CHƯƠNG 1 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ĐO SỬ DỤNG TRONG THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CÔNG TRÌNh

1 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ĐO SỬ DỤNG TRONG THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CÔNG TRÌNH CHƯƠNG 1 CHƯƠNG 1 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ĐO NỘI DUNG CHƯƠNG 1 I MỞ ĐẦU II DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ III DỤNG CỤ ĐO BIẾN DẠNG IV DỤNG CỤ ĐO.

Trang 1

DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ĐO SỬ DỤNG TRONG THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH

CÔNG TRÌNH CHƯƠNG 1

CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ III DỤNG CỤ ĐO BIẾN DẠNG

IV DỤNG CỤ ĐO LỰC, MÔ MEN

DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ĐO

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

ĐO CHUYỂN VỊ III DỤNG CỤ ĐO BIẾN DẠNG

I MỞ ĐẦU Kết cấu công trình

Biến dạng, chuyển vị Tải trọng

Các giá trị biến dạng, chuyển vị thường nhỏ không thể quan sát được bằng mắt thường

Thông qua các dụng cụ, thiết bị đo cho phép xác định (định lượng) các giá trị biến dạng, chuyển vị

Đo đạc, định lượng Dụng cụ đo

CHƯƠNG 1 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ ĐO

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

I MỞ ĐẦU Các nhóm dụng cụ, biến dạng đo :

 Dụng cụ đo chuyển vị:

- Xác định độ võng của kết cấu, độ lún của gối tựa, chuyển vị ngang đầu cột …

 Dụng cụ đo biến dạng :

- Đo biến dạng sẽ cho phép xác định được ứng suất tại vị trí khảo sát

1 2

1

2

- Khảo sát biến dạng khi vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi

 = E*

Trang 2

DỤNG CỤ,

THIẾT BỊ ĐO

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

ĐO CHUYỂN VỊ

III DỤNG CỤ ĐO

BIẾN DẠNG

IV DỤNG CỤ ĐO

LỰC, MÔ MEN

I MỞ ĐẦU

 Dụng cụ đo lực, mô men

- Xác định được tải trọng tác dụng lên đối tượng thí nghiệm

 Các yêu cầu chung với dụng cụ, thiết bị đo

- Có độ chính xác đảm bảo yêu cầu của phép đo

- Ít chịu tác động của yếu tố môi trường

- Đảm bảo ổn định trong suốt quá trình thí nghiệm

CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

II DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ

II.1 VÕNG KẾ

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

II.1 VÕNG KẾ

 Đặc trưng kỹ thuật

- Khoảng đo không giới hạn, do vậy võng kế được dùng để đo các chuyển vị lớn

- Dây thép có đường kính  0,2  0,3 mm

- Hệ số khuếch đại Kv = 10

- Giá trị 1 vạch đo  =1/Kv = 0,1 mm

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

II DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ II.1 VÕNG KẾ

 Lắp dựng và yêu cầu sử dụng

Võng kế được lắp tại vị trí cần đo chuyển vị trên kết cấu hoặc tại vị trí

cố định bên ngoài kết cấu

Lắp võng kế trên kết cấu đo

Lắp tại điểm cố định bên ngoài kết cấu

Trang 3

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

II.2 INDICATOR

CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

II.2 INDICATOR

Indicator điện tử hiện thị số

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

II.2 INDICATOR

 Đặc trưng kỹ thuật

- Có 2 loại : hệ số khuếch đại K=10 2 và K = 10 3

- Giá trị 1 vạch đo :

+ Hệ số K=102 →  = 1/K = 0,01 mm + Hệ số K=103 →  = 1/K = 0,001 mm

- Khoảng đo được :

+ Hệ số K=102 → Khoảng đo 10 mm đến 50 mm + Hệ số K=103 → Khoảng đo 2 mm đến 10 mm

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

II.2 INDICATOR

 Lắp đặt và yêu cầu sử dụng

- Trục của Indicator phải trùng với phương chuyển vị cần đo

- Khi Indicator bố trí tiếp xúc với kết cấu thì đầu của Indicator phải luôn tiếp xúc với bề mặt kết cấu cần đo

Indicator tiếp xúc với bề mặt kết cấu Indicator bố trí ngoài

kết cấu đo

Trang 4

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

II.2 INDICATOR

Bộ gá để lắp Indicator

CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

II.2 INDICATOR

- Bên cạnh việc sử dụng Indicator để đo chuyển vị, còn có thể sử

dụng Indicator để đo biến dạng

Thanh chống thép Indicator

Sử dụng Indicator có thanh chống (bằng thép) để đo

biến dạng của kết cấu BTCT

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

II.3 DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ LVDT (Linear Variable Diferential Transformer )

- Là dụng cụ đo dựa trên nguyên lý chuyển đổi cơ - điện được sử dụng rộng rãi hiện nay

- Kết nối với bộ xử lý (Data logger) và máy tính cho phép tự động ghi nhận các giá trị chuyển vị

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

IV DỤNG CỤ ĐO LỰC, MÔ MEN Ví dụ sử dụng LVDT đo chuyển vị của kết cấu thí nghiệm

II.3 DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ LVDT (Linear Variable Diferential Transformer )

Trang 5

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN Ví dụ sử dụng LVDT đo độ mở rộng vết nứt trong thí nghiệm kéo

trực tiếp mẫu bê tông

II.3 DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ LVDT (Linear Variable Diferential

Transformer )

CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

II.4 CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁC DỤNG CỤ ĐO CHUYỂN VỊ

- Căn cứ vào kết quả tính toán lý thuyết ban đầu để dự báo giá trị

chuyển vị tại các vị trí đo để có cơ sở lựa chọn các dụng cụ đo

thích hợp

- Ở các kết cấu có trục đối xứng chỉ cần bố trí dụng cụ đo ở một nửa

của kết cấu, nửa còn lại chỉ cần bố trí ở một vài điểm để kiểm tra kết

quả đo

- Số lượng dụng cụ đo phụ thuộc vào quy mô, mục đích của thí

nghiệm Với kết cấu đơn giản chịu uốn số lượng dụng cụ đo tối

thiểu là 3

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

IV DỤNG CỤ ĐO LỰC, MÔ MEN Bố trí dụng cụ đo trên kết cấu có trục đối xứng

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

IV DỤNG CỤ ĐO LỰC, MÔ MEN Độ võng thực tại tiết diện giữa dầm :

f

2

f f f

v







Trang 6

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

- Ở cấp tải ban đầu (P= 0) số đọc trên dụng cụ đo chuyển vị là

C 0

II.5 CÁCH XÁC ĐỊNH CHUYỂN VỊ TỪ CÁC KẾT QUẢ THÍ

NGHIỆM

- Ở cấp tải thứ i (P= P i ) số đọc trên dụng cụ đo chuyển vị là C i

Giá trị độ võng của kết cấu thí nghiệm ở cấp tải P i

K

C C

f i 0 i





Trong đó K là hệ số khuếch đại của dụng cụ đo

CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

III DỤNG CỤ ĐO BIẾN DẠNG

- Khi vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi, quan hệ ứng suất-biến

dạng tuân theo định luật Hook:

Việc đo đạc  cho phép xác định ứng suất tại vùng khảo sát

 = E* 

0 l l







- l : sự thay đổi vị trí tương đối giữa 2 điểm chọn trước trên bề mặt kết cấu đo

- l0: chiều dài chuẩn đo

Các dụng cụ cho phép xác định l gọi là các dụng cụ đo biến dạng

l > 0 : vật liệu làm việc chịu kéo

l < 0 : vật liệu làm việc chịu nén

Số đọc trên các dụng cụ đo biến dạng cũng tuân theo nguyên tắc này

III.1 TENZOMET ĐÒN

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

Đặc trưng kỹ thuật

m

M n

N l

n  



- Độ khuếch đại của Tenzomet đòn

- Các giá trị M, m, N, n được chọn sao cho K 1000

m

M n

N



- Hệ số khuếch đại K =10 3

- Giá trị 1 vạch đo  = 1/K = 0,001 mm

- Khoảng đo được của Tenzomet đòn : 50 vạch x 0,001 = 0,05 mm

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

Trang 7

DỤNG CỤ,

- Trục của Tenzomet đòn phải trùng với phương biến dạng

- Bề mặt vật liệu ở vị trí lắp Tenzomet phải đủ cứng để chân Tenzomet không bị trượt khi vật liệu biến dạng

- Chiều quay của kim trên bảng chia vạch phụ thuộc vào biến dạng kéo hoặc nén

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN Đo biến dạng bê tông sàn bằng Tenzomet đòn

 Một số đặc điểm :

III.2 TENZOMET ĐIỆN TRỞ (GAUGE)

- Có độ nhạy cao ( có khả năng đo được biến dạng đến 10 -6 )

- Đo được biến dạng ở trạng thái tĩnh và động

- Có kích thước nhỏ, gọn nên hay được sử dụng để khảo sát trạng thái ứng suất-biến dạng ở các vùng có tập trung ứng suất

- Các tenzomet điện trở kết hợp với bộ xử lý (data logger) và máy tính cho phép ghi tự động các giá trị đo với số lượng lớn các vị trí khảo sát trên kết cấu

- Nhược điểm của Tenzomet điện trở là chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

 Một số đặc điểm :

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

Trang 8

DỤNG CỤ,

 Nguyên lý hoạt động

Phương pháp đo biến dạng bằng Tenzomet điện trở dựa trên nguyên lý sự thay đổi điện trở của dây dẫn tỷ lệ bậc nhất với sự thay đổi chiều dài của nó

Điện trở R của dây dẫn :

A

l ρ

R 

 : điện trở suất của dây dẫn

l : chiều dài của dây dẫn A: chiều dài của dây dẫn

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ,

Từ phương trình trên : ln(R) = ln() + ln(l) – ln (A)

A

ΔA l

Δl ρ

Δρ R

ΔR







Trong đó :



 l

Δl

Biến dạng theo phương chiều dài dây điện trở

Gọi = x Biến dạng theo phương bán kính dây:

y= z = - 







R

ΔR 2 πR 2Rπ Δ A

ΔA

Y 2

(*)

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

Đặt

Thay các đại lượng trên vào (*) :

ε Ψ ρ

Δρ



kε )ε 2 Ψ (1 2μμ ε Ψε R

ΔR













k : hệ số độ nhạy (gauge factor)

- Nếu dây dẫn làm bằng kim loại k= 1,8  2,2

- Nếu dây dẫn làm bằng chất bán dẫn (silic) k= 100  120

Xác định được giá trị thay đổi điện trở R của dây dẫn cho phép tính được biến dạng 

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

 Cấu tạo



- Tấm điện trở kim loại ( hoặc bán dẫn)

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

Trang 9

DỤNG CỤ,

THIẾT BỊ ĐO  Các thông số kỹ thuật của tấm điện trở kim loại:

+ Chuẩn đo : l = 5, 10, 20, 50 và có thể đến 200 mm

+ Điện trở dây : R = 60, 120, 300, 500 và có thể đến 1000

+ Hệ số độ nhạy k = 1,8  2,2

+ Biến dạng nhỏ nhất đo được 0,1 (1 = 1 m/m)

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ,

THIẾT BỊ ĐO  Các thông số kỹ thuật của tấm điện trở bán dẫn :

+ Chuẩn đo : l =0,5  5 mm

+ Điện trở dây : R = 120

+ Hệ số độ nhạy k = 100  120

+ Biến dạng nhỏ nhất đo được 0,001 (1 = 1 m/m)

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

 Phương pháp đo

R = k..R

Phương pháp đo biến dạng bằng Tenzomet đòn chính là phương pháp đo sự thay đổi điện trở R

Sử dụng phương pháp đo mạch cầu điện trở Wheatstone

R2R4 =R1R3 Ig= 0

R2R4  R1R3 Ig0

Trạng thái ban đầu:

Giả sử R 1 dán lên kết cấu đo biến dạng :

I g = f()

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

- Phương pháp đo cầu cân bằng III.2 TENZOMET ĐIỆN TRỞ (GAUGE)

- Mắc tại điểm B một điện trở con chạy R r

- Điều chỉnh điện trở con chạy một lượng R để cầu luôn cân bằng.

- Thiết lập quan hệ giữa R và  sẽ cho phép xác định được giá trị biến dạng cần đo

- Giá trị R thường rất nhỏ và được xác định tự động bằng thiết bị đo chuyên dùng

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

Trang 10

DỤNG CỤ,

III.3 EXTENZOMET

- Sử dụng chuyên đùng để đo biến dạng của các loại sợi thép

có đường kính nhỏ, dây cáp, tấm mỏng

- Cho phép đo biến dạng đồng thời ở hai phía của mẫu thí nghiệm

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ,

III.4 CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁC DỤNG CỤ ĐO BIẾN DẠNG

- Trong một thí nghiệm nên sử dụng cùng 1 loại dụng cụ đo biến dạng

có cùng các đặc trưng kỹ thuật (hệ số khuếch đại, chuẩn đo)

- Chiều dài chuẩn đo có vai trò quan trọng : chuẩn đo càng nhỏ thì giá

trị biến dạng đo được càng đặc trưng cho điểm đo tuy nhiên các dụng

cụ đo phải có độ nhạy cao.

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

- Cần căn cứ vào tính chất cơ lý, tính đồng nhất của vật liệu, trạng thái ứng suất biến dạng của đối tượng thí nghiệm

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

KẾT CẤU DẠNG THANH ( TRẠNG THÁI ƯS – BD MỘT TRỤC )

KC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM (N)

: XÁC ĐỊNH QUA TENZOMET T1 T2 : KIỂM TRA KẾT QUẢ ĐO

KC CHỊU NÉN LỆCH TÂM (N, Mx)

Trang 11

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

KC CHỊU NÉN LỆCH TÂM XIÊN (N, Mx, My)

CHƯƠNG 1

DỤNG CỤ,

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

BIẾN DẠNG

LỰC, MÔ MEN

KẾT CẤU DẠNG TẤM ( TRẠNG THÁI ƯS PHẲNG )

Nếu biến dạng có 1 phương : cần 01 tenzomet bố trí theo phương biến dạng

- Nếu biến dạng có 2 phương mà chưa biết phương biến dạng cần

bố trí tối thiểu 03 tenzomet được lắp thành bộ 45 0 , 60 0 hoặc 120 0

BỘ 45°

90 45 2 45 0 90 0

2

1









max

90 45 2 45 0 90 0

2

1









min

120 60 0 120 60

2

3 2 tg



















I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

KẾT CẤU DẠNG TẤM ( TRẠNG THÁI ƯS PHẲNG )

BỘ 60°

0 120 2 120 60 2 60 0 120 60 0

3

2

3            













max

120 2 120 60 2 60 0 120 60 0

3 2

3      













min

120 60 0 120 60 2

3 2 tg



















III.4 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ BIẾN DẠNG TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

I MỞ ĐẦU

II DỤNG CỤ

- Giả thiết dụng cụ đo biến dạng (Tenzomet đòn hoặc Indicator kết hợp thanh chống ) có các thông số đặc trưng : hệ số khuếch đại K;

chiều dài chuẩn đo L O

- Ở cấp tải ban đầu (P=0) số chỉ trên dụng cụ đo là C 0

- Ở cấp tải thứ i (P= P i ) số chỉ trên dụng cụ đo là C i

- Giá trị biến dạng ở cấp tải thứ i được xác định bởi công thức sau :

0

1 L

l

* K

C

Ci 0









 









Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	0,99 MB