- Trang Chủ
- Vật lý
- Hai phương pháp thí nghiệm xác định đặc tính cơ học của gối cao su có độ cản cao
Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
HAI PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH
CƠ HỌC CỦA GỐI CAO SU CÓ ĐỘ CẢN CAO
Nguyễn Anh Dũng1, Trần Duy Hùng2
1
Trường Đại học Thủy lợi, email:dung.kcct@tlu.edu.vn
2
Công ty TNHH MTV Thiết kế Nam Việt
1. GIỚI THIỆU mẫu này được đặt vào hệ thống gia tải
chuyển động như Hình 2, hệ thống này được
Gối cao su có độ cản cao được sử dụng rất
nối với hệ thống máy tính điều khiển tự động.
phổ biến làm giải pháp cách chấn trong các
Kích thước và đặc tính của thí nghiệm
công trình xây dựng như cầu và nhà cao tầng
nguyên mẫu được cho trong Bảng 1.
tại Nhật Bản, đặc biệt sau trận động đất Kobe
1995. Tại Việt Nam gối cách chấn cao su
cũng đang được sử dụng rộng rãi trong các dự
án cầu và đường trên cao, đặc biệt các dự án
vay vốn ODA của Nhật Bản. Cầu Nhật Tân
hoàn thành năm 2011 đã sử dụng gối cao su
có độ cản cao (HDRB). Các công trình đường
sắt trên cao đang xây dựng tại thành phố Hồ
Chí Minh cũng sử dụng công nghệ cách chấn
này. Các gối cách chấn được cung cấp cho các
dự án này bởi công ty Kawakin Nhật Bản.
Công ty này đã có trụ sở văn phòng đại diện Hình 1. Mẫu thí nghiệm nguyên mẫu [1]
tại Hà Nội và có nhà máy ở Hưng Yên.
Trong quy trình thiết kế, việc tiến hành thí
nghiệm trên nguyên mẫu gối cao su (Bearing
tests) để xác định các tham số của các mô
hình mô phỏng gối cao su là bước làm bắt
buộc. Việc tiến hành thí nghiệm trên nguyên
mẫu này có chi phí khá lớn. Vì vậy để tìm một
giải pháp thay thế, bài báo này sẽ tiến hành so
sánh các kết quả thí nghiệm được thực hiện
trên nguyên mẫu gối cao su với thí nghiệm trên
Hình 2. Máy thí nghiệm nguyên mẫu
một mẫu vật liệu cao su nhỏ (gọi là Lap shear
tests). Các kết quả so sánh sẽ thể hiện sự phù Bảng 1. Tham số thí nghiệm nguyên mẫu
hợp của phương pháp thí nghiệm mới với chi Tham số Giá trị
phí và thiết bị thấp hơn, đơn giản hơn. Tiết diện ngang A(mm2) 240240
2. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Số lớp cao su 6
Chiều dày 1 lớp cao su (mm) 5
Theo phương pháp thí nghiệm nguyên mẫu
thông thường, các mẫu thí nghiệm được chế Chiều dày một lớp thép (mm) 2.3
tạo theo ISO 2005 [1] như Hình 1. Sau đó các Mô đun cắt danh nghĩa (MPa) 1.2
139
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
Trong khi đó mẫu thí nghiệm theo phương Sơ đồ chất tải của thí nghiệm MSR test;
pháp thí nghiệm vật liệu chỉ bao gồm 2 SR test; CS test tương tự như trong [2], do
miếng cao su có kích thước 425 (mm) được khuôn khổ có hạn, bài báo chỉ trình bày so
dán giữa 3 thanh thép có tiết diện 1025 sánh kết quả thí nghiệm của hai phương pháp
(mm) như Hình 3. Máy thí nghiệm và hệ này ở phần tiếp theo.
thống máy tính đi kèm của phương pháp thí
nghiệm này được thể hiện trong Hình 4. 3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Hình 5 thể hiện trạng thái cân bằng thu
được từ thí nghiệm nguyên mẫu (Bearing
test) và thí nghiệm vật liệu (Lap shear test)
gần như không có sự khác biệt giữa hai
phương pháp thí nghiệm.
Hình 3. Mẫu thí nghiệm nguyên mẫu
Hình 5. Trạng thái cân bằng thu được
từ thí nghiệm MSR test
Hình 4. Máy thí nghiệm vật liệu
Trong nghiên cứu này có ba loại thí
nghiệm được tiến hành theo hai phương pháp
thí nghiệm nói tới phía trên. Ba loại thí
nghiệm gồm: Thí nghiệm chùng ứng suất
nhiều bước (MSR test) để tìm trạng thái cân
bằng của HDRB; Thí nghiệm chùng ứng suất
đơn giản (SR test) để tìm đặc tính nhớt của
HDRB; Thí nghiệm tải lặp cắt (CS test) để
nghiên cứu vòng tròn trễ của HDRB. Tất cả (a)
thí nghiệm được thực hiện bởi Hiệp hội cao
su Nhật Bản, trong một dự án phát triển mô
hình số cho loại gối mới HDRB, các thí
nghiệm trong bài báo này chưa được công bố
vì các thí nghiệm vật liệu trong dự án được
tiến hành với mục đích thăm dò, chưa sử
dụng trong các phân tích nghiên cứu của dự
án. Bài báo này tiến hành so sánh các số liệu
thí nghiệm vật liệu với số liệu thí nghiệm
nguyên mẫu để tìm sự tương thích và đề xuất
(b)
sử dụng phương pháp thí nghiệm vật liệu rẻ
tiền hơn thay thế phương pháp thí nghiệm Hình 6. Vòng tròn trễ thu được từ CS test tại
nguyên mẫu có chi phí lớn hơn. tốc độ: (a) 1,5/s; (b) 5,5/s
140
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
quả của hai phương pháp thí nghiệm được
nhìn thấy rõ ràng hơn ở thí nghiệm chùng
ứng suất đơn giản SR test. Thí nghiệm này
được tiến hành ở ba mức biến dạng: 100%;
150% và 175%. Cả ba kết quả so sánh đều
cho thấy kết quả thí nghiệm thu được từ hai
phương pháp này là tương đồng. Đây là tiền
đề cho việc đề xuất thay thế phương pháp thí
nghiệm nguyên mẫu bằng phương pháp thí
nghiệm vật liệu rẻ tiền hơn.
(a) 4. KẾT LUẬN
Nghiên cứu đã tiến hành ba loại thí nghiệm
gồm: Thí nghiệm chùng ứng suất nhiều bước;
Thí nghiệm chùng ứng suất đơn giản và Thí
nghiệm tải trọng lặp cắt. Ba loại thí nghiệm
này được tiến hành theo hai phương pháp thí
nghiệm khác nhau là: Phương pháp thí
nghiệm nguyên mẫu và phương pháp thí
nghiệm vật liệu tại nhiệt độ phòng. Các kết
quả so sánh cho thấy có sự đồng điệu của cả
ba loại thí nghiệm khi tiến hành theo hai
phương pháp khác nhau này. Đây là nhận xét
(b)
quan trọng để làm tiền đề cho việc đề xuất
thay thế phương pháp thí nghiệm nguyên
mẫu bằng thí nghiệm vật liệu với chi phí thấp
hơn và trang thiết bị đơn giản. Việc này sẽ
giúp việc ứng dụng gối cách chấn cao su
được sử dụng phổ biến hơn trong công trình
xây dựng và các công trình xây dựng này
sẽ được bảo vệ an toàn hơn khỏi các trận
động đất.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] International organization of standardization
(c) (ISO), 2005. Elastomeric seismic protection
Hình 7. Thí nghiệm chùng ứng suất đơn isolators. Part 1: test methods.
giản ở biên độ: (a)100%; (b)150%; (c) 175% [2] Nguyen, D.A., Dang, J., Okui, Y., Amin,
Hình 6 thể hiện vòng tròn trễ ứng suất-biến A.F.M.S., Okada, S., Imai, T., (2015). An
dạng thu được từ thí nghiệm CS test. Có sự improved rheology model for the
khác biệt ứng suất tại vị trí có biến dạng lớn description of the rate-dependent cyclic
behavior of high dampung rubber bearings.
giữa hai kết quả, điều này có thể giải thích là
Soil Dynamics and Earthquake Engineering
hiện tượng cứng hóa ở mức biến dạng lớn 77, pp416-431.
của gối cao su nguyên mẫu là lớn hơn so với
hiện tượng cứng hóa trong mẫu thí nghiệm
vật liệu. Tuy nhiên về cơ bản hai kết quả này
khá đồng điệu với nhau. Sự phù hợp giữa kết
141
nguon tai.lieu . vn
