TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8168-2:2010 (ISO/TR 22157-2:2004) VỀ TRE – XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ – PHẦN 2: HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PHÒNG THÍ NGHIỆM

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 8168-2:2010

ISO/TR 22157-2:2004

TRE – XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ – PHẦN 2: HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PHÒNG THÍ NGHIỆM

Bamboo – Determination of physical and mechanical properties – Part 2: Laboratory manual

Lời nói đầu

TCVN 8168-2:2010 hoàn toàn tương đương với ISO/TR 22157-2:2004.

TCVN 8168-2:2010 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC165 Gỗ kết cấu biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 8168-1 (ISO 22157) Tre – Xác định các chỉ tiêu cơ lý, gồm các tiêu chuẩn sau:

– TCVN 8168-1:2009 (ISO 22157-1:2004) Phần 1: Yêu cầu kỹ thuật.

– TCVN 8168-2:2010 (ISO/TR 22157-2:2004) Phần 2: Hướng dẫn thực hành phòng thí nghiệm.

Lời giới thiệu

Trên thế giới, tại nhiều phòng thí nghiệm ở các quốc gia có trồng tre, các nhân viên phòng thí nghiệm thực hiện các phép thử về các tính chất của tre, dưới những điều kiện không dễ dàng. Có nhiều ví dụ về những phương pháp hoặc dụng cụ rất phù hợp, tuy nhiên, do thiếu sự trao đổi kinh nghiệm nên những kiến thức quý như vậy chưa được nhân rộng ra ngoài phạm vi phòng thí nghiệm đã phát kiến ra chúng. Mục đích đầu tiên của tiêu chuẩn này là công bố các phương pháp ưu việt để mọi nhân viên thí nghiệm trên thế giới đều có thể biết và áp dụng. Mục đích thứ hai là cung cấp hướng dẫn “cách làm” trên thực tế để thực hiện các thí nghiệm theo TCVN 8168- 1 (ISO 22157-1).

 

TRE – XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ – PHẦN 2: HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PHÒNG THÍ NGHIỆM

Bamboo – Determination of physical and mechanical properties – Part 2: Laboratory manual

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này cung cấp thông tin hướng dẫn cho các nhân viên trong phòng thí nghiệm về cách thực hiện các phép thử theo TCVN 8168-1 (ISO 22157-1).

CHÚ THÍCH: Từ đây trở đi, tiêu chuẩn này chỉ đưa ra các thông tin cho các điều của TCVN 8168-1 (ISO 22157-1) nếu cần thiết; vì vậy việc đánh số điều sẽ không liên tục.

4.2.1. Đo và cân

CHÚ THÍCH: Điều này cũng liên quan đến: 5.3 Đốn chặt cây, đánh dấu và cắt khúc.

Các giá trị chiều dài và khối lượng cần được xác định:

– từ thân tre sau khi được chuyển đến phòng thí nghiệm, nghĩa là thân tre đã được đánh dấu sẵn theo 5.3 của TCVN 8168-1 (ISO 22157-1);

– từ những mẫu thử nhỏ hơn ngay sau khi chúng được cắt ra theo kích cỡ trong phòng thí nghiệm. Tốt nhất việc cắt mẫu nên được tiến hành sao cho không bị nhầm lẫn.

Phòng thí nghiệm nên thiết kế các bảng chuẩn để ghi nhận tất cả các dữ liệu là tốt nhất. Hình 1 đưa ra một ví dụ về bảng như vậy; tuy nhiên tùy mỗi phòng thí nghiệm có thể áp dụng hoặc không áp dụng ví dụ này nếu các bảng của họ đã hợp lý hoặc tốt hơn. Để ví dụ cho việc sử dụng bảng ghi chép, trong Hình 2 thể hiện lại bảng này và được điền bằng tay đầy đủ các thông tin.

Tiếp theo, tốt nhất là phác họa từng thân tre có các đốt, vị trí của các đốt và các mẫu thử được cắt ra từ thân tre này cùng các phép thử đã sử dụng các mẫu đó; xem ví dụ trong Hình 3.

Ví dụ này phác họa phần gốc và giữa của một thân tre; từ mỗi phần nếu chiều dài đủ thì sẽ lấy hai đoạn tre mẫu để thử độ bền nén và một đoạn tre mẫu để thử độ bền uốn. Các báo cáo về các phép thử này sẽ có thêm các phác họa về kích thước .v.v… Bất cứ phòng thí nghiệm nào cũng có thể đưa ra các phác họa tương tự, sao cho chúng thể hiện được rõ ràng.

Trong Hình 3, vòng tròn trắng như trong 5.3 được vạch ở độ cao khoảng 0,70 m, trong đó có đoạn ước chừng khoảng 0,30 m đã cắt bỏ lại ở nơi khai thác. Dấu “T” được sơn tại độ cao ngang tầm ngực (5.2) xấp xỉ 1,20 m.

Điều 4.2.1 của TCVN 8168-1 (ISO 22157-1) cũng quy định cách xác định đường kính và chiều dày vách lóng tre; xem chi tiết trên Hình 4. [Hình này liên quan đến 10.5.1 của TCVN 8168-1 (ISO 22157-1)].

4.2.2. Nhiệt độ và độ ẩm

Chọn điều kiện thử ở nhiệt độ 27 °C ± 2 °C và độ ẩm tương đối 70 % ± 5 % khác với điều kiện thường được áp dụng cho thử nghiệm các sản phẩm gỗ ở nhiệt độ là 20 °C và độ ẩm tương đối là 65 %. Điều kiện thử nghiệm thứ nhất được chọn nhằm phản ánh chính xác hơn môi trường làm việc ở những nước mà có tre sinh trưởng. Ở khí hậu ôn đới (giống như Tây Âu), có thể tuân theo tiêu chuẩn quốc gia áp dụng cho gỗ. Nếu biết được mối liên hệ với các điều kiện khác, khuyến nghị bổ sung mối liên hệ này vào báo cáo thử nghiệm. Xem thêm TCVN 8168-1 (ISO 22157-1), Điều 5.7, dòng cuối.

CHÚ THÍCH: Điều này dựa trên sự đóng góp từ các Viện Tiêu chuẩn Canađa và Pháp.

Tên, địa chỉ, .v.v… của Phòng thí nghiệm. 1 Tên của loài: 1 a. Tên thực vật (nếu biết): 1 b. Tên địa phương: 2 Tên vùng tre sinh trưởng: 3. Số lượng các cụm tre hoặc các nhóm đã được chọn và đánh dấu               4. Số lượng các thân tre đã được cắt từ mỗi cụm và đánh dấu               5. Tuổi của thân tre, tính bằng năm               6. Chi tiết về các dấu hiệu trên thân tre               7. Số lượng các đốt tre tính từ mặt đất đến chỗ đánh dấu vòng tròn bằng sơn               8. Ngày đốn chặt cây               9. Ngày gửi mẫu               10. Chữ ký và tên của nhân viên chịu trách nhiệm.

Hình 1 – Ví dụ một bảng như trong 5.3 và 4.2.1

Hình 2 – Ví dụ một bảng đã hoàn thiện như trong 5.3 và 4.2.1

– Tên và địa chỉ của phòng thí nghiệm: – Ký hiệu của thân tre: – Phác họa thân tre, các kích thước và phép thử sẽ được thực hiện: Kích thước tính bằng mét

Hình 3 – Phác họa thân tre (xem 4.2.1 và 5.3)

Hình 4 – Đường kính và chiều dày vách lóng tre của thân tre (xem 4.2.1 và 10.5.1)

5.6. Ghi nhãn và cắt khúc làm mẫu thử

Số lượng mẫu thử phải là mười hai mẫu: mục đích của các phép thử là để dự đoán một đặc tính cho toàn bộ tổng thể, với các phép thử chỉ trên một mẫu. Nếu lấy càng nhiều mẫu thử từ đoạn tre mẫu, thì kết quả dự đoán càng đáng tin cậy hơn, nhưng cũng tốn kém hơn vì phải tiến hành một loạt phép thử). Để đảm bảo hợp lý giữa kinh phí và độ tin cậy mong đợi thì số lượng mẫu thử tối thiểu là mười hai.

Trong một loạt phép thử, chúng ta muốn xác định được giá trị trung bình µ của tổng thể nhưng thực tế chúng ta chỉ xác định được giá trị trung bình m của đoạn tre mẫu. Công thức là:

 (Trong công thức đầy đủ ban đầu thì có cả hai dấu “+” và “-”, nhưng ở đây chúng ta chỉ quan tâm đến dấu “-”.

trong đó

µ là giá trị trung bình của tổng thể;

m là giá trị trung bình của đoạn tre mẫu;

t là hệ số từ phân bố Student;1)

s là độ lệch chuẩn;

n là số lượng mẫu thử trong đoạn tre mẫu.

Kết quả là:

nếu n = 4 thì                                          µ = m ± 23,5 %

nếu n = 8 thì                                          µ = m ± 13,4 %

nếu n = 12 thì                                        µ = m ± 10,6 %

nếu n = 16 thì                                        µ = m ± 8,8 %

Sự biến thiên tương tự được thể hiện ở Hình 5, đồ thị phía trên.

Công thức tương tự đúng cho độ lệch chuẩn σ của tổng thể, là một hàm số của độ lệch chuẩn s của đoạn tre mẫu:

nếu n = 4 thì                                          0,62s < σ < 2,92s

nếu n = 8 thì                                          0,71s < σ < 1,80s

nếu n = 12 thì                                        0,75s < σ < 1,55s

nếu n = 16 thì                                        0,75s < σ < 1,44s

Xem thêm Hình 5, đồ thị phía dưới.

CHÚ THÍCH: Trên đây là những thông tin cơ sở cho TCVN 8573:2010 (ISO 22156:2004), 7.2.1.

CHÚ DẪN:

µ là hàm số của n

σ là một hàm số của n

Hình 5 – Mối quan hệ giữa µ, σ và n

6. Xác định độ ẩm

6.3. Thiết bị, dụng cụ

Bình thủy tinh tam giác chỉ cần thiết nếu các mẫu thử không được cân ngay sau khi chuẩn bị xong hoặc nếu chúng được lấy ra và để bên ngoài tủ sấy trong một khoảng thời gian trong khi đang sấy hoặc sau khi sấy xong. Nếu các mẫu được cân ngay thì hoàn toàn bình thường.

6.4. Chuẩn bị mẫu thử

VÍ DỤ: Mẫu thử có chiều cao là 25 mm, chiều rộng là 25 mm và chiều dày vách lóng tre là 10,0 mm. Khối lượng là 5,00 g. (Điều này có nghĩa là khối lượng thể tích là 800 kg/m³). Nếu giả định khối lượng khô là 4,46 g thì độ ẩm sẽ được tính toán như sau:

trong đó:

MC là độ ẩm;

m là khối lượng của mẫu thử trước khi sấy;

m₀ là khối lượng của mẫu thử sau khi sấy.

như trong TCVN 8168-1 (ISO 22157-1).

7. Xác định khối lượng thể tích

7.1. Phạm vi áp dụng

“Khối lượng thể tích” còn có tên khác là “khối lượng riêng”.

7.4. Chuẩn bị mẫu thử

Mẫu thử được chuẩn bị như đối với xác định độ ẩm trong 6.4 hoặc từ một đoạn tre có toàn bộ mặt cắt ngang. Cách lựa chọn thứ hai cho phép sử dụng mẫu thử là một lóng tre đầy đủ, với kích thước của lóng có thể đo được một cách dễ dàng, cách này cũng cho phép sử dụng một đốt tre đầy đủ, kích thước của nó chỉ có thể đo được bằng cách nhúng chìm trong nước. Nên dùng giấy than in dấu cả hai đầu của mỗi mẫu thử trước và sau khi sấy khô lên phiếu ghi kết quả thí nghiệm. Cần lưu ý có thể có sự chênh lệch khối lượng thể tích giữa các mẫu lấy ở từng phần gốc, phần giữa và phần ngọn.

7.5. Cách tiến hành

Thể tích có thể được xác định bằng ba phương pháp.

– Nếu mẫu thử là hình lăng trụ, kích thước có thể được đo bằng thước kẹp hoặc bằng thể tích kế thủy ngân.

– Nếu mẫu thử là hình trụ (một khoanh ống từ một lóng tre), kích thước có thể được đo như trong 4.2.1 hoặc đo thể tích bằng thể tích kế nước.

– Nếu mẫu thử là một đốt tre, thể tích chỉ có thể được đo bằng cách nhúng chìm trong thể tích kế nước.

– Không nên phủ các đầu mẫu bằng parafin hoặc phủ cách khác tương tự trước khi nhúng vào nước; việc nhúng trong nước chỉ kéo dài trong vài giây do đó có thể bỏ qua lượng nước thâm nhập vào tre trong khoảng thời gian ngắn như vậy.

Cách hiệu quả để nhúng một lóng tre trong nước như sau:

– Xác định khối lượng, m, tính bằng g.

– Đặt cân ở phía trên của bồn có 40 L nước ở 25 °C; không cần quá quan tâm về nhiệt độ này; sai số về khối lượng thể tích của nước chỉ là 3 ‰ trên chênh lệch về nhiệt độ là 10 °C.

– Xác định khối lượng W, tính bằng g, của thiết bị dùng để nhúng mẫu thử trong nước.

– Đặt mẫu thử trong nước và đọc trên cân giá trị khối lượng khi cân dưới nước, W_u, tính bằng g (thiết bị cộng với tre).

– Tính toán thể tích V_t, tính bằng cm³ của mẫu thử bằng công thức sau:

V_t = m – W_u + W

Ví dụ như sau:

Về cơ bản, cách tiến hành là: chúng ta đo cái gì và tính toán cái gì?

Trước khi thử nghiệm, chúng ta đã biết khối lượng W của thiết bị dùng để nhúng mẫu thử vào trong nước là 400 g. Đây là một hằng số trong phòng thí nghiệm.

Chúng ta đo:

Khối lượng m của mẫu tre là: 175 g.

Khối lượng W_u của mẫu thử cộng với thiết bị khi cân dưới nước là: 325 g.

Chúng ta tính toán:

Thể tích = m – W_u + W = 175 – 325 + 400 = 250 cm³ (đây có thể là một mẫu tre, ví dụ có đường kính là 100 mm, chiều dài là 100 mm và chiều dày vách lóng tre là 8 mm).

Khối lượng thể tích là 175 g/250 cm³ = 700 kg/m³

Giải thích về khối lượng W_u như sau: Khối lượng của mẫu tre khi cân dưới nước là:

250 cm³ x (1 000 – 700) kg/m³ = 75 g, hướng lên trên. Từ đó: W_u = 400 – 75 = 325 g

Xem Hình 6.

a) Khối lượng thực của mẫu

b) Khối lượng của mẫu khi ngập hoàn toàn

Hình 6 – Xác định thể tích bằng cách nhúng chìm trong nước (Sotela, 1990)

7.6. Xác định trong điều kiện khô kiệt

Đặc biệt là với mẫu thử có một đốt, không thể tránh khỏi việc phải chẻ nhỏ. Trong trường hợp này, khuyến nghị chỉ sử dụng một mẫu thử nhỏ thay cho đoạn tre có toàn bộ mặt cắt ngang.

8. Xác định độ co rút

8.5.2. Cách tiến hành

Các phép đo có thể được thực hiện theo Hình 4. Các kết quả có thể được ghi lại trong một bảng tương tự như trong Hình 7.

Hình 7 – Bảng ghi lại dữ liệu từ các phép thử về độ co rút (từ l.S 6874:1973, Phụ lục C)

9. Xác định độ bền nén

9.3. Thiết bị, dụng cụ

Lớp đệm trung gian để giảm ma sát giữa các thớt nén bằng thép với mẫu tre cần được giải thích, bởi vì điều này không được yêu cầu trong bất kỳ tiêu chuẩn nào về thử nghiệm gỗ.

Khi thực hiện các phép thử về gỗ hoặc về tre, chúng ta có một ứng suất nén σ và môđun đàn hồi E. Biến dạng theo phương thẳng đứng (co ngắn lại) là ε = σ/E. Với hệ số Poisson bằng v (tỷ số giữa biến dạng co ngắn lại theo phương thẳng đứng và biến dạng nở hông theo phương ngang), biến dạng theo phương ngang ε_n = v x σ/E.

Nếu chúng ta thực hiện thử nghiệm nén trên một thân tre có đường kính ngoài D bằng 100 mm và chiều dày vách lóng tre t bằng 7 mm, độ dịch chuyển ngang ở cạnh ngoài bằng ε_h nhân với bán kính bằng 50 mm hoặc 50 ε_h; đối với cạnh trong, độ dịch chuyển ngang bằng 43 ε_h. Nếu thực hiện phép thử này trên mẫu gỗ có cùng mặt cắt ngang, thì chúng ta có một hình trụ đặc có bán kính ngoài bằng 25 mm. Độ dịch chuyển ngang thay đổi từ giá trị “không” ở tâm đến giá trị 25 ε_h ở cạnh ngoài; giá trị trung bình là 2/3 của độ dịch chuyển ngang này hoặc 17 ε_h. Điều này có nghĩa là giữa tre và gỗ, giá trị trung bình này khác nhau gần 3 lần. Nếu quy định một mẫu thử phải có diện tích bằng 20 mm², thì sự khác nhau đó tăng lên đến 6 hoặc 7 lần.

Đáng chú ý là, hiện tượng này đã được Meyer và Ekelund nhận biết ngay từ năm 1923. Họ mô tả các phép thử về nén của mình như sau: ba mẫu có tấm chì dày 1,5 mm ở cả hai đầu và bốn mẫu có sự tiếp xúc trực tiếp giữa tre và thớt nén bằng thép. Trường hợp thứ hai được chứng minh là có độ bền lớn hơn 20 % so với trường hợp thứ nhất do “ma sát đã tăng lên ở các đầu”. Không ai biết đến điều này cho đến khi Arce phát hiện lại vào năm 1991 (Arce 1993, Phụ lục B).

Hình 2 của TCVN 8168-1 (ISO 22157-1) đã đưa ra ví dụ về một giải pháp hợp lý; các giải pháp khác để giảm ma sát giữa tre và các thớt nén bằng thép bao gồm: sử dụng tấm chì (như đã nêu ở trên) và ngâm các đầu của mẫu tre vào lưu huỳnh nóng chảy.

9.4. Chuẩn bị mẫu thử

Quy định chiều dài của mẫu phải tương đương với đường kính (và không liên quan đến chiều dày vách lóng tre như trong IS 6874) là dựa trên nghiên cứu của Arce (loc.cit., trang 43 – 52).

Các phép thử về độ bền nén chỉ được quy định cho các lóng tre, vì các mẫu này đơn giản hơn nhiều so với các đốt tre và giữa các kết quả thử về độ bền nén trên các đốt tre với các lóng tre không có sự khác nhau đáng kể (điều này nghĩa là: có một sự khác nhau nhỏ, nhưng sự khác nhau đó nhỏ hơn độ lệch chuẩn. Tuy nhiên, trong một số loài, có thể thấy được sự khác nhau nếu lớp ruột mềm bên trong đã được bỏ đi khỏi đốt tre).

9.6.2. Phạm vi số đọc

Phạm vi từ 20 % đến 80 % dựa trên cơ sở sự làm việc đàn hồi tuyến tính của tre được duy trì đến tận khi gần phá hủy; đây là điều khác với gỗ.

10. Xác định độ bền uốn tĩnh

10.1. Phạm vi áp dụng

Điều này chỉ liên quan đến thân tre đầy đủ, vì các phép thử độ bền uốn trên các thanh tre đã chẻ ra cho thấy sự làm việc hoàn toàn khác. Xem Hình 8 và có thể thấy rõ sự khác nhau hoàn toàn giữa mômen uốn trong trường hợp mặt cắt ngang của một thân tre đầy đủ với mômen uốn trong trường hợp mặt cắt ngang của các thanh tre đã được chẻ.

10.3. Thiết bị, dụng cụ

Phép thử độ bền uốn phải được thực hiện theo sơ đồ uốn bốn điểm, vì phép thử độ bền uốn theo sơ đồ uốn ba điểm cho kết quả kém chính xác hơn. Xem Hình 9 và so sánh vùng có mômen uốn thuần túy trong sơ đồ uốn bốn điểm với trường hợp ứng suất phức tạp tại điểm giữa của nhịp trong sơ đồ uốn ba điểm. Biểu đồ dưới cùng trong hình vẽ cho thấy ảnh hưởng của bốn miếng đệm gỗ đối với mômen uốn là không đáng kể.

10.4. Chuẩn bị thân tre thử

Mục đích của khoảng cách các gối đỡ tối thiểu của thân tre là để tránh việc mẫu thử bị phá hủy do lực cắt chứ không phải là do mômen uốn. Nếu khoảng cách các gối đỡ quá ngắn, thân tre sẽ làm việc giống như một cánh cung và sẽ bị phá hủy do tác động của lực cắt. Tuy nhiên, mục đích của chúng ta là xác định khả năng chịu uốn. Công thức để xác định chiều dài khoảng cách các gối đỡ tối thiểu được dựa trên nghiên cứu của Vaessen và Janssen:

trong đó:

L là khoảng cách các gối đỡ, tính bằng mm;

ε_ult là biến dạng dài cực đại của tre;

E_R là môđun đàn hồi (môđun Young) trên vỏ ngoài của thân tre;

R là bán kính ngoài, tính bằng mm, bằng nửa đường kính ngoài;

 là ứng suất tiếp (hoặc ứng suất trượt) cực đại.

Nếu không biết được các thông số đã đề cập, thì có thể sử dụng một trong số các thông số có giá trị mặc định như sau:

đối với ε_ult                     0,003 2,

đối với E_R                     1,5 lần giá trị danh định của E như trong phép thử nén,

đối với                    2,6 MPa.

Nếu E = 16 000 MPa, kết quả sẽ là:

L = (1,76 x 0,003 2 x 24 000 x R)/2,6 = 52R hoặc 26D

và từ sự ước lượng này, chiều dài tối thiểu được quy định bằng 30D.

10.5.1. Mômen quán tính (xem 10.5.4)

Mômen quán tính I được xác định hai lần, một lần trước khi thực hiện phép thử (10.5.1) và một lần sau khi thực hiện phép thử (10.5.4). Giá trị của I xác định trong lần thứ nhất được sử dụng để dự đoán sự làm việc trong quá trình thử nghiệm: dùng để ước lượng các giá trị độ võng và tải trọng lớn nhất và so sánh các giá trị này với năng lực của thiết bị. Sau khi thử nghiệm, I được xác định từ đường kính D và chiều dày vách lóng tre, t, gần hai điểm đặt của tải trọng thử nghiệm vì giá trị này đại diện tốt hơn cho phần thân tre có mômen uốn thuần túy.

10.5.2. Cách tiến hành

Khi đã đặt thân tre vào vị trí của nó, đánh dấu nửa phía trên của thân tre, ví dụ bằng bút chì, nếu không sẽ không thể xác định được nửa nào là ở phía trên trong khi thử nghiệm.

10.5.3. Môđun E

Trong hầu hết các trường hợp, có thể thấy được phần tuyến tính của đồ thị quan hệ tải trọng- biến dạng nằm trong phạm vi từ 20 % đến 80 % của độ bền cực hạn.

TCVN 8168-1 (ISO 22157-1) sử dụng hệ số 23/1296; ISO 3349 không sử dụng 23/1296 mà sử dụng hệ số 1/36, đây là độ võng của phần thân thứ ba, rõ ràng để tránh độ võng do trượt, nhưng điều này không hợp lý vì sự trượt đã bao gồm trong “d“. Dù sao, độ võng do trượt có thể được bỏ qua trong trường hợp các phép thử uốn trên thân tre: ảnh hưởng đối với độ võng nhỏ hơn 5 %, thậm chí có thể nhỏ hơn nhiều.

Hình 10 đưa ra một ví dụ về bảng được sử dụng trong phòng thí nghiệm để ghi các dữ liệu trong khi thử nghiệm và cách sử dụng bảng này. Đây chỉ là một ví dụ; mọi người có quyền tự thiết kế một bảng dữ liệu tương tự (hoặc tốt hơn).

Hình 11 đưa ra một ví dụ hay trong thực tế: thiết bị uốn quá ngắn để thử các thân tre dài và để khắc phục hạn chế này, các nhân viên đã bổ sung thêm một dầm thép vào thiết bị.

Hình 12 đưa ra một bảng dữ liệu từ cùng một phòng thí nghiệm, có thể áp dụng thay thế cho ví dụ trong Hình 10.

Hình 8 – Mômen uốn trong thân tre đầy đủ và thanh tre đã chẻ ra

a) Phép thử uốn theo sơ đồ ba điểm

b) Phép thử uốn theo sơ đồ bốn điểm

CHÚ DẪN:

T: Lực tác động theo phương ngang

M: Mômen uốn

1 Không có tấm đệm

2 Có tấm đệm

Hình 9 – Biểu đồ mômen uốn và lực cắt trong phép thử uốn theo sơ đồ ba điểm và bốn điểm

Tên phòng thí nghiệm:

Phép thử uốn ngắn hạn.

Ngày: 12-02-1998

Ký hiệu thân tre: 57D

Bản vẽ thân tre có các đốt, vị trí trong phép thử uốn và các vị trí đã đo để xác định D và d

Thời gian		Tải trọng F N		Độ võng, d mm
11 h 22 min sáng		0		0
11 h 22 min		500		11
11 h 24 min		1 000		27,5
11 h 26 min		1 500		44,5
11 h 27 min		2 000		64
11 h 28 min		2 500		81
11 h 29 min		3 000		104
11 h 31 min		3 500		130
		3 650		Phá hủy tại d
* Kết thúc tại 700 N
Vị trí	D mm		d mm		I mm4
A	91,2	91,1	76,1	77,3	1,69×106
B	94,4	93,9	78,5	78,5	2,01×106
					1,85×106

M_ult = 0,5 F_ult x 1 200 (mm) = 600 x 3 650 = 2,19×10⁶ N.mm

E trong khoảng từ 500 N đến 2 500 N!

Hình 10 – Ví dụ một bảng dữ liệu

Hình 11 – Thiết bị uốn, có bổ sung một dầm bằng thép [Sotela 1990]

THỬ NGHIỆM UỐN TRE

Loài:………………………

Ngày: …………………….  Mẫu số:………………………. Trạng thái………………………………

Đường kính:                      D1: ……………………… D2: ..………………….. D3:………………

Chiếu dày vách lóng tre:    E01: ……………………. E02:…………………… E03:…………….

Độ ẩm:                             %i: ……………………… %f: ..………………….. %W:…………….

Người chịu trách nhiệm:_________________________________________

Hình 12 – Bảng dữ liệu có thể áp dụng thay thế cho ví dụ trong Hình 10 [Sotela 1990]

11. Xác định độ bền trượt

11.1. Phạm vi áp dụng

Các phép thử về trượt rất quan trọng đối với việc tính toán các liên kết. Các phép thử được quy định là theo chiều dọc với thớ tre; chỉ thực hiện phép thử vuông góc với thớ tre cho các mục đích nghiên cứu khoa học, trong đó không cần thiết phải theo tiêu chuẩn.

Hình 4 trong TCVN 8168-1 (ISO 22157-1) thể hiện một khoảng cách bằng 3 mm giữa các cạnh của các tấm thép phía trên và phía dưới; Đây là một lưu ý có tính an toàn, nhằm chắc chắn duy trì một mặt trượt giữa các tấm thép. Cũng có thể sử dụng gỗ cứng để thay thế cho thép.

Bổ sung thêm hướng dẫn như trong Hình 13 là một ví dụ tốt trong thực hành phòng thí nghiệm, nếu không những sai sót do người tiến hành thử nghiệm có thể xảy ra.

Phương pháp thử mô tả trong TCVN 8168-1 (ISO 22157-1) được chọn sau khi so sánh giữa các phép thử khác nhau cho thấy phương pháp này đáng tin cậy hơn (và cũng đơn giản hơn) các phương pháp thử và các dạng mẫu thử khác (Janssen 1981).

11.4.2. Mẫu thử

Tỷ lệ 50 % – 50 % giữa các mẫu thử là đốt tre và lóng tre là dựa trên kinh nghiệm cho thấy các mẫu bằng lóng tre chịu trượt tốt hơn các mẫu thử là đốt tre. Nếu chúng ta lấy 12 mẫu, có thể xác định giá trị trung bình cho tất cả 12 mẫu và nếu sử dụng 6 mẫu có đốt và 6 mẫu không có đốt thì có thể xác định rõ ràng sự khác nhau này.

Hình 13 – Dụng cụ đỡ và gia tải có định hướng để thử trượt

12. Xác định độ bền kéo

12.4.2. Mẫu thử

Ở đây, các mẫu thử phải có một đốt: sự khác nhau trong kết quả khi thử kéo giữa các mẫu có và không có đốt là rất lớn; khả năng chịu kéo của một đốt là rất thấp. Độ bền kéo của vùng đốt tre chỉ bằng 30 % vùng lóng tre (Arce, 1993, trang 111). Để phục vụ mục đích thương mại, ở đây quy định là phải thử đoạn có đốt; để phục vụ mục đích nghiên cứu khoa học người ta có thể tùy ý thử nghiệm theo cách khác.

Nếu muốn tính toán độ bền kéo của một thân tre hoàn chỉnh, dựa trên các phép thử kéo như mô tả ở đây, cần phải thấy rằng không chỉ có điểm ở mỗi đốt tre như nói ở trên yếu, mà thực tế ở các đốt, chỗ có các cành tre mọc ra thậm chí còn yếu hơn.

12.4.4. Dạng của mẫu thử

Ba ví dụ được đưa ra:

– Hình 14, mẫu thử có dạng hình nêm được sử dụng trong nhiều phòng thí nghiệm; Có nhiều vấn đề xảy ra vì mẫu bị phá hủy do trượt đã được ghi nhận khi sử dụng dạng mẫu thử này (Zhou Fangchun 1981);

– Hình 15 đưa ra một mẫu thử có phần mẫu bằng gỗ được dán bằng keo trên cả hai đầu. Độ dài phần mẫu bằng gỗ này được xác định theo ứng suất trượt cho phép của mối nối dán bằng keo này (Arce 1993);

– Hình 16 đưa ra một mẫu thử được sử dụng ở Nhật bản (theo giáo sư Inoue).

CHÚ THÍCH: Mẫu này (Hình 16) không có đốt trong diện tích thử nghiệm (trái ngược với TCVN 8168-1 (ISO 22157-1).

Kích thước tính bằng milimét

Hình 14 – Mẫu thử có dạng hình nêm đối với phép thử kéo

Kích thước tính bằng milimét

Hình 15 – Mẫu thử kéo có các đầu bằng gỗ

Kích thước tính bằng milimét

a Khoảng cách giữa các đốt tre

Hình 16 – Mẫu thử đối với phép thử kéo

 

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 8573:2010 (ISO 22156:2004), Tre – Thiết kế kết cấu

[2] ARCE, O. (1993) Fundamentals of the design of bamboo structures (Cơ sở của thiết kế các kết cấu bằng tre). Thesis Eindhoven University, 260 pp. ISBN: 90-6814-524-X. Also available from the website www.tue.nl

[3] MEYER, H.F., và EKELUND B., (1923) Tests on the mechanical properties of bamboo (Các phép thử về tính chất cơ học của tre), paper 7, vol 22, The Engineering Society of China, session 1922-1923, pp 141-169

[4] VAESSEN, M.J. and JANSSEN J.J.A., (1997), Analysis of the critical length of culms of bamboo in four- point bending tests (Phân tích về chiều dài tới hạn của thân tre trong các phép thử bốn điểm). Heron, vol. 42 No. 2, pp. 113-124. ISSN 0046 7316

[5] ZHOU FANGCHUN, 1981. Studies on physical and mechanical properties of bamboo woods (Nghiên cứu về đặc tính cơ lý của tre gỗ). Journal of Nanjing Technological College of Forest Products, No. 2. (in Chinese). (wedge-shaped test piece for tension tests)

[6] SOTELA, 1990. Manual de ensayos fisico-mecanicos para especimenes de bambu. Laboratorio de productos forestales, Instituto de investigaciones en ingenieria, Universidad de Costa Rica. (in Spanish)

[7] JANSSEN, 1981, Bamboo in building structures (Tre trong kết cấu xây dựng). Thesis Eindhoven University. Also available from www.tue.nl

 

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

1 Phạm vi áp dụng

4.2.1 Đo và cân

4.2.2 Nhiệt độ và độ ẩm

5.6 Ghi nhãn và cắt khúc làm mẫu thử

6 Xác định độ ẩm

6.3 Thiết bị, dụng cụ

6.4 Chuẩn bị mẫu thử

7 Xác định khối lượng thể tích

7.1 Phạm vi áp dụng

7.4 Chuẩn bị mẫu thử

7.5 Cách tiến hành

7.6 Xác định trong điều kiện khô kiệt

8 Xác định độ co rút

8.5.2 Cách tiến hành

9 Xác định độ bền nén

9.3 Thiết bị, dụng cụ

9.4 Chuẩn bị mẫu thử

9.6.2 Phạm vi số đọc

10 Xác định độ bền uốn tĩnh

10.1 Phạm vi áp dụng

10.3 Thiết bị, dụng cụ

10.4 Chuẩn bị thân tre thử

10.5.1 Mômen quán tính (xem 10.5.4)

10.5.2 Cách tiến hành

10.5.3 Môđun E

11 Xác định độ bền trượt

11.1 Phạm vi áp dụng

11.4.2 Mẫu thử

12 Xác định độ bền kéo

12.4.2 Mẫu thử

12.4.4 Dạng của mẫu thử

Thư mục tài liệu tham khảo

 

---