Báo cáo thí nghiệm kết cấu công trình uốn TĨNH dầm THÉP

- Sinh viên áp dụng các kỹ năng sử dụng các thiết bị gia tải, đo biến dạng và đo chuyển vị vào một thí nghiệm thực tế.. - Trong tính toán thiết kế ta coi dầm thép như cấu kiện một chiều

MỤC LỤCI.

II.

Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

Trang | 1

III. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

I UỐN TĨNH DẦM THÉP:

1 Mục đích:

- Sinh viên hiểu cách bố trí một thí nghiệm với kết cấu cơ bản.

- Bằng thực nghiệm, sinh viên xác định biến dạng tại một số điểm trên mặt ngoài

tiết diện dầm và độ võng tại một số điểm của dầm

- Sinh viên tính toán ứng suất và nội lực trên tiết diện ngang của dầm dựa vào kết

quả thực nghiệm và một số giả thiết bổ sung

- Sinh viên so sánh kết quả nội lực và độ võng có được từ thực nghiệm với kết quả

từ lý thuyết

- Sinh viên áp dụng các kỹ năng sử dụng các thiết bị gia tải, đo biến dạng và đo

chuyển vị vào một thí nghiệm thực tế

2 Mô hình thí nghiệm:

2.1 Kích thước hình học và sơ đồ làm việc:

- Mô hình được khảo sát là mô hình dầm đơn giản tiết diện chữ I cán nóng có

kích thước hình học như sau:

2.2 Xác định nội lực, ứng suất pháp và chuyển vị tại hai mặt cắt ngang trong dầm

VI. theo lý thuyết:

VII - Trong tính toán thiết kế ta coi dầm thép như cấu kiện một chiều chịu

- Tải trọng thí nghiệm tối đa được xác định theo điều kiện: nội lực lớn nhất phát

sinh trong kết cấu không vượt quá 0.25 lần khả năng chịu lực tính toán của vật liệu

- Nội lực lớn nhất trong kết cấu dầm trong thí nghiệm này là M = Pl/3 tại đoạn 1/3

- Chọn lực kích lớn nhất là 960 kG phù hợp với thiết bị gia tải là máy bơm thủy

lực có độ chia nhỏ nhất là 160 kG, kích thủy lực có lực kích cực đại là 10000kG

- Tải trọng thí nghiệm cần được chia thành từng cấp gia tải để có thời gian cho vật

liệu kịp phản ứng và ghi lại số liệu các thiết bị đo Việc xác định cấp gia tải dựavào

các nguyên tắc:

- Tải trọng tăng thêm qua mỗi cấp gia tải phải đủ lớn để các dụng cụ đo ghi được.

- Số cấp tải phải đảm bảo cung cấp đủ số liệu cho việc vẽ các đồ thị.

- Số cấp tải nằm trong phạm vi từ 5 đến 10.

- Số cấp tải được chọn là 6 cấp tăng tải với 3 cấp hạ tải Biểu đồ gia tải theo thời

gian được thể hiện như sau:

XV.

XVI.

XVII. Hình số 1 Lưu đồ gia tải cho thí nghiệm đối với dầm

- Với thiết bị đo sử dụng trong thí nghiệm này và cách chia cấp tải nói trên độ thay

đổi số chỉ của các extenzomet sau mỗi cấp tăng tải 4 lần độ chia nhỏ nhất vàcủa

indicator từ 45 lần độ chia nhỏ nhất, đảm bảo đủ quan sát được

3 Thiết bị thí nghiệm: gồm các thiết bị sau:

- Khung gia tải

- Quang treo

- Bơm và kích thủy lực

- Thiết bị đo chuyển vị

- Thiết bị đo biến dạng

XVIII.

Bơmvà

XIX. Thiết bị đo biến dạng kéo Extensometer Thiết bị đo chuyển vị

XX. Dụng cụ đo gồm các Indicator và Tensometer được bố trí

- Chỉnh kim chỉ thị trên dụng cụ đo về vị trí thích hợp và ghi chỉ số ban đầu với

cấp tải đầu tiên

4.2 Bước 2:

- Tăng tải lần lượt theo 6 cấp

- Tăng tải tương ứng với mỗi cấp tải là 160 kG.

kích Tlực

Indicator

- Các số liệu đo biến dạng hoặc chuyển vị phải được ghi tại một thời điểm thống

nhất ứng với mỗi cấp tải vào bảng ghi số liệu

- Số liệu ghi được nên được sơ bộ so sánh với số liệu tính toán từ lý thuyết ngay

tại thời điểm đang tiến hành thí nghiệm

- Trong quá trình gia tải cần quan sát tổng thể thiết bị và con người để tránh sai sót

và đảm bảo an toàn

4.3 Bước 3 :

- Hạ tải lần lượt theo 3 cấp

- Sau khi hoàn thành ghi số liệu thí nghiệm ở cấp tải trọng số 6, mở van xả dầu

trên bơm thủy lực một cách nhẹ nhàng để giảm tải từ từ theo 3 cấp Thời gian

là 4 phút

- Số liệu mỗi cấp hạ tải được ghi chép so sánh với các cấp tăng tải.

- Với cấp hạ tải cuối cùng, thời gian dừng cần lâu hơn để theo dõi sự ổn định hoàn

toàn của dụng cụ đo, phản ứng của mẫu thí nghiệm và các nguy cơ đe dọa sự antoàn

5.Xử lý số liệu và báo cáo thí nghiệm:

XXI - Tổng hợp lại số liệu:

XXII. SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM UỐN TĨNH DẦM THÉP

XXIII. Gia tải ( mỗi cấp 1 vạch-160kG)

XXIV.C XXV. Tải trọng Q (kG) XXVI.XXVII.XXVIII XXIX.

XXX. 0 XXXI. 0 XXXII XXXIII.XXXIV XXXV.

XXXVI XXXVII. 160 XXXVIII XXXIX.XL XLI.

LXVI.6 LXVII. 960 LXVIII LXIX LXX.LXXI.

LXXII. Giảm tải ( mỗi cấp 2 vạch-320 LXXIII. kG)

LXXIV LXXV. 640 LXXVI LXXVII LXXVIII LXXIX.

LXXX LXXXI. 320 LXXXII LXXXIII LXXXIV LXXXV.

LXXXVI LXXXVII. 0 LXXXVIII LXXXIX XC XCI.

XCII.

5.1 Xử lý số liệu thí nghiệm:

- Độ võng tại các vị trí thí nghiệm:

- Chuyển vị đứng (độ võng của dầm) tại vị trí 1 và 2 theo lý thuyết được xác định

theo biểu thức: AI(LT) = 0.00677P (mm) và Á2(LT) = 0.00558P (mm) (P tính theo

đơn vị

là kG)

XCIII - Chuyển vị đứng (độ võng của dầm) tại vị trí 1 và 2 theo thực tế được

CVII. Giai đoạn gia tải

CVIII.CIX.CX. 0.00 CXI. 0.0 CXII. 0 CXIII CXIV.0.0 CXV. 0

CXVI CXVII CXVIII CXIX CXX. - CXXI CXXII CXXIII CXXIV CXXV CXXVI CXXVII CXXVIII CXXIX CXXX CXXXI CXXXII CXXXIII CXXXIV CXXXV CXXXVI CXXXVII CXXXVIII CXXXIX.

CXLVIII CXLIX CL. 2.71 CLI. 2.3 CLII. - CLIII CLIV.2.9 CLV CLVI.CLVII CLVIII CLIX.2.7 CLX. - CLXI.2.68 CLXII CLXIII.

CLXVI CLXVII CLXVIII CLXIX CLXX CLXXI CLXXII CLXXIII CLXXIV CLXXV CLXXVI CLXXVII CLXXVIII CLXXIX CLXXX CLXXXI CLXXXII CLXXXIII CLXXXIV CLXXXV CLXXXVI CLXXXVII CLXXXVIII CLXXXIX CXC.

— Thực tế

—

CXCV. Biểu đồ biểu diễn quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị lý thuyết và thực

tế ở vị trí 2

- Mô-men tại các vị trí thí nghiệm:

- Mô-men uốn tại vị trí 1 và vị trí 2 theo lý thuyết được xác định theo M1 = Pl/3(kGm);

CXCVI. M2 = 0.3Pl (kGm) (đơn vị của P là kG, đơn vị của l làm)

- Mô-men uốn tại vị trí 1 và vị trí 2 theo thực tế dựa trên chỉ số trên các

extensometer và biểu thức sau: M(1,2)i = S(1,2)iEW = (c(1,2)i - c(1,2)0)EW/L (ở đó S(1,2)i

— Thực tế

—

CCXI CCXII.CCXIII CCXIV CCXV CCXVI CCXVII CCXVIII CCXIX.

CCXLIII CCXLIV CCXLV CCXLVI CCXLVII CCXLVIII CCXLIX CCL.

CCLI CCLII CCLIII CCLIV CCLV CCLVI CCLVII CCLVIII CCLIX CCLX CCLXI CCLXII CCLXIII CCLXIV CCLXV CCLXVI.

CCLXVII. Giai đoạn giảm tải

CCLXVIII CCLXIX CCLXX CCLXXI CCLXXII CCLXXIII CCLXXIV.CCLXXV CCLXXVI CCLXXVII CCLXXVIII CCLXXIX CCLXXX CCLXXXI CCLXXXII CCLXXXIII CCLXXXIV CCLXXXV CCLXXXVI CCLXXXVII CCLXXXVIII CCLXXXIX CCXC CCXCI.

CCXCVII Biểu đồ biểu diễn quan hệ giữa tải trọng và mô-men lý thuyết và thực tế

ở vị trí 2

5.2 Nh ận xét kết quả th í ngh iệm:

- Tải trọng được đặt ở hai vị trí 1/3 nhịp dầm, trong khi thực tế thí nghiệm vị trí

đặt tải trọng có thể bị lệch đi so với lý thuyết

- Sự đồng nhất về hình dạng tiết diện và sự đồng nhất về vật liệu.

- Tải trọng được tăng dần lên nên không phải là tĩnh tải thực sự.

- Độ chính xác của thiết bị làm thí nghiệm.

- Độ chính xác của các thao tác làm thí nghiệm.

- Từ những điều kể trên nên có thể dẫn đến việc xây dựng biểu đồ moment và tính

độ võng của dầm trên thực nghiệm và trên lý thuyết sẽ có sự khác biệt nhấtđịnh,

nhưng sự khác biệt này là không lớn nếu ta tiến hành thí nghiệm với độ chính

CCXCVIII II UỐN TĨNH DÀN THÉP:

1 Mục đích:

- Sinh viên hiểu cách bố trí một thí nghiệm với kết cấu cơ bản.

- Bằng thực nghiệm, sinh viên xác định biến dạng trên một số thanh dàn và

- Sinh viên áp dụng các kỹ năng sử dụng các thiết bị gia tải, đo biến dạng và đo

chuyển vị vào một thí nghiệm thực tế

2 Mô hình thí nghiệm:

2.1 Kích thước hình học và sơ đồ làm việc:

- Mô hình được khảo sát là mô hình dàn tĩnh định tựa đơn giản có cánh song

hay biểu đồ Cremona để xác định nội lực trong các thanh dàn.

CCCII. Ghi chú:

- Đỏ: thanh chịu nén.

- Xanh: thanh chịu kéo.

- Đen: thanh có nội lực bằng 0.

CCCIII. Hình 7: Nội lực trong thanh dàn

- Tải trọng thí nghiệm tối đa được xác định theo điều kiện: nội lực lớn nhất phát

sinh trong kết cấu không vượt quá 0.25 lần khả năng chịu lực tính toán của vật liệu

- Nội lực lớn nhất trong kết cấu dầm của thí nghiệm này là Nmax = 4P trên thanh

4-7 và 6-8

- Từ đó ta tính được lực kích Qmax lớn nhất được tính như sau:

CCCXI. < 0.25/ => <0.25X2100/ Ó4Ũ X I ũ - = 33ÓỮÁƠ

- Chọn lực kích lớn nhất là 3200 kG phù hợp với thiết bị gia tải là máy bơm thủy

lực có độ chia nhỏ nhất là 160 kG, kích thủy lực có lực kích cực đại là 10000 kG

- Tải trọng thí nghiệm cần được chia thành từng cấp gia tải để có thời gian cho vật

liệu kịp phản ứng và ghi lại số liệu các thiết bị đo Việc xác định cấp gia tải dựa vào

các nguyên tắc:

- Tải trọng tăng thêm qua mỗi cấp gia tải phải đủ lớn để các dụng cụ đo ghi được.

- Số cấp tải phải đảm bảo cung cấp đủ số liệu cho việc vẽ các đồ thị.

- Số cấp tải nằm trong phạm vi từ 5 đến 10.

- Số cấp tải được chọn là 10 cấp tăng tải với 5 cấp hạ tải Biểu đồ gia tải theo thời

gian được thể hiện như sau:

CCCXIII.

CCCXIV.

CCCXV. Hình 10: Biểu đồ gia tải theo thời gian

CCCXVI. Với thiết bị đo sử dụng trong thí nghiệm này và cách chia cấp tải nói trên độ thay

đổi số chỉ của các extenzomet sau mỗi cấp tăng tải 4 lần độ chia nhỏ nhất và của

indicator từ 45 lần độ chia nhỏ nhất, đảm bảo đủ quan sát được

2.4 Bố trí dụng cụ đo:

CCCXVII. Dụng cụ đo gồm các Indicator và Tensometer được bố trí theo sơ

đồ như hình

bên dưới:

- Chỉnh kim chỉ thị trên dụng cụ đo về vị trí thích hợp và ghi chỉ số ban đầu với

cấp tải đầu tiên

3.2 Bước 2:

- Tăng tải lần lượt theo 10 cấp

- Tăng tải tương ứng với mỗi cấp tải là 320 kG.

- Các số liệu đo biến dạng hoặc chuyển vị phải được ghi tại một thời điểm thống

nhất ứng với mỗi cấp tải vào bảng ghi số liệu

- Số liệu ghi được nên được sơ bộ so sánh với số liệu tính toán từ lý thuyết ngay

tại thời điểm đang tiến hành thí nghiệm

3.3 Bước 3:

- Hạ tải lần lượt theo 5 cấp

- Sau khi hoàn thành ghi số liệu thí nghiệm ở cấp tải trọng số 10, mở van xả dầu

trên bơm thủy lực một cách nhẹ nhàng để giảm tải từ từ theo 5 cấp Thời gian

là 4 phút

- Số liệu mỗi cấp hạ tải được ghi chép so sánh với các cấp tăng tải.

- Với cấp hạ tải cuối cùng, thời gian dừng cần lâu hơn để theo dõi sự ổn định hoàn

toàn của dụng cụ đo, phản ứng của mẫu thí nghiệm và các nguy cơ đe dọa sự antoàn

4.Xử lý số liệu và báo cáo thí nghiệm:

4.1 Số liệu thí nghiệm:

CCCXXI. SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM UỐN TĨNH DÀN THÉP

CCCXXII. Gia tải ( mỗi cấp 2 vạch-320kG CCCXXIII.

CCCXXIV CCCXXV. Tải trọng Q CCCXXVI CCCXXVII CCCXXVIII CCCXXIX CCCXXX CCCXXXI CCCXXXII CCCXXXIII. 0 CCCXXXIV CCCXXXV CCCXXXVI CCCXXXVII CCCXXXVIII CCCXXXIX CCCXL CCCXLI. 320 CCCXLII CCCXLIII CCCXLIV CCCXLV CCCXLVI CCCXLVII CCCXLVIII CCCXLIX. 640 CCCL.CCCLI CCCLII CCCLIII CCCLIV CCCLV.

CCCLVI CCCLVII. 960 CCCLVIII CCCLIX CCCLX CCCLXI CCCLXII CCCLXIII CCCLXIV CCCLXV. 1280 CCCLXVI CCCLXVII CCCLXVIII CCCLXIX CCCLXX CCCLXXI CCCLXXII.CCCLXXIII. 1600 CCCLXXIV CCCLXXV CCCLXXVI CCCLXXVII CCCLXXVIII CCCLXXIX CCCLXXX.CCCLXXXI. 1920 CCCLXXXII CCCLXXXIII CCCLXXXIV CCCLXXXV CCCLXXXVI CCCLXXXVII CCCLXXXVIII CCCLXXXIX. 2240 CCCXC CCCXCI CCCXCII CCCXCIII CCCXCIV CCCXCV CCCXCVI CCCXCVII.2560 CCCXCVIII CCCXCIX CD CDI CDII CDIII.

CDIV.9 CDV. 2880 CDVI.CDVII CDVIII CDIX CDX CDXI.

CDXII CDXIII. 3200 CDXIV CDXV CDXVI CDXVII CDXVIII CDXIX.

CDXX. Giảm tải ( mỗi cấ CDXXI. p 4 vạch-640kG)

CDXXII CDXXIII. 2560 CDXXIV CDXXV CDXXVI CDXXVII CDXXVIII CDXXIX CDXXX CDXXXI. 1920 CDXXXII CDXXXIII CDXXXIV CDXXXV CDXXXVI CDXXXVII CDXXXVIII CDXXXIX. 1280 CDXL.CDXLI CDXLII CDXLIII CDXLIV CDXLV.

CDXLVI CDXLVII. 640 CDXLVIII CDXLIX CDL CDLI CDLII.CDLIII.

CDLIV CDLXII CDLV. 0 CDLVI CDLVII CDLVIII CDLIX.CDLX.CDLXI.

4.2 Xử lý số liệu thí nghiệm:

CDLXIII - Giá trị nội lực trong các thà^ dàn ứng với câp tải trọng thứ i được tính

theo

CDLXV. : số chỉ tensometer tại cấp tải thứ i

CDLXVI. : số chỉ tensometer tại cấp tải 0 (cấp ban

cong

- Trong đó:

ci

c ođầu)

E = 2.1X 102 kG/cm2

CDLXVII. : mô đun đàn hồi của thép

CDLXVIII. F = 6.4 cm2 : diện tích tiết diện của thanh dàn

CDLXIX. L = 100mm : chuẩn đo của tensometer

CDLXXXVII. Giai đoạn gia tải

CDLXXXVIII CDLXXXIX CDXC CDXCI CDXCII.CDXCIII CDXCIV CDXCV CDXCVI CDXCVII CDXCVIII CDXCIX.

DLI.1 076

DXCIX.

3.03 DC. 1 14.71 DCI. 1

.9368 DCII.

4.6 DCIII.

137.51

DCIV.2 036.46

DCCVI. Giai đoạn gia tải

DCCVII DCCVIII DCCIX DCCX.DCCXI DCCXII.DCCXIII DCCXIV.DCCXV DCCXVI DCCXVII DCCXVIII DCCXIX DCCXX DCCXXI.DCCXXII DCCXXIII DCCXXIV DCCXXV.DCCXXVI DCCXXVII DCCXXVIII.

DCCXXIX DCCXXX DCCXXXI DCCXXXII DCCXXXIII DCCXXXIV DCCXXXV DCCXXXVI DCCXXXVII DCCXXXVIII DCCXXXIX.

DCCXL DCCXLI DCCXLII DCCXLIII DCCXLIV DCCXLV.DCCXLVI DCCXLVII DCCXLVIII DCCXLIX DCCL.

DCCLI DCCLII.DCCLIII DCCLIV.DCCLV.DCCLVI.DCCLVII DCCLVIII DCCLIX.DCCLX DCCLXI.

DCCLXII DCCLXIII DCCLXIV DCCLXV DCCLXVI DCCLXVII DCCLXVIII DCCLXIX DCCLXX DCCLXXI DCCLXXII DCCLXXIII DCCLXXIV DCCLXXV DCCLXXVI DCCLXXVII DCCLXXVIII DCCLXXIX DCCLXXX DCCLXXXI DCCLXXXII DCCLXXXIII DCCLXXXIV DCCLXXXV DCCLXXXVI DCCLXXXVII DCCLXXXVIII DCCLXXXIX DCCXC DCCXCI.DCCXCII DCCXCIII DCCXCIV.

DCCXCV DCCXCVI DCCXCVII DCCXCVIII DCCXCIX DCCC DCCCI.DCCCII DCCCIII.DCCCIV.DCCCV.

DCCCVI DCCCVII DCCCVIII DCCCIX DCCCX.DCCCXI.DCCCXII DCCCXIII DCCCXIV DCCCXV.DCCCXVI.

DCCCXVII DCCCXVIII DCCCXIX DCCCXX DCCCXXI DCCCXXII DCCCXXIII DCCCXXIV DCCCXXV DCCCXXVI DCCCXXVII.

DCCCXXVIII. Giai đoạn giảm tải

DCCCXXIX DCCCXXX DCCCXXXI DCCCXXXII DCCCXXXIII DCCCXXXIV DCCCXXXV DCCCXXXVI DCCCXXXVII DCCCXXXVIII DCCCXXXIX DCCCXL DCCCXLI DCCCXLII DCCCXLIII DCCCXLIV DCCCXLV DCCCXLVI DCCCXLVII DCCCXLVIII DCCCXLIX DCCCL.

DCCCLI DCCCLII DCCCLIII DCCCLIV DCCCLV DCCCLVI DCCCLVII DCCCLVIII DCCCLIX DCCCLX DCCCLXI.

DCCCLXII DCCCLXIII DCCCLXIV DCCCLXV DCCCLXVI DCCCLXVII DCCCLXVIII DCCCLXIX DCCCLXX DCCCLXXI DCCCLXXII DCCCLXXIII DCCCLXXIV DCCCLXXXIV DCCCLXXV DCCCLXXVI DCCCLXXVII DCCCLXXVIII DCCCLXXIX DCCCLXXX DCCCLXXXI DCCCLXXXII DCCCLXXXIII.

DCCCLXXXVII Biểu đồ biểu diễn quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị lý thuyết và

DCCCXCIV. Biểu đồ biểu diễn quan hệ giữa tải trọng và lực dọc lý thuyết và thực tế ở thanh 4-6

— Thực tế

—

— Lý thuyết (kGm)

— Thực tế

—

những liên kết hàn

- Theo lý thuyết tải trọng được đặt tại các mắt dàn, trên thực tế thí nghiệm tải

trọng có thể được đặt lệch so với mắt dàn

- Theo lý thuyết thì vật liệu xem như là đồng nhất, kích thước mặt cắt ngang cũng

đồng nhất nhưng trên thực tế thí không phải lúc nào cũng có sự đồng nhất đó mà cómột số khuyết tật nhất định dù là nhỏ

- Theo lý thuyết tải trọng ở đây là tĩnh tải, tức là không có biến động về độ lớn của

tải trọng trong khi ở thực nghiệm tải trọng được gia tải dần từ mức 0 Như vậy dù việcgia tải là chậm nhưng đây vẫn là điểm khác biệt so với lý thuyết tính toán

- Độ chính xác của các thiết bị đo lực và đo chuyển vị.

- Thao tác thực hiện thí nghiệm không đúng yêu cầu.

- Những điều kể trên có thể là nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt giữa lý thuyết

và thực nghiệm Như vậy đường cong quan hệ giữa ứng suất và biến dạng ở lý thuyết

và thực nghiệm sẽ là hai đường cong nằm gần nhau Khi hai đường cong này càngnằm gần nhau càng chứng tỏ là thí nghiệm được tiến hành với độ chính xác cao Khihai đường cong này nằm quá xa nhau chứng tỏ ta đã mắc sai sót trong quá trình thínghiệm nên cần phải dừng thí nghiệm và kiểm tra lại