P (kN) Sai số TN so với LT (%) Sai số TN so với TCVN (%)
0 0 0
2 80.215 94.874
3 65.674 78.951
4 58.921 71.533
Báo cáo Thí nghiệm cơng trình Th.S Hồng Anh Tuấn 9 35.158 45.757 10 33.869 44.314 11 32.829 43.268 12 31.972 42.305 13 32.588 42.936 14 31.87 42.134 15 30.116 40.218 16 28.609 38.574
Bảng 40 Chênh lệch giữa chuyển vị khi tính tốn so với thực nghiệm (%) tại vị trí I
P (kN) Sai số TN so với LT (%) Sai số TN so với TCVN (%)
0 0 0 2 81.221 83.68 3 81.537 84.007 4 81.168 83.734 5 80.941 83.527 6 80.787 83.382 7 80.671 83.303
9 80.768 83.39 10 80.688 83.316 11 80.412 83.087 12 80.374 83.064 13 80.52 83.184 14 80.311 82.998 15 80.599 83.254 16 80.114 82.842
Bảng 41 Chênh lệch giữa chuyển vị khi tính tốn so với thực nghiệm (%) tại vị trí II
P (kN) Sai số TN so với LT (%) Sai số TN so với TCVN (%)
0 0 0 2 78.356 81.287 3 79.875 82.583 4 80.002 82.684 5 80.077 82.779 6 80.127 82.846 7 80.165 82.865
Báo cáo Thí nghiệm cơng trình Th.S Hồng Anh Tuấn 11 80.021 82.751 12 80.257 82.948 13 80.268 82.966 14 80.277 82.983 15 80.604 83.259 16 80.442 83.113
VIII. NHẬN XÉT
1. Tải trọng – chuyển vị:
Chuyển vị theo thực nghiệm lớn hơn (ít nhất là bằng) chuyển vị xác định từ SAP và chuyển vị xác định từ SAP lớn hơn chuyển vị xác định từ cơ kết cấu.
Đường thẳng biểu diễn quan hệ tải trọng – độ võng là các đường thẳng tuyến tính. Điều này phù hợp với lý thuyết đã học, trong giai đoạn dầm làm việc đàn hồi và khi mới xuất hiện những khe nứt đầu tiên: đường thẳng biểu diễn ứng suất - biến dạng là đường thẳng tuyến tính.
Quan hệ ứng suất – biến dạng nén dọc trục bê tông
Ngay cả đường thực nghiệm cũng là đường tuyến tính tức là đã kiểm sốt tốt q trình thí nghiệm dẫn đến có rất ít sai số xảy ra.
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 dầm bê tông làm việc trong giai đoạn đàn hồi.
Ở đồ thị này, chênh lệch chuyển vị khi tính tốn so với thực nghiệm (%) tại vị trí I, II, III giảm khi tăng tải.
Báo cáo Thí nghiệm cơng trình Th.S Hồng Anh Tuấn
Kết quả cho thấy các tính tốn TCVN 5574 - 2018 tương đối sát với kết quả thực nghiệm trong giai đoạn dầm làm việc đàn hồi và khi mới xuất hiện những khe nứt đầu tiên.
Kết quả cho thấy các tính tốn theo lý thuyết sức bền (PTHH) khác xa (nhỏ hơn) với kết quả thực nghiệm trong giai đoạn dầm làm việc đàn hồi và khi mới xuất hiện những khe nứt đầu tiên
2. Tải trọng – ứng suất:
Đường thẳng biểu diễn quan hệ tải trọng – ứng suất là các đường thẳng tuyến tính. Điều này phù hợp với lý thuyết đã học, trong giai đoạn dầm làm việc đàn hồi và khi mới xuất hiện những khe nứt đầu tiên: đường thẳng biểu diễn ứng suất - biến dạng là đường thẳng tuyến tính.
Ngay cả đường thực nghiệm cũng là đường tuyến tính, tuy nhiên có một số điểm bị gãy khúc do chưa kiểm sốt tốt q trình thí nghiệm dẫn đến có những sai số đã xảy ra.
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 dầm bê tông làm việc trong giai đoạn đàn hồi.
Ở đồ thị này, chênh lệch chuyển vị khi tính tốn so với thực nghiệm (%) tại vị trí 1 giảm khi tang tải, vị trí 2, 3 tẳng khi tăng tải.
Biểu đồ tải trong – ứng suất “2” so với “3” của thực nghiệm có sự khác nhau tuy nhiên rất ít, cịn của lý thuyết, TCVN 5574 – 2018 giống nhau. Ứng suất thực nghiệm lớn hơn rất nhiều tính tốn lý thuyết.
Kết quả nghiên cứu cho thấy các tính tốn ứng suất bê tơng “1” TCVN 5574 – 2018, SAP tương đối sát với kết quả thực nghiệm trong giai đoạn dầm làm việc đàn hồi và khi mới xuất hiện những khe nứt đầu tiên.
Kết quả nghiên cứu cho thấy các tính tốn ứng suất thép “2, 3” TCVN 5574 – 2018, SAP khác xa (nhỏ hơn) với kết quả thực nghiệm trong giai đoạn dầm làm việc đàn hồi và khi mới xuất hiện những khe nứt đầu tiên.
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 thân Vật liệu:
Vật liệu thực nghiệm: Bê tông cốt thép là vật liệu không đồng nhất, không đẳng hướng và khơng 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, giả thiết tiết diện phẳng; giả thiết đồng biến dạng giữa cốt thép và bê tơng.
Lý thuyết tính tốn:
Thực nghiệm: lấy kết quả thực nghiệm chuyển vị, ứng suất tính theo kết quà biến dạng thực nghiệm thông qua định luật Hooke.
Tính theo lý thuyết:
TCVN 5574 – 2018: Chuyển vị và ứng suất tính lý thuyết bê tơng + định luật Hooke
Do kết cấu thực làm việc q lâu so với mơ hình kết cấu của lý thuyết, nên đã được điều chỉnh bằng hệ số từ biến b,cr
Bê tông cốt thép là vật liệu không đồng nhất, khơng đẳng hướng và khơng đàn hồi tuyến tính và do giả thiết đồng biến dạng giữa cốt thép và bê tông., nên TCVN đã xác định thêm mơ men qn tính Ired kể đến cốt thép bằng cách thêm vào các hệ số quy đổi cốt thép về bê tơng hệ số điều chỉnh 0.85..
Báo cáo Thí nghiệm cơng trình Th.S Hồng Anh Tuấn
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.
3. Giải thích kết quả
Sơ đồ:
Gối liên kết không thực sự làm việc như gối cố định và gối di động. Sơ đồ làm việc của dầm bê tơng khơng đúng theo lí thuyết.
Tải trọng:
Kích thủy lực sử dụng đã nhiều lần dẫn đến mất mát áp suất trong q trình thí nghiệm.
Thiết bị làm thí nghiệm đã cũ độ chính xác giảm đi, gia tải không đều. Vật liệu:
Vật liệu tuy mới nhưng cũng có và ảnh hưởng mơi trường tải trọng thí nghiệm. Dầm bê tơng cốt thép được chế tạo chưa hồn tồn giống chính xác với các yêu cầu
cấp phối bê tơng M400, kích thước15x30 cm trên tồn tiết diện dầm Mơ hình làm việc liên tục dẫn đến sai số.
Quy trình làm thí nghiệm:
Do đọc kết quả thí nghiệm khi giá trị chưa ổn định hoặc do sự thiếu chính xác của người đọc.
Trong q trình làm thí nghiệm có thể vơ tình đụng chạm vào dầm BTCT, dây dẫn làm xuất hiện sai số.
Gia tải kích lực chưa đạt tới hoặt vượt q gia tải u cầu mà khơng có sự ghi chép, báo cáo lại.
Thời gian chờ để tăng hoặc giảm tải chưa đủ
Do lắp đặt thiết bị thí nghiệm chưa chính xác hồn tồn: có thể là do vị trí các điểm đặt lực khơng chính xác với mơ hình lý thuyết hoặc do các đồng hồ đo chuyển vị bố
Lý thuyết tính tốn:
Do sự khơng chính xác của phần mềm SAP so với thực tế cấu kiện. Vì trong mơ hình tương thích của phần tử hữu hạn, trường chuyển vị của mỗi phần tử được sắp xếp theo một hàm chọn trước và chuyển vị đóng vai trị là một ẩn số. Các hàm này gây ra sai số so với thực tế và cơ kết cấu.
4. Kết luận và kiến nghị
Các giả thiết và quy trình tính tốn chuyển vị dầm bê tông theo TCVN cho kết quả tương đối sát (nhỏ hơn) so với kết quả thí nghiệm nêu trên. Vì vậy tính tốn thực tế chuyển vị dầm ta chỉ cần tính tốn chính theo tiêu chuẩn TCVN 5574 – 2018 là đã chính xác nếu muốn kết quả an toàn ta nhân kết quả với một hệ số an tồn phù hợp tùy tthuộc vào quy mơ, tính chất,....
Các giả thiết và quy trình tính tốn ứng suất “bê tông” dầm bê tông từ TCVN cho kết quả khác tuy nhiên vẫn khơng q xa so với kết quả thí nghiệm nêu trên. Vì vậy tính tốn thực tế biến dạng “bê tơng” dầm bê tơng ta có thể tính theo TCVN, tuy nhiên do “giả thiết đồng biến dạng giữa cốt thép và bê tông” nên ta không thể xác định ứng suất “cốt thép” thơng qua TCVN.
→ Nếu muốn tính chuyển vị dầm bê tơng ta chỉ việc dùng TCVN 5574 - 2018 là chính xác với sơ đồ tính là dầm đơn giản phù hợp, Nếu mốn tính ứng suất “bê tơng”, “thép” ta nên tiến hành thực nghiệm.
5. Nguyên nhân gây ra sai số
Biện pháp khắc phục
Tăng số lần thí nghiệm để giảm sai số ngẫu nhiên
Đọc số đo và điều khiển thiết bị cẩn thận, chính xác.
Kiểm tra dụng cụ thí nghiệm đạt yêu cầu trước khi thí nghiệm (Áp tải P ≤ 3 kN vài lần để khử biến dạng dư trong dầm)
Báo cáo Thí nghiệm cơng trình Th.S Hồng Anh Tuấn Bài học kinh nghiệm
Trước tiên là q trình phân cơng làm việc giữa các thành viên trong nhóm, tạo sự gắn bó và chia sẽ cơng việc.
Biết được quy trình làm thí nghiệm đối với cấu kiện BTCT chịu uốn, và cũng đã xác minh được rằng các giả thiết và quy trình tính tốn độ võng theo tiêu chuẩn TCVN 5574 - 2018 là phù hợp với kết quả thí nghiệm nêu trên.
Qua q trình thí nghiệm đã biết được các dụng cụ thí nghiệm cần thiết mà thường hay gặp ngoài thực tế để đo biến dạng và chuyển vị như strain gage (hai loại cho thép và cho bê tông, nguyên lý, bộ Data logger), thiết bị dàn gia tải, kích thủy lực.
So sánh với thực tế để hiểu hơn về các lý thuyết đã được học, biết cách áp dụng, đọc hiểu và cho nhận xét, kết luận.
Nhận biết các nguyên nhân ảnh hưởng đến số liệu thí nghiệm từ đó có thể có kinh nghiệm để khắc phục hơn để tránh các sai lầm gây tốn thời gian và chi phí trong q trình thí nghiệm.