Bài giảng thí nghiệm kết cấu công trình - Chương 1

THấ NGHIM CNG TRầNH

CHUYN NGAèNH: XY DặNG DN DUNG VAè CNG NGHIP
Sọỳ õồn vở hoỹc trỗnh: 2 ( 30 tióỳt lyù thuyóỳt vaỡ 15 tióỳt thờ nghióỷm)

BIN SOAN: BUèI THIN LAM
NGUYN PHAN PHUẽ

TAèI LIU THAM KHAO:
- Phổồng phaùp khaớo saùt - nghión cổùu thổỷc nghióm cọng trỗnh - Voợ Vn Thaớo
- Sổớa chổợa vaỡ gia cọỳ cọng trỗnh xỏy dổỷng - Nguyóựn Xuỏn Bờch
- Baỡi giaớng Thờ nghióỷm Cọng trỗnh Trổồỡng aỷi hoỹc Baùch khoa aỡ Nụng,
Trổồỡng aỷi hoỹc Xỏy dổỷng Haỡ Nọỹi

1

CHỈÅNG 1
KHẠI NIÃÛM VÃƯ NGHIÃN CỈÏU THỈÛC NGHIÃÛM
1. Vai tr ca phỉång phạp nghiãn cỉïu thỉûc nghiãûm (NCTN) trong xáy dỉûng
Ngy nay trong nhiãưu lénh vỉûc khoa hc k thût, vai tr NCTN ngy cng âỉåüc
khàóng âënh nhàòm :
+ Gii quút cạc váún âãư vãư cäng nghãû v ca thỉûc tãú sn xút âi hi thỉûc hiãûn
nhanh, hiãûu qu.
+ Gii quút v hon thiãûn cạc bi toạn m cạc phwång phạp l thuút chỉa hồûc
khäng gii quút âáưy â hồûc chè måïi l tỉåíng.
* NCTN l mäüt phỉång phạp cm thủ trỉûc tiãúp âãø nháûn âỉåüc cạc tên hiãûu, thäng tin
v hçnh nh ca mäüt hiãûn tỉåüng, mäüt sỉû váût âỉåüc gi l âäúi tỉåüng nghiãn cỉïu.
Trong k thût xáy dỉû
ng, âäúi tỉåüng nghiãn cỉïu l váût liãûu xáy dỉûng (VLXD), l kãút
cáúu cäng trçnh (KCCT) â, âang v s täưn tải.
• Âäúi tỉåüng tảo nãn âãø nghiãn cỉïu cọ âàûc trỉng hçnh hc v váût liãûu bàòng thỉûc thç
gi l âäúi tỉåüng ngun hçnh.
• Âäúi tỉåüng cọ cạc âàûc trỉng hçnh hc v váût liãûu tn theo 1 quy lût tỉång tỉû váût
l xạc âënh thç gi l âäúi tỉåüng mä hçnh.
* Tỉì NCTN cọ thãø âỉa âãún nhỉỵng kãút lûn mang tênh qui lût cng nhỉ tênh tiãu
biãøu âäúi våïi cạc tham säú kho sạt c vãư cháút lỉåüng láùn säú lỉåüng.
* NCTN häø tråü cho quạ trçnh tênh toạn, thiãút kãú, thay thãú âỉåüc låìi gii cho cạc bi
toạn âàûc th, phỉï
c tảp m âi bàòng phỉång phạp l thuút thç máút quạ nhiãưu thåìi gian hồûc
chỉa gii quút âỉåüc.
NCTN cọ thãø thỉûc hiãûn âỉåüc cạc nhiãûm vủ cå bn sau :
1. Xạc âënh, âạnh giạ kh nàng lm viãûc, tøi th ca VLXD v KCCT
+ Cäng trçnh trỉåïc khi âỉa vo sỉí dủng: âạnh giạ cháút lỉåüng qua kiãøm tra, kiãøm âënh

trỉûc tiãúp trãn cäng trçnh. Kãút qu l mäüt ti liãûu quan trng trong häư så nghiãûm thu bn
giao cäng trçnh (âàûc biãût lỉu cạc cäng trçnh xáy dỉûng tỉì VL âëa phỉång hay VL c).
+ Nhỉỵng cäng trçnh â xáy dỉûng quạ láu, hãút niãn hản sỉí dủng, cháút lỉåüng bë gim
úu, cạc cäng trçnh cọ u cáưu sỉía chỉỵa, ci tảo, thay âäøi cäng nghãû sn xút, chỉïc nàng
sỉí dủng...
+ Âạnh giạ
trảng thại, kh nàng lm viãûc ca cạc kãút cáúu cäng trçnh sau cạc sỉû cäú
(âäüng âáút, chạy, näø...). Viãûc nghiãn cỉïu ny nhàòm phạt hiãûn v âạnh giạ mỉïc âäü hỉ hng,
tỉì âọ âỉa ra nhỉỵng nháûn xẹt quút âënh sỉû täưn tải, phạ b hay gia cäú sỉía chỉỵa phủc häưi.
2. Nghiãn cỉïu âãư xút, nghiãn cỉïu ỉïng dủng cạc hçnh thỉïc kãút cáúu måïi, kãút cáúu âàûc biãût
vo viãûc thiãút kãú xáy dỉûng cäng trçnh :
+ Khi nhỉỵng kãút cáúu xáy dỉûng truưn thäúng khäng cn ph håüp, âi hi thiãút kãú v
2

xáy dỉûng phi nghiãn cỉïu cạc gii phạp kãút cáúu måïi. Trong trỉåìng håüp ny biãûn phạp âãø
tiãún hnh tçm kiãúm mäüt loải kãút cáúu måïi, ph håüp l dng phỉång phạp NCTN.
+ Âäi khi cäng trçnh theo mäüt dảng kãút cáúu v l thuút cọ sàơn nhỉng ty thüc vo
qui mä, táưm quan trng ca cäng trçnh v mỉïc âäü chàût ch ca l thuút, cng cáưn tiãún
hnh thỉûc nghiãûm âãø kiãøm chỉïng sỉû âụng âàõn ca phwång phạp tênh tọan l thuút v
tênh kh thi ca cäng trçnh.
3. Nghiãn cỉïu v phạt hiãûn cạc VLXD måïi, âạnh giạ cháút lỉåüng ca cạc loải VLXD
âang sỉí dủng v tại sỉí dủng, cạc loải VLXD âëa phỉång:
4. Nghiãn cỉ
ïu phạt minh nhỉỵng váún âãư måïi trong khoa hc, k thût chun ngnh, m
nghiãn cỉïu l thuút hon ton hồûc chỉa gii quút âáưy â hồûc âi hi phi cọ kãút qu
nghiãn cỉïu thỉûc nghiãûm âãø kiãøm chỉïng.
2. nghéa ca trảng thại ỈS-BD trong nghiãn cỉïu KCCT :
• Hiãûn nay viãûc tiãún hnh nghiãn cỉïu thỉûc nghiãûm trong cå hc váût liãûu v cäng
trçnh thỉûc cháút l kho sạt sỉû thay âäøi ca trảng thại ỉïng sút - biãún dảng
(ỈSBD).

• Trãn cå såí trảng thại ỈSBD dảng måïi cọ thãø xạc âënh âỉåüc giạ trë v tênh cháút
ca näüi lỉûc s hçnh thnh v phạt triãøn qua quạ trçnh lm viãûc ca âäúi tỉåü
ng.
• Trảng thại ỉïng ỈSBD phn ạnh âáưy â trảng thại v kh nàng lm viãûc thỉûc tãú
ca âäúi tỉåüng kho sạt cng nhỉ cạc úu täú cáúu thnh âäúi tỉåüng nhỉ váût liãûu, cáúu
tảo họa hc, så âäư kãút cáúu, cäng nghãû chãú tảo v ngoải lỉûc tạc dủng...
Nghiãn cỉïu trảng thại ỈS-BD cho phẹp gii quút cạc váún âãư cå bn :
+ Giạ trë v hçnh nh phán bäú näüi lỉûc trãn täøng thãø âäúi tỉåüng kho sạt, tỉì âọ giụp bäú
trê váût liãûu v cáúu tảo kãút cáúu thêch håüp.
+ Âạnh giạ âỉåüc kh nàng,ì mỉïc âäü lm viãûc thỉûc tãú c
a âäúi tỉåüng cho phẹp rụt ra
cạc tiãu chøn âãø kiãøm tra âäü bãưn, âäü cỉïng, âäü äøn âënh.
+ Dỉû âoạn âỉåüc sỉû täưn tải v tøi th ca cäng trçnh khi trong quạ trçnh thỉûc nghiãûm
cọ tiãún hnh kho sạt v âo âảc sỉû biãún âäüng v täúc âäü phạt triãøn ca ỈS-BD cng nhỉ sỉû
hçnh thnh v phạt triãøn khuút táût trong quạ trçnh âäúi tỉåüng lm viãûc.
+ Trong nhiãưu trỉåìng håüp kãút qu nghiãn cỉïu ỈSBD cn l chøn mỉûc dãø âạnh giạ
sỉû âụng âàõn ca l thuút.

* Trong nghiãn cỉïu thỉûc nghiãûm, mỉïc âäü chênh xạc v tin cáûy ca trảng thại ỈSBD
thỉåìng chëu nh hỉåíng ca nhiãư
u úu täú:
1. Kêch thỉåïc v säú lỉåüng âäúi tỉåüng kho sạt :
3

- Kho sạt trãn âäúi tỉåüng ngun hçnh thç kãút qu tênh toạn ỈSBD nháûn âỉåüc l kãút
qu trỉûc tiãúp v thỉûc (khäng qua tênh toạn chuøn âäøi) nhỉng säú liãûu thỉåìng bë hản chãú vç
âäúi tỉåüng khäng nhiãưu.
- Kho sạt trãn âäúi tỉåüng mä hçnh thç kãút qu tênh toạn ỈSBD chè nháûn âỉåüc qua
mäüt quạ trçnh tênh toạn chuøn âäøi tỉång tỉû qua cạc hãû säú t lãû ca cạc tham säú âo nãn cọ
thãø cọ sai säú nh, dáùn âãún lãûch lảc kãút qu. Nhỉng vç säú lỉåüng âäúi tỉåüng thê nghiãûm nhiãưu,

nãn täøng håüp nhiãưu säú liãûu cng cho âỉåüc säú liãûu âạng tin cáûy.
2. Hçnh dảng v cáúu tảo liãn kãút cạc phán tỉí ca âäúi tỉåüng :
- Kãút cáúu cọ
hçnh dảng âån gin, ỈSBD thỉåìng phán bäú khạ âäưng âãưu trong kãút cáúu,
trë säú khäng låïn v thỉåìng dao âäüng trong miãưn ân häưi ca VL, nãn phẹp âo thỉåìng
khäng cọ sai säú âạng kãø.
- Kãút cáúu cọ hçnh dạng phỉïc tảp hồûc ghẹp tỉì nhiãưu phán tỉí våïi nhau viãûc kho sạt
trảng thại ỈSBD cọ khọ khàn vç åí âáy sỉû phán bäú ỈSBD thỉåìng thay âäøi låïn, nhỉỵng âiãøm
lán cáûn nhau cọ thãø cọ trë säú ráút khạc nhau (do giai âoản lm viãûc l ân häưi hay biãún dảng
do).
3. Cáúu tảo váût liãûu ca âäúi tỉåüng :
Trong thỉûc tãú cọ nhiãưu loải VL cọ trảng thại ỈSBD khạc nhau :
- Tuún tênh - hon ton phi tuún
- Khäng âäưng nháú
t trong sút quạ trçnh chëu ti
- Tuún tênh åí giai âoản váût liãûu chëu ti trng nh sau âọ qua mäüt giạ trë âàûc trỉng
xạc âënh (ty thüc bn cháút ca váût liãûu) thç khäng cn tuún tênh nỉỵa.
4. Cäng nghãû chãú tảo âäúi tỉåüng :
- Chãú tảo bàòng biãûn phạp âục tải chäù: cäng trçnh bãtäng, thảch cao
- Làõp ghẹp tỉì cạc phán tỉí kãút cáúu â chãú tảo sàơn (bãtäng làõp ghẹp, kãút cáúu thẹp làõp
ghẹp bàòng hn, buläng, âinh tạn, ...)
- Chãú tảo bàòng tảo lỉûc càng trỉåïc (bãtäng ỉïng sút trỉåïc)
D chãú tảo bàòng biãûn phạp no thç cúi cng trong âäúi tỉåüng nghiãn cỉïu âãưu täưn tải
mäüt trảng thại ỉïng sú
t ban âáưu hồûc ỉïng sút trỉåïc. Mún xạc âënh giạ trë v quy lût
phán bäú ca chụng âãø loải trỉì trong quạ trçnh kho sạt tênh toạn ỈSBD ca âäúi tỉåüng thç
tháût l khọ khàn.
5. Tênh cháút tạc dủng ca ti trng ngoi :
- Kãút qu âo mäüt âäúi tỉåüng chëu tạc dủng ti trng ténh khạ dãù dng, âm bo âỉåüc
âäü chênh xạc, säú âo khäng phủ thüc thåìi gian, dủng củ thiãút bë âån gin.

- Khi chëu ti trng tạc dủng âäüng, lỉûc xung kêch thç cäng viãûc âo lỉåìng phỉïc tảp, vç
quạ trçnh âo thỉûc hiãûn trong mäi trỉåìng âäüng, phủ thüc vo thåìi gian lm nh hỉåíng mỉïc
âäü chênh xạc ca säú âo.
4

6. Mäi trỉåìng tiãún hnh thê nghiãûm :
Mún cọ säú liãûu chênh xạc thê nghiãûm cáưn phi thỉûc hiãûn trong mäüt mäi trỉåìng xạc
âënh hồûc mäi trỉåìng chøn. Nãúu viãûc thê nghiãûm VL hay cäng trçnh chëu nh hỉåíng ca
mäi trỉåìng, âàûc biãût l nhiãût âäü, âäü áøm lm nhiãøu loản säú âo (VL biãún dảng, dủng củ âo
biãún dảng, ...)
3. Biãún dảng ca KCCT v phẹp âo biãún dảng tỉång âäúi :
Cho âãún nay, k thût âo lỉåìng cạc âải lỉåüng cå hc, váún âãư âo trỉûc tiãúp giạ trë ca
ỉïng sút trong VL v KCCT váùn chỉa gii quút âỉåüc. Do âọ trong NCTN khi cáưn kho
sạt trảng thại ỉïng sút ca mäüt âäúi tỉåüng âãưu phi qua tham säú biãún dảng tỉång âäú
i ε.
- Âäúi våïi VL ân häưi (tuún tênh) hồûc VL trong giai âoản tuún tênh thç viãûc kho
sạt dãù dng vç qui lût phán bäú ỈS- BD l hon ton âäưng nháút, t lãû qua hãû säú : mäâun
ân häưi E (âäúi tỉåüng chëu trảng thại ỈS mäüt trủc) hay hãû säú Poisson (âäúi tỉåüng chëu trảng
thại ỈS phàóng)
- Khi kho sạt VL khäng tn theo âënh lût Hooke hay VL lm viãûc ngoi giåïi hản
ân häưi thç viãûc kho sạt nhỉ VL ân häưi tuún tênh l chỉa âáưy â m phi kho sạt quy
lût phán bäú ca ỈS, vç quan hãû ỈSBD l phi tuún. Âäúi våïi trỉåìng håüp ny, âãø nháûn
âỉåüc giạ trë ỈS ca âäúi tỉåüng trãn cå såí ca säú âo biãún dảng ε, cáưn thiãút ph
i dỉûa vo biãøu
âäư quan hãû thỉûc nghiãûm ỈSBD khi thê nghiãûm phạ hoải máùu VL
* Viãûc âo tham säú ε cn bë nhiãưu hản chãú do phỉång phạp v k thût âo hiãûn nay
váùn chỉa âạp ỉïng âỉåüc cạc u cáưu ca cäng viãûc nghiãn cỉïu. Chè âo âỉåüc åí låïp VL bãn
ngoi âäúi tỉåüng (khọ khàn âäúi våïi kho sạt biãún dảng khäúi, hồûc thnh pháưn biãún dảng
phán bäú theo chiãưu sáu).
Tuy váûy viãûc âo giạ trë biãún dảng trãn låïp váût liãûu bãư màût váùn giỉỵ mäüt vai tr quan

trng v váùn tha mn u cáưu thỉûc tãú trong kho sạt cạc cäng trçnh xáy dỉûng.

* Viãûc âo ε cáưn lỉu cạc nh hỉåíng :
1.Khi cọ
cạc úu täú cå hc bãn ngoi khạc nhau tạc dủng :
- Trảng thại ténh hồûc phạt triãøn dáưn âãưu (khi chëu tènh ti, nhiãût âäü ...). Khi kho sạt
âäúi tỉåüng thỉûc thç säú lỉåüng âiãøm âo phi â låïn v â mau, phạt sinh váún âãư lm thãú no
âãø qụa trçnh âc v âo våïi säú lỉåüng låïn m ngàn ngỉìa âỉåüc kh nàng phán bäú lải biãún
dảng trong âäúi tỉåüng (do thåìi gian) hồûc âải lỉåüng nháûn âỉåüc tải cạc âiãøm âo khäng
tỉång ỉïng cng mäüt trë säú ngoải lỉûc vç phi giỉỵ ti trong mäüt thåìi gian di. Âãø khàõc phủc
cáưn chn phỉång phạp v thiãút bë âo nhanh, äøn âënh.
- Trảng thại âäüng hồûc biãún thiãn nhanh (tạc dủ
ng âäüng: va chảm, näø ...) âo phỉïc tảp
vç nọ biãún âäøi nhanh theo thåìi gian. cáưn dng cạc phỉång phạp âo tenzo cm biãún âiãûn
tråí, dng thiãút bë tỉû âäüng ghi, ...
2. Âo trong âiãưu kiãûn VL lm viãûc åí cạc trảng thại khạc nhau :
5