TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI KHOA CÔNG TRÌNH BỘ MÔN SỨC BỀN – KẾT CẤU NGUYỄN NGỌC THẮNG (Chủ biên) BÀI GIẢNG THỰC NGHIỆM CÔNG TRÌNH NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI 2 LOI NOI ĐÃU Bài giảng Thực nghiệm công tr[.]
MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA THựC NGHIỆM TRONG KỸ THUẬT DÂN DỤNG
Thực nghiệm công trình là lĩnh vực nghiên cứu nhằm xác định khả năng làm việc thực tế của vật liệu và kết cấu xây dựng so sánh với kết quả tính toán lí thuyết Đây bao gồm các thí nghiệm và thử nghiệm được thực hiện trên mẫu vật liệu, cấu kiện và kết cấu công trình theo quy trình đã được xác lập dựa trên mục tiêu nghiên cứu hoặc tiêu chuẩn, quy phạm hiện hành.
Nghiên cứu công trình thực nghiệm là lĩnh vực chuyên sâu trong phân tích trạng thái ứng suất và biến dạng của các kết cấu Phương pháp này tập trung vào giải các bài toán phức tạp thông qua các phương pháp thực nghiệm chính xác Việc thực hiện các thử nghiệm thực tế giúp xác định chính xác hiệu quả của các kết cấu under các điều kiện tải trọng khác nhau Nghiên cứu này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và độ bền của các công trình xây dựng.
Phương pháp nghiên cứu trong các môn cơ học dựa trên sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, trong đó thực nghiệm đóng vai trò quan trọng ở cả giai đoạn đầu và cuối của quá trình nghiên cứu Thông qua quan sát thí nghiệm, các giả thiết được đề ra để đơn giản hóa quá trình tính toán và chuyển đổi sơ đồ thực thành sơ đồ tính toán Các phương pháp tính toán trong cơ học được phát triển dựa trên các công cụ toán học, vật lý và cơ học Cuối cùng, thực nghiệm được thực hiện để kiểm tra, xác minh kết quả tính toán, đảm bảo độ tin cậy và chính xác của phương pháp dựa trên các giả thiết gần đúng.
Các bài toán thực tế thường phức tạp do không chỉ liên quan đến hình dạng cấu trúc mà còn ở các điều kiện biên, điều kiện ban đầu và tính chất của vật liệu Giải các bài toán này bằng phương pháp giải tích thường gặp nhiều khó khăn hoặc không thể thực hiện được, đặc biệt trong các trường hợp phức tạp Trong những trường hợp như vậy, nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm trở nên vô cùng quan trọng, giúp thu thập dữ liệu thực tế để xác định các công thức tính toán Sử dụng công cụ toán học như xác suất thống kê dựa trên kết quả thí nghiệm, ta có thể xây dựng các công thức dưới dạng biểu thức hồi quy, thuận tiện cho mục đích tính toán và thiết kế kỹ thuật.
Trong giai đoạn đầu thiết kế có thể dùng thực nghiệm thực hiện nhiều phưong án, từ đó chọn được phương án tối ưu.
Nhiệm vụ chính của nghiên cứu thực nghiệm là phát hiện, phân tích, đánh giá và rút ra các kết luận về khả năng làm việc thực tế của kết cấu công trình Các yếu tố cần xem xét bao gồm độ cứng, độ bền, độ ổn định và tuổi thọ của công trình Kết quả thực nghiệm giúp so sánh với các tính toán lý thuyết để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của thiết kế Việc này rất quan trọng trong quá trình kiểm nghiệm và nâng cao chất lượng công trình xây dựng.
Kiểm định công trình xây dựng là hoạt động khảo sát, kiểm tra, đo đạc, thử nghiệm và định lượng các tính chất của vật liệu, sản phẩm hoặc kết cấu công trình để đảm bảo chất lượng và an toàn Quá trình kiểm định dựa trên mục tiêu cụ thể, phân tích, so sánh và đánh giá theo quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành để đưa ra kết luận chính xác về công trình Thực hiện các thí nghiệm công trình nhằm xác định các tính chất và thông số kỹ thuật của sản phẩm hoặc kết cấu là bước quan trọng trong quy trình kiểm định Điều này giúp đảm bảo công trình đạt tiêu chuẩn chất lượng, đáp ứng yêu cầu an toàn và phù hợp với thiết kế ban đầu.
Trong quá trình nghiên cứu và thiết kế công trình xây dựng, việc áp dụng các loại vật liệu mới và kết cấu tiên tiến đòi hỏi phải thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng kết quả tính toán Các nghiên cứu này giúp so sánh và đánh giá sự hoạt động thực tế của vật liệu và kết cấu công trình với các giả thiết ban đầu, đặc biệt đối với các công trình đặc thù hoặc không thể xây dựng mẫu thử lớn Thực nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác và độ an toàn của các giải pháp kỹ thuật mới trong xây dựng.
Trong các phương pháp tính toán hiện hành, việc xác định các đặc trưng cơ lý của vật liệu, như môđun đàn hồi E, môđun trượt G và hệ số Poat-xông p, đòi hỏi phải dựa trên kết quả thực nghiệm Các đặc trưng về tính dẻo của vật liệu như độ dãn tỉ đối, độ thắt tỉ đối, góc xoắn tỉ đối cũng chỉ có thể được xác định chính xác qua thử nghiệm thực tế Ngoài ra, các đặc trưng liên quan đến tính bền của vật liệu như giới hạn tỉ lệ, giới hạn chảy, giới hạn bền, độ bền mỏi, tỷ trọng, dung trọng, sức chống cắt của các mẫu đất, cùng các hệ số thấm, hệ số nhớt, thành phần hạt, cấp phối và cường độ của mẫu bê tông đều cần dựa trên dữ liệu thực nghiệm để đảm bảo độ chính xác trong tính toán và thiết kế.
Chất lượng công trình xây dựng phụ thuộc vào vật liệu, quy trình và công nghệ thi công Việc thực hiện các công tác thí nghiệm và kiểm định đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá và đảm bảo chất lượng công trình theo các yêu cầu kỹ thuật của dự án Các kết quả kiểm định là tài liệu bắt buộc để nghiệm thu và lưu hồ sơ kỹ thuật trước khi công trình đưa vào sử dụng Đối với các công trình đã và đang hoạt động, bước đầu tiên trong sửa chữa, cải tạo hoặc nâng cấp là tiến hành kiểm nghiệm lại công trình Công tác thí nghiệm và kiểm định phải dựa trên kiến thức liên ngành như Sức bền vật liệu, Cơ học kết cấu, Vật liệu xây dựng và Công nghệ thi công để phân tích, đánh giá và so sánh khả năng làm việc của vật liệu và kết cấu Tại Việt Nam, từ thời kỳ Pháp thuộc ít chú trọng công tác thí nghiệm công trình, nhưng từ sau năm 1954, nhờ sự giúp đỡ của Trung Quốc, Liên Xô và các nước xã hội chủ nghĩa khác, các phòng thí nghiệm công trình mới được thành lập tại các trung tâm khoa học như Viện Khoa học Thủy lợi, Viện Khoa học Công nghệ Giao thông vận tải, Viện Khoa học - Công nghệ xây dựng và các phòng thí nghiệm của các trường đại học như Đại học Bách Khoa Hà Nội Hầu hết các cơ sở thí nghiệm này được hình thành sau năm 1975, phân bố chủ yếu tại các thành phố lớn và trung tâm kinh tế từ Bắc vào Nam, góp phần nâng cao năng lực kiểm định chất lượng công trình xây dựng của đất nước.
PHÂN LOẠI THÍ NGHIỆM
Có thê chia thí nghiệm thành hai loại: thí nghiệm vật liệu và thí nghiệm công trĩnh
Thí nghiệm vật liệu là các phương pháp chính nhằm xác định đặc điểm cơ lý của vật liệu, bao gồm khả năng chịu lực và các dạng phá hỏng trong các trạng thái ứng suất khác nhau Các loại thí nghiệm phổ biến như thí nghiệm kéo, nén, uốn, xoắn giúp đánh giá chính xác tính chất của vật liệu để đảm bảo khả năng chịu lực và độ bền trong các ứng dụng kỹ thuật.
Thí nghiệm công trình là các hoạt động kiểm tra kết quả tính toán, đánh giá khả năng làm việc của công trình hoặc chi tiết máy Đây còn là phương pháp xác định tính ổn định, đảm bảo an toàn cho công trình xây dựng và thiết bị kỹ thuật Ngoài ra, thí nghiệm còn nhằm chẩn đoán hư hỏng, giúp phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố để duy trì hiệu quả hoạt động Các bài kiểm tra này rất quan trọng trong quá trình đảm bảo chất lượng và độ bền của công trình xây dựng.
Bộ môn Sức bền - Kết cấu, Đại học Thủy lợi đã thực hiện nhiều công trình kiểm định và nghiên cứu quan trọng như đánh giá tình trạng cầu Niệm, cầu Thượng Lý và các cầu giao thông khu vực Tây Nam Bộ từ Long An đến Hà Tiên để đảm bảo an toàn giao thông Các thí nghiệm xác định xung lực tác dụng lên trục cửa van cống Mỹ Trung (Quảng Bình), phân bố áp lực lên bề mặt cửa van tự động, đồng thời cũng khảo sát tình trạng cầu Long Biên nhằm đưa ra các phương án sửa chữa phù hợp Ngoài ra, các nghiên cứu còn xác định lực tác dụng vào thanh kéo cửa van đập Đáy, phân bố lưu tốc và áp lực trong cống lấy phù sa Đan Hoài, đảm bảo hiệu quả vận hành các hệ thống thủy lợi Công trình còn phân tích cộng hưởng tháp van, ứng suất động tại khớp nối bản đáy cống, đồng thời kiểm định các hư hỏng tại cống Đồng Quan, đề xuất phương án sửa chữa phù hợp Các dự án còn khảo sát tác động của nổ mìn tại cầu cảng Hoàng Thạch, đê sông Luộc, đo áp lực sóng tác dụng lên mái đê biến Đồ Sơn để đảm bảo an toàn đê điều Các thí nghiệm đo trạng thái ứng suất biến dạng của xiphông, xác định độ bền đường băng sân bay Tân Sơn Nhất, đánh giá phương án sửa chữa nhà hội trường Ba Đình, xác định vị trí rồng đá kè Thụy Phương, lực chống và ma sát bên cọc khoan nhồi nhà máy xi măng Kiên Giang còn góp phần nâng cao chất lượng các công trình thủy lợi và hạ tầng Các nghiên cứu còn đo đạc chấn động khung xe trên đường Việt Nam, độ bền kết cấu xi măng lưới thép, xác định tần số, biên độ máy rung của cầu máng Củ Chi, đo lực ép đầu cọc móng khách sạn Nghi Tàm, qua đó đảm bảo an toàn và tối ưu hóa thiết kế các hệ thống kết cấu dân dụng và công nghiệp.
Thí nghiệm vật liệu có thể được thực hiện trên các mẫu thử chế tạo từ các vật liệu thực của công trình hoặc trực tiếp trên các cấu kiện xây dựng Các phương pháp này giúp đánh giá chính xác đặc tính và độ bền của vật liệu trong điều kiện thực tế Việc lựa chọn giữa thí nghiệm phá hoại và thí nghiệm trên cấu kiện phụ thuộc vào mục đích khảo sát và quy trình kiểm định chất lượng công trình Các kết quả thu được từ các thí nghiệm này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn, bền vững cho công trình xây dựng.
Cơ SỞ LÝ THUYẾT CỦA KỸ THUẬT ĐO ÚNG SUẤT - BIẾN DẠNG
Trạng thái ứng suất của vật thể tại một điểm
Trong trường hợp tồng quát, tại một điểm trong một vật thể chịu lực thường có 9 thành phần ứng suất:
^x’ y ’ z ’ vxy ’ v yx ’ v yz’ v zy ’ vzx ’ v xz
Tuy vậy, từ định luật đối ứng của ứng suất tiếp:
Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu về các thành phần độc lập của ứng suất trong cơ học vật liệu, gồm ơx’, ơy’, ơz’, Txy’, Tyz’, Tzx’ Khi phân tích ứng suất pháp trên mặt, các ứng suất tiếp xúc bằng không được xác định là ứng suất chính Điều này giúp giảm số lượng thành phần cần xem xét còn lại còn 6, đảm bảo tính chính xác trong phân tích ứng suất Hình 1.1 minh họa rõ nét các khái niệm về ứng suất chính và cách xác định các thành phần trong cấu trúc vật liệu.
Trong trường hợp tổng quát, tại một điểm trong vật thế chịu lực sẽ tồn tại 3 thành phần ứng suất chính, ký hiệu là ƠI, Ơ2, và Ơ3 theo quy ước Ơ1 > ơ 2 > ơ 3.
Trạng thái ứng suất (TTƯS) được phân thành 3 loại:
TTƯS khối: là TTƯS tồn tại cả 3 thành phần ứng suất chính.
Trong lĩnh vực kết cấu, TTƯS phang (tĩnh tải ứng suất ngang) là trạng thái ứng suất chỉ tồn tại hai thành phần chính, thường là ƠI và Ơ3, giúp đơn giản hóa phân tích và dự đoán biến dạng của công trình Ngược lại, TTƯS đơn (tĩnh tải ứng suất dọc) chỉ có một thành phần chính trong ứng suất, thường là ƠI hoặc Ơ3, phù hợp với các kiểu cấu kiện chịu tải một chiều Hiểu rõ các đặc điểm của từng loại TTƯS này giúp tối ưu thiết kế, tăng độ bền và đảm bảo an toàn cho công trình xây dựng.
Nội dung giáo trình này chỉ giới hạn ở trường hợp TTƯS phẳng (bài toán phẳng) Các công thức được đưa ra dưới đây chỉ dành cho bài toán phang.
1.3.1.1 ứng suất trên mặt nghiêng
Trong mặt nghiêng u (với quy ước a là góc hợp bởi trục u và trục X, a > 0 khi trục u quay tới trục X theo chiều kim đồng hồ), có hai thành phần ứng suất chính là CJU, T UV Các thành phần ứng suất trên mặt này được mô tả bằng các công thức liên quan đến góc ơ, trong đó ứng suất theo hướng x có dạng ơx + ơ x - ơ u = — (cos 2ơ + T sin 2ơ), còn ứng suất theo hướng y là ơ y + ơ x - ơ u = — (sin 2ơ - T x y cos 2ơ) Những công thức này giúp hiểu rõ phân bố ứng suất trên mặt nghiêng u trong các phân tích cơ học.
1.3.1.2 ứng suất chính và phương chỉnh
Trong quá trình phân tích kết cấu phẳng, có hai thành phần ứng suất chính được ký hiệu là ƠI và Ơ2 để đơn giản hóa quá trình trình bày Giá trị và phương của các ứng suất chính lớn nhất được xác định dựa trên các công thức cụ thể, giúp đánh giá chính xác trạng thái ứng suất của kết cấu Những thông tin này là căn cứ quan trọng trong việc phân tích và thiết kế các kết cấu chịu ứng suất trong kỹ thuật xây dựng và cơ khí.
_ơx+ơy, 0 cũng quy ước giống như đã trình bày ở phần ứng suất.
Trong trạng thái biến dạng phang ta có:
Yuv = (e y-e x )sin2a + Yxy COS2aCác biến dạng chính 81 , 82 trong trạng thái biến dạng phang được xác định như sau:
Gọi p là góc của phương biến dạng chính so với phương X thì: tg2p = -^- ex-e y
Mối liên hệ giữa ứng suất và biến dạng
Trong trạng thái ứng suất phẳng ta có: sx =-|(ơx-|lơy) e y = E^y-f^x)
CÁC DỤNG cụ ĐO VÀ MÁY ĐO
DỤNG CỤ ĐO CHUYÊN VỊ
2.2.1 Đo chuyển vị theo nguyên lý cơ học
2.2.1.1 Võng kế (đồng hồ đo chuyến vị lởn) a ) Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của võng kế
Mật ngoài của võng kế như hình 2 la được thiết kế với kim quay có mặt chia thành 100 vạch tròn kín, đánh số từ 0 đến 99 để dễ dàng đọc chữ số hàng chục và hàng đơn vị Ngoài ra, trên võng kế còn có một cửa sổ chữ nhật có thang chia được đánh số từ 0 đến 9, mỗi khoảng được chia thành 10 vạch nhỏ giúp đọc chữ số hàng trăm chính xác Thiết kế này giúp người sử dụng dễ dàng đo lường và đọc kết quả một cách chính xác và nhanh chóng.
Hình 2.1 Cấu tạo võng kế a) Mặt đồng hồ; b) cấu tạo hệ truyền động. b)
Hình 2.2 mô tả sơ đồ đo độ võng của kết cấu cầu, bao gồm các phương pháp đo tại nhiều vị trí khác nhau Trong đó, hình a) trình bày phương pháp đo tại điểm chuyên vị năm trên kết cấu cầu, giúp xác định chính xác độ võng tại điểm trọng yếu Hình b) thể hiện cách đo tại điểm cố định nằm ngoài kết cấu, để kiểm tra độ võng của toàn bộ công trình Ngoài ra, hình c) giới thiệu phương pháp dùng võng kế đo chuyến vị ngang, phù hợp để đánh giá độ võng theo chiều ngang của kết cấu Các hình ảnh này giúp đảm bảo độ chính xác trong quá trình kiểm tra và đánh giá tình trạng chịu lực của kết cấu cầu.
Hệ thống truyền động của võng kế gồm dây thép treo quả nặng qua ròng rọc và kết nối với diêm có chuyên vị trên kết cấu Ròng rọc gắn với bánh răng khắc vạch và đánh số hàng trăm, hiển thị qua cửa sổ trên mặt võng kế Bánh răng này đóng vai trò quay trục răng để truyền lực và đo lường chính xác.
Kim đo có gắn theo tỷ số truyền 1:10, quay trên 100 vạch, giúp biến chuyến vị thắng của kết cấu thành chuyển động quay của kim với độ khuếch đại gấp 10 lần Hệ số khuếch đại của võng kế (Kv) là 10, cung cấp khả năng đo chính xác các lực lớn Các đặc trưng cơ bản của võng kế bao gồm khả năng chuyển đổi chuyển vị thành tín hiệu đo lường, độ nhạy cao, và độ chính xác trong các phép đo lực.
Đồng hồ đo chuyển vị kiểu võng kế không giới hạn khoảng đo, giúp đo chính xác độ võng của các kết cấu nhịp lớn và độ lún của cọc móng Thiết bị này phù hợp cho các công trình đòi hỏi độ chính xác cao trong giám sát dịch chuyển kết cấu lớn Nhờ khả năng đo vượt quá phạm vi truyền thống, võng kế này hỗ trợ nhà kỹ thuật theo dõi biến dạng cấu trúc hiệu quả hơn Sử dụng đồng hồ đo chuyển vị kiểu võng kế giúp đảm bảo an toàn và độ bền của công trình trong quá trình thi công và vận hành.
- Dây thép có đường kính 0 0,2 4- 0,3mm.
- Quả nặng có khối lượng m = 1 4- 3kg.
- Giá trị 1 vạch trên mặt đồng hồ: Ô1 = 1/Kv = 0,1 mm.
- Có độ nhạy và độ chính xác cao. c) Phương pháp lắp đặt đồng hồ đo
Võng kế là thiết bị đo chuyển vị được cố định vào kết cấu hoặc giá cố định bằng gá kẹp chế tạo sẵn, có thể lắp đặt tại vị trí đo trên kết cấu thí nghiệm hoặc ngoài kết cấu Để đảm bảo chính xác, phương của đoạn dây thép phía đầu buộc phải trùng với phương của chuyển vị, và có thể điều chỉnh hướng chuyển vị bằng ròng rọc lăn hoặc kéo dài dây để thay đổi vị trí đo Võng kế có độ nhạy và độ chính xác cao, phù hợp để đo độ võng của các kết cấu lớn như nhịp cầu hoặc độ lún của cọc móng, tuy nhiên chỉ sử dụng để đo chuyển vị tĩnh do nguyên lý hoạt động dựa trên cơ học, giới hạn khả năng đo các chuyển động động hoặc dao động.
2.2.1.2 Chuyến vị kế (Indicator) cơ học (đồng hồ đo chuyến vị bé) a) Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của Indicator cơ học
Hệ thống cơ học có hình dạng như mô tả trong hình 2.3a, gồm thanh răng và bánh răng chuyển đổi chuyển động thắng thành chuyển động quay và khuếch đại thành chỉ số trên đồng hồ Thanh răng (1) được gắn đầu tì (5) có viên bi thép tiếp xúc với điểm chuyến vị và cố định bằng vít (6), giúp quay bánh răng kép (2) Bánh răng (3) gắn kim dài quay trên bảng chia 100 vạch từ 0 đến 99, thể hiện chỉ số hàng chục và đơn vị Kim ngắn gắn trên bánh răng (4) truyền động từ bánh răng (3) với tỷ số 1:10, cho phép đọc số hàng trăm trên bảng chia của kim ngắn.
Hình 2.3 Cấu tạo Indicator cơ học a) Mặt đồng hồ đo; b) Cấu tạo hệ thông truyền động. b) Các đặc trưng cơ bản
— Hiện nay, những đồng hồ đo thông dụng có các giá trị vạch đo là 0,01; 0,02; 0,001, và 0,002mm.
- Khoảng chuyển vị lớn nhất đo được của đồng hồ thường bị khống chế bởi giá trị của vạch đo, cụ thê:
Các loại đồng hồ đo chính xác như đồng hồ 0,01 và 0,02 có khoảng đo từ 10 đến 50mm, thường được gọi là bách phân kế, phù hợp cho các ứng dụng đo kích thước lớn hơn Trong khi đó, đồng hồ 0,001 và 0,002 có phạm vi đo từ 5 đến 10mm, còn gọi là thiên phân kế, thích hợp cho các công việc đo đạc chính xác cao với độ chính xác tuyệt đối.
Hình 2.4 Bộ gá để lắp Indicator c) Phương pháp lắp đặt Indicator
Bộ gá đê lắp Indicator được chế tạo sẵn để đảm bảo độ chính xác và thuận tiện trong đo lường Đe thép có khối lượng từ 5 đến 6 kg giúp giữ cố định bộ gá trong quá trình làm việc Chuyển động trượt và quay của các cần và khớp trên bộ gá cho phép điều chỉnh đến 6 bậc tự do, giúp đưa Indicator về vị trí đo mong muốn Sau khi điều chỉnh, cần vặn chặt vít hãm để cố định vị trí Inspection chính xác Khi mẫu bị dịch chuyển, đầu của trục cũng di chuyển theo, gây ra sự thay đổi trong số đọc trên đồng hồ, từ đó có thể xác định được trị số dịch chuyển của mẫu so với vị trí ban đầu.
Hình 2.5 Bộ đế từ để lắp Indicator khi đo
Bên cạnh bộ gá sử dụng trọng lượng của chân đế để giữ ổn định, còn có bộ gá từ với trọng lượng nhẹ, lực hút vào thép mạnh mẽ, rất tiện lợi cho việc lắp đặt indicator trong các thí nghiệm kết cấu thép Ưu điểm của indicator giúp nâng cao độ chính xác trong đo lường và đảm bảo kết quả thí nghiệm tin cậy, phù hợp cho các ứng dụng trong lĩnh vực kết cấu thép và kiểm tra chất lượng công trình.
- Đon giản, dễ sử dụng;
- Cho kết quả tin cậy;
- ít chịu ảnh hưởng của môi trường bên ngoài. e) Nhược điêm của Indicator
- Cần phải có điểm cố định để đặt bộ gá lắp (có thể tạo điểm cố định giả trong một số trường hợp);
- Mỗi chuyển vị kế chỉ đo được chuyển vị tại một điểm;
- Chuyển vị kế cơ học chỉ có thể sử dụng để đo chuyển vị tĩnh.
2.2.2 Đo chuyển vị theo nguyên lý điện
Các chuyến vị kế loại này nổi bật với độ nhạy và độ chính xác cao, có khả năng đo các chuyến vị tĩnh cũng như các chuyển vị động một cách hiệu quả Ngoài ra, chúng đòi hỏi phải có điểm cố định để đặt bộ gá lắp nhằm đảm bảo độ chính xác trong quá trình đo Đây là dụng cụ lý tưởng cho các ứng dụng cần đo lường chính xác, đồng thời thích hợp với các hệ thống đo chuyển vị dựa trên nguyên lý cơ học.
2.2.2.1 Chuyến vị kế điện Đê khắc phục một phần nhược điếm của loại chuyển vị kế dựa trên nguyên lý cơ học, người ta đã lắp vào bên trong loại chuyến vị kế này một cầu đo nên độ khuếch đại cao hơn nhiều và có quán tính nhỏ có thể dùng để đo được cả chuyển vị động với tần số khồng lớn lắm Loại chuyến vị kế này vừa có chức năng như chuyển vị kế loại cơ học lại vừa có chức năng của loại chuyên vị kế động.
Hình 2.6 Chuyển vị kế (theo nguyên lý điện)
2.2.272 Chuyến vị kế điện tử (Digital indicator)
Hinn Z./ unuyen VỊ Ke aiẹn tư
Đầu đo điện cảm kiểu vi sai có gắn bi thép tì trên điểm có chuyển vị, giúp lõi sắt non chuyển động trong lòng hai cuộn dây đồng trục để tạo ra dòng điện cảm ứng Dòng điện này sau đó được khuếch đại và chỉnh lưu, giúp truyền tín hiệu đến màn hình chỉ thị số để hiển thị kết quả chính xác Quá trình này đảm bảo hệ thống đo điện cảm hoạt động hiệu quả và chính xác trong các ứng dụng công nghiệp và kỹ thuật.
- Thiết bị có độ nhạy cao, có thể đạt đến 0,01|im Khoảng đo thường nhỏ hon ±25mm.
- Các chuyển vị kế khi đo cần có điểm cố định để đật bộ gá lắp.
2.2.2.3 Máy đo chuyến vị động
Để đo chuyển vị tĩnh, bạn có thể sử dụng chuyển vị kế tĩnh hoặc chuyển vị kế động và đọc trực tiếp kết quả trên đồng hồ đo Nếu muốn đo chuyển vị động với tần số không quá cao, hãy sử dụng loại chuyển vị kế động kết hợp với thiết bị đo biến dạng động để đảm bảo độ chính xác.
Hình 2.8 Máy đo biến dạng động SDA-830A
DỤNG CỤ ĐO BIẾN DẠNG
2.3.1 Đo biến dạng theo nguyên lý cơ học
Tenxơmét cơ học là dụng cụ đo biến dạng tại các điểm rời rạc, được sử dụng phổ biến trong khảo sát trạng thái biến dạng tĩnh của kết cấu công trình nhờ vào cấu tạo đơn giản, độ chính xác cao và độ ổn định trong quá trình đo Trong các loại tenxơmét, tenxơmét đòn là loại nổi bật nhất nhờ nguyên lý hoạt động dựa trên chuyển đổi biến dạng thành sự dịch chuyển của đòn đo, giúp đo lường chính xác các biến dạng tại vị trí đo.
Hình 2.9 Tenxơmét đòn a) Hình dạng Tenxơmét đòn; b) Sơ đồ cẩu tạo.
Tenxơmét đòn là loại tenxơmét cơ học khuếch đại biến dạng tuyệt đối Aê bằng hệ thống đòn bẩy, giúp đo biến dạng chính xác hơn Thiết bị gồm khung có lưỡi dao cố định và di động hình quả trám, với khoảng cách chuẩn đo (base) là chuẩn đo của dụng cụ Khi mẫu bị biến dạng, khoảng cách giữa hai lưỡi dao thay đổi, làm đòn đẩy kim quay trên bảng chia có 50 vạch, nhờ hệ thống đòn bẩy, biến dạng dài của mẫu được khuếch đại lên K lần, thường là K = 1000 Hiệu số ô đọc trên bảng trước và sau biến dạng phản ánh biến dạng dài của mẫu, đã được nhân lên hệ số khuếch đại, giúp tính chính xác biến dạng dài tương đối của mẫu.
- Sai số đọc lớn nhất: ± 2,5 10-6
- Giá trị một vạch đo: Ô1 = 1/K = 0,001 mm = 1 pm.
- ít bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường như từ trường, điện trường
Tenxơmét đòn bẩy có cấu tạo đơn giản, trọng lượng không lớn, độ chính xác cao Tuy nhiên, xét từ cấu tạo còn tồn tại những nhược điếm như:
- Vật liệu giòn, các chi tiết dễ hỏng.
- Liên kết các bộ phận chuyển động và liên kết bản lề không hoàn toàn, dễ bị xộc xệch khi tháo lắp.
- Không đo được biến dạng động.
- Không sử dụng được ngoài trời mưa nắng.
- Ket quả đo phụ thuộc vào trình độ gá lắp thiết bị vào mẫu của cán bộ thí nghiệm.
- Không đo được tại những vị trí khuất mà người đọc số liệu không thế tiếp cận được. c) Phương pháp gả lắp Tenxơmẻt đòn
- Khi gá lắp Tenxơmét vào vị trí đo, trục của Tenxơmét phải trùng với phương biến dạng.
Bề mặt vật liệu tại vị trí Tenxơmét phải đảm bảo phẳng, nhẵn và đù cứng để các lưỡi dao không bị trượt khi vật liệu kết cấu biến dạng Các lớp sơn trên bề mặt của kết cấu thép cần được cạo bỏ, đánh ráp cho phẳng, nhẵn nhằm đảm bảo độ bám dính tốt Bề mặt bê tông hoặc lớp vữa ngoài đã bị phong hóa cần đục tẩy và mài nhẵn để tạo điều kiện thi công tốt hơn Ngoài ra, có thể sử dụng xi măng hoặc keo dán để phủ tạo lớp mặt nhẵn, cứng, tăng khả năng bám dính của vật liệu kết cấu.
Chiều quay của kim trên bảng chia vạch phụ thuộc vào biến dạng kéo hoặc nén của mẫu thử Việc điều chỉnh để thiết lập vị trí ban đầu của kim được thực hiện bằng vít (6), giúp đảm bảo độ chính xác trong quá trình đo lường Sau mỗi cấp tải, khi kim có xu hướng vượt ra khỏi phạm vi bảng chia, ta cần điều chỉnh vít (6) để đưa kim trở về vị trí ban đầu, sẵn sàng cho cấp tải tiếp theo.
Comparator là dụng cụ đo biến dạng chính xác, sử dụng Indicator lắp trên giá chuyên dụng đi kèm với thanh chuẩn có hệ số nở nhiệt rất nhỏ, giúp giảm thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ Thiết kế của comparator thường sử dụng vật liệu chịu nhiệt cao như thép Invar, đảm bảo độ bền và độ chính xác trong quá trình đo lường Công cụ này phù hợp để kiểm tra biến dạng chính xác trong các ứng dụng kỹ thuật cần độ tin cậy cao.
Sơ đồ cấu tạo của Comparator bao gồm chân cố định hình chóp nhọn cố định trên giá đỡ có tay cầm, cùng với lưỡi dao di động để truyền biến dạng vào đầu tì Indicator Điểm mút của dao được đặt khít vào lỗ cồn trên miếng thép không gỉ gọi là “ ewe ”, giúp đo biến dạng tại vị trí cụ thể Để đo biến dạng, người dùng dán hai chiếc “ứỉíc” vào bề mặt vật liệu bằng keo dán, với khoảng cách theo chuân đo do thanh chuẩn xác định Khi thực hiện đo, hai lưỡi dao của Comparator được cắm vào hai lỗ của hai cúc đã dán sẵn trên mẫu thí nghiệm trước và sau khi mẫu bị biến dạng, từ đó hiệu số đọc chính là biến dạng tuyệt đối của đoạn dài giữa hai cúc đã dán, nhân với hệ số K của Comparator để tính ra biến dạng thực tế Với các thông số A-ể, £ và hệ số K, ta dễ dàng xác định được biến dạng tương đối của mẫu, giúp kiểm tra chính xác độ biến dạng của vật liệu.
Hình 2.10 Comparator a) Hình dạng comparator; b) Sơ đồ cẩu tạo; c) Thanh chuẩn.
Với phương pháp đo bằng Comparator như trên, có thể đo biến dạng tại nhiều vị trí khác nhau trên công trình hoặc đo biến dạng của mẫu nhiều lần ở các thời điểm khác nhau để theo dõi biến dạng theo thời gian Kết quả đo không phụ thuộc vào kỹ thuật gắn dụng cụ, nhờ đó đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy cao Việc mở rộng phạm vi đo làm tăng độ nhạy cảm của thiết bị, giúp phát hiện các biến đổi nhỏ nhất trong cấu trúc Tuy nhiên, do dụng cụ có quán tính lớn, nó chỉ phù hợp để đo biến dạng tĩnh, không đáp ứng tốt với biến dạng động hoặc biến dạng nhanh.
2.3.2 Đo biến dạng theo nguyên lý điện - Tenxơmét điện trử (đát-tric điện trờ)
2.3.2.1 Khái niệm chung Đây là phương pháp đo biến dạng dài được dùng phổ biến hiện nay Phương pháp này có nhiều ưu điếm mà các phương pháp khác không thể có được Những ưu điểm của phương pháp này là:
- Có độ chính xác cao.
- Chỉ cần một máy đo có thê đo biến dạng tại nhiều vị trí trên công trình.
- Có thể đo biến dạng theo nhiều phương khác nhau tại cùng một điểm và do đó có thế xác định được giá trị, phương của ứng suất chính.
- Có thê đo biến dạng gây ra do tải trọng tĩnh, tải trọng động cũng như tải trọng xung.
Bạn có thể đo biến dạng từ xa so với vị trí đặt máy đo, phù hợp cho những nơi kín không thể quan sát trực tiếp Đo biến dạng tại các điểm nằm bên trong cấu kiện bê tông hoặc các kết cấu chìm dưới nước giúp đảm bảo giám sát chính xác Phương pháp này còn phù hợp để theo dõi biến dạng ở những vị trí trong lòng công trình đất, đảm bảo độ tin cậy trong kiểm tra cấu trúc xây dựng.
- Có thể sử dụng tấm điện trở để chế tạo thành các đầu chuyển đổi để đo nhiều các đại lượng cơ học khác.
Phương pháp đo này dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và từ trường, do đó cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật phù hợp để đảm bảo kết quả đo chính xác và tin cậy.
Bộ thiết bị đo này gồm hai phần chính là máy đo biến dạng và đầu đo cảm biến điện trở Máy đo biến dạng có vai trò chính trong việc xác định sự biến dạng của vật thể, trong khi đầu đo cảm biến điện trở thường được sử dụng để thu thập dữ liệu chính xác Hiểu rõ cấu tạo của cả hai bộ phận này giúp nâng cao hiệu quả trong quá trình đo lường và phân tích hệ thống.
2.3.2.2 Cảm hiến điện trở (đát-tric điện trở) - Strain gauge a) Cấu tạo Đo biến dạng bằng phương pháp này ta sử dụng một tấm điện trở (còn gọi là đát- tric theo cách gọi của Nga, cảm biến điện trở theo cách gọi của Trung Quốc hay strain gauge theo cách gọi của Anh, Mỹ), cấu tạo của tấm điện trở như trên hình 2.11 cấu tạo của nó gồm lớp vỏ bằng giấy cách điện hoặc bang polyester, một dây điện trở được dán chặt vào giữa 2 lớp vỏ và được hàn vào 2 dây dẫn điện Chiều dài £ được gọi là chuân đo (base) Điện trở của tấm điện trở thường có giá trị là 1200, 3500, 6000 đến ỈOOOO Chuẩn đo thường là 5, 10, 20, 50mm hoặc lớn hơn nữa. b) Các đặc trưng của tấm điện trở
- Điện trở: có giá trị từ 500 đến 10000, thông thường là 1200, 3500, 6000 đến lOOOO, sai số ± 0,25%.
+ 0,1% nếu biến dạng đến 4.000mst.
+ 1,0% nếu biến dạng đến lO.OOOmst.
- Biến dạng phá hủy: 20.000 - 25.000mst.
- Anh hưởng của nhiệt độ: ±l,5%mst / độ
Ví dụ với thép: E = 2,1 10 8kN / m 2 , khi đo nếu nhiệt độ biến đổi lơ thì ứng suất thay đồi: Aơ = 2,1.108 l,5.10 -6 15kN/m 2 = 3,15at 1,5mcột nước.
- Độ dài (base) của tấm điện trở: Thông thường í =2+200mm, thậm chí có loại
Hình 2.11 Cảm biến điện trở (strain gauge, đát-tric)
J Nguyên lý của phép đo
Để đo biến dạng dài theo một phương nhất định, ta chỉ cần dán tấm điện trở lên mẫu theo hướng cần đo bằng loại keo dán phù hợp Khi mẫu bị biến dạng và thay đổi chiều dài, đoạn dán tấm điện trở cũng bị ảnh hưởng, gây ra sự thay đổi trong chiều dài dây điện trở Sự thay đổi này khiến giá trị điện trở của dây điện trở cũng biến đổi, phản ánh chính xác mức độ biến dạng của mẫu.
Trị số điện trở R của dây dẫn được xác định theo công thức:
F trong đó: p là điện trở suất cùa vật liệu làm dây dẫn.
□ □ □ □ là chiều dài dây dẫn.
F là diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn.
Từ (2.2) ta có: hì R = hì p + hư - hì F
Sự biến đối tương đối của điện trở:
Trong công thức (2.3), tỷ số AD/D = £ thể hiện biến dạng dài tương đối theo phương chiều dài của dây, phản ánh sự biến dạng trong chiều dài của vật liệu Khi gốc độ biến dạng được gọi là £ = £z, thì biến dạng theo phương đường kính dây được xác định bằng công thức: £x - £y = -ị£z = -|J£, giúp hiểu rõ hơn về biến dạng hình học trong cấu trúc dây.
— — = £x + £y = -2u£ F với p là hệ số Poat-xông.
Neu bỏ qua sự thay đối cùa điện trở suất thì từ (2.3) ta có:
= £ + 2ị1£ = £(l + 2p) (2.4) Đối với mỗi loại vật liệu (để làm dây điện trở) thì LI = const nên l + 2p = const Ta ký hiệu K = l + 2p.
K gọi là hệ số nhạy của tấm điện trở ( Gauge factor) Do đó:
Điện trở tỉ lệ bậc nhất với sự thay đổi chiều dài của dây dẫn, phản ánh mối quan hệ giữa điện trở và biến dạng dài tương đối của vật thể Việc đo lượng AR cho phép xác định biến dạng dài tương đối của dây điện, chính là biến dạng dài của mẫu thí nghiệm Tuy nhiên, do AR thường rất nhỏ nên tín hiệu điện thu được rất yếu, cần sử dụng bộ khuếch đại tín hiệu để nhận biết chính xác sự thay đổi này.
MỘT SỐ DỤNG cụ ĐẾ ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG cơ HỌC KHÁC
- Chiều cao toàn bộ của tenxơmét: 145mm.
- Kích thước chuẩn đo: L= 10 + 20mm.
- Số vạch chia trên thang đo: 160 vạch với vạch 0 ở chính giữa.
- Khoảng cách các vạch chia: l,25mm biếu thị một lượng biến dạng vật liệu là
2.4 MỘT SỐ DỤNG cụ ĐÊ ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG cơ HỌC KHÁC
2.4.1 Transducer lực kế - Load cell Đe đo lực, ta thường sử dụng lực kế (load cell) Một loại lực kế kiểu cơ học cho trên hình 2.26 Loại lực kế này dễ sử dụng, cho kết quả khá chính xác Tuy nhiên, loại này chỉ đo được một điếm, khó khăn đo tại các vị trí nguy hiếm đối với người sủ ’ dụng và đặc biệt chỉ đo được giá trị tải trọng tĩnh Để khắc phục nhược điểm trên người ta đã chế tạo loại Load cell kiểu đầu chuyển đổi (transducer) như trên hình 2.27 Lực tác dụng được tính theo công thức:
Nguyên lý hoạt động: khi có p tác dụng làm cho d thay đối và do đó dòng điện xoay chiều I qua 2 bản cực kim loại cũng thay đối:
Trong đó, u là hiệu điện thế đặt vào hai bản kim loại, còn f là tần số của dòng điện Điện dung của dung môi giữa hai bản cực được tính theo công thức c = 8^7, trong đó 8 là hằng số điện môi, còn s là diện tích của bản cực Công thức này giúp xác định điện dung của hệ thống, đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng điện tử và linh kiện điện tử.
Loại transducer này có thể dùng để đo lực, chuyển vị tĩnh, động, đo độ nghiêng bề mặt của vật thê.
Hình 2.29 Sơ đồ cấu tạo transducer kiểu điện dung
Hình 2.30 Transducer kiểu điện cựcTransducer kiếu điện cực dùng đế đo chiều cao sóng, đo dao động mực nước.
Loại này thường dùng để đo chuyển vị và chế tạo thành các đầu đo áp lực.
Hình 2.31 Transducer kiểu điện cảm
Sơ đồ nguyên lý và cấu tạo thực như trên hình 2.32.
Hình 2.32 Transducer đo áp lực
Transducer này hoạt động dựa trên nguyên lý của hiệu ứng áp điện, trong đó tinh thể áp điện như thạch anh không tự sinh ra điện áp khi bình thường nhưng sẽ tạo ra điện áp khi chịu tác dụng của lực lớn Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của transducer đã được minh họa rõ nét qua sơ đồ hình 2.33, giúp hiểu rõ cơ chế chuyển đổi năng lượng cơ thành điện một cách hiệu quả.
Transducer thường được sử dụng để đo chuyển vị trực tiếp trên bề mặt kết cấu mà không cần điểm cố định để gá lắp, giúp đo đạc chính xác các yếu tố như tần số dao động cưỡng bức, tần số dao động riêng, gia tốc và vận tốc của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng động Bằng phương pháp tích phân, nếu biết gia tốc của kết cấu, ta có thể xác định vận tốc và chuyển vị một cách chính xác Điều này giúp theo dõi và phân tích các đặc tính động của kết cấu một cách hiệu quả, đảm bảo độ chính xác trong kiểm tra kỹ thuật và phân tích cấu trúc.
Hình 2.33 Transducer kiểu áp điện
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA TÀI ĐỘNG
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI
3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TĨNH
3.1.1 Yêu cầu đối vói tải trọng thí nghiệm
Tải trọng thí nghiệm là ngoại lực tác dụng vào các đối tượng nghiên cứu, bao gồm trọng lượng của vật nặng, áp lực của chất lỏng, sức căng của lò xo, hoặc lực kéo của động cơ Việc xác định chính xác tải trọng thí nghiệm giúp đánh giá khả năng chịu lực của vật thể và đảm bảo hiệu quả trong quá trình kiểm tra kỹ thuật Tải trọng thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong phân tích cấu trúc và thiết kế các hệ thống cơ khí và kỹ thuật, góp phần nâng cao độ bền và an toàn của sản phẩm.
Tải trọng tĩnh dùng đế thí nghiệm kết cấu công trình phải đáp ứng những yêu cầu sau:
- Có thế cân, đong, đo, đếm và đảm bảo được độ chính xác cần thiết;
- Có khả năng đáp ứng và xác định chính xác các giá trị lực theo yêu cầu;
- Truyền trực tiếp và đầy đủ giá trị của tải trọng lên kết cấu thí nghiệm;
Trị số tải trọng cần phải ổn định, không thay đổi theo thời gian, khi tác dụng lâu dài Điều này đảm bảo tính bền vững và chính xác của kết quả kiểm định, không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường trong quá trình thử nghiệm Việc duy trì trị số tải trọng ổn định là yếu tố quan trọng để đánh giá chính xác khả năng chịu lực của vật liệu hoặc công trình.
Trong thực tế, để tạo tải trọng thí nghiệm cho các kết cấu công trình có kích thước lớn, người ta thường sử dụng sức nặng của các loại vật liệu xây dựng, đặc biệt trong các bài kiểm tra thực tế tại hiện trường Ngoài ra, có thể áp dụng các thiết bị cơ học như kích thủy lực, tời kéo, lò xo hoặc tăng đơ để tạo ra lực tác dụng phù hợp nhằm đảm bảo độ chính xác của thử nghiệm và đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu một cách hiệu quả.
Tải trọng thí nghiệm tác dụng lên đối tượng khảo sát theo hai hình thức sau:
Hình thức phân bố tải trọng trong thử nghiệm thường có cường độ thấp nhưng được phân bố đều hoặc theo quy luật nhất định trên diện tích rộng hoặc toàn bộ bề mặt chịu lực của đối tượng Phương pháp này giúp đảm bảo phân bổ lực tác dụng một cách hợp lý, giảm thiểu ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm Việc sử dụng hình thức phân bố tải trọng phù hợp là yếu tố quan trọng để đạt được kết quả chính xác và đáng tin cậy trong các bài kiểm tra vật liệu và kết cấu.
Hình thức tập trung là loại tải trọng có cường độ lớn, tác dụng trực tiếp lên một vị trí chật hẹp hoặc tại một điểm xác định trên đối tượng nghiên cứu Phương pháp này thường được sử dụng để đánh giá khả năng chịu lực của cấu trúc tại các vùng có tải trọng tập trung cao Tính chất của tải trọng tập trung giúp xác định các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ bền và an toàn của kết cấu Việc phân tích tải trọng tập trung đóng vai trò quan trọng trong thiết kế kỹ thuật nhằm đảm bảo tính ổn định của công trình dưới tác động của lực tập trung.
3.1.2 Tải trọng phân bố tĩnh
3.1.2.1 Các biện pháp gây tải trọng a) Vật liệu rời
Các vật liệu xây dựng rời như xi măng, cát, đá, sỏi thường được sử dụng làm tải trọng trong các thử nghiệm tĩnh các kết cấu công trình, đặc biệt là trong quá trình thử tải trọng tại hiện trường Để đảm bảo độ chính xác của kết quả, các loại vật liệu này cần phải được cân đo chính xác trước khi sử dụng làm tải thí nghiệm Việc kiểm tra và cân đo các vật liệu xây dựng rời giúp đảm bảo tính khách quan và đúng quy trình trong công tác thử nghiệm kết cấu, qua đó nâng cao độ bền và an toàn của công trình.
CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ CHÁT LƯỢNG VẬT LIỆU
CÁC NGUYÊN TẮC CHUNG
Trong bài viết, chúng tôi đã trình bày rằng thí nghiệm được chia thành hai loại chính là thí nghiệm vội liệu và thí nghiệm công trình Các chương 2 và 3 đã tập trung xây dựng và giải thích các phương pháp thí nghiệm công trình, giúp hiểu rõ quy trình và ứng dụng của các thử nghiệm này trong thực tế Trong chương này, chúng ta sẽ đi sâu vào thí nghiệm vật liệu để đánh giá chất lượng và tính năng của các vật liệu xây dựng, góp phần đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của công trình.
Khi nghiên cứu trạng thái làm việc của vật liệu, yếu tố ảnh hưởng hàng đầu chính là chất lượng và đặc tính của vật liệu đó Chất lượng vật liệu thể hiện rõ qua các đặc điểm như độ cứng, tính dẻo, và số lượng khuyết tật tồn tại hoặc xuất hiện trong quá trình hình thành vật thể Các yếu tố này đều ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu lực và độ bền của sản phẩm cuối cùng, do đó cần được chú trọng trong quá trình chọn lựa và kiểm tra vật liệu.
Hiện nay, việc khảo sát và xác định các đặc trưng cơ bản của vật liệu bằng thực nghiệm thường được thực hiện theo hai phương pháp cơ bản Các phương pháp này giúp đảm bảo độ chính xác trong phân tích đặc tính của vật liệu, là bước quan trọng trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ tác động trực tiếp đến kết quả và hiệu quả của các dự án kỹ thuật, xây dựng.
4.1.1 Phương pháp phá hoại máu và lập biêu đo đặc trưng vật liệu
Hình dạng và kích thước mau thứ xác định lũy thuộc vảo câu tạo vật liệu, mục đích nghiên cứu tiêu chuân quy phạm Nhà nưởc.
Các mẫu vật liệu được thí nghiệm ở các trạng thái làm việc như kéo, nén, uốn, xoắn để xác định đặc điểm chịu tải của vật liệu Các kết quả thí nghiệm thu được bao gồm lực tác dụng và đường cong thể hiện mối quan hệ ứng suất - biến dạng, còn gọi là biểu đồ đặc trưng của vật liệu Biểu đồ này giúp xác định các đặc trưng cơ lý quan trọng của vật liệu, từ đó đánh giá khả năng chịu tải và tính chất kỹ thuật của vật liệu trong các điều kiện làm việc khác nhau.
Phương pháp phá hoại mầu chịu anh hường trực tièp các yêu tô:
3 Trụng thái ứng suât tác dụng.
Phuong pháp nãy thưởng giai quyết hai nhiệm vụ:
Aưc định cưởng lỉộ lại nhiêu vị tri khác nhau, qua đò đánh giá dược mức độ đủng nhát của vật liệu.
Các khuyết tật tồn tại trong môi trường vật liệu như lo quá trình chế tạo, do tác động của ánh sáng hoặc tác động ngoài mạnh gây ra Những yếu tố này ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng và độ bền của vật liệu, cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn Việc hiểu rõ các yếu tố gây ra khuyết tật giúp cải thiện quá trình sản xuất và tăng tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.
PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THựC NGHIỆM VẬT LIỆU BÊ TÔNG
4.2.1 Xát dịnh các đặc trưng co' lý cùa bẽ tông báng phưong pháp phá hoại mẩu
4.2 / / Thi nghiệm xác (tịnh cường độ giói hạn chịu nén
Khôi lập phương hoặc lủng trụ được che tạo đong trong quá trình thi công bê tông tự nhiên, đảm bảo sự ổn định và đúng kỹ thuật Kích thước mẫu và phương pháp chế tạo đều tuân thủ theo Tiêu chuẩn TCVN 3105-1993 để đảm bảo chất lượng và độ chính xác Trước khi thực hiện các công đoạn chính, tiến hành thử nghiệm là bước quan trọng để kiểm tra tính phù hợp của mẫu, đảm bảo quá trình thi công đạt tiêu chuẩn an toàn và hiệu quả.
Thí nghiệm nén phá hoại mau chuân 150 X 150 X 150 mm.
Cưởng độ: R = Pph/F IkG/cm1).
Cưỡng độ mảu lập phương Hình 4.1 Tương quan vè cuồng đô chịu nén của bê lỏng giũa mẫu hĩnh trụ và hình lặp phương
Khi kích thước mẫu khác chuẩn phái nhàn hệ số chuyên đồi:
- Mầu lập phương: 100 X loo X I00 min - 0,91
4.2.1.2 Thí nghiệm xác dị II II cưửng dộ lãng trụ, môdiin hiến dạng và hệ VII Poisson của hê tông a) Mầu thừ: Khối lảng trụ đáy vuông, chiều cao gấp 4 lần cạnh đáy.
100 X KHI X 400 mm; 150 X 150 x 600 inm; 200 X 200 X 800 min. bỉ Phương pháp thi nghiệm p
- Mỏđun đản hồi ban đầu: E = °!' °;* e"
Mỏđun biến dạng (ức thời: E„ = Ị đỉằr ÊI
4.2.2 Khảo sát vật liệu hê tông hàng các phưưng pháp thí nghiệm không phá hoại Các phương pháp thư không phá hoại vật liệu được dùng rộng rãi đê đánh giá chât lượng của bê tông khi kháo sát kết cấu công trình xây dụng.
4.2.2.1 Đảnh gi ủ chát lượng bê tông bắng dụng cụ búa bi thình 4.2)
Làm sạch bê một vùng thư có kích thước 100 X lOOmm Dùng búa có khói lượng
Để xác định chất lượng và cường độ của bê tông, thực hiện nghiệm pháp đập thẳng góc xuống bề mặt cấu kiện với viên bi nặng 300-400g để tạo vết lõm rõ ràng Quan sát kỹ vết lõm so sánh với biểu đồ đỏ chuẩn, từ đó đưa ra kết luận chính xác về tính chất và khả năng chịu lực của bê tông Biểu đồ quan sát thể hiện mối tương quan giữa lực tác dụng và độ biến dạng của mẫu, giúp đánh giá độ bền và độ cứng của vật liệu bê tông trong các điều kiện thực tế.
4.2.2.2 Xác định cường độ cua bê tông bàng búa bi có thanh chuân (hình 4.3) số hrọrng diêm thứ trên moi vùng cua cấu kiện không it hơn 5 điêtn khoáng cách giừa cãc diem thir trong vũng đỏ là 30 mm trẽn bề một vật liệu và 10 min trên thanh chuẩn, chiều dày bè tông theo phương thi nghiệm ít nhất là 10 em.
Dại lượng dặc (rưng gián tiep H cùa cường độ bê tông trong vùng thứ dược xác định (heo tý so sau:
Dưới đây là đoạn văn đã được chỉnh sửa và tối ưu hóa SEO dựa trên nội dung bạn cung cấp:Trong quá trình kiểm tra, các đường kính của các vết lõm trên bề mặt bê tông (được ký hiệu là db) phải đáp ứng tiêu chuẩn về kích thước tối đa, thông thường là |min| mm Đồng thời, chiều sâu của các vết lõm (được ký hiệu là de) cần phải phù hợp với các giá trị quy định, thường tính theo mm để đảm bảo chất lượng bề mặt và độ bền của công trình Việc kiểm tra chính xác các thông số này giúp đảm bảo các yếu tố kỹ thuật phù hợp với tiêu chuẩn, nâng cao độ an toàn và độ bền của công trình bê tông.
Hình 4.3 minh họa các bước gia công búa bi của thanh chuần, bắt đầu từ quá trình cầu tạo bi để đảm bảo mối quan hệ chính xác giữa các đặc tính và độ cứng của vật liệu Tiếp theo là quá trình đổ bi và dập Irục, tạo ra các chi tiết chính xác trên bề mặt, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm Cuối cùng là dập nhờ búa, hoàn thiện cấu trúc búa bi, đảm bảo hình dạng và độ bền theo yêu cầu kỹ thuật.
4.2.23 Dánh giá cường độ bê tông bằng thiềt bị nẩy va chụm a) Sơ đõ càu tạo và I'ậ/I hành súng thừ loại N thình 4.4)
Hình 4.4 Sơ đố câu tạo súng thử chất lượng bồ tỗng i Pittỗng truyền va chợm; 2 Bẻ mứt bỉ /
