Ảnh hưởng của hàm lượng cốt inox gia cường đối với khả năng chịu uốn của dầm kính thường ghép ba lớp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN KIM LONG ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CỐT INOX GIA CƯỜNG ĐỐI VỚI KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA DẦM KÍNH THƯỜNG GHÉP BA LỚP Chuyên ngành: KTXD CƠNG TRÌNH DẦN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Mã số: 60 58 02 08 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2016 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS HỒ HỮU CHỈNH Cán chấm nhận xét 1: TS TRẦN TUẤN KIỆT Cán chấm nhận xét 2: TS HỒ ĐỨC DUY Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày tháng năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá luận vãn thạc sĩ gồm: PGS.TS NGUYỄN VÃN HIỆP - Chủ tịch PGS.TS NGUYỄN MINH LONG - Thư ký TS HỒ ĐỨC DUY - Phản biện TS TRẦN CAO THANH NGỌC - Thành viên TS TRẦN TUẤN KỆT - Phản biện CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRỮỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN KIM LONG MSHV: 13210144 Ngày, tháng, năm sinh: 17/02/1990 Nơi sinh: Bình Phước Chun ngành: KTXD Cơng trình DD&CN Mã số: 60 58 02 08 LTÊN ĐỀ TÀI: “ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CỐT INOX GIA CƯỜNG ĐỐI VỚI KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA DẦM KÍNH GHÉP BA LỚP” H NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Khảo sát thực nghiệm khả chịu uốn kết cấu dầm kính ghép ba lớp có gia cường inox với bốn loại bề dày inox khác so sánh với mẫu đối chứng không gia cường; - So sánh đánh giá kết tính tốn lý thuyết với kết thực nghiệm ; - Đưa nhận xét, kết luận III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: 11/01/2016 17/06/2016 TS HỒ HỮU CHỈNH Nội dung Đề cương Luận văn thạc sĩ Hội đồng Chuyên ngành thông qua Tp.HCM, ngày tháng năm 2016 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS HỒ HỮU CHỈNH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG LỜI CẢM ƠN Với đề tài luận văn theo hướng thực nghiệm, ừong q trình nghiên cứu tơi có khơng ừở ngại khó khăn Tuy nhiên hỗ ừợ giúp đỡ nhiều, qua xin gửi lời cảm on chân thành sâu sắc đen người hỗ ừợ ừong suốt thời gian qua; Trước tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy hướng dẫn TS.HỒ Hữu Chỉnh, Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi ừong suốt q trình thực luận văn, chia sẻ cho kinh nghiệm quý báu ừong q trình thí nghiệm hướng dẫn cho tơi kiến thức để hồn thành tốt luận văn mình; Xin gửi lời cảm ơn Thầy, Cơ Cán Phòng thí nghiệm kết cấu cơng trình - Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng (BKsel) - Trường Đại học Bách khoa TP.HCM tạo điều kiện giúp đỡ trình thực luận văn; Xin gửi lời cảm ơn Thầy, Cô, Anh, Chị bạn lớp Cao học khoá 2013 đợt nhiệt tình giúp đỡ tơi ừong suốt thời gian học tập trường Xin gửi lời cảm ơn chân thành đen gia đình, bạn bè, người bên tôi, động viên tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt luận văn Xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT LUẬN VĂN vấn đề nghiên cứu kính ghép tiến hành ngày nhiều nước khác Phạm vi nghiên cứu nhiều rộng, với nhiều hướng nghiên cứu khác Ở luận văn này, học viên tập trung nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng inox gia cường (ở vùng chịu ứng suất kéo) khả chịu uốn kết cấu dầm kính ghép ba lớp (tất lớp kính kính thường) thơng qua khảo sát thí nghiệm uốn bốn điểm Nhằm đánh giá khả chịu lực phân tích ứng xử dầm kính ghép, tìm hàm lượng inox gia cường tối ưu dầm kính ghép lớp, điều kiện Việt Nam, học viên kết họp nghiên cứu lý thuyết thí nghiệm Chương trình thực nghiệm tiến hành 39 mẫu dầm kính ghép gia cường, với thay đổi hàm lượng inox gia cường, bề dày kính ghép liên kết Các thơng số nghiên cứu quan tâm là: khả chịu tải, ứng suất, chuyển vị biến dạng dầm kính ghép gia cường chịu tải trọng uốn so sánh với dầm đối chứng khơng gia cường; Phần tính tốn lý thuyết luận văn gồm có ba nội dung: kiểm chứng cơng thức tính tốn lý thuyết Louter [1] đề xuất, hai tác giả có phát triển thêm công thức lý thuyết nhằm phù họp để ứng dụng tính tốn thực tế, ba đưa hàm lượng inox gia cường tối ưu Ket tính tốn lý thuyết tiên đốn ứng xử dầm kính ghép gia cường inox thay đổi hàm lượng loại kính ghép, tương tự với ứng xử thí nghiệm dầm kính LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn công trình nghiên cứu thực cá nhân, đuợc thực duới huớng dẫn TS Hồ Hữu Chỉnh; Các số liệu, kết đuợc trình bày ttong luận văn trung thực chua công bố hình thức nào; Tơi xin chịu ừách nhiệm nghiên cứu Học viên Trần Kim Long MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU V DANH MỤC CÁC BẢNG BIÊU VII DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VIII Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Nhiệm vụ nội dung đề tài 1.3 Ý nghĩa nghiên cứu 1.3.1 Ý nghĩa khoa học 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Sơ lược lịch sử phát triển 2.2 Nhận xét 11 Chương 3: LÝ THUYẾT TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA DẦM KÍNH GHÉP GIA CƯỜNG INOX 13 3.1 Mơ hình tính tốn lý thuyết Louter [1] 13 3.2 Mơ hình đề xuất tính tốn tải họng sử dụng (tải họng nứt) Per .16 3.2.1 Lý đề xuất 16 3.2.2 Mơ hình đề xuất tính tốn tải họng sử dụng (tải họng nứt) Per 17 3.2.3 Hàm lượng inox gia cường hợp lý .19 3.2.3.1 Lý đề xuất .19 3.2.3.2 Xác định hàm lượng inox gia cường tối thiểu 19 3.2.3.3 Xác định hàm lượng inox gia cường tối đa 22 3.3 Các toán áp dụng 23 3.4 Kết tính tốn lý thuyết .24 Chương 4: KIỀM CHỨNG THỰC NGHIỆM 28 4.1 Nghiên cứu thực nghiệm 28 4.2 4.1.1 Đối tượng nghiên cứu 28 4.1.2 Phạm vi nghiên cứu 29 Nghiên cứu vật liệu - Dầm kính ghép gia cường .30 4.2.1 Kính 30 4.2.1.1 Tính chất học vật lý 30 4.2.1.2 Kính ghép 30 4.3 4.2.2 Film polyvinyl butyral (PVB) [9] SenừyGlass-Plus (SGP) [9] .31 4.2.3 Inox 304 .32 Phương pháp thí nghiệm (sơ đồ uốn điểm) 34 4.3.1 Mau thí nghiệm 34 4.3.2 Thiết bị thí nghiệm .37 4.3.3 Quy trình thí nghiệm 37 4.3.3.1 Sơ đồ thí nghiệm 37 4.3.3.2 Tốc độ gia tải .37 4.3.3.3 Quy trình thí nghiệm 39 4.4 Kiểu phá hoại uốn kính ghép .39 4.4.1 Nhóm mẫu có hàm lượng inox gia cường < Pmin=0.71% 39 4.4.1.1 Thơng số nhóm mẫu 40 4.4.1.2 ứng xử nhóm mẫu có hàm lượng < Pnún=0.71% trước sau thí nghiệm 40 4.4.2 Nhóm mẫu có hàm lượng gia cường từ 0.71%=pmin |imax=1.53% trước sau thí nghiệm 46 4.4.4 4.5 Thống kê kiểu phá hoại dầm kính ghép 48 Biểu đồ quan hệ P-A 48 4.5.1 Biểu đồ quan hệ P-A nhóm dầm kính có hàm lượng inox gia cường < |inilI1=0.71% 49 4.5.2 Biểu đồ quan hệ P-A nhóm dầm kính có hàm lượng inox gia cường từ 0.71% |lmln0.0006; Theo biểu đồ hình 5.7, giá trị Pu nhóm mẫu tăng Hàm lượng inox gia cường cao tải trọng phá hoại lớn Lúc phần kính kéo nứt nên khả chịu kéo inox đảm nhiệm nên inox lớn khả chịu lực cao; Theo biểu đồ hình 5.8, ta thấy ta gia cường inox với bề dày 0.5mm Pcr>Pu, chứng tỏ hàm lượng inox chưa khả chịu kéo kính nên kính nứt kết cấu nhanh chóng bị phá hoại sau inox chảy dẻo Và với lý thuyết tính tốn pẢM CÓ KÍNH NGỐI DÀY Bilim AN-08-R-O.S AN-08-R-O.B AN-08-R-1.0 AN-08-R-10 * MAX 12.9 12.5 12.5 1&9 —♦—AVE 12.2 11.3 12.2 11.9 12.1 11.4 15.Ữ ♦ MIN Hình 5.9 Biểu đồ giá trị trải trọng gây nứt Per nhóm mẫu AN-08-R 77 15J8 Chương 5: Kết quâ nghiên cứu bàn luận Hình 5.10 Biểu đồ giá trị tải trọng phả hoại Pu nhóm mẫu AN-08-R Hình 5.11 Biểu đồ so sánh giá trị Per Pu nhóm mẫu AN-08-R 78 Chương 5: Kết quâ nghiên cứu bàn luận ❖ Nhận xét: Theo biểu đồ hình 5.9, giá trị Per nhóm mẫu với loại bề dày inox gia cường 0.5mm, 08mm, 1,0mm có giá trị tương đương nhau, có inox đặc giá trị Per tăng cao với lý thuyết tính tốn Điều chứng minh cường độ chịu kéo kính khơng ổn định qua thí nghiêm ta thấy biến dạng nứt phần kính kéo thay đổi từ 0.0004->0.0006 Do thiết kế kết cấu nên cân nhắc hệ số an tồn cường độ phần kính nén khơng ổn định; Theo biểu đồ hình 5.10, giá trị Pu nhóm mẫu tăng Hàm lượng inox gia cường cao tải trọng phá hoại lớn Lúc phần kính kéo nứt nên khả chịu nén inox đảm nhiệm nên inox lớn khả chịu lực cao Đúng với lý thuyết tính tốn; Theo biểu đồ hình 5.11, ta thấy ta gia cường inox với bề dày 0.5mm Pcr>Pu, chứng tỏ hàm lượng inox chưa khả chịu kéo kính nên kính nứt kết cấu nhanh chóng bị phá hoại sau inox chảy dẻo Và với lý thuyết tính tốn p. GIÁ J JỈỊ ỊÂl 1RQNG NỨT 1WI VỚI MẲVDẢM CĨ KÍNH NGỒI DAY lUauii IM 16J0 14 12 lao ã.a 6J0 4.0 2.0 ao AN-1O-R-O.5 • MAX —•—AVE ♦ MIN AN1OR-D.-B 15.3 AN-1O-R-1.O AN-1O-R-1O 13.1 14.2 17.1 12.5 14.4 12JỮ 111 13.4 12 14.& 15.7 Hình 5.12 Biểu đồ giá trị trải trọng gây nứt Per nhóm mẫu AN- 10-R 79 Chương 5: Kết quâ nghiên cứu bàn luận + Tải trọng phá hoại Pu: BIẾU ĐỐ GIẢ I RỊ T AI TRỌNG ĐỎI VỜIMAU Ĩ>ÀM CÓ KINH NGOẢIDÀỸ lQnim 30.00 25.00 20.00 ẫ 15.00 Ã 1Ữ.OD Hình 5.14 Biểu đồ so sánh giá trị Per Pu nhóm mẫu AN-10-R 5.0C» AN-10-R-a.S AN-10-R-O.fi AN-lữ-R-1.0 AN-10-R-10 • MAX =*=AVE 9.03 8.35 14.53 14.37 16.19 15.61 25.98 25.40 « MlN 7.61 14.06 15.26 24.29 Hình 5.13 Biểu đồ giá tri tải trọng phá hoại Pu nhóm mẫu AN-10-R 80 Chương 5: Kết quâ nghiên cứu bàn luận ❖ Nhận xét: Theo biểu đồ hình 5.12, giá trị Per nhóm mẫu với loại bề dày inox gia cường tăng giảm không theo qui luật Điều chứng minh cường độ chịu kéo kính khơng ổn định qua thí nghiệm ta thấy biến dạng nứt phần kính kéo thay đổi từ 0.0004->0.0006 Do thiết kế kết cấu nên cân nhắc hệ số an toàn cường độ phần kính nén khơng ổn định; Theo biểu đồ hình 5.13, giá trị Pu nhóm mẫu tăng Hàm lượng inox gia cường cao tải trọng phá hoại lớn Lúc phần kính kéo nứt nên khả chịu kéo inox đảm nhiệm nên inox lớn khả chịu lực cao Đúng với lý thuyết tính tốn; Theo biểu đồ hình 5.14, ta thấy ta gia cường inox với bề dày 0.5mm 0.8mm Pcr>Pu, chứng tỏ hàm lượng inox chưa khả chịu kéo kính nên kính nứt kết cấu nhanh chóng bị phá hoại sau inox chảy dẻo Và với lý thuyết tính tốn p.