Bài tập sức bền đai học kiến trúc hà nội

Nâng cao sự hiểu biết về quá trình chịu lực của vật liệu từ khi bắt đầu gia tải đến khi vật liệu bị phá hoại

• Vẽ được biểu đồ quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của vật liệu khi chịu lực
• Xác định được các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu  dh -  ch -  b - E – – G
• Hiểu được tính năng sử dụng của các thiết bị thí nghiệm: biết cách sử dụng thước kẹp & đồng hồ đo chuyển vị

- TỔ CHỨC THÍ NGHIỆM:

• Một nhóm thí nghiệm gồm 15 sinh viên, các sinh viên phải trục tiếp thực hành thí nghiệm kéo – nén vật liệu.
• Số lượng thí nghiệm: 6 thí nghiệm  1 thí nghiệm kéo mẫu vật liệu dẻo.  1 thí nghiệm kéo mẫu vật liệu dòn.  1 thí nghiệm nén mẫu vật liệu dòn.  1 thí nghiệm kéo mẫu vật liệu gỗ.  1 thí nghiệm nén mẫu vật liệu gỗ.  1 thí nghiệm uốn mẫu vật liệu gỗ.
• Giáo viên hướng dẫn cho từng nhóm sinh viên các nội dung chính:  Cách sử dụng và đọc các loại đồng hồ trong thí nghiệm.  Các bước thí nghiệm với từng mẫu vật liệu.  Cách ghi chép và xử lý số liệu thí nghiệm.  Lập báo cáo kết quả thí nghiệm.

- TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM:

• Thiết bị gây tải: máy kéo nén vạn năng 5T.
• Đồng hồ đo chuyển vị khuếch đại cao tầng.
• Thước kẹp khuếch đại 10 lần.

- KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:

Được trình bày theo nội dung của từng bài thí nghiệm

2. Các số liệu thí nghiệm:

Cấp tải trọng (kG)

Chỉ số đồng hồ đo biến dạng

l l

 (%) N F

3ẽ đồ thị quan hệ ứng suất  z và biến dạng dài tương đối  z -  l (mm) s dài

•  (kG/cm 2 )
• `
  • 2.
    • 2.
      • 0.
        • 659. `
• 2000 3. - 3. - 0. - 1318.
• 3000 4. - 4. - 1. - 1977.
• `
  • 5.
    • 5 1.
      • 2637. `
• 5000 6. - 6. - 1. - 3296.
• 6000 7. - 7 2. - 3955.
• 7000 8. - 8 2. - 4615.
• 7250 9. - 9. - 2. - 4780.
• 7250 11. - 11. - 3. - 4780.
• `
• 13.
  • 13.
    • 3.
      • 4846. `
• `
  • 14.
    • 14.
      • 3.
        • 5010. `
• `
• 15.
  • 15.
    • 4.
      • 5208. `
• `
• 17.
  • 17.
    • 4.
      • 5373. `
• `
• 18.
  • 18.
    • 5.
      • 5472. `
• `
• 20.
  • 20.
    • 5.
      • 5604. `
• `
• 23.
  • 23.
    • 6.
      • 5769. `
• `
  • 25.
    • 25.
      • 7.
        • 5868. `
• `
  • 5.
    • 5 1.
      • 2637. ` 0
• `
  • 5.
    • 5 1.
      • 2637. ` 1
• 9150 33 33 9 6032.
• 9200 36 36 10 6065. - 9200 40 40 11 6065. - 9100 45 45 12 5999. - 9000 46 46 12 5933. - 8500 47 47 13 5604. - 8000 48 48 13 5274. - 0. BIỂU ĐỒ QUAN HỆ ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG KÉO THÉP - 659. - 1318. - 1977. - 2637. - 3296. - 3955. - 4615. - 4780. - 4780. - 4846. - - 5208. - 5396. - 5472. - 5604. - 5769. - 5868. - 5966. - 5999. - 6032. - 6065. - 6065. - 5999. - 5933. - 5604. - 5274.
• 1. `
  • 5.
    • 5 1.
      • 2637. ` 2

BÀI 2: THÍ NGHIỆM KÉO GANG (VẬT LIỆU DÒN)

1. Kích thước mẫu: a. Trước khi thí nghiệm:

• Mẫu hình trụ.
• Chiều dài l 0 = 279 mm.
• Đường kính d 0 = 17,3 mm.
• Diện tích tiết diện : 𝐹 0 =2 𝑐𝑚 2 b. Sau khi thí nghiệm:
• Chiều dài: 279 mm.
• Đường kính:16,8mm.

2. Các số liệu thí nghiệm:

Cấp tải trọng (kG) Chỉ số đồng hồ đo biến dạng dài

∆l (mm) s

0.

l l

 (%) N

F

 (kG/cm 2 )

0 0 0 0 0

1000 1 1 0 425.

2000 3 3 1 850.

3000 4 4 1 1276.

3250 4 4 1 1382.

3500 4 4 1 1488.

3750 5 5 1 1595.

4000 5 5 1 1701.

4250 5 5 1 1808.

3ẽ đồ thị quan hệ ứng suất  z và biến dạng dài tương đối  z

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG KÉO GANG

4ác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu:

Giới hạn bền :  𝑏= 𝑃𝐹𝑏 0

\= 2 4250 = 1808,04 𝑘𝐺/𝑐𝑚 2

Mô đun đàn hồi: E tan  2 

   

1808 , 1, 853 = 98530,79 kG/cm

2

Hệ số nở hông: 𝜇 =

𝜀𝑥 𝜀𝑧=

𝜀𝑦 𝜀𝑧= 0, 25

Mô đun đàn hồi trượt: 2   12  

E

G



  

   

39412,316 kG/cm 2

1000.

2000.

0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2.

σ

BÀI 3: THÍ NGHIỆM NÉN GANG (VẬT LIỆU DÒN)

1. Kích thước mẫu: a. Trước khi thí nghiệm:

• Mẫu hình trụ.
• Chiều dài l 0 = 27,9 mm.
• Đường kính d 0 = 13,9 mm.
• Diện tích: F 0 = 1,52 𝑐𝑚 2 b. Sau khi thí nghiệm:
• Chiều dài: 27,7 mm.
• Đường kính: 15,5 mm.
• 2. Các số liệu thí nghiệm:

Cấp tải trọng (kG)

Chỉ số đồng hồ đo biến dạng dài

l(mm) s 0

l l

 (% ) N F

 (kG/cm 2 )

0 0 0 0 0 1000 0,14 0,14 0,502 657, 2000 0,35 0,35 1,254 1315, 3000 0,44 0,44 1,577 1973, 4000 0,54 0,54 1,935 2631, 5000 0,62 0,62 2,222 3289, 6000 0,75 0,75 2,688 3947, 7000 0,86 0,86 3,082 4605, 8000 0,93 0,93 3,333 5197, 9000 1,17 1,17 4,194 5921, 10000 1,39 1,39 4,982 6578, 11000 1,81 1,81 6,487 7236, 11500 2,43 2,43 8,710 7565, 12000 3,41 3,41 12,222 7894, 12500 3,56 3,56 12,760 8223, 12750 3,64 3,64 13,047 8388, 13000 4,07 4,07 14,588 8552, 13250 4,16 4,16 14,910 8717, 13350 4,3 4,3 15,412 8782,

3. Vẽ đồ thị quan hệ ứng suất  z và biến dạng dài tương đối  z

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG NÉN GANG 4. Xác định các chỉ tiêu cơ lý vật liệu:

Giới hạn bền :  𝑏=

𝑃𝑏 𝐹 0 =

13350 1. 52= 8782 ,895 𝑘𝐺/𝑐𝑚

2

Mô đun đàn hồi: E tan  2 

   

5197 3,333% = 55925,593 kG/cm

2

Hệ số nở hông: 𝜇 =

𝜀𝑥 𝜀𝑧=

𝜀𝑦 𝜀𝑧=0, 25

Mô đun đàn hồi trượt: 2   12  

E

G



  

   

62370,237 kG/cm 2

BÀI 4: THÍ NGHIỆM KÉO GỖ DỌC THỚ

1. Mục đích: Xác định cường độ chịu kéo giới hạn dọc thớ của mẫu gỗ ở độ ẩm tự nhiên.

2. Mẫu thí nghiệm:

• Gỗ có tiết diện 30 x 30, dài 390 mm, b=30 mm,h=10 mm, L 0 =130 mm.
• Được gia công đưa về mẫu chịu kéo theo TCVN 364 – 70.
• Độ ẩm mẫu gỗ: trong điều kiện tự nhiên.

3. Sơ đồ thí nghiệm:

• Sơ đồ đặt tải kéo mẫu:
• Tốc độ gia tải: 2KG/s

4. Số liệu và kết quả thí nghiệm:

STT

mẫu

Kích thước mẫu (mm) Diện tích chịu kéo F (cm 2 )

Lực kéo giới hạn Ngh (kG)

Cường độ chịu kéo giới hạn Rk Dài Rộng Cao (kG/cm 2 )

Lo b h

1 130 29,6 12,1 3,58 1550 432,

2 131,5 29,6 11,4 3,37 1350 400,

3 130,5 29,6 11,7 3,46 1550 447,

𝐑𝐭𝐛 = 427,

Hình ảnh thí nghiệm kéo gỗ dọc thớ :

Đo kích thước mẫu Tiến hành kéo mẫu

Mẫu bị phá hủy Hình ảnh mẫu sau thí nghiệm

5ận xét và kết luận:

• Sau khi kẹp mẫu vào bàn kéo ta tiến hành gia tải cho đến khi mẫu bắt đầu nứt do bị phá hoại theo thớ dọc của gỗ.
• Trong quá trình thí nghiệm, mẫu gỗ bị phá hoại ở biến dạng tương đối nhỏ, gỗ chịu kéo làm việc như vật liệu dòn (không thể phân đều lại ứng suất), sẽ bị phá hoại nhanh chóng. Ta thấy thời gian gia tải cho mẫu bị phá hoại là nhanh và tải trọng tác dụng, điều này chứng tỏ gỗ là vật liệu chịu kéo theo thớ dọc không tốt. Trong thực tế gỗ còn bị các khuyết tật làm giảm khả năng chịu lực nhiều.
• Ta tiến hành thí nghiệm 3 lần, các kết quả thí nghiệm sai lệch nhiều cho thấy vật liệu gỗ không đồng nhất, tính chịu lực không giống nhau theo các phương và theo vị trí. Kết luận : Gỗ là loại vật liệu giòn không đồng nhất và không đẳng hướng, bởi vì cấu trúc của gỗ gồm các thớ chỉ xếp theo phương dọc, có tính xếp lớp. Gỗ chịu lực khỏe nhất theo phương dọc thớ, kém nhất theo phương ngang thớ, bởi vì gỗ là vật liệu không đồng nhất nên tính chịu lực của gỗ không giống nhau theo các phương và các vị trí. Từ các thí nghiệm trên ta có thể thấy khả năng chịu kéo của gỗ nhỏ hơn khả năng chịu kéo của

thép và gang

Hình ảnh thí nghiệm nén gỗ dọc thớ :

Đo kích thước mẫu Tiến hành nén mãu

Mẫu sau khi nén

5ận xét và kết luận: Ta thực hiện nén mẫu gỗ bằng cách: gắn mẫu vào máy , gia tải mẫu bằng một lực cho đến khi bị phá hủy. Ta có thể thấy mỗi mẫu gỗ là một kiểu biến dạng khác nhau. Thực hiện nén gỗ bằng cách gia tải một lực đến khi bị phá hủy.

• Sau khi thí nghiệm lấy mẫu và thấy mẫu sụp xuống theo dọc thớ.
• Tương ứng với từng thí nghiệm mà ta có lực nến giới hạn và cường độ chịu nén giới hạn là khác nhau. Lực nén giới hạn trong 3 thí nghiệm với 3 mẫu gỗ có sai khác nhau chứng tỏ gỗ là vật liệu không đồng nhất.

 Kết luận : Gỗ là vật liệu chịu nén dọc khá tốt có thể dùng thây các vật liệu bêtông khác để làm trụ nhà trụ chùa. Gỗ là vật liệu không có tính đồng nhất vì thế mỗi loại gỗ sẽ có sự biến dạng khác nhau khi có một lực tác dụng vào.

BÀI 6: THÍ NGHIỆM UỐN PHẲNG MẪU GỖ

1. Mục đích: Xác định cường độ chịu uốn giới hạn của mẫu gỗ ở độ ẩm tự nhiên.

2. Mẫu thí nghiệm:

• Gỗ dầu có tiết diện 30 x 30 , dài 300mm, L 0 =240mm.
• Được gia công đưa về mẫu chịu kéo theo TCVN 365 – 70.
• Độ ẩm mẫu gỗ: trong điều kiện tự nhiên.

3. Sơ đồ thí nghiệm:

• Sơ đồ đặt tải kéo mẫu:

20 h 20

• Tốc độ gia tải: 1KG/s
• Gối tựa truyền tải: 4 con lăn kim loại hình trụ D = 20, L = 30

4. Số liệu và kết quả thí nghiệm:

Số TT mẫu

Kích thước mẫu (mm) Moment kháng uốn Wx (cm 3 )

Chỉ số lực kế Nn (kG)

Lực uốn giới hạn Nu=Nn/ (kG)

Moment uốn giới hạn Mgh (kGcm)

Cường độ chịu uốn giới hạn Ru (kG/cm 2 )

Dài Rộng Cao

L 0 b h

1 240 29,8 29,8 4,41 589 294,5 1767 400.

2 240 30 30,1 4,53 595 297,5 1785 394.

3 240 30 29,4 4,32 462 231 1386 320.

𝑅𝑢𝑡𝑏= 371.

PHẦN 2: THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG:

**BÀI 1: CHẾ TẠO MẪU BÊ TÔNG - VỮA XI MĂNG I. NGUYÊN VẬT LIỆU

• Xi măng:** PCB40 ;  a 3,1 T/m 3 ;  0 1,1 T/m 3

Mác xi măng xác định theo phương pháp thử: TCVN 6016: 2011 (ISO 679: 2009) - Cát vàng:  ac 2,65 T/m 3 ;  0 c 1,45 T/m 3 ; W = 2 %

- Đá dăm:  ad 2,7 T/m 3 ;  0 d 1,42 T/m 3 ; W = 0 % ; Đmax = 20 mm

- Phụ gia: Không sử dụng phụ gia Giảm nước: không Liều lượng: không Chất lượng cốt liệu: Trung bình - Nước: Dùng nước máy trong phòng thí nghiệm. II. YÊU CẦU

• Thiết kế cấp phối bê tông mác: M
• Chỉ tiêu tính dẻo: SN = 6 cm.
• Thí nghiệm xác định độ sụt SN của hỗn hợp bê tông (bài 2)
• Chế tạo 3 mẫu bê tông có kích thước 15x15x15cm để xác định mac bê tông theo cường độ chịu nén.
• Chế tạo 3 mẫu vữa xi măng kích thước 4x4x16cm, Tỉ lệ XI MĂNG : CÁT = 1 : 3; NƯỚC : XI MĂNG = 0,4 ÷ 0,5 sao cho đạt độ dẻo tiêu chuẩn, để xác định mac xi măng theo cường độ chịu nén. III. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG
• Xác định các thông số vật lý 𝛾𝑎,𝛾 0 ,r,W của các nguyên vật liệu.
• Tính toán (theo phương pháp thể tích tuyệt đối và công hức thực nghiệm của Bolomey – Kramtaev) a)Tính liều lượng nguyên vật liệu ở trạng thái khô dùng cho 1 𝒎𝟑 **bê tông:
• Xác định tỉ số X/N:** 𝑋 𝑁 =

𝑅𝑏 𝐴.𝑅𝑥+ 0,5 =

200 0,55+ 0,5 = 1, 409 - Xác định N: ( tra bảng) Đ𝑚𝑎𝑥= 20𝑚𝑚,𝑆𝑁 = 6 𝑐𝑚,𝑀𝑑𝑙= 2,0 − 2,

 N=195 lít - Xác định X :

𝑋 =

𝑋

𝑁

.𝑁𝑡𝑡= 1, 409 × 195 = 274,76 𝑘𝑔

- Xác định lượng đá dăm hay sỏi:

-Hệ số tăng vữa (tra bảng) 𝛼 = 1, 33

Đ =

1000

𝑟Đ.𝛼

𝛾𝑜Đ+

1

𝛾𝑎Đ

\=

1000

0, 474 × 1, 33

1, 42 +

1

2,

\= 1228𝑘𝑔

𝑟Đ= (1 −

𝑟𝑜

𝛾𝑎

) = 1 −

1, 42

2,

\= 47,7%

- Tính lượng cát cho 1 𝒎𝟑 bê tông:

𝐶 = [ 1000 − (

𝑋

𝛾𝑎𝑋

+

Đ

𝛾𝑎Đ

+ 𝑁)] .𝛾𝑎𝐶= [ 1000− (

274,

3,

+

1228

2,

+ 195)].2, 65

𝐶 = 693,12 𝑘𝑔

b)Tính liều lượng nguyên vật liệu ở trạng thái ẩm dùng cho 1 𝒎𝟑 bê tông:

𝑋 1 = 𝑋 =275𝑘𝑔 𝐶 1 = 𝐶.(1 + 𝑊𝑐)= 693,12.(1 + 0, 02 )= 707𝑘𝑔 Đ 1 = Đ.(1 + 𝑊đ)= 1228.(1 + 0)= 1228𝑘𝑔 𝑁 1 = 195 − 𝐶.𝑊𝑐− Đ. 𝑊đ= 195 − 693,12 × 0, 02 − 1228× 0 =181 𝑙í𝑡

c)Kiểm tra vật liệu bằng thực nghiệm : Lấy liều lượng nguyên vật liệu để đúc 3 mẫu bê tông (11 lít) với kích thước 15 × 15 × 15 (𝑐𝑚), đem nhào trộn để kiểm tra SN, dưỡng hộ sau 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn, xác định 𝑅𝑛 lấy kết quả trung bình để suy ra Mác bê tông.