I. Phân tích và nhận xét kết quả thí nghiệm đo biến dạng
Do 1 số sự cố kỹ thuật mà file SAP2000 ra chuyển vị sai mặt dù xuất giá trị nội lực đúng nên phần thí nghiệm của nhóm cịn chưa được tồn vẹn. Phải chạy file SAP2000 khác bù thông số chuyển vị vào.
Nhận xét:
Vì thanh bụng 2 khơng có lực dọc truc (thanh bụng cấu tạo) do đó có ứng suất rất nhỏ (tuy nhiên vẫn có) nên đồ thị cảm biến 2 có hình dạng như trên..
- Đường biểu diễn quan hệ tải trọng – Ứng suất thực nghiệm có hệ số góc khác với đường lý thuyết.
Kết quả cho thấy các tính tốn theo cơ kết cấu (lớn hơn) với kết quả thực nghiệm trong giai đoạn dàn làm việc đàn hồi.
1. Đồ thị tải trọng – chuyển vị.
- Chuyển vị thực nghiệm, thực hành, sap2000 biến thiên tuyến tính. Tải trọng càng lớn chuyện vị của thực nghiệm càng lớn hơn so với sap2000 và cơ kết cấu. (Cơ kết cấu và sap2000 gần như bằng nhau).
- Chuyển vị theo thực nghiệm lớn hơn chuyển vị theo cơ kết cấu và sap2000. Tuy nhiên chuyển vị tỏ ra khá gần giá trị của nhau vì vật liệu được sử dụng là thép, tính đồng nhất cao, đẳng hướng, ít khuyết tật,…, mơ hình thí nghiệm cũng khá đơn giản nên giảm bớt sai số.
Tuy các đồ thị vẫn có sự chênh lệch nhau về giá trị nhưng mà vẫn cho ta thấy được chế độ làm việc tuân theo lý thuyết sức bền vật liệu khi dàn thép làm việc trong giai đoạn đàn hồi.
- Kết quả cho thấy các tính tốn SAP 2000 tương đối sát với kết quả cơ kết cấu trong giai đoạn dàn làm việc đàn hồi .
NHĨM 1A 57 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS. HỒNG ANH TUẤN
II. Phân tích thí nghiệm và lí thuyết
1. Kiểm tra:
- Sơ đồ:
Sơ đồ tính thực nghiệm: 2 liên kết cố định
Sơ đồ tính lý thuyết: 1 gối cố định, 1 gối di động (Dầm đơn giản)
- Tải trọng:
Tải trọng thực nghiệm là tải trọng ngồi P (kích thủy lực) khơng bao gồm tải trọng bản thân, do các thiết bị đo chuyển vị đã được reset ngay từ đầu, thiết bị đo biến dạng cũng đã được ghi lại số liệu ngay từ đầu.
Tải trọng tính lý thuyết cũng là tải trọng ngồi P (kích thủy lực) khơng bao gồm trọng lượng bản than
- Vật liệu:
Vật liệu thực nghiệm vá tính lý thuyết: • Thanh cánh: L40x40x5
• Thanh bụng: L30x30x4
• Đặc trưng hình học tiết diện tra bảng • Modun đàn hồi của thép Es = 2.1E8kN/m2
Vật liệu thực nghiệm: Thép là vật liệu liên tục, đồng nhất, đẳng hướng và đàn hồi tuyến tính Vật liệu tính theo lý thuyết: Vật liệu được coi là liên tục, đồng nhất, đẳng hướng và đàn hồi tuyến tính
- Lý thuyết tính tốn:
Thực nghiệm: lấy kết quả thực nghiệm chuyển vị, ứng suất tính theo kết quà biến dạng thực nghiệm thơng qua định luật Hooke.
NHĨM 1A 58
Tính theo lý thuyết:
• Sức bền vật liệu: Chuyển vị và ứng suất tính lý thuyết sức bền + định luật Hooke
• SAP 2000: Chuyển vị và ứng suất tính theo phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) + định luật Hooke
Xem chuyển vị là đại lượng cần tìm trước
Hàm xấp xỉ biểu diễn gần đúng dạng phân bố chuyển vị trong phần tử Điều kiện tương thích chỉ đúng bên trong và tại các điểm nút phần tử.
Từ điêu kiện cân bằng nút và các điều kiện biên => hệ phương đại số trình tuyến tính
Giải hệ phương trình đại số tuyến tính => các chuyển vị nút => chuyển vị trong phần tử; Dùng phương trình Cauchy => trường biến dạng; phương trình định luật Hooke => trường ứng suất.
III. Nguyên nhân sai số
1. Sai số trong q trình thí nghiệm
Có rất nhiều ngun nhân dẫn đến kết quả thí nghiệm sai lệch so với lý thuyết, các ngun nhân chính gồm có:
− Sai số do thiết bị, dụng cụ thí nghiệm:
• Do bộ phận kích lực khơng chuẩn, khi kích chỉ cần có chuyển vị nhỏ cũng tác động đến các thiết bị cảm biến.
• Đường dây điện không ổn định, chỉ cần 1 chút tác động nhẹ lên dây (có thể là do gió, hay bạn nào lỡ chạm vào), sẽ dẫn tới kết quả sai khác rất lớn so với kết quả đang đo.
• Dàn thép còn biến dạng dư, do chúng ta làm thí nghiệm liên tục, dàn chưa trở về trạng thái ban đầu.
• Máy đo biến dạng rất nhạy, ban đầu ta khơng thể chỉnh hồn tồn về số 0, do đó kết quả đó về sau sẽ sai số.
NHĨM 1A 59 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS. HỒNG ANH TUẤN
• Do mỗi thiết bị có một độ chính xác nhất định, nếu phải đọc số liệu nhiều lần sẽ dẫn đến nhiều lần sai số hơn. Vì thế, thí nghiệm càng nhiều với mật độ cao thì sai số sẽ càng nhiều. − Sai số do tác nhân con người:
• Việc đọc số cũng khơng đảm bảo chính xác hồn tồn, phụ thuộc nhiều vào người đọc đồng hồ đo. Đồng thời, có thể do việc gắn đồng hồ đo khơng cẩn thận.
• Trong q trình làm thí nghiệm có thể vơ tình đụng chạm vào hệ dàn, dây dẫn, Strain Gage để xảy ra sự cố.
• Gia tải kích lực chưa đạt tới hoặt vượt quá gia tải yêu cầu. − Ảnh hưởng của mơi trường:
• Bị ảnh hưởng bởi các tác nhân như gió, nhiệt độ,… trong lúc làm thí nghiệm. Lúc làm thí nghiệm nên tắt tất cả quạt và làm vào lúc ít gió, vì khi gió thổi qua làm đung đưa dây dẫn, dẫn đến sai số rất lớn, đặc biết đối với hệ thống thu nhận tín hiệu cảm biến P3500 + SB10, khi dây dẫn bị rung có thể làm kết quả sai lệch rất lớn.
• Dàn thép đã được sử dụng lâu ngày nên dẫn đến sai lệch do từ biến, ảnh hưởng bởi thời tiết đến vật liệu.
2. Sai số trong q trình tính tốn
− Do kết cấu thực làm việc q lâu so với mơ hình kết cấu của lý thuyết làm xuất hiện hiện tượng từ biến. Dù trong thanh bụng có Strain Gage số 2 khơng có nội lực trong thanh, nhưng thực tế vẫn gây ra biến dạng.
− Hầu hết các bạn mơ hình trên phần mềm Sap 2000 chưa kiểm tra sự hội tụ của bài toán tụ ( Kiểm tra hội tụ của bài toán, bằng cách kiểm tra kết quả chuyển vị tại các vị trí bất kì trên hệ dàn giữa 2 lần mesh, khi sự sai lệch kết quả giữa 2 lần mesh nhỏ hơn 1% thì có thể xem như bài tốn đã hội tụ). Trong khi đối với phương pháp phần tự hữu hạn, yếu tố quan trọng quyết định đến kết quả có chính xác hay khơng là sự hội tụ nghiệm.
− SAP2000 xuất kết quả là tiết diện gồm 2 thanh thép góc cịn trong thí nghiệm cảm biến chỉ đặt trên một thanh thép góc.
NHÓM 1A 60
− Kết quả nội lực trong Sap và trong lúc tính tay được làm trịn thơng qua excel.
IV. Cách khắc phục
Nhìn chung, sai số trong thí nghiệm là điều khơng thể tránh khỏi. Tuy nhiên, có thể hạn chế sai số bằng cách:
− Kiểm tra cẩn thận việc lắp đặt, bố trí sơ đồ thí nghiệm trước khi thí nghiệm. − Kiểm tra dụng cụ thí nghiệm đạt yêu cầu trước khi thí nghiệm.
− Tăng số lần thí nghiệm để tăng độ chính xác của thí nghiệm và loại bỏ các kết quả bị sai số quá lớn giữa những lần thí nghiệm.
− Tiến hành thí nghiệm theo hướng dẫn của giảng viên. − Đọc số đo và điều khiển thiết bị chính xác
− Hạn chế tối đa các tác động từ mơi trường bên ngồi đến q trình thí nghiệm (sự thay đổi nhiệt độ, va chạm,)
− Nâng cấp trang thiết bị thí nghiệm hiện đại hơn và thường xuyên bảo dưỡng các thiết bị dụng cụ đo.
V. Bài học từ thí nghiệm
− Thí nghiệm này giúp sinh viên có hiểu biết biết, đồng thời làm quen thêm nhiều thiết bị đo như tensormet, đồng hồ đo chuyển vị, strain gage … và nắm được cách thức làm thí nghiệm dàn thép trong thực tế. Giúp sinh viên tránh được những bỡ ngỡ khi ra làm việc ngoài thực tế.
− Học hỏi được nhiều kinh nghiệm, biết cách chỉnh các thiết bị đo và các sai sót thường gặp khi thí nghiệm.
− Giúp sinh viên hiểu rõ thêm về sự làm việc của kết cấu dàn thép khi chịu lực và những sự khác biệt so với kiến thức lý thuyết được học trên lớp.
− Biết được các sai sót thường mắc phải trong q trình thí nghiệm làm cho kết quả đo khơng chính xác. Giúp tránh tối đa những sai sót khi làm thí nghiệm vào lần sau ở nơi khác.
NHÓM 1A 61 MƠN HỌC: THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH GVHD: THS. HOÀNG ANH TUẤN