Báo Cáo Thí Nghiệm Phân Tích Kết Cấu Dàn Thép Chịu Tải Trọng Tĩnh

• Tác giả: Hồ Tấn Thương
• Người hướng dẫn: ThS. Hoàng Anh Tuấn
• Trường học: Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Phân Tích Kết Cấu Dàn Thép Chịu Tải Trọng Tĩnh
• Loại tài liệu: báo cáo thí nghiệm
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• 1. PHẦN 1: PHÂN TÍCH KẾT CẤU DÀN THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH
• 1.1. A. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
• 1.2. B. YÊU CẦU THÍ NGHIỆM
• 1.3. C. THÔNG SỐ CHO TRƯỚC
• 1.3.1. I. Cấu tạo, kích thước và đặc trưng hình học tiết diện dàn
• 1.3.2. II. Sơ đồ thí nghiệm, các vị trí đo biến dạng và độ võng
• 1.4. D. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
• 1.5. E. QUI TRÌNH THÍ NGHIỆM
• 1.6. F. SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
• 1.6.1. I. Số liệu thí nghiệm
• 1.6.2. II. Xử lý số liệu
• 1.6.3. III. Tính toán theo lý thuyết bằng phương pháp tính cơ kết cấu
• 1.7. G. Tính toán theo phần mềm sap2000
• 1.7.1. I. Mô hình dàn trong sap2000
• 1.7.1.1. 1. Kết quả tính toán từ phần mềm sap2000
• 1.7.1.2. 2. Tính biến dạng trong thanh theo kết quả từ phần mềm
• 1.7.2. II. Đồ thị so sánh ứng suất thực nghiệm, tính theo cơ kết cấu và phần mềm SAP2000
• 1.7.3. III. Đồ thị so sánh chuyển vị thực nghiệm, cơ kết cấu và phần mềm SAP2000
• 1.8. H. PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
• 1.8.1. I. Phân tích và nhận xét kết quả thí nghiệm đo biến dạng
• 1.8.2. II. Phân tích thí nghiệm và lí thuyết
• 1.8.3. III. Nguyên nhân sai số
• 1.8.3.1. 1. Sai số trong quá trình thí nghiệm
• 1.8.3.2. 2. Sai số trong quá trình tính toán
• 1.8.4. IV. Cách khắc phục
• 1.8.5. V. Bài học từ thí nghiệm
• 2. PHẦN 2: PHÂN TÍCH CẤU KIỆN DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TẢI TRỌNG TÁC DỤNG TĨNH
• 2.1. A. THÔNG SỐ CHO TRƯỚC
• 2.1.1. I. Kích thước hình học
• 2.1.2. II. Vật liệu
• 2.1.3. III. Thiết bị thí nghiệm. Khung gia tải + kích thủy lực (Pmax=1000 kN)
• 2.2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM. Số liệu đầu vào
• 2.3. II. Xử lý số liệu và tính toán
• 2.4. III. Xử lý số liệu biến dạng. TÍNH TOÁN THÍ NGHIỆM
• 2.5. I. PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
• 2.5.1. I. Phân tích và nhận xét kết quả thí nghiệm đo biến dạng
• 2.5.2. 1. Đồ thị tải trọng – chuyển vị. Phân tích thí nghiệm và lí thuyết
• 2.5.3. 1. Kiểm tra
• 2.5.4. III. Nguyên nhân sai số
• 2.5.4.1. 1. Sai số trong quá trình thí nghiệm
• 2.5.4.2. 2. Sai số trong quá trình tính toán
• 2.5.5. IV. Cách khắc phục
• 2.5.6. V. Bài học từ thí nghiệm

I. Mục Đích Thí Nghiệm

Mục đích chính của thí nghiệm là kiểm nghiệm sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm trong việc xác định ứng suất trong các thanh dàn, cũng như độ võng và chuyển vị của dàn. Thí nghiệm sẽ xác định biến dạng và chuyển vị của dàn thép tại một số vị trí nhất định, từ đó khảo sát sự biến động của trạng thái ứng suất – biến dạng của dàn thép. Trạng thái này phản ánh khả năng làm việc thực tế của dàn thép, cũng như các yếu tố cấu thành như vật liệu, sơ đồ kết cấu và công nghệ chế tạo. Đây là cơ sở để đánh giá sự đúng đắn của lý thuyết tính toán và thiết kế công trình. Việc khảo sát này không chỉ giúp xác định các quan hệ tải trọng – độ võng (P – δ) và tải trọng – nội lực (P - σ hoặc P – N) mà còn so sánh kết quả đo thực nghiệm với kết quả tính toán lý thuyết.

II. Thiết Bị Thí Nghiệm

Thiết bị thí nghiệm bao gồm hệ dàn thép thực tế, kích thủy lực 20 T, cảm biến điện trở đo biến dạng thép, hệ thống thu nhận tín hiệu và đồng hồ đo độ võng. Hệ dàn thép được thiết kế với các thanh cánh và thanh bụng có kích thước cụ thể, đảm bảo tính chính xác trong quá trình thí nghiệm. Kích thủy lực được sử dụng để áp đặt tải trọng lên dàn, trong khi cảm biến điện trở giúp đo đạc biến dạng trong các thanh. Hệ thống thu nhận tín hiệu cho phép ghi lại các dữ liệu quan trọng trong quá trình thí nghiệm, từ đó phục vụ cho việc phân tích và đánh giá kết quả.

III. Quy Trình Thí Nghiệm

Quy trình thí nghiệm được thực hiện theo các bước cụ thể, bắt đầu từ việc đo đạc kích thước của dàn thép, xác định cách thức đặt tải trọng, đến việc kiểm tra thiết bị và tiến hành thí nghiệm. Trong quá trình thí nghiệm, tải trọng được áp đặt theo các cấp khác nhau, và các giá trị độ võng và biến dạng được ghi lại. Việc thực hiện nhiều vòng đo lặp giúp đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả. Thời gian cho phép dàn nghỉ giữa các vòng đo cũng được quy định để đảm bảo dàn trở về trạng thái ban đầu.

IV. Phân Tích Kết Quả Thí Nghiệm

Kết quả thí nghiệm cho thấy mối quan hệ giữa tải trọng và ứng suất gần như là tuyến tính, cho thấy kết cấu vẫn còn làm việc trong miền dàn hồi. Sự khác biệt giữa các giá trị ứng suất theo lý thuyết và thực nghiệm được phân tích kỹ lưỡng. Các yếu tố như sai số trong quá trình thí nghiệm và tính chất vật liệu được xem xét để giải thích sự chênh lệch này. Đồ thị tải trọng – chuyển vị cho thấy sự biến thiên tuyến tính, với chuyển vị thực nghiệm lớn hơn so với lý thuyết. Điều này cho thấy sự ảnh hưởng của các yếu tố thực tế đến kết quả thí nghiệm.

V. Nhận Xét và Kết Luận

Những nhận xét từ kết quả thí nghiệm cho thấy rằng các tính toán theo lý thuyết và thực nghiệm có sự tương đồng nhất định, đặc biệt trong giai đoạn dàn làm việc đàn hồi. Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số sai số cần được khắc phục trong các thí nghiệm tiếp theo. Việc so sánh giữa các phương pháp tính toán như SAP2000 và lý thuyết cơ kết cấu cho thấy rằng SAP2000 có thể cung cấp kết quả gần sát với thực nghiệm hơn trong một số trường hợp. Kết quả thí nghiệm không chỉ có giá trị trong việc kiểm nghiệm lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong thiết kế và thi công các công trình dàn thép.