BÁO cáo THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH THÍ NGHIỆM dàn THÉP CHỊU tải TRỌNG TĨNH

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GVHD: ThS Hoàng Anh TuấnLỜI NÓI ĐẦU Thí nghiệm công trình là một công tác hết sức quan trọng nhằm thử nghiệm, kiểmđịnh, đánh giá chất lượng của vật liệu và

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH

GVHD: ThS Hoàng Anh Tuấn

L01 Nhóm 1A

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 11 năm 2022

Trang 2

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GVHD: ThS Hoàng Anh Tuấn

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU 7 CHƯƠNG 1: THÍ NGHIỆM DÀN THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH 8

Trang 3

CHƯƠNG 2: THÍ NGHIỆM DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP _ 34

2.9.1 Đồ thị quan hệ tải trọng P và độ võng δ 49

Trang 4

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hình ảnh dàn thép trong phòng thí nghiệm 8 Hình 1.2 Sơ đồ thí nghiệm dàn thép _ 8 Hình 1.3 Kích thủy lực _ 9

Hình 1.4 Màn hình thể hiện lực 9

Hình 1.5 Quang treo và đòn gia tải 9 Hình 1.6 Tensometer cảm biến điện trở 9 Hình 1.7 Máy đo biến dạng điển trở di động P-3500 và bộ chuyển đổi SB-10 _ 10

Hình 1.8 Thước kẹp 10 Hình 1.9 Thước cuộn _ 10

Hình 1.10 Đồng hồ đo độ võng 11

Hình 1.11 Đồ thị biểu diễn kết quả thí nghiệm tải trọng P - độ võng δ tại vị trí I và II _ 14

Hình 1.12 Đồ thị biểu diễn kết quả thí nghiệm tải trọng P - ứng suất σ thanh 2, 3, 7 14

Hình 1.13 Đồ thị biểu diễn kết quả thí nghiệm tải trọng P - ứng suất σ thanh 5 15

Hình 1.14 Hệ chuẩn chịu lực đơn vị 15 Hình 1.15 Hệ chuẩn cơ bản _ 16 Hình 1.16 Hệ N P _ 16

Trang 5

Hình 1.25 Biểu đồ nội lực của hệ DH2 19 Hình 1.26 Mô hình dàn thép trong SAP2000 _ 22 Hình 1.27 Mô hình dàn thép được gia tải trong SAP2000 _ 22 Hình 1.28 Chuyển vị tại điểm đặt chuyển vị kế I 23 Hình 1.29 Chuyển vị tại điểm đặt chuyển vị kế II _ 23

Hình 1.30 Ứng suất (stress) trong các thanh dàn gia tải lần 1 (F = 4kN) _ 24

Hình 1.32 Đồ thị tải trọng P và độ võng tại vị trí II (3 phương pháp) 27

Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm dầm bê tông cốt thép 34 Hình 2.2 Khung gia tải MAGNUS _ 35

Hình 2.3 Kích thủy lực (Pmax = 1000kN) 35

Hình 2.4 Màn hình thể hiện tải 35 Hình 2.5 Tensometer cảm biến điện trở _ 35 Hình 2.6 Máy đo biến dạng điện trở di động P-3500 và bộ chuyển đổi SB-10 _ 36 Hình 2.7 Đồng hồ đo độ võng _ 36

Hình 2.8 Thước cuộn _ 36 Hình 2.9 Đồ thị biểu diễn kết quả thí nghiệm tải trọng P - độ võng δ 40

Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn kết quả thí nghiệm tải trọng P - ứng suất σ vị trí 1, 2, 3 _ 40 Hình 2.11 Các giai đoạn làm việc của dầm bê tông cốt thép

_ 42

Hình 2.12 Khai báo vật liệu dầm (SAP2000) _ 46 Hình 2.13 Gán từng giá trị tải vào đúng vị trí (SAP2000) _ 46

Trang 6

Hình 2.16 Đồ thị tải trọng P và ứng suất của cốt thép tại vị trí 2 (3 phương pháp) 50 Hình 2.17 Đồ thị tải trọng P và ứng suất của cốt thép tại vị trí 3 (3 phương pháp) 51

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng giá trị số đọc chuyển vị kế và máy đo biến dạng (lần 1) 12 Bảng 1.2 Bảng giá trị số đọc chuyển vị kế và máy đo biến dạng (lần 2) 12 Bảng 1.3 Bảng giá trị trung bình 2 lần đo số đọc chuyển vị kế và máy đo biến dạng 13 Bảng 1.4 Bảng giá trị chuyển vị và biến dạng so với mốc 0 _ 13 Bảng 1.5 Bảng giá trị độ võng và ứng suất (thực nghiệm) _ 14 Bảng 1.6 Bảng giá trị lực dọc (lý thuyết cơ học kết cấu) 19 Bảng 1.7 Bảng giá trị ứng suất (lý thuyết cơ học kết cấu) _ 20 Bảng 1.8 Bảng giá trị chuyển vị (lý thuyết cơ học kết cấu) 20 Bảng 1.9 Bảng giá trị chuyển vị (phần mềm SAP2000) _ 23 Bảng 1.10 Bảng giá trị lực dọc (phần mềm SAP2000) 24 Bảng 1.11 Bảng giá trị ứng suất (phần mềm SAP2000) _ 24 Bảng 1.12 Bảng tổng hợp giá trị độ võng và ứng suất (thực nghiệm) 25 Bảng 1.13 Bảng tổng hợp giá trị độ võng và ứng suất (lý thuyết cơ học kết cấu) _ 25 Bảng 1.14 Bảng tổng hợp giá trị độ võng và ứng suất (phần mềm SAP2000) 25 Bảng 1.15 Bảng tổng hợp giá trị độ võng tại vị trí I (3 phương pháp) 26 Bảng 1.16 Bảng tổng hợp giá trị độ võng tại vị trí II (3 phương pháp) _ 27 Bảng 1.17 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất thanh thép số 2 (3 phương pháp) _ 28 Bảng 1.18 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất thanh thép số 3 (3 phương pháp) _ 28 Bảng 1.19 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất thanh thép số 5 (3 phương pháp) _ 29 Bảng 1.20 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất thanh thép số 7 (3 phương pháp) _ 30

Trang 7

Bảng 2.1 Bảng giá trị số đọc chuyển vị kế và máy đo biến dạng (lần 1) 38 Bảng 2.2 Bảng giá trị số đọc chuyển vị kế và máy đo biến dạng (lần 2) 38 Bảng 2.3 Bảng giá trị trung bình 2 lần đo số đọc chuyển vị kế và máy đo biến dạng 38 Bảng 2.4 Bảng giá trị chuyển vị và biến dạng so với mốc 0 _ 39 Bảng 2.5 Bảng giá trị độ võng và ứng suất (thực nghiệm) _ 39 Bảng 2.6 Bảng giá trị ứng suất (lý thuyết bê tông cốt thép) 43 Bảng 2.7 Bảng giá trị độ võng (lý thuyết bê tông cốt thép) 45 Bảng 2.8 Bảng giá trị chuyển vị (phần mềm SAP2000) _ 47

Bảng 2.9 Bảng giá trị độ võng và ứng suất (phần mềm SAP2000) 47

Bảng 2.10 Bảng tổng hợp giá trị độ võng và ứng suất (thực nghiệm) 48 Bảng 2.11 Bảng tổng hợp giá trị độ võng và ứng suất (lý thuyết bê tông cốt thép) 48 Bảng 2.12 Bảng tổng hợp giá trị độ võng và ứng suất (phần mềm SAP2000) 48 Bảng 2.13 Bảng tổng hợp giá trị độ võng (3 phương pháp) 49

Bảng 2.14 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất của bê tông tại vị trí 1 (3 phương pháp) _ 49

Bảng 2.15 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất của cốt thép tại vị trí 2 (3 phương pháp) _ 50 Bảng 2.16 Bảng tổng hợp giá trị ứng suất của cốt thép tại vị trí 3 (3 phương pháp) _ 51

Trang 8

LỜI NÓI ĐẦU

Thí nghiệm công trình là một công tác hết sức quan trọng nhằm thử nghiệm, kiểmđịnh, đánh giá chất lượng của vật liệu và kết cấu trong công tác thi công và nghiệm thucông trình trước khi đưa vào sử dụng Đây là yêu cầu bắt buộc giúp kiểm định và đánh giáchất lượng, là tài liệu quan trọng trong hồ sơ xây dựng công trình

Môn học thí nghiệm công trình là môn học giới thiệu kiến thức tổng quát về cácphương pháp khảo sát và nghiên cứu thực nghiệm công trình, giới thiệu các kỹ thuật dùng

để đo lực và biến dạng của kết cấu công trình, cung cấp kỹ năng thực hành các khảo sát

cơ bản trên cấu kiện kích thước vừa và nhỏ Đây là cơ hội để sinh viên được tiếp cận vớiphương pháp học tập kết hợp với thực nghiệm - cơ sở để thực hiện những công tác kiểmđịnh và đánh giá thực nghiệm trong công việc sau này

Quá trình thực hiện thí nghiệm không chỉ đòi hỏi việc nắm vững các tiêu chuẩn, quyphạm, các lý thuyết cơ bản mà còn cần một hiểu biết nhất định về thực tế sản xuất và thicông Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Anh Tuấn đã tận tình hướng dẫn vàtruyền đạt những kiến thức quý báu đó cho chúng em trong suốt quá trình thí nghiệm

Trang 9

CHƯƠNG 1: THÍ NGHIỆM DÀN THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH1.1 Mục đích thí nghiệm:

Làm quen với phương pháp thí nghiệm một kết cấu hệ thanh, biết cách sử dụng các thiết bị đo để xác định ứng suất, chuyển vị bằng phương pháp thực nghiệm

Đo biến dạng tại 2 điểm I và II bằng đồng hồ đo chuyển vị

Đo biến dạng tại các thanh 2, 3, 5, 7 thông qua các cảm biến kết nối với máy đo biến dạng điện trở di động P-3500, bộ chuyển đổi SB-10

Kiểm chứng và đánh giá sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm:

Trang 10

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GVHD: ThS Hoàng Anh TuấnDàn thép hình thang 5 nhịp, cao 0.5m, bước nhịp 1m:

b) Cảm biến điện trở đo biến dạng thép (Strain gages: 120Ω, GF = 2.1)

Hình 1.6 Tensometer cảm biến điện trở

Lớp L01 – Nhóm 1A

Trang 11

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GVHD: ThS Hoàng Anh Tuấnc) Hệ thống thu nhận tín hiệu cảm biến P3500 + SB10

Hình 1.7 Máy đo biến dạng điện trở di động P-3500 và bộ chuyển đổi SB-10

Thông số kỹ thuật máy đo biến dạng điện trở di động P-3500:

Dải đo: ±19.999με với hệ số gauge < 6.000

Dải đo: ±6.000×19.999με với hệ số gauge < 6.000

Phạm vi áp dụng: phù hợp với strain gauges 120Ω và 350Ω

Thông số kỹ thuật bộ chuyển đổi SB-10:

Số cổng: 10

d) Thước kẹp, thước cuộn

Trang 12

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GVHD: ThS Hoàng Anh Tuấne) Đồng hồ đo độ võng (Dial micrometer)

Bước 1: Đo đạc các kích thước của dàn thép.

Bước 2: Xác định cách thức đặt tải trọng lên dàn Xác định các vị trí đo đạc, kiểm tra

thiết bị và chạy thí nghiệm thử

Bước 3: Kiểm tra hệ thống lần cuối và tiến hành thí nghiệm.

Bước 4: Chỉnh tải trọng trên đồng hồ chuyển vị về 0, đọc số trên thiết bị đo biến dạng

được đặt trên bàn

Trang 13

Bước 5: Bắt đầu kích áp lực tới 4kN bằng cách dùng tay đẩy piston phía dưới Quan sát

màn hình điện tử thể hiện 4.00kN ta bắt đầu đọc chuyển vị trên đồng hồ I và II sau đó tiếp

tục đọc số trên đồng hồ biến dạng và ghi các số liệu vào giấy của lần kích tải đầu tiên là 4,

các bạn chưa có nhiệm vụ đứng xung quanh hỗ trợ kiểm tra đọc và ghi số của các bạn

Bước 6: Tiếp tục tăng áp lực lên 8.00kN và 11.00kN Đọc các số liệu được đo trên đồng

hồ chuyển vị và biến dạng Kiểm tra lại số liệu đọc và ghi

Khi kết thúc lần đo 1, ta để dàn thép nghỉ ngơi 5 phút để hồi phục lại và tiếp tục làm thí

nghiệm lần 2 Số lần gia tải và kích tải như trên.

Bảng 1.2 Bảng giá trị số đọc chuyển vị kế và máy đo biến dạng (lần 2)

04811

Trang 14

Lớp L01 – Nhóm 1A 12

Trang 15

1.6.2 Xử lý số liệu thí nghiệm:

Giá trị trung bình 2 lần thí nghiệm:

Bảng 1.3 Bảng giá trị trung bình 2 lần đo số đọc chuyển vị kế và máy đo biến dạng

04811

Do đồng hồ chuyển vị được reset về 0 tại mốc áp lực 0 nên ta không cần tính hiệu số mà

số đọc đồng hồ cũng chính là giá trị chuyển vị cần đo so với chuyển vị mốc tại áp lực 0

Ta cần phải hiệu chỉnh giá trị biến dạng để xác định được giá trị biến dạng so với mốc

tại cấp áp lực 0

Bảng 1.4 Bảng giá trị chuyển vị và biến dạng so với mốc 0

04811

Tính ứng suất trong các thanh dàn: (thể hiện qua biến dạng của các thanh dàn)

Trong đó: σ là ứng suất của thanh dàn (kN/cm 2 )

E là modul đàn hồi của thép E = 21000 (kN/cm 2 )

ε là biến dạng của thanh dàn, bằng trị số đọc trên P3500 (×10 -6 )

Trang 16

Bảng 1.5 Bảng giá độ võng và ứng suất (thực nghiệm)

04811

Trang 17

Trang 18

Hình 1.13 Đồ thị biểu diễn kết quả thí nghiệm tải trọng P - ứng suất σ thanh số 5

1.7 Kết quả tính toán bằng lý thuyết cơ học kết cấu:

Ta có:

Mà

Vậy

= NA

= E

= NAE

(Định luật Hooke)

A là diện tích mặt cắt ngang tiết diện (cm2) ε là biến dạng của cấu kiện (×10 -6 )

E là mô đun đàn hồi của thép E = 21000 (kN/cm 2 )

Giải hệ bằng lý thuyết cơ học kết cấu:

Để giải hệ dàn siêu tĩnh chịu lực F, ta giải hệ chuẩn có F = 1 (kN) Khi đó, hệ chịu lực

F sẽ tuyến tính F lần so với hệ chuẩn Ta giải hệ bằng phương pháp lực:

Hình 1.14 Hệ chuẩn chịu lực đơn vị

Trang 19

Bước 1:

Giải phóng liên kết thừa siêu tĩnh tại B, ta có hệ cơ bản tĩnh định và ẩn lực ngang X

Hình 1.15 Hệ chuẩn cơ bản Bước 2:

Để tìm ẩn lực X ta cần giải điều kiện chuyển vị ngang tại B của hệ cơ bản bằng 0 Phương trình chính tắc là: ∆ B = δ 11 × X + ∆ 1P = 0

Bước 3: Vẽ biểu đồ nội lực hệ N P do lực F gây ra cho hệ cơ bản:

Trang 20

Tương tự, vẽ biểu đồ nội lực hệ N 1 do lực X đơn vị gây ra cho hệ cơ bản:

Bước 5: Giải hệ chuẩn ban đầu

Vậy hệ chuẩn ban đầu sẽ tương đương với hệ:

Hình 1.20 Hệ tương đương hệ chuẩn

Trang 21

Hệ tĩnh định này phương pháp giải như giải hệ N P ta có nội lực như sau:

Hình 1.21 Nội lực hệ chuẩn Bước 6: Giải hệ chuyển vị hệ chuẩn

Để giải chuyển vị, ta dùng lý thuyết chuyển vị khả dĩ của cơ học kết cấu Đặt lực đơn

vị tải điểm cần tìm chuyển vị và vẽ biểu đồ đơn vị rồi nhân biểu đồ với hệ cần giải để tìmchuyển vị

Hình 1.22 Hệ DH1 có lực đơn vị đặt tải điểm cần tính 1

Hình 1.23 Biểu đồ nội lực của hệ DH1

Trang 22

Tính ∆

Hình 1.24 Hệ DH2 có lực đơn vị đặt tải điểm cần tính 2

Hình 1.25 Biểu đồ nội lực của hệ DH2

Để tính nội lực của hệ chịu lực F bất kỳ, ta chỉ cần lấy hệ chuẩn nhân với F.

Bảng 1.6 Bảng giá trị lực dọc (lý thuyết cơ học kết cấu)

F (kN)

0148

Trang 23

11

Trang 24

Bảng 1.7 Bảng giá trị ứng suất (lý thuyết cơ học kết cấu)

F (kN)

04811

Trang 25

1.8 Kết quả tính toán bằng lý thuyết phần tử hữu hạn (phần mềm SAP2000):

1.8.1 Khai báo số liệu đầu vào:

Thép 2L40x40x3 và thép 2L40x40x4:

Trang 26

Vật liệu dàn thép:

Hình 1.26 Mô hình dàn trong SAP2000

Hình 1.27 Mô hình dàn được gia tải trong SAP2000

22

Trang 27

1.8.2 Xác định chuyển vị của dàn thép:

Thực hiện gia tải lần thứ nhất với F = 4kN, ta được kết quả chuyển vị tại các vị trí đặt các đồng hồ như sau:

Hình 1.28 Chuyển vị tại điểm đặt chuyển vị kế I

Hình 1.29 Chuyển vị tại điểm đặt chuyển vị kế II

Tiếp tục thực hiện gia tải cho các lần gia tải tiếp theo với F = 8 và F = 11, ta lập được bảng sau:

Bảng 1.9 Bảng giá trị chuyển vị (phần mềm SAP2000)

F (kN)

Trang 28

1.8.3 Xác định ứng suất trong các thanh dàn của dàn thép:

Xác định ứng suất các thanh dàn của dàn thép

=

+ A là diện tích mặt cắt ngang tiết diện

+ N là lực dọc được trích xuất từ SAP2000

Hình 1.30 Ứng suất (stress) trong các thanh dàn gia tải lần 1 (F = 4kN) Tiếp tục thực hiện gia tải cho các lần gia tải tiếp theo với F = 8kN và F

= 11kN

Bảng 1.10 Bảng giá trị lực dọc (phần mềm SAP2000)

F (kN)

04811

Bảng 1.11 Bảng giá trị ứng suất (phần mềm SAP2000)

F (kN)

04811

Trang 29

1.9 Phân tích kết quả:

Bảng 1.12 Bảng tổng hợp giá trị độ võng và ứng suất (thực nghiệm)

04811

Bảng 1.13 Bảng tổng hợp giá trị độ võng và ứng suất (lý thuyết cơ học kết cấu)

04811

Bảng 1.14 Bảng tổng hợp giá trị độ võng và ứng suất (phần mềm SAP2000)

04811

Trang 31

Hình 1.31 Đồ thị tải trọng P và độ võng δ tại vị trí I (kết quả 3 phương pháp)

26

Trang 32

Bảng 1.16 Bảng tổng hợp giá trị độ võng tại vị trí II (kết quả 3 phương pháp)

F (kN)

04811

1.9.2 Đồ thị quan hệ tải trọng P và ứng suất :

Trang 33

Lớp L01 – Nhóm 1A 27

Tiêu đề	BÁO cáo THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH
Tác giả	L01 Nhóm 1A
Người hướng dẫn	ThS Hoàng Anh Tuấn
Trường học	ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Chuyên ngành	Công trình
Thể loại	Báo cáo thí nghiệm
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	3,39 MB