Thí nghiệm công trình

THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH ĐỊNH NGHĨA: Thí nghiệm công trình là những nghiên cứu thực nghiệm để khảo sát ứng suất biến dạng trên mô hình hoặc trên kết cấu thực nhằm mục đích khảo sát phản ứng của kết cấu khi chòu tác dụng của tải trọng. PHẠM VI ỨNG DỤNG: Những công trình đặc biệt : công trình mới , công trình cấp quốc gia… Đối với những công trình cũ: tiến hành khảo sát ứng suất biến dạng ,xem khả năng chòu lực còn lại của công trình là bao nhiêu để từ đó đưa ra phương án đập bỏ xây mới hoặc sử dụng tiếp. MỤC ĐÍCH: Donhu cầu thực tiển đặt ra, đối với kết cấu cụ thể nảy sinh những vấn đề: + đối với kết cấu mới : yêu cầu phải đo đạc, kiểm tra, đánh giá sự phù hợp về ứng suất,biến dạng,chuyển vò giửa lý thuyết và thực nghiệm,… + đối với công trình thay đổi chức năng (gia cố,khôi phục, sửa chữa công trình ):xây dựng hồ sơ hiện trạng,đánh gía khả năng chòu lực hiện tại, tuổi thọ của công trình… PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GÍA CHẤT LƯNG VẬT LIỆU: 1. NGUYÊN TẮC CHUNG: +phương pháo phá hoại mẩu và lập biểu đồ đặc trưng của vật liệu: . mẩu . lập biểu đồ + phương pháp không phá hoại mẩu và lập biểu đồ: . xác đònh cường độ R của vật liệu, độ cứng, độ đặc của vật liệu . tìm ra khuyết tật của vật liệu: rổng nứt,… + phương pháp không phá hoại mẩu đặc biệt ứng dụng tốt đối với kim loại đường hàn. +Ưu điểm của phương pháp không phá hoại mẩu và lập biểu đồ: - không bò hư hỏng, không đòi hỏi giải phóng vật liệu khỏi trạng thái làm việc thực - đánh gía chất lượng và phát hiện được khuyết tật nằm sâu bên trong vật liệu và kết cấu công trình - xét đến điều kiện làm việc thực của kết cấu Do đó phương pháp này thường được dùng để đánh gía chất lượng trên công trình thực 2. KHẢO SÁTTHỰC NGHIỆM ĐỐI VỚI VẬT LIỆU BÊ TÔNG: + phương pháp phá hoại mẩu : thuộc về lónh vực nghiên cứu của ngành vật liệu xây dựng + phương pháp không phá hoại mẩu : dùng sóng âm ( sóng âm kích thích các hạt dựa vào thời gian truyền sóng, tần số từ đó tìm ra cường độ đặc trưng của vât liệu - xác đònh độ sâu vết nứt có phương pháp: KỸ THUẬT ĐO: - chọn thông số đầu dò phụ thuộc vào đường kính hạt cốt liệu - cách đo : đo mặt và đo xuyên (đo xuyên cho kết qủa tin cậy hơn ) - tra ra cường độ của vật liệu phụ thuộc vào vận tốc truyền âm R=f(v) XÁC ĐỊNH CÁC KHUYẾT TẬT BÊ TÔNG CỦA CÔNG TRÌNH: +ĐỘ RỖNG: cho đầu dò di chuyển trên bề mặt của bê tông đế một lúc thấy thời gian truyền sóng lớn ⇒ xuất hiện lổ rổng (chỉ phát hiện được khi đường kính lổ rổng lớn hơn đường kính đầu dò) + XÁC ĐỊNH VẾT NỨT: yêu cầu:vết nứt phải liên tục, khô KIỂM ĐỊNH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 1.MỤC ĐÍCH: khảo sát khuyết tật trong công trình , dò khuyết tật xảy ra trong thiết kế ,thi công ,do trong qúa trình sử dụng từ đó xác đònh được tuổi thọ của công trình ,khuyến cáo mức độ sử dụng của công trình 2.ĐỐI TƯNG CỦA KIỂM ĐỊNH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH: -các cấu kiện đúc sẵn: dầm, cột… kiểm đònh ,kiểm tra chất lượng ;kích thước ,dạng hình học, …có đúng với yêu cầu thiết kế hay không … -khảo sát riêng lẻ một số cấu kiện : khảo sát độ võng ,nứt -tiến hành khảo sát toàn bộ công trình từ đó có biện pháp gia cố sữa chữahay xây mới KHẢO SÁT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH: quan sát sơ bộ công trình : xem xét lại đồ án, tiến hành khảo sát lại đồ án +XEM XÉT LẠI NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: xem xét lại luân chứng kinh tế kỹ thuật: từ đó phân tích biên pháp của nhà thiết kế +KHẢO SÁT SỐ LIỆU CUNG CẤP CHO NHÀ THIẾT KẾ: xem lại hồ sơ đòa chất công trình : xem biện pháp cho nền móng có hợp lý hay không? Môi trường: tần suất xuất hiện bão, xâm thực Kiến trúc: kích thước khung, chiều cao khung … Từ đó dònh ra tuổi thọ của công trình 3.KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP TÍNH KẾT CẤU: tìm hiểu về sơ đồ tính , kết cấu tính, từ đó tìm xem nội lực giữa tính toán và thiết kế có sai khác nhiều hay không? 4.KHẢO SÁT CÁC LIÊN KẾT , KẾT CẤU CÔNG TRÌNH: xem xét lại các vò trí liên kết , các vò trí thường xảy ra hư hỏng do chưa tìm hiểu kỹ sự làm việc thực tế của các liên kết đó CÁC YẾU TỐ KHÁCH QUAN ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯNG CÔNG TRÌNH: 1.MÔI TRƯỜNG: - nhiệt độ: nhiệt độ tăng làm phát sinh ứng suất nhiệt ⇒tăng độ nứt võng : chẳng hạn như các kết cấu mẫu ống khói, kết cấu mái dây treo hoặc các mặt đường sân bay… -Độ ẩm: độ ẩm tạo ra các vết rỉ sét, tách lớp làm giảm tiết diện,khả năng chòu lực bò giảm xuống -Xâm thực: làm biến chất , làm rỉ cốt thép bên trong dẫn đến tiết diện bò giảm xuống ⇒khả năng chòu lực bò giảm xuống 2.DO SỮ DỤNG: - do đổi tải trong qúa trình sử dụng, thay đổi vò trí đặt tải -do sự cố cháy nổ… -chấn động ở bên ngoài tác động vào công trình -do hóa chất 3.VẬT LIỆU: -dùng loại vật liêu nào cho công trình có đúng với yêu cầu thiết kế thi công hay không? -tính chất của vật liệu có thay đổi theo thời gian hay không? Ví dụ: thép theo thời gian sẽ bò cứng giòn, lực xung kích sẽ bò giảm đi Bê tông ; cường độ phát triển theo thời gian trong điều kiện dưỡng hộ tốt, co ngót dễ dàng sinh ra vùng chòu kéo trong bê tông , sự từ biến trong bê tông làm tăng độ võng của cấu kiện chòu uốn TÍNH TOÁN LẠI CÔNG TRÌNH: Dựa vào số liệu đo đạc trên thực tế tính toán lại công trình ĐÁNH GÍA CHẤT LƯNG CÔNG TRÌNH: kết qủa giữa quan sát và thực nghiệm là gần nhau thì kết luận ngược lại kết qủa giữa quan sát và thực nghiệm là khác nhau thì phải khảo sát thực nghiệm MỘT SỐ ĐIỀU CẦN LƯU Ý KHI KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CÔNG TRÌNH: -Tiến hành khảo sát một số đặc trưng: Ví dụ: khung thì khảo sát cho dầm, cột Công trình ngâp nước thì khảo sát tính chất ăn mòn ,xâm thực ống khói : khảo sát nhiệt đo , nhiệt độ qúa cao làm thay đổi tính chất cơ lý của nề đất -công trình đang sử dụng thì trong qúa trình khảo sát không ảnh hưởng đến hoạt động của công trình chỉ trong trường hợp qúa nguy hiểm thì mới di dời 2. II. SỐ LIỆU BAN ĐẦU: 1. Sơ đồ thí nghiệm - Sơ đồ bố trí dụng cụ gia tải. C A B PP 2P 5 0 0 1000 1000 1000 1000 1000 5000 7 9 5 3 Vật liệu làm mẫu thí nghiệm. Các thông số của dàn thép: • Thép góc đều cạnh loại thanh 1: F 1 = 3.23 cm 2 J x = 4.34 cm 4 E = 2.1 .10 6 KG/cm 2 • Thép góc đều cạnh loại thanh 2: F 2 = 3.37 cm 2 J x = 4.66 cm 4 E = 2.1 .10 6 KG/cm 2 • Thép góc đều cạnh loại thanh 3: F 3 = 2.34 cm 2 J x = 1.79 cm 4 E = 2.1 .10 6 KG/cm 2 3. Thiết bò đo, dụng cụ gia tải( các thông số kỹ thuật). a. Thiết bò đo chuyển vò : - Đồng hồ điện tử Digimatic Indicator, thang đo 12.7mm - Đồng hồ điện tử Digimatic Indicator, thang đo 30mm. Cả hai dụng cụ có chung sai số 0.01mm. b. Thiết bò đo biến dạng : - Máy Strain gage, R = 120 Ω, η = 2.049 (Chỉ nên dùng 1 loại máy Strain gage) - Đọc số đo biến dạng tương đối trên máy P3500, số đo đã được nhân lên 10 6 , số thực phải nhân thêm 10 -6 - Máy SB10 hộp nối đo được 10 điểm. c. Kích thuỷ lực : - Đơn vò đồng hồ đo: KG/cm 2 . - Đường kính Piston : D piston = 5.59 cm 4. Vò trí đo: - Đo biến dạng: Strain gage 3: giữa phần tử 3. Strain gage 5: giữa phần tử 7. Strain gage 7: giữa phần tử 10. Strain gage 9: giữa phần tử 11. - Đo chuyển vò: Cách gối tựa 1m : nút 2 Cách gối tựa 1.5 m : giữa phần tử 2 Cách gối tựa 2.5 m : giữa phần tử 3 XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO: Giá trò trung bình của các lần đo: Trò số đồng hồ đo (kG/m 2 ) BIẾN DẠNG CHUYỂN VỊ(MM) 3 5 7 9 1 1.5 2.5 0 -2.667 -6.67 -1.67 2 0 0 8.96 20 47 -54 -30 61.33 -0.73 0.94 7.88 30 73 -87.33 -45 96.67 -1.08 1.47 7.28 40 98.67 -117.33 -60.37 123.33 -1.37 1.91 6.72 50 130.67 -152 -76.33 156.33 -1.7 2.45 6.1 60 159.33 -186 -93.67 203.33 -2.03 2.99 5.46 70 189.33 -220 -112.7 230.67 -2.37 3.55 4.8 80 217 -252.67 -128 262.33 -2.65 4.01 4.3 90 244.67 -292.67 -147.3 304.33 -2.99 4.6 3.67 Xả tải SỐ LIỆU LÝ THUYẾT GIẢI TỪ PHẦN MỀM SAP2000: Trò số à đo (kG/m 2 ) BIẾN DẠNG 3 5 7 9 0 0 0 0 0 20 50 -47.8 -24.5 73.2 30 78.4 -78.4 -38.6 105.8 40 103.7 - 103.7 -51.1 138.2 50 129.3 - 129.3 -63.8 175.2 60 156.1 - 156.1 -76.7 222 70 181.7 - 181.7 -89.2 246.2 80 207.0 - 207.0 - 102.5 282.8 90 233.1 - 233.1 -115 317.5 SỐ LIỆU THEO LÝ THUYẾT VỀ ỨNG SUẤT TẠI ĐIỂM3,5,7,9: 3 5 7 9 0 0 0 0 0 20 154 160.3 54.64 75 30 164.5 165.7 80.8 111.1 40 218.1 218.1 103.7 147.4 50 271.5 271.5 133.13 183.8 60 327.9 327.9 156.6 229.15 70 381.3 381.3 187.3 258.5 80 434.7 434.7 215.2 294.9 90 489.6 489.6 241.5 333.3 BIỂU ĐỒ LỰC – BIẾN DẠNG Ở ĐIỂM SỐ 3: (THEO LÝ THUYẾT): THEO LÝ THUYẾT: C BIỂU ĐỒ LỰC – BIẾN DẠNG Ở ĐIỂM SỐ 5: (THEO LÝ THUYẾT): -233.1 -207 -181.7 -156.1 -129.3 -103.7 -78.4 -50 0 -250 -200 -150 -100 -50 0 0 20406080100 Series1 BIỂU ĐỒ LỰC – BIẾN DẠNG Ở ĐIỂM SỐ 7: (THEO LÝ THUYẾT): BIỂU ĐỒ LỰC – BIẾN DẠNG Ở ĐIỂM SỐ 9 : (THEO LÝ THUYẾT): BIỂU ĐỒ LỰC – BIẾN DẠNG Ở ĐIỂM SỐ 3 : (THEO THỰC NGHIỆM): BIỂU ĐỒ LỰC – BIẾN DẠNG Ở ĐIỂM SỐ 5 : (THEO THỰC NGHIỆM): [...]... thuyết là vì trong qúa trình đo ta chưa để cho thanh dàn hồi phục biến dạng và chuyển vò mà tiến hành đo một cách liên tục - Biến dạng của thanh trong thí nghiệm lớn hơn so với lý thuyết, điều này do tiết diện thanh thực tế không chuẩn - Tất cả biến dạng và chuyển vò đếu tăng khi tải trọng tăng, điều này phù hợp với đònh luật Hooke - Các biểu đồ gãy khúc là do tiến hành thí nghiệm với cấp tải rời rạc... BIẾN DẠNG THEO LÝ THUYẾT TẠI ĐIỂM7: 350 333.3 294.9 258.5 229.15 300 250 200 150 100 75 50 0 183.8 147.4 111.1 0 0 100 200 300 400 Series1 Nhận xét về kết quả thí nghiệm: - Nhìn vào biểu đồ quan hệ chuyển vò và tải trọng ta thấy trường hợp theo thí nghiệm luôn lớn hơn so với lý thuyết Điều này là do thanh làm việc thực tế không phải là theo khớp hoàn toàn Chuyển vò lớn nhất là tại giữa dàn (tạiA), điều... và chuyển vò đếu tăng khi tải trọng tăng, điều này phù hợp với đònh luật Hooke - Các biểu đồ gãy khúc là do tiến hành thí nghiệm với cấp tải rời rạc Ngoài ra sự sai lệch giữa thí nghiệm và lý thuyết là do sai số trong khi làm thí nghiệm -Sự sai lệch về số liệu đo một phần là do sai số do dụng cụ ,sai số do mắt nhìn vàdo người giữ kích không đảm bảo giử đúng tải cần đo ... GIỮA LỰC VÀ CHUYỂN VỊ TẠI ĐIỂM (THEO THỰC NGHIỆM_): 3.5 3 2.99 2.5 2.37 2.65 2.03 2 1.7 1.5 1.08 1 1.37 0.73 0.5 0 0 0 20 40 60 80 100 Series1 BIỂU ĐỒ QUAN HỆ GIỮA LỰC VÀ CHUYỂN VỊ TẠI ĐIỂM B(THEO THỰC NGHIỆM) 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0.94 1.47 1.91 2.45 2.99 3.55 4.01 4.6 0 0 20 40 60 80 100 Series1 BIỂU ĐỒ QUAN HỆ GIỮA LỰC VÀ CHUYỂN VỊ TẠI ĐIỂM A(THEO THỰC NGHIỆM): 6 5 4 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100...0 -50 -100 -150 -200 -2.67 0 20 -47 40 -73 60 80 -98.7 -130.7 -159.3 -189.3 -217 -250 100 -244.7 -300 Series1 BIỂU ĐỒ LỰC – BIẾN DẠNG Ở ĐIỂM SỐ 7 : (THEO THỰC NGHIỆM): BIỂU ĐỒ LỰC – BIẾN DẠNG Ở ĐIỂM SỐ 9 : (THEO THỰC NGHIỆM): SỐ LIỆU THEO LÝ THUYẾT VỀ ỨNG SUẤT TẠI ĐIỂM3,5,7,9: 3 5 7 0 0 0 0 20 154 160.3 54.64 30 164.5 165.7 80.8 40 218.1 218.1 103.7 50 271.5 271.5 133.13 60 327.9 327.9 . THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH ĐỊNH NGHĨA: Thí nghiệm công trình là những nghiên cứu thực nghiệm để khảo sát ứng suất biến dạng. tải trọng. PHẠM VI ỨNG DỤNG: Những công trình đặc biệt : công trình mới , công trình cấp quốc gia… Đối với những công trình cũ: tiến hành khảo sát ứng suất