý thuyết tính toán, chương trình máy tính, số liệu thí nghiệm sử dụng quan quản lý, công ty tư vấn xây dựng, trư ng Đại học liên quan đến công tác quản lý, tư vấn thiết kế, bảo trì, sữa chữa công trình màng mỏng thổi phồng Đà Nẵng, ngày 02 tháng 09 năm 2016 Cơ quan chủ trì Chủ nhiệm đề t i TS Nguyễn Quang Tùng Footer Page of 145 vi NC 10 of CN145 Header Page N INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information:  Project title: Analysis and application the inflatable structures in construction   Code number: Đ2015-02-133 Coordinator: PhD Quang Tung NGUYEN  Implementing institution: Danang University of Science and Technology  Duration: from 01/10/2015 to 30/09/2016 Objective(s):  Analytical analysis of an inflatable structure;  Experiemental and numerical validations the theory of inflatable structures;  Experimental prototol for characteristic properties of technical textile Creativeness and innovativeness:  An analytical approach for the calculation of inflatable structures;   The response of inflatable structures; Experimental prototol for characteristic properties of technical textile Research results:    A set of equations for the analytical analysis the reponse of inflatable structures; Experimental prototol for characteristic properties of technical textile; A finite element code for the inflatable structures Footer Page 10 of 145 vii NC 35 of CN145 Header Page N ey F 2R p ex L Hình 2-11 Công-xôn thổi phồng chịu uốn dọc  Lực tới hạn Fcr  P   El   I0 S0   Fcr ;  P   El   I0 S0   I0  1  S0 P  kGl t S0 (2-18)  Phân tích ứng xử dầm công-xôn thổi phồng chịu uốn dọc Trong phần này, sử dụng số liệu đầu vào d ng toán thổi phồng uốn ngang, ta phân tích biến thiên lực dọc tới hạn Fcr dầm công-xôn thổi phồng Các kết thể biểu đồ Hình 2-12 Hình 2-12 Lực dọc tới hạn Fcr  Xác minh l i giải cho toán uốn dọc dầm màng mỏng phương pháp phần tử h u hạn Footer Page 35 of 145 24 NC 36 of CN145 Header Page N Cũng giống việc xác minh tính đắn toán dầm thổi phồng chịu uốn ngang, để xác đánh giá công thức tính lực tới hạn Fcr công thức (2-18), ta so sánh kết giải tích với kết thu từ chương trình tính toán PTHH 3D Trong tất trư ng hợp, kết giải tích tr ng khớp với kết thu từ PTHH 3D Sai số tương đối lớn trư ng hợp Màng 2.7% Màng 1.3% Điều chứng tỏ lý thuyết tính toán dầm thổi phồng chịu uốn dọc đắn 2.6 Kết luận chương Nghiên cứu ứng xử dầm màng mỏng thổi phồng thực qua hai giai đoạn : thổi phồng chịu uốn Trong giai đoạn đầu tiên, ống thổi phồng bắt đầu biến dạng từ trạng thái tự nhiên chưa thổi phồng đến trạng thái căng phồng tác dụng áp suất từ bên Ban đầu, việc tính toán kết cấu giai đoạn thực cách áp dụng công thức cổ điển cho ống có thành dày, sau áp dụng giả thiết ống thành mỏng để đơn giản hóa toán đưa công thức tính toán cuối c ng Trong giai đoạn tiếp theo, ống trạng thái thổi phồng chịu tác dụng tải trọng Tải trọng gây uốn ngang uốn dọc cho dầm Bằng cách sử dụng mô hình dầm Timoshenko nguyên lý cân công suất ảo Ta viết phương trình cân điều kiện biên cho toán dầm màng mỏng thổi phồng chịu uốn Trong hai giai đoạn trên, kết giải tích thu được so sánh với kết phương pháp tính toán phần tử hữu hạn Sai khác nhỏ hai phương pháp chứng minh tính đắn lý thuyết xây dựng Footer Page 36 of 145 25 NC 37 of CN145 Header Page Chương N NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU MÀNG MỎNG THỔI PHỒNG P ẦN 1: QUY TRÌN XÁC ỊN TÍN C ẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU 3.1 Phương pháp xác định tính chất lý vật liệu Các công thức giải tích thu từ chương d ng phần để xác định hệ số đàn hồi vật liệu từ kết đo biến dạng ống màng mỏng thổi phồng Biến đổi hệ phương trình phi tuyến (2-5) theo hệ số thay đổi kích thước hình học ống dạng tuyến tính theo hệ số đàn hồi vật lệu  El H , Et H , Gl t H ,l t  ta (3-1): *   2 k x2  C   R k   Rk 0     * k    C xx  (k  1)k  x    *     k C    pRk2  R k2  x2  Rk    x     k x2  ( Rk k )2  1 k x      C* k     xxxx    *  2 Rk k x k    k C 0 R k2  x2  Rk   xxx    *  k   C xx  ẩn số thành phần ten-xơ độ mềm C* (xem 2.1.4), biểu diễn theo hệ số đàn hồi sau  El H , Et H , Gl t H ,l t  : * C   s4 c4  *   2  C xx   c s c2 s2  *   2c3 s C x   2cs  *  s4  C xxxx   c  *   3  C xxx   2c s 2cs C *   4c s 4c s   xx       El H     c4  s4 c s       2cs  2c3 s cs  c3 s   Et H   . 2c s c s   l t    2c3 s  2cs c3 s  cs   El H    8c s (c  s )   G H   l t  2c s c2 s2 với s chữ viết tắt sin  c viết tắt cos  Footer Page 37 of 145 26 (3-2) NC 38 of CN145 Header Page N Thế phương trình (3-2) vào (3-1), ta hệ phương trình tuyến tính ẩn:  pAk     E H   l      (k2  1)k x       Et H     k  ( Ak k )  1 k      x   x        l t   2 Ak  k x k  El H        G H   l t  M (3-3) Hệ phương trình tuyến tính (3-3) có phương trình ẩn số, có số liệu ba (k , k x , k ) không đủ để giải hệ phương trình Cần n  ba để giải toán    2  pRkθ             2  pRkθ     (1)    (kθ2  1)k x       2 2    (k  R k k  1)k    x  θ β x         El H    2Rkθ2 k β k x                 Et H         νl t      El H   (n) (n)         (kθ  1)k x           2 2  G H   l t   (k x  R kθ k β  1)k x        2Rkθ2 k β k x     (1) M (3, 4) M (3, 4) (3-4) Giải hệ phương trình (3-4) phương pháp HouseHolder cho phép xác định thông số tính chất lý vật liệu ( El H , Et H , Gl t H ,l t ) Footer Page 38 of 145 27 NC 39 of CN145 Header Page N 3.2 Phương pháp đo biến dạng ống m ng mỏng thổi phồng 3.2.1 Ống m ng mỏng thổi phồng đư c sử dụng Trong nghiên cứu này, ống màng mỏng thổi phồng có kích thước hình học giống (bán kính R = 7.65cm, chiêu dài L = 1.8m) chế tạo Các ống cấu tạo từ c ng loại vải kỹ thuật Điểm khác từ định hướng sợi vải so với trục ống,   00 ,300 , 450 ,900 ,   xem Hình 3-1 Để đảm bảo tính xác khâu chế tạo, mẫu vật đặt hàng chế tạo công ty ATC Pháp Phương ngang Phương dọc  2R L a) Ống thổi phồng b) Sơ đồ định hướng vải Hình 3-1 Ống màng mỏng sử dụng 3.2.2 Vải kỹ thuật đươc sử dụng Các ống màng mỏng sử dụng thí nghiệm cấu tạo từ vải kỹ thuật Ferrari F302 Các thông số kỹ thuật loại vải cung cấp nhà phân phối Giulio Barbieri S.P.A (Italia) 3.2.3 Các dụng cụ đo  Van điều chỉnh cảm biến đo áp suất Khi thổi phồng ống, cần phải cung cấp lượng khí nén liên tục để đảm bảo áp suất thổi phồng không đổi ống trình đo Để thực việc này, d ng van điều chỉnh áp suất cảm biến đo áp suất (xem Hình 3-2) a) b) Hình 3-2 a) Van điều chỉnh; b) thiết bị đo áp suất Footer Page 39 of 145 28 NC 40 of CN145 Header Page N  Cảm biến đo chuyển vị Để đo chuyển vị, sử dụng cảm biến đo chuyển vị có tên HBM WA/50mm (xem Hình 3-3) Hình 3-3 Cảm biến đo chuyển vị  Bộ xử lý trung tâm HBM Spider8 HBM Spider8 hệ thống đo đạt điện tử, cho phép chuyển đổi tương đương đại lượng điện thành đại lượng học nhiệt học (xem Hình 3-4) Hình 3-4 Bộ xử lý trung tâm  Thước đo độ bút laser Góc xoay tiết diện ngang đo cách sử dụng thước đo độ bút laser Trong trình thí nghiệm, dấu bút laser thước đo độ cho phép xác định góc xoay tiết diện ngang cho trước, xem a) b) Hình 3-5 Đo góc xoay tiết diện ngang 3.2.4 Lắp đặt thiết bị đo Để tiến hành thí nghiệm đo biến dạng ống màng mỏng trình thổi phồng, hệ kết cấu chịu lực thiết kế lắp đặt bàn đá tuyệt đối cứng Tất thiết bị đo hay ống màng mỏng Footer Page 40 of 145 29 NC 41 of CN145 Header Page N thí nghiệm liên kết vào hệ (xem Hình 3-6) 3.3 Xử lý kết - Tính chất lý vật liệu 3.3.1 Kết thí nghiệm Các phép đo thay đổi kích thước hình học (bán kính R chiều dài L ) ống góc xoay tiết diện ngang  ( L) thực với ống màng mỏng có góc định hướng   00 ,300 , 450 ,900 Các kết đo lấy trình thổi phồng ống xì cho ống Các biểu đồ thể quan hệ thay đổi kích thước hình học ống góc xoay tiết diện ngang phụ thuộc vào áp suất thổi phồng thể Hình 3-7 Các đư ng cong thể với nét “chấm-gạch” biểu diễn biến dạng ống trình thổi phồng, đư ng “chấm” biểu diễn biến dạng ống trình xì b) Đo thay đổi bán kính ống c) Đo thay đổi chiều dài ống a) Mô hình thí nghiệm d) Đo góc xoay ống Hình 3-6 Thí nghiệm đo biến dạng ống thổi phồng Footer Page 41 of 145 30 NC 42 of CN145 Header Page N a) Sự thay đổi bán kính b) Sự thay đổi chiều dài c) Góc xoay tiết diện ngang đầu ống  ( L) Hình 3-7 Sự thay đổi kích thước ống phụ thuộc vào p 3.3.2 Xác định hệ số đ n hồi vật liệu Từ kết đo thay đổi kích thước hình học ống  R, L  góc xoay tiết diện ngang  ( L) , ta suy ba hệ số thay đổi kích thước ống màng mỏng  k x , k , k  sau: k  R 1 R kx  L 1 L k   ( L) L (3-5) Cứ phép đo biến dạng ống cho ba  k x , k , k  Như vậy, ta thu 24 ba Footer Page 42 of 145  kx , k , k  31 từ phép đo thay đổi kích NC 43 of CN145 Header Page N   thước hình học thực với ống   00 ,300 , 450 ,900 với áp suất khác Thế 24 ba vào hệ phương trình (3-4) ta hệ phương trình tuyến tính bao gồm 72 phương trình ẩn số Giải hệ phương trình này, ta hệ số đàn hồi loại vải thí nghiệm sau: El H  215035 ( Pam) Et H  215962 ( Pam) Gl t H  5255 ( Pam) l t  0.1971 Giá trị hệ số đàn hồi ( El H , Et H , Gl t H ,l t ) xác định hợp lý so với kết nhiều nhóm nghiên cứu khác giới Để kiểm chứng độ tin cậy kết thu từ phương pháp phân tích ngược, ta sử dụng tính chất lý vật liệu ( El H , Et H , Gl t H ,l t ) vừa thu để tính toán lại hệ số thay đổi kích thước hình học ống (k , k x , k ) hệ phương trình (2-5) Các giá trị (k , k x , k ) tính lý thuyết đo phương pháp thực nghiệm vẽ biểu đồ, phụ thuộc vào áp suất thổi phồng, xem Hình 3-8 Lưu ý đư ng liền nét biểu diễn kết giải tích, cón điểm r i rạc biểu diễn số liệu thu từ thí nghiệm b) Hệ số thay đổi chiều dài k x a) Hệ số thay đổi bán kính k Footer Page 43 of 145 32 NC 44 of CN145 Header Page N c) Góc xoay tiết diện ngang đầu ống  ( L) Hình 3-8 So sánh kết lý thuyết thực nghiệm trình thổi phồng Sự ph hợp hai biểu đồ phương pháp xác định tính chất lý vật liệu áp dụng P ẦN 2: IỂM C ỨNG BÀI TOÁN DẦM MÀNG MỎNG T ỔI P ỒNG C ỊU UỐN NGANG 3.4 Đo chuyển vị ống m ng mỏng thổi phồng chịu uốn Trong phần này, phép đo chuyển vị ống màng mỏng thổi phồng chịu uốn trình bày Các ống sử dụng thí nghiệm thổi phồng sử dụng lại cho thí nghiệm chịu uốn 3.4.1 Lắp đặt thiết bị đo Hệ kết cấu chịu lực sử dụng thí nghiệm thổi phồng sử dụng lại thí nghiệm này, nhiên việc lắp đặt thiết bị đo thay đổi cho ph hợp với phép đo chuyển vị dầm thổi phồng chịu uốn Footer Page 44 of 145 33 NC 45 of CN145 Header Page N b) Hệ vật nặng c) Ròng rọc gắn vào a) Mô hình thí nghiệm điều chỉnh Hình 3-9 Thí nghiệm đo chuyển vị ống thổi phồng chịu uốn 3.4.2 Kết thí nghiệm Các kết đo chuyển vị thể biểu đồ Hình 3-10, Hình 3-11: 0 a)   b)   90 Hình 3-10 Biến thiên độ võng theo tải trọng – p=30 kPa Footer Page 45 of 145 34 NC 46 of CN145 Header Page N 0 a)   b)   90 Hình 3-11 Biến thiên độ võng theo áp suất – F=300g Sự biến thiên chuyển vị tiết diện ngang theo tải trọng tác dụng theo áp suất ph hợp với phân tích giải tích Tuy nhiên sai lệch khoảng 10% kết giải tích kết thí nghiệm Các sai số giải thích sau: - - có sai sót trình thực phép đo biến dạng ống trình thổi phồng như: ống không tuyệt đối thẳng, số liệu đo chưa xác, sai số cảm biến… Điều dẫn đến sai số tránh khỏi việc xác định hệ số đàn hồi vật liệu sai sót trình đo chuyển vị ống thổi phồng chịu uốn như: ống không tuyệt đối thẳng, tải trọng tác dụng lên ống tuyệt đối ngang, sai số cảm biến… Với tất khó khăn đó, ta xem sai số 10% kết lý thuyết kết thí nghiệm hoàn toàn chấp nhận 3.5 Kết luận Trong chương này, hai thí nghiệm kết cấu màng mỏng thổi phồng cấu tạo từ vải kỹ thuật thực hiện: đo thay đổi kích thước hình học ống màng mỏng trình thổi phồng đo chuyển vị ống màng mỏng thổi phồng chịu uốn Để tiến hành phép đo trình thổi phồng, ống màng mỏng có kích thước giống nhau, cấu tạo từ loại vật liệu vải kỹ thuật Footer Page 46 of 145 35 NC 47 of CN145 Header Page N khác góc định hướng màng mỏng chế tạo Một kết cấu chịu lực hệ thống thiết bị đo thay đổi kích thước hình học ống thiết kế lắp đặt Các phép đo thực hai trình thổi phồng xì ống màng mỏng Các kết sau sử dụng phép phân tích ngược để xác định hệ số đàn hồi vải kỹ thuật sử dụng Phép phân tích ngược thực dựa việc biến đổi hệ phương trình phi tuyến có từ chương thành hệ phương trình tuyến tính Các hệ số đàn hồi xác định theo phương pháp gần với giá trị tìm thấy nghiên cứu giới Trong thí nghiệm đo chuyển vị ống màng mỏng thổi phồng chịu uốn, hệ thống thiết bị đo biến dạng sử dụng thí nghiệm thổi phồng điều chỉnh cho ph hợp để đo chuyển vị cho ống chịu uốn Các phép đo thực theo hai quy trình: giữ nguyên áp suất thổi phồng thay đổi tải trọng tác dụng giữ nguyên tải trọng tác dụng thay đổi áp suất thổi phồng Các hệ số đàn hồi xác định thí nghiệm thổi phồng sử dụng để tính toán chuyển vị theo phương pháp giải tích cho ống màng mỏng thổi phồng chịu uốn Các kết giải tích thực nghiệm sau so sánh với Sai số 10% kết giải tích thực nghiệm chấp nhận KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Mục đích nghiên cứu phát triển mô hình tính toán cho phép tìm hiểu ứng xử học ống/dầm thổi phồng cấu tạo từ màng mỏng trực giao Các mục tiêu đặt từ phần đầu báo cáo thực cho phép thu thập số kết sau: Kết đạt đư c  Lý thuyết tính toán kích thước hình học góc xoay tiết diện ngang ống màng mỏng trạng thái thổi phồng Bài toán thổi phồng mống màng mỏng trực giao thực Trạng thái quy chiếu sử dụng trạng thái ống chưa bị thổi phồng – trạng thái tự nhiên Các công thức xây dựng khuôn khổ chuyển vị biến dạng lớn Trong bước đầu tiên, toán thiết lập với ống thành dày để viết hệ phương trình cân tổng quát Áp dụng giả thiết ống thành Footer Page 47 of 145 36 NC 48 of CN145 Header Page N mỏng cho hệ phương trình cân cho phép rút hệ phương trình phi tuyến Giải hệ phương trình cho hệ số thay đổi kích thước hình học góc xoay tiết diêng ngang ống màng mỏng trạng thái thổi phồng Các phép mô số học thay đổi kích thước hình học ống phụ thuộc vào áp suất thổi phồng định hướng màng mỏng trục ống Để xác minh tính đắn lý thuyết xây dựng, kết giải tích so sánh với kết thu từ phần mềm tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn 3D  Lý thuyết tính toán dầm màng mỏng thổi phồng chịu uốn Bài toán dầm màng mỏng trực giao thổi phồng chịu uốn thực sau toán thổi phồng Trạng thái quy chiếu sử dụng ứng với ống màng mỏng thổi phồng – trạng thái quy chiếu thổi phồng Bài toán xây dựng khuôn khổ chuyển vị biến dạng lớn, sử dụng mô hình dầm Timoshenko Các ảnh hưởng lực cắt áp suất thổi phồng kể đến phép tính Một hệ phương trình cân điều kiện biên phi tuyến viết Tuyến tính hóa phương trình toán xung quanh vị trí cân cho phép rút hệ phương trình cân điều kiện biên tuyến tính, đơn giản dễ giải Các kết cho thấy đóng góp áp suất thổi phồng p vào ứng xử kết cấu quan trọng Hai toán áp dụng: ống màng mỏng trực giao thổi phồng chịu uốn ngang uốn dọc thực Các kết giải tích so sánh với kết thu từ phương pháp phần tử hữu hạn 3D để xác minh tính đắn lý thuyết tính toán  Xác định hệ số đàn hồi vải kỹ thuật Một kết cấu chịu lực hệ thống thiết bị đo thay đổi kích thước hình học ống trình thổi phồng thiết kế lắp đặt Các phép đo thực với loạt ống có kích thước hình học, cấu tạo từ c ng vật liệu vải kỹ thuật, nhiên có góc định hướng vải so với trục ống khác Phép phân tích ngược từ phương trình xây dựng cho toán thổi phồng ống màng mỏng trực giao đề xuất Một hệ phương trình tuyến tính viết, cho phép xác định hệ Footer Page 48 of 145 37 NC 49 of CN145 Header Page N số đàn hồi vật liệu từ kết đo biến dạng ống màng mỏng thổi phồng Các hệ số đàn hồi xác định từ phương pháp gần với giá trị tìm thấy nghiên cứu giới  Đo chuyển vị ống màng mỏng thổi phồng chịu uốn Hệ thống thiết bị đo biến dạng sử dụng thí nghiệm thổi phồng điều chỉnh cho ph hợp để đo chuyển vị cho ống chịu uốn Để ph hợp với lý thuyết tính toán dầm màng mỏng thổi phồng chịu uốn, phép đo thực với ống có phương trực giao vải định hướng theo phương trục ống Các kết đo từ thực nghiệm so sánh với lý thuyết Sai số kết mức chấp nhận Như nói lý thuyết tính toán dầm màng mỏng thổi phồng chịu uốn đắn Ngoài hệ số đàn hồi vật liệu vừa xác định đáng tin cậy áp dụng để phân tích ứng xử kết cấu màng mỏng thổi phồng Kiến nghị Các kết đạt nghiên cứu giúp hiểu rõ ứng xử ống/dầm màng mỏng trực giao thổi phồng Tuy nhiên, nhiều vấn đề cần đầu tư mở rộng nghiên cứu hơn: - - Trong trư ng hợp ống cấu tạo từ vật liệu màng mỏng mà phương trực giao không trùng với trục ống, có toán thổi phồng nghiên cứu Trong tương lai, cần xây dựng lý thuyết cho toán dầm màng mỏng thổi phồng chịu uốn Các phép đo biến dạng ống trình thổi phồng đo chuyển vị ống chịu uốn đơn giản không xác Cần thay kỹ thuật đo xác hơn, ví dụ kỹ thuật đo quang học Cơ quan chủ trì Chủ nhiệm đề t i TS Nguyễn Quang Tùng Footer Page 49 of 145 38 ... liệu xây dựng truyền thống gỗ, đá, kim loại , vật liệu vải bây gi ứng dụng nhiều công trình xây dựng Với cải tiến liên tục kỹ thuật dệt, loại vải xây dựng ngày có khả chịu lực tốt Các vải xây. .. Nguyễn Quang Tùng Khoa Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp, ĐHBK, ĐHĐN Thành viên tham gia GV.ThS Lê Vũ An Khoa Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp, ĐHBK, ĐHĐN GV.ThS Phạm Ngọc Vinh Khoa Xây Dựng Dân Dụng Công... vật liệu xây dựng Do đó, đề tài đưa để tiếp tục phát triển, nghiên cứu để xây dựng mô hình xác định tính chất lý loại vải kỹ thuật lý thuyết tính toán loại kết cấu thổi phồng, ứng dụng xây dựng