Bài giảng Thí nghiệm và thiết bị đo trong kỹ thuật dân dụng

Chia sẻ: Hoho Hoho | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:118

Thêm vào BST

Báo xấu

180
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thí nghiệm công trình là một lĩnh vực của nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định và đánh giá khả năng làm việc thực tế của vật liệu và kết cấu công trình xây dựng để kiểm tra so sánh với kết quả tính toán (lí thuyết). Bài giảng Thí nghiệm và thiết bị đo trong kỹ thuật dân dụng sẽ cung cấp cho người học một số kiến thức cơ bản trong lĩnh vực thí nghiệm công trình như: các thiết bị đo công trình, các phương pháp gia tải,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thí nghiệm và thiết bị đo trong kỹ thuật dân dụng

1
2
 Thí nghiệm công trình là một lĩnh vực của nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định và đánh giá khả năng làm việc thực tế của vật liệu và kết cấu công trình xây dựng để kiểm tra so sánh với kết quả tính toán (lí thuyết).  Thí nghiệm công trình bao gồm các thí nghiệm, thử nghiệm được thực hiện trên các mẫu thử vật liệu, cấu kiện và kết cấu công trình tuân theo một qui trình được xác lập bởi các mục tiêu của đề tài nghiên cứu, hay của các tiêu chuẩn, qui phạm hiện hành. 3
 Thí nghiệm công trình là lĩnh vực nghiên cứu giải các bài toán phân tích trạng thái ứng suất biến dạng của các kết cấu bằng thực nghiệm  Ý nghĩa của thí nghiệm trong kỹ thuật dân dụng Thí nghiệệm Thí nghi m Phươ Ph ương pháp ng pháp Thí nghiệệmm Thí nghi Giảả thi Gi thiếết t tính toán kikiểểm tra m tra tính toán (kiểểm đ (ki m định) ịnh)  Các bài toán thực tế đôi khi rất phức tạp: hình dạng kết cấu, điều kiện biên, điều kiện đầu, tính chất của vật liệu 4
 Dùng phương pháp giải tích để tìm ra kết quả dưới dạng một biểu thức giải tích đôi khi rất khó khăn, thậm chí có trường hợp không thể thực hiện được  Trên cơ sở hàng loạt những kết quả thí nghiệm, ta sử dụng công cụ toán học (xác suất thống kê) có thể tìm ra những công thức tính toán công trình dưới dạng những biểu thức thuận lợi cho tính toán thiết kế (đường hồi qui) 5
 Trong giai đoạn đầu thiết kế có thể dùng thực nghiệm tiến hành thực hiện nhiều phương án, từ đó chọn được phương án tối ưu  Trong quá trình nghiên cứu, thiết kế các công trình xây dựng, đặc biệt khi nghiên cứu, áp dụng các loại vật liệu mới, kết cấu mới, những công trình đặc biệt, cần thiết tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm để kiểm tra các kết quả tính toán, so sánh, đánh giá sự làm việc thực tế của vật liệu và kết cấu công trình so với các giả thiết đã đặt ra. 6
 Đối với các công trình đã và đang khai các sử dụng, khi có nhu cầu cần sửa chữa, cải tạo hay nâng cấp, bước đầu tiên cần thực hiện chính là tiến hành thực nghiệm và kiểm định công trình.  Kiểm định công trình xây dựng là hoạt động khảo sát, kiểm tra, đo đạc, thử nghiệm, định lượng một hay nhiều tính chất của vật liệu, sản phẩm hoặc kết cấu công trình. Trên cơ sở đó, căn cứ vào mục tiêu kiểm định, tiến hành phân tích, so sánh, tổng hợp, đánh giá và rút ra những kết luận về công trình theo quy định của thiết kế và tiêu chuẩn xây dựng hiện hành được áp dụng 7
 Để phân tích, đánh giá và so sánh khả năng làm việc của vật liệu và kết cấu công trình, công tác thực nghiệm và kiểm định không thể tách rời khỏi kiến thức của các ngành khoa học liên quan như Sức bền vật liệu, Cơ học kết cấu, Vật liệu xây dựng, Kết cấu bê tông cốt thép và gạch đá, Kết cấu thép gỗ, Công nghệ và kỹ thuật thi công v.v... 8
 Chia thí nghiệm thành 2 loại: thí nghiệm vật liệu và thí nghiệm công trình  Thí nghiệm vật liệu là những thí nghiệm chủ yếu nhằm mục đích xác định các đặc trưng cơ lý của vật liệu, khả năng chịu lực và các dạng phá hỏng của vật liệu trong các trạng thái ứng suất khác nhau, ví dụ thí nghiệm kéo, nén, uốn, xoắn...  Thí nghiệm công trình là những thí nghiệm nhằm mục đích kiểm tra các kết quả tính toán, kiểm tra khả năng làm việc của công trình hay các chi tiết máy, kiểm định công trình và chẩn đoán hư hỏng... 9
 Thí nghiệm vật liệu có thể được tiến hành trên các mẫu thí nghiệm chế tạo từ các vật liệu thực của công trình (thí nghiệm phá hoại) hoặc thí nghiệm ngay trên các cấu kiện của công trình thực (thí nghiệm không phá hoại). Các mẫu thí nghiệm được chế tạo theo những quy định của nhà nước.  TN phá hoại: TN kéo nén mẫu thép, gang nhằm xđ RK, RN TN kéo nén mẫu bê tông nhằm xđ cường độ TN các mẫu đất nhằm xđ thành phần hạt, dung trọng, độ ẩm, độ chặt, độ dẻo, hệ số thấm… 10
 TN không phá hoại: thường được thực hiện ngay trên công trình thực, có thể sử dụng các thiết bị: Súng bắn nảy: xđ cường độ bê tông Máy siêu âm: xđ cường độ bê tông, các khuyết tật trong các kết cấu bê tông, trong cọc khoan nhồi, bề dày các cấu kiện, xác định các cốt thép trong kết cấu BTCT… Máy đo độ chặt của đất dùng phóng xạ Búa tạo sóng: xđ cường độ của bê tông, môđun đàn hồi… 11
Nhận xét:  PP TN phá hoại thường cho kết quả tin cậy hơn. Kết quả phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật thực nghiệm: độ chính xác của thiết bị, tuân theo các quy trình TN (kích thước mẫu, tốc độ gia tải…)  Nếu đáp ứng được các y/c về chuẩn (calibration), pp TN không phá hoại cũng có thể cho kết quả tin cậy  Tùy vào loại vật liệu (VL cứng, VL mềm), người làm TN cần lựa chọn pp thích hợp để thu được kết quả mong muốn. 12
Thí nghiệm công trình: tiến hành ngay trên các cấu kiện của công trình thực (thí nghiệm mô hình 1:1) hoặc trên các mô hình tương tự Tỉ lệ về kích thước, đặc trưng cơ lý của vật liệu, tỉ lệ về tải trọng tác dụng lên mô hình, các điều kiện biên, các điều kiện ban đầu ... phải được qui định theo định luật tương tự. Mục đích: ◦Kiểm tra KQ tính toán lý thuyết ◦Kiểm tra khả năng làm việc của công trình ◦Xác định tình trạng thực của k/c và chẩn đoán hư hỏng của công 13
 Một trong những vấn đề cơ bản của việc nghiên cứu bằng thực nghiệm là việc đo biến dạng và chuyển vị của mẫu thí nghiệm  Để xác định ứng suất trong công trình hoặc trong mô hình thường thông qua việc đo biến dạng, rồi trên cơ sở của định luật Hooke mà tìm ra ứng suất. 14
 Các pt cơ bản của lý thuyết đàn hồi – mối liên hệ giữa các đại lượng cơ học Ngoại lực Chuyển vị PT cân bằng PT hình học Navier Cauchy Nội lực PT vật lý (Định Biến dạng (ứng suất) luật Hooke)  Trong các TN công trình thường phải xác định 2 đại lượng cơ bản: ứng suất và chuyển vị 15
 1.3.1. Trạng thái ứng suất của vật thể tại một điểm σ ,σ ,σ , τ , τ , τ x y z xy yz zx  Giới hạn ở trường hợp TTƯS phẳng (bài toán phẳng). σ x +σ y σ x −σ y σ u = Ứng su  + ất trên m 2αắ−t nghiêng ặt c cos τ xy sin 2α 2 2 σ x −σ y τ uv = sin 2α + τ xy cos 2α 2 16
 Ứng suất chính và phương chính 2 σx +σ y �σ x −σ y � 2 σ max = � �+ τ xy min 2 � 2 � τxy τxy tgα max = − =− σ max − σy σx − σmin 17
 1.3.2. Trạng thái biến dạng tại một điểm εx ,ε y ,ε z , γ xy , γ yz , γ zx Mối liên hệ giữa biến dạng và chuyển vị u v w u v w v w u ε x = ;ε y = ; ε z = ; γ xy = + ; γ yz = + ; γ zx = + x y z y x y z x z Biến dạng trên mặt nghiêng u và v ε u = εx cos2 α + ε y sin2 α + γ xy sinα.cosα ε v = ε y cos2 α + ε x sin2 α − γ xy sinα.cosα ( ) ( γ uv = 2 ε y − εx sinα.cosα + γ xy cos2 α − sin2 α ) 18
1.3.3. Mối liên hệ giữa ứng suất và biến dạng 19
1.3.4. Xác định ứng suất chính khi biết phương chính Dùng hoa điện trở vuông góc. Các tấm điện trở được dán vuông góc với nhau và dán theo các phương chính (phương 1 và phương 2). Các biến dạng đo được này chính là các biến dạng chính. Từ các biến dạng chính, nhờ định luật Hooke ta xác định được các ứng suất chính max, min: 20