Chương 2: PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐĂC TRƯNG CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU pot

BỘ MÔN THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CÔNG TRÌNH
Chương 2
PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH
CÁC ĐĂC TRƯNG CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU


ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ
CỦA VLXD
Phương pháp TN
phá hoại mẫu thử
Phương pháp TN
không phá hoại
- Phương pháp gián tiếp.
-
Thực hiện TN trực tiếp trên KC
-
Lặp lại TN nhiều lần mà không gây phá hủy
đáng kể nào đối với kết cấu
-
Khai thác được một số thông tin mà phương
pháp TNPH không đáp ứng được
-
Phương pháp trực tiếp
-
Yêu cầu phải có mẫu thử.
-
Thí nghiệm một lần duy nhất.
CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP THÍ
NGHIỆM XÁC ĐỊNH
CÁC ĐĂC TRƯNG

CƠ LÝ CỦA VẬT
LIỆU
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
B. PHƯƠNG PHÁP
TNKPH
C. PHỤ LỤC
A. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM PHÁ HOẠI MẪU THỬ

TNPH MẪU THỬ KIM LỌAI
TNPH MẪU THỬ KIM LỌAI

TNPH MẪU THỬ BÊ TÔNG
TNPH MẪU THỬ BÊ TÔNG

TNPH MẪU THỬ MỘT SỐ LOẠI VẬT LIỆU KHÁC
TNPH MẪU THỬ MỘT SỐ LOẠI VẬT LIỆU KHÁC
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
B. PHƯƠNG PHÁP
TNKPH
CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP THÍ
NGHIỆM XÁC ĐỊNH
CÁC ĐĂC TRƯNG
CƠ LÝ CỦA VẬT
LIỆU
C. PHỤ LỤC
I. TNPH MẪU THỬ KIM LOẠI
1. Phương pháp thử kéo (TCVN 197:2002)

1. Phương pháp thử kéo (TCVN 197:2002)

Mục đích:
Mục đích:
xác định các chỉ tiêu cường độ và biến dạng tương đối
xác định các chỉ tiêu cường độ và biến dạng tương đối
σ
σ
ch
ch
,
,
σ
σ
b
b
,
,
ε
ε


→
→
đánh giá nhóm
đánh giá nhóm
kim loại
kim loại


Nội dung phương pháp thử:
Nội dung phương pháp thử:
xác định một số đặc trưng cơ học của kim loại bằng cách kéo mẫu
xác định một số đặc trưng cơ học của kim loại bằng cách kéo mẫu
thử với tốc độ phù hợp cho đến khi mẫu bị phá hỏng
thử với tốc độ phù hợp cho đến khi mẫu bị phá hỏng
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC
CHƯƠNG 2
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

Mẫu thử:
Mẫu thử:
- Mẫu thử tiêu chuẩn

- Mẫu thử tiêu chuẩn
- Mẫu thử nguyên dạng
- Mẫu thử nguyên dạng
A-A
A
A
Các dạng mẫu kim loại thường được sử dụng trong TN kéo
Chiều dài tính toán ban đầu của mẫu (Lo<Lks)
-
Mẫu ngắn:
-
Mẫu dài:
00
65,5 FL =
00
3,11 FL =
CHƯƠNG 2
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

Tiến hành thử và tính toán kết quả thí nghiệm
Tiến hành thử và tính toán kết quả thí nghiệm

σ
b
σ
0,2
§iÓm ph¸ hñy
ε
d
= 0,2
σ
(KG/cm
2
)
ε
(%)
σ
c
σ
(KG/cm
2
)
ε
(%)
§iÓm ph¸ hñy
σ
b
Biểu đồ quan hệ ứng suất- biến dạng
a. Kim loại thông thường b. Kim loại không có điểm chảy vật lý
CHƯƠNG 2
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH

I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC
Các thông số cần xác định:
Các thông số cần xác định:

)/(
2
0
cmKG
F
P
c
c
=
σ
)/(
2
0
cmKG
F
P
b
b
=
σ

(%)
0
01
0
L
LL
L
L −
=
∆
=
ε
Từ đó, so sánh các chỉ tiêu cơ lý thực tế thu được sau thí
nghiệm với các chỉ tiêu yêu cầu trong tiêu chuẩn đánh giá
CHƯƠNG 2
2. Kim loại- Phương pháp thử uốn
2. Kim loại- Phương pháp thử uốn

Mục đích:
Mục đích:
Đánh giá độ dẻo kim loại thông qua: Đường kính búa uốn Db, góc uốn
Đánh giá độ dẻo kim loại thông qua: Đường kính búa uốn Db, góc uốn
α
α
và tình trạng
và tình trạng
mẫu sau khi thử
mẫu sau khi thử

Nội dung phương pháp thử:

Nội dung phương pháp thử:
đánh giá độ dẻo của kim loại bằng cách uốn mẫu quanh một gối
đánh giá độ dẻo của kim loại bằng cách uốn mẫu quanh một gối
uốn cố định trước
uốn cố định trước
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

CHƯƠNG 2
2. Kim loại- Phương pháp thử uốn
2. Kim loại- Phương pháp thử uốn

Tiến hành thử:
Tiến hành thử:


A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ

CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

α
MÉu thö
Gèi uèn
Gèi ®ì
Sơ đồ thí nghiệm uốn
CHƯƠNG 2
2. Kim loại- Phương pháp thử uốn
2. Kim loại- Phương pháp thử uốn

Mẫu thử:
Mẫu thử:


Thông số cơ bản của mẫu thử uốn:
Thông số cơ bản của mẫu thử uốn:


- Chiều dày mẫu thử: kim loại dạng tấm, bản
- Chiều dày mẫu thử: kim loại dạng tấm, bản


- Đường kính mẫu thử: kim loại có mặt cắt ngang tròn, đa giác
- Đường kính mẫu thử: kim loại có mặt cắt ngang tròn, đa giác



Đánh giá và kết luận:

Đánh giá và kết luận:




Mẫu đạt yêu cầu về uốn khi thỏa mãn đồng thời:
Mẫu đạt yêu cầu về uốn khi thỏa mãn đồng thời:
-
Đạt được góc uốn yêu cầu
Đạt được góc uốn yêu cầu
-
Trên mẫu không xuất hiện trạng thái phá hoại cục bộ
Trên mẫu không xuất hiện trạng thái phá hoại cục bộ
A. PHƯƠNG PHÁP
TNKPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

CHƯƠNG 2
3. Thép thanh cốt BT- Đánh giá về chất lượng theo tính
3. Thép thanh cốt BT- Đánh giá về chất lượng theo tính
chất cơ lý
chất cơ lý

Xác định các thông số về kích cỡ, dung sai trọng lượng

Xác định các thông số về kích cỡ, dung sai trọng lượng


Trọng lượng đơn vị thực tế của vật liệu:
Trọng lượng đơn vị thực tế của vật liệu:


Dung sai trọng lượng:
Dung sai trọng lượng:
A. PHƯƠNG PHÁP
TNKPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

)/( mKG
L
Q
G
m
m
tt
=
(%)100.
tc
tctt

G
GG −
=∆
)/(10**16,6*
32
mKGDVG
tctc −
==
γ
m
m
L
Q
F
*785,0
0
=
Trọng lượng đơn vị tiêu chuẩn:
Diện tích thực tế:
CHƯƠNG 2
Kích thước, trọng lượng và dung sai cho phép của thép thanh cốt BT (TCVN 6285:1997)
Kích thước, trọng lượng và dung sai cho phép của thép thanh cốt BT (TCVN 6285:1997)
A. PHƯƠNG PHÁP
TNKPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU

KHÁC

êng kÝnhĐ DiÖn tÝch tiÕt diÖn Träng l îng ®¬n vÞ Dung sai träng l îng
danh ®Þnh danh ®Þnh
danh ®Þnh yªu
cÇu
cho phÐp
(mm) (cm
2
) (kG/m) (%)
6 0,283 0,222
± 8
8 0,503 0,395
10 0,785 0,617
± 5
12 1,131 0,888
14 1,539 1,208
16 2,011 1,597
18 2,545 1,998
20 3,142 2,466
22 3,801 2,984
25 4,909 3,854
± 4
28 6,158 4,834
30 7,070 5,550
32 8,043 6,314
36 10,180 7,991
40 12,568 9,866
CHƯƠNG 2
3. Thép thanh cốt BT- Đánh giá về chất lượng

3. Thép thanh cốt BT- Đánh giá về chất lượng


theo tính chất cơ lý
theo tính chất cơ lý

Xác định chỉ tiêu cơ lý:
Xác định chỉ tiêu cơ lý:
- Chiều dài tính toán:
- Chiều dài tính toán:


Mẫu ngắn: Lo=5d
Mẫu ngắn: Lo=5d


Mẫu dài: Lo=10d
Mẫu dài: Lo=10d
Từ các chỉ tiêu trên, xác định nhóm thép theo tiêu chuẩn
Từ các chỉ tiêu trên, xác định nhóm thép theo tiêu chuẩn

Thí nghiệm uốn xác định tính dẻo
Thí nghiệm uốn xác định tính dẻo
- Mẫu thử: Mẫu nguyên dạng (trừ các loại thép có đường
- Mẫu thử: Mẫu nguyên dạng (trừ các loại thép có đường


kính quá lớn)
kính quá lớn)
- Đánh giá độ dẻo thông qua: Đường kính búa uốn Db,

- Đánh giá độ dẻo thông qua: Đường kính búa uốn Db,
góc uốn
góc uốn
α
α
và tình trạng mẫu sau khi thử
và tình trạng mẫu sau khi thử

Thí nghiệm uốn và uốn lại:
Thí nghiệm uốn và uốn lại:
chỉ áp dụng cho thép cốt
chỉ áp dụng cho thép cốt


BT sử dụng trong môi trường dễ bị lão hóa
BT sử dụng trong môi trường dễ bị lão hóa
σ
σ
ch
ch
,
,
σ
σ
b
b
,
,
ε
ε

A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

CHƯƠNG 2
3. Thép thanh cốt BT- Đánh giá về chất lượng theo tính
3. Thép thanh cốt BT- Đánh giá về chất lượng theo tính
chất cơ lý
chất cơ lý
Ví dụ 1:
Ví dụ 1:
Xác định dung sai và diện tích thực tế của loại thép có thông số thử nghiệm như sau:
Xác định dung sai và diện tích thực tế của loại thép có thông số thử nghiệm như sau:
d=18mm;Qm=1,18KG; Lm=0,61m (TCVN6285:1997)
d=18mm;Qm=1,18KG; Lm=0,61m (TCVN6285:1997)


Trọng lượng đơn vị thực tế của vật liệu:
Trọng lượng đơn vị thực tế của vật liệu:
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ

TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

Trọng lượng đơn vị tiêu chuẩn:
Diện tích thực tế:
)/(934,1
61,0
18,1
mKGG
tt
==
)/(997,110*18*156,6
32
mKGG
tc
==
−
464,2
61,0*785,0
18,1
0
==F
Dung sai trọng lượng:
(%)15,3100.
997,1
997,1934,1
−=
−

=∆
[∆]= ±5%→ Kêt luận: Loại thép TN có dung sai trọng lượng nằm
trong giới hạn cho phép
CHƯƠNG 2
3. Thép thanh cốt BT- Đánh giá về chất lượng theo tính
3. Thép thanh cốt BT- Đánh giá về chất lượng theo tính
chất cơ lý
chất cơ lý
Ví dụ 2:
Ví dụ 2:
Xác định các chỉ tiêu cơ lý về kéo và đánh giá chủng loại thép nêu trong ví dụ 1 (theo TCVN
Xác định các chỉ tiêu cơ lý về kéo và đánh giá chủng loại thép nêu trong ví dụ 1 (theo TCVN
5574:1991) có các thông số thử nghiệm sau: Pc=7800kG; Pb=12600kG;
5574:1991) có các thông số thử nghiệm sau: Pc=7800kG; Pb=12600kG;
Lo=5D=90mm;L1=114mm
Lo=5D=90mm;L1=114mm
:
:
Kết luận: Loại thép thí nghiệm đạt yêu cầu về kéo trên tiết diện thực đối với
nhóm CII
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

)/(3206
464,2
7900
2
0
cmKG
F
P
c
c
===
σ
)/(5114
464,2
12600
2
0
cmKG
F
P
b
b
===
σ
(%)7,26
90
90114
0
01
=

−
=
−
=
L
LL
ε
CHƯƠNG 2
3. Thép thanh cốt BT- Đánh giá về chất lượng theo tính
3. Thép thanh cốt BT- Đánh giá về chất lượng theo tính
chất cơ lý
chất cơ lý
Ví dụ 3:
Ví dụ 3:
Xác định các thông số đặc trưng cho TN uốn để kiểm tra tính dẻo (theo TCVN 1651:2002) của
Xác định các thông số đặc trưng cho TN uốn để kiểm tra tính dẻo (theo TCVN 1651:2002) của
loại thép đã nêu trong ví dụ 1, gồm: đường kính gối uốn D và góc uốn chỉ định
loại thép đã nêu trong ví dụ 1, gồm: đường kính gối uốn D và góc uốn chỉ định
α
α


Ta có d=18mm
Ta có d=18mm
Vậy: - Đường kính gối uốn
Vậy: - Đường kính gối uốn


Db=3D=54mm
Db=3D=54mm

-Góc uốn chỉ định”
-Góc uốn chỉ định”


α
α
=180o
=180o
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

CHƯƠNG 2


Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu để nghiệm thu
Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu để nghiệm thu


của một số nhóm thép xây dựng thông dụng
của một số nhóm thép xây dựng thông dụng
A. PHƯƠNG PHÁP

TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

Nhãm thÐp cèt BT
TCVN 1651: 85
(GOST 5781: 75)
Thö kÐo Thö uèn (d- ®.k thÐp)
σ
ch
(daN/cm
2
) σ
b
(daN/cm
2
)
ε (%)
D
b
(mm)
α (
o
)
CI (AI) 2400 3800 25 0,5 d 180

CII (AII) 3000 5000 19 3 d 180
CII (AIII) 4000 6000 14 3 d 90
CIV (AIV) 6000 9000 6 3 d 45
CHƯƠNG 2


Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu để nghiệm thu
Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu để nghiệm thu


của một số nhóm thép xây dựng thông dụng
của một số nhóm thép xây dựng thông dụng
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

Nhãm thÐp
k.cÊu
(TCVN 1765: 75)
Thö kÐo Thö uèn (a- c.dµy thÐp)
σ
ch
(daN/cm
2

) σ
b
(daN/cm
2
)
ε (%)
D
b
(mm)
α (
o
)
CT38 (CT3)
2100÷2500 3800÷4900 23÷26
0,5 a 180
CT51 (CT5)
2600÷2900 5100÷6400 17÷20
3 a 180
CHƯƠNG 2
4. Phương pháp TNPH mẫu thử mối nối kim loại
4. Phương pháp TNPH mẫu thử mối nối kim loại
-
Đánh giá chất lượng mối nối thông qua: Cường độ mối nối và vị trí
phá hoại
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG

III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

CHƯƠNG 2
4. Phương pháp TNPH mẫu thử mối nối kim loại
4. Phương pháp TNPH mẫu thử mối nối kim loại
a. TNPH mối hàn
a. TNPH mối hàn

Thử kéo mối nối
Thử kéo mối nối
: nhằm so sánh độ bền mối nối (mối hàn) với cường độ của kim loại cơ bản
: nhằm so sánh độ bền mối nối (mối hàn) với cường độ của kim loại cơ bản
A. PHƯƠNG PHÁP
TNKPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

σmax≥ σbkl
-
Vị trí phá hoại: Mối nối được coi là tốt khi vị trí phá hoại nằm
trên Kim loại cơ bản. Vị trí phá hoại kém an toàn xảy ra ngay
trên mối nối


Thử uốn mối hàn: tiến hành giống như thử uốn kim loại cơ bản
b. TNPH các loại mối nối khác (liên kết bulông, đinh tán, liên kết nút
không gian tinh thể, liên kết nút trụ )
σmax≥ σbkl
CHƯƠNG 2
II. TNPH MẪU BÊ TÔNG
II. TNPH MẪU BÊ TÔNG

Hình dáng, kích thước viên mẫu:
Hình dáng, kích thước viên mẫu:
Mẫu nén:
Mẫu nén:


-
-
mẫu lập phương (TCVN quy định mẫu chuẩn a=15cm)
mẫu lập phương (TCVN quy định mẫu chuẩn a=15cm)
- mẫu trụ (H=2D, mẫu chuẩn D150)
- mẫu trụ (H=2D, mẫu chuẩn D150)
Mẫu uốn và mẫu TN xác định môđun đàn hồi
Mẫu uốn và mẫu TN xác định môđun đàn hồi
:
:


thường là mẫu lăng trụ tiết diện vuông, l=4a. Mẫu
thường là mẫu lăng trụ tiết diện vuông, l=4a. Mẫu
chuẩn a=150
chuẩn a=150

A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

CHƯƠNG 2
II. TNPH MẪU BÊ TÔNG
II. TNPH MẪU BÊ TÔNG
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

CHƯƠNG 2

Khoan lấy mẫu:
Khoan lấy mẫu:
-
Trường hợp áp dụng: khi cần kiểm tra cường độ bê tông phần kết cấu công trình cũ không còn
Trường hợp áp dụng: khi cần kiểm tra cường độ bê tông phần kết cấu công trình cũ không còn

mẫu lưu, kết cấu công trình có nghi ngờ về khả năng chịu lực hoặc bị sự cố.
mẫu lưu, kết cấu công trình có nghi ngờ về khả năng chịu lực hoặc bị sự cố.
- Việc khoan mẫu nên tiến hành tại các vị trí không trọng yếu trên kết cấu .
- Việc khoan mẫu nên tiến hành tại các vị trí không trọng yếu trên kết cấu .
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

CHƯƠNG 2
A. PHƯƠNG PHÁP
TNPH
I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

CHƯƠNG 2
-
-
A. PHƯƠNG PHÁP
TNKPH

I. TNPH MẪU THỬ KIM
LOẠI VÀ MỐI NỐI
II. TN PH MẪU BÊ
TÔNG
III. TN PH MẪU THỬ
CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
KHÁC

CHƯƠNG 2