(TIỂU LUẬN) báo cáo thí nghiệm kết cấu công trình uốn TĨNH dầm THÉP

- Tải trọng thí nghiệm cần được chia thành từng cấp gia tải để có thời gian cho vậtliệu kịp phản ứng và ghi lại số liệu các thiết bị đo.. Lưu đồ gia tải cho thí nghiệm đối với dầm - Với

Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

MỤC LỤC

I UỐN TĨNH DẦM THÉP: 3

1 Mục đích: 3

2 Mô hình thí nghiệm: 3

2.1 Kích thước hình học và sơ đồ làm việc: 3

2.2 Xác định nội lực, ứng suất pháp và chuyển vị tại hai mặt cắt ngang trong dầm theo lý thuyết: 4

2.3 Xác định tải trọng thí nghiệm: 4

3 Thiết bị thí nghiệm: gồm các thiết bị sau: 5

4 Trình tự thí nghiệm: 6

4.1 Bước 1 : 6

4.2 Bước 2 : 6

4.3 Bước 3 : 7

5 Xử lý số liệu và báo cáo thí nghiệm: 7

5.1 Xử lý số liệu thí nghiệm: 7

5.2 Nhận xét kết quả thí nghiệm: 11

II UỐN TĨNH DÀN THÉP: 12

1 Mục đích: 12

2 Mô hình thí nghiệm: 12

2.1 Kích thước hình học và sơ đồ làm việc: 12

2.2 Xác định nội lực trên các thanh dàn và chuyển vị tại các nút dàn theo lý thuyết: 12 2.3 Xác định tải trọng thí nghiệm: 14

2.4 Bố trí dụng cụ đo: 15

3 Trình tự thí nghiệm: 15

3.1 Bước 1 : 15

3.2 Bước 2: 15

3.3 Bước 3: 16

4 Xử lý số liệu và báo cáo thí nghiệm: 16

4.1 Số liệu thí nghiệm: 16

4.2 Xử lý số liệu thí nghiệm: 17

4.3 Nhận xét kết quả thí nghiệm: 21

Trang | 2

Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

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:

- Kết cấu được làm bằng thép CT3 với các thông số vật liệu như sau:

- Cường độ tính toán: R = 2100 kG/cm2

- Module đàn hồi: E = 2.1×106 kG/cm2

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

- Trong tính toán thiết kế ta coi dầm thép như cấu kiện một chiều chịu lực vuônggóc với trục dọc Bằng phương pháp cơ học kết cấu, sức bền vật liệu, ta tính được nộilực dầm và ứng suất tại hai mặt cắt ngang của dầm

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

- 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 10000 kG

- Tải trọng thí nghiệm cần được chia thành từng cấp gia tải để có thời gian cho vậtliệu kịp phản ứng và ghi lại số liệu các thiết bị đo Việc xác định cấp gia tải dựa vàocác 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

Trang | 4

Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

- 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:

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

Bơmvà

kích Tlực Thiết bị đo biến dạng kéo Extensometer Thiết bị đo chuyển vịIndicator

Dụng cụ đo gồm các Indicator và Tensometer được bố trí theo sơ đồ như hình bên dưới:

- Tăng tải lần lượt theo 6 cấp

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

Trang | 6

Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

- 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 mỗi cấp

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 an toàn

5 Xử lý số liệu và báo cáo thí nghiệm:

- Tổng hợp lại số liệu:

SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM UỐN TĨNH DẦM THÉP

Gia tải ( mỗi cấp 1 vạch-160kG)

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

theo biểu thức: 1(LT) = 0.00677P (mm) và 2(LT) = 0.00558P (mm) (P tính theo đơn vị là

kG)

- Chuyển vị đứng (độ võng của dầm) tại vị trí 1 và 2 theo thực tế được xác định bằng chỉ số trên Indicator: 1(TT) = II1/1000 (mm); 2(TT) = II2/1000 (mm)

- Bảng tổng hợp và so sánh số liệu lý thuyết và thực tế của các chuyển vị:

Trang | 8

0.50

0.00

0 160 320 480 640 800 960

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);

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 cácextensometer và biểu thức sau: M(1,2)i = (1,2)iEW = (c(1,2)i - c(1,2)0)EW/L (ở đó (1,2)i là chỉ sốtrên các extensometer 1 và 2 ở mức gia tải thứ i, L: khoảng đo của extensometer =100mm)

ST

T

Q

(kG)

Giai đoạn gia tải

Trang | 9

Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

Biểu đồ biểu diễn quan hệ giữa tải trọng và mô-men lý thuyết và thực tế ở vị trí 1

- 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 nhất định,nhưng sự khác biệt này là không lớn nếu ta tiến hành thí nghiệm với độ chính xác cao.Nếu kết quả thí nghiệm quá khác biệt so với lý thuyết chứng tỏ ta đã mắc sai sót trongquá trình tiến hành thí nghiệm

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 chuyển

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 song Các kích thước hình học gồm:

- Tiết diện thanh dàn: 2L40 4 (diện tích tiết diện: F = 640mm2)

2.2 Xác định nội lực trên các thanh dàn và chuyển vị tại các nút dàn theo lý

thuyết:

Trong tính toán thiết kế ta coi dàn thép như một hệ thanh với liên kết tại cácnút là hoàn toàn khớp Bằng phương pháp tính toán đơn giản như tách mắt, mặtcắt hay biểu đồ Cremona để xác định nội lực trong các thanh dàn

Trang | 12

Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

Ghi chú:

- Đỏ: thanh chịu nén

- Xanh: thanh chịu kéo

- Đen: thanh có nội lực bằng 0

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

Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

Hình số 2. Sơ đồ bố trí các thiết bị đo chuyển vị và biến dạng trên dầm thép

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

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

4 Xử lý số liệu và báo cáo thí nghiệm:

4.1 Số liệu thí nghiệm:

SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM UỐN TĨNH DÀN THÉP

Gia tải ( mỗi cấp 2 vạch-320kG)

ci : số chỉ tensometer tại cấp tải thứ i

co : số chỉ tensometer tại cấp tải 0 (cấp ban

đầu)

E = 2.1× 102 kG/cm2 : mô đun đàn hồi của thép

Trang | 16

Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

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

- Kết quả tính:

Giai đoạn gia tải

2 -

3 -

5 -

7 -

-Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

1

5

STT Q(kG)

Lực dọc trong thanh 1- 4 Lực dọc trong thanh 4- 6 Lực dọc trong thanh 4- 7

Giai đoạn gia tải

Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

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

Báo Cáo Thí Nghiệm Kết Cấu Công Trình

- 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 cũngđồng 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 củatải 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