Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 14116:2024 (ISO 22157:2019) về Kết cấu tre - Xác định tính chất vật lý và cơ học của thân tre - Phương pháp thử
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 14116:2024
ISO 22157:2019
KẾT CẤU TRE - XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC CỦA THÂN TRE - PHƯƠNG PHÁP THỬ
Bamboo structures - Determination of physical and mechanical properties of bamboo culms - Test methods
Lời nói đầu
TCVN 14116: 2024 thay thế TCVN 8168-1:2009.
TCVN 14116: 2024 hoàn toàn tương đương với ISO 22157: 2019.
TCVN 14116: 2024 do Viện Khoa học Lâm nghiệp biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
KẾT CẤU TRE - XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC CỦA THÂN TRE - PHƯƠNG PHÁP THỬ
Bamboo structures - Determination of physical and mechanical properties of bamboo culms - Test methods
1 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định quy trình thử nghiệm đối với các mẫu thử lấy từ các thân tre tròn. Dữ liệu thu được từ các phương pháp thử có thể được sử dụng để thiết lập các tính chất cơ học và vật lý đặc trưng được sử dụng trong thiết kế kỹ thuật kết cấu hoặc cho các mục đích khoa học khác. Tiêu chuẩn này cung cấp các phương pháp đánh giá các tính chất vật lý và độ bền sau: Độ ẩm, khối lượng riêng, khối lượng trên một đơn vị chiều dài; độ bền kéo, nén và uốn song song với sợi, độ bền kéo và uốn vuông góc với sợi. Tiêu chuẩn này cũng cung cấp các phương pháp đánh giá môđun đàn hồi khi kéo, nén và uốn song song với sợi, và môđun đàn hồi khi uốn vuông góc với sợi.
Các phương pháp thử nghiệm được nêu trong tiêu chuẩn này nhằm mục đích áp dụng thử nghiệm thương mại và cũng có thể được sử dụng làm phương pháp chuẩn cho nghiên cứu khoa học.
Tiêu chuẩn này đưa ra các yêu cầu đối với các phép thử tiêu chuẩn thực hiện để xác định các tính chất của toàn bộ thân tre làm vật liệu kết cấu.
2 Tài liệu viện dẫn
Trong tiêu chuẩn này không sử dụng tài liệu viện dẫn.
3 Thuật ngữ và định nghĩa
Trong tiêu chuẩn này, sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:
3.1
Thân tre (bamboo culm)
Từ một măng tre phát triển độc lập, toàn bộ mặt cắt ngang của thân tre không thay đổi, thường là một hình trụ rỗng, ngoại trừ các đốt (3.11).
3.2
Khóm tre (bamboo dump)
Một cụm măng mọc lên từ hai hoặc nhiều thân ngầm tại cùng một vị trí.
3.3
Diện tích mặt cắt ngang (cross-sectional area)
A
Diện tích thực mặt cắt vuông góc với hướng trục dọc của thân tre.
3.4
Độ ẩm thăng bằng (equilibrium moisture content)
Độ ẩm (3.10) mà tại đó tre không hấp thụ cũng như thoát ẩm ra môi trường.
3.5
Sợi (fibre)
Bó các sợi xenlulo được xếp chủ yếu song song theo hướng dọc trong các lóng của thân tre.
CHÚ THÍCH: Tại các đốt tre, các sợi tre không đi theo chiều dọc mà chuyển hướng vào bề mặt của đốt tre, ở đó các sợi bị đan vào nhau và hướng của chúng thay đổi rất nhiều.
3.6
Điểm bão hòa sợi (fibre saturation point, FSP)
Độ ẩm trong tre, tại đó nước tự do trong ruột tế bào không còn nữa mà chỉ có lượng nước thấm tối đa trong vách tế bào.
CHÚ THÍCH: Lượng nước thấm tối đa trong vách tế bào tre xấp xỉ 30 % khối lượng của vách tế bào khô kiệt.
3.7
Tươi (green)
Tre sau khai thác nhưng chưa khô, có độ ẩm (3.10) lớn hơn độ ẩm bão hòa của sợi (3.6).
3.8
Lóng (internode)
Là vùng giữa hai đốt (3.11).
3.9
Đường kính ngoài (outer diameter)
D
Đường kính mặt cắt ngang của một đoạn tre là giá trị trung bình của hai lần đo vuông góc với nhau qua các điểm đối diện trên bề mặt bên ngoài.
CHÚ THÍCH: Phép đo được thực hiện tại trung điểm của lóng.
3.10
Độ ẩm (moisture content)
w
Tỷ lệ phần trăm giữa lượng nước trong tre và khối lượng tre khô kiệt.
3.11
Đốt (node)
Vách chắn ngang không liên tục nằm dọc theo chiều dài của thân, ngăn cách các lóng (3.8) liền kề, khi cây còn sống là vị trí mọc lá.
3.12
Mẫu đối chứng (traveler specimen)
Mẫu được xử lý ổn định tương tự như đối với mẫu thử để xác định các đặc tính ảnh hưởng đến mẫu.
CHÚ THÍCH: Mẫu đối chứng thường được sử dụng để xác định độ ẩm và khối lượng riêng.
3.13
Chiều dày thành (wall thickness)
δ
Chiều dày của thành tre được xác định bằng giá trị trung bình cộng của bốn lần đo xung quanh chu vi thân tre với khoảng cách các góc là 90°.
CHÚ THÍCH: Phép đo được thực hiện tại trung điểm của lóng tre.
4 Ký hiệu
Bảng 1 - Các ký hiệu
|
Ký hiệu |
Mô tả |
Đơn vị tính |
|
A |
Diện tích mặt cắt ngang của thân theo 3.3 được tính như sau: (π-/4) x [D2 -(D - 2δ )2] trong đó: D là đường kính ngoài; δ là chiều dày thành. |
mm2 |
|
Ag |
Diện tích mặt cắt ngang trung bình của phần làm việc của mẫu thử kéo song song với sợi theo Điều 11. |
mm2 |
|
a |
Khoảng cách cắt (khoảng cách từ gối đỡ đến điểm tác dụng tải trọng gần nhất) trong phép thử uốn bốn điểm theo Điều 12 |
mm |
|
b |
Chiều rộng của phần làm việc của mẫu thử kéo theo Điều 11 |
mm |
|
D |
Đường kính ngoài của thân tre theo 3.9 |
mm |
|
d |
Đường kính của lỗ khoan trên mẫu thử xác định lực kéo vuông góc với sợi theo Điều 14 |
mm |
|
Ec,0 |
Môđun đàn hồi nén song song với sợi. |
N/mm2 |
|
Et,0 |
Môđun đàn hồi kéo song song với sợi |
N/mm2 |
|
Em,0 |
Môđun đàn hồi biểu kiến khi uốn song song với sợi |
N/mm2 |
|
Em,90 |
Môđun đàn hồi của thân tre khi uốn vuông góc với sợi |
N/mm2 |
|
F |
Tải trọng tác dụng trong thử nghiệm |
N |
|
Fult |
Tải trọng cực đại tác dụng trong thử nghiệm |
N |
|
fc,0 |
Độ bền nén song song với sợi |
N/mm2 |
|
fm,0 |
Độ bền uốn song song với sợi |
N/mm2 |
|
fm,90 |
Độ bền uốn biểu kiến vuông góc với sợi |
N/mm2 |
|
ft, 0 |
Độ bền kéo song song với sợi |
N/mm2 |
|
ft,90 |
Độ bền kéo vuông góc với sợi |
N/mm2 |
|
fv |
Độ bền cắt |
N/mm2 |
|
h |
Khoảng cách chuyển dịch của đường trung hòa đến đường trung tâm của thành tre |
mm |
|
lB |
Mômen thứ hai hoặc mômen quán tính của diện tích phần thân tre được tính như sau: (π/64) x [D4 - (D2δ)4] trong đó: D là đường kính ngoài; δ là chiều dày thành tre. |
mm4 |
|
L |
Chiều dài của mẫu thử hay khoảng cách giữa hai gối đỡ khi thử uốn theo Điều 12 |
mm |
|
Mult |
Moomen lực cực đại |
N.mm |
|
me |
Khối lượng mẫu thử |
g |
|
mi |
Khối lượng ban đầu của mẫu thử |
g |
|
m0 |
Khối lượng khô kiệt của mẫu thử |
g |
|
q |
Khối lượng trên một đơn vị chiều dài |
g/mm kg/m |
|
q12 |
Khối lượng trên một đơn vị chiều dài được hiệu chuẩn ở độ ẩm 12% |
g/mm kg/m |
|
R |
Bán kính đặc trưng của đường phân đôi thành tre, tính bằng 0,5(D - δ) |
mm |
|
V |
Thể tích của mẫu thử |
cm3 |
|
Vw > 30 |
Thể tích của mẫu thử tươi |
cm3 |
|
w |
Tỷ lệ phần trăm giữa khối lượng nước chứa trong mẫu so với khối lượng mẫu đã sấy khô kiệt, tương đương với độ ẩm theo 3.10 |
- |
|
Δ |
Độ võng |
mm |
|
δ |
Chiều dày thành tre theo 3.13 |
mm |
|
ε |
Biến dạng |
mm/mm |
|
ρ |
Khối lượng riêng theo 8.4 |
g/cm3
|
|
ρ12 |
Khối lượng riêng được hiệu chuẩn ở độ ẩm 12% khi chuyển đổi theo 8.4 |
g/cm3 kg/m3 |
|
ρtest |
Khối lượng riêng trong các điều kiện thử nghiệm khi chuyển đổi theo 8.4 |
g/cm3 kg/m3 |
5 Yêu cầu chung
5.1 Nhiệt độ và độ ẩm
Trừ khi có yêu cầu thử nghiệm trong điều kiện cụ thể, các mẫu thử phải được bảo quản, ổn định và thử nghiệm trong môi trường có nhiệt độ (23 ± 3) °C và độ ẩm tương đối (65 ± 5) %.
Tuy nhiên, nếu kết quả thử nghiệm được sử dụng trong cùng điều kiện môi trường nơi thử nghiệm hoặc nếu phòng thí nghiệm không thể tuân theo tiêu chuẩn thì cho phép việc bảo quản, ổn định và thử nghiệm ở nhiệt độ và độ ẩm tương đối trong môi trường cụ thể đó. Các giá trị của nhiệt độ (± 3 °C) và độ ẩm tương đối (± 5 %) đối với phòng thí nghiệm phải được ghi lại trong báo cáo thử nghiệm cùng với độ ẩm được xác định cho từng mẫu thử.
5.2 Tốc độ gia tải
Tốc độ gia tải của máy thử nghiệm phải được lựa chọn sao cho mẫu thử được phá hủy trong vòng (300 ± 120) s. Các thử nghiệm mà mẫu thử bị phá hủy trong thời gian nhỏ hơn 30 s phải được loại bỏ khi tiến hành phân tích. Việc gia tải phải được tiến hành liên tục, không gián đoạn ở tốc độ gia tải yêu cầu trong suốt quá trình thử nghiệm. Để kiểm tra độ võng của mẫu thử, việc dịch chuyển của đầu chuyển động của máy thử nghiệm phải được chạy tự do hoặc tốc độ không tải của đầu thử đối với loại máy truyền động Cơ khí và tốc độ đầu có tải đối với máy thử dẫn động thủy lực hoặc trợ lực thủy lực. Thời gian phá hủy mẫu đối với từng mẫu thử phải được ghi lại trong báo cáo thử nghiệm.
5.3 Hiệu chuẩn thiết bị
Tất cả các thiết bị và dụng cụ thí nghiệm phải được hiệu chuẩn theo định kỳ để đảm bảo độ chính xác. Phải lưu giữ hồ sơ về các lỗi quan sát được trước khi hiệu chuẩn, ngày, giờ hiệu chuẩn và các quan sát sau khi hiệu chuẩn.
5.4 Báo cáo thử nghiệm
Báo cáo thử nghiệm bao gồm những thông tin sau:
a) Tham chiếu đến tiêu chuẩn TCVN 14116:2024;
b) Tên phòng thí nghiệm, cơ quan hoặc tổ chức thực hiện phép thử;
c) Chi tiết của các mẫu thử theo 6.3;
d) Mô tả việc lấy mẫu bao gồm:
|
|
1) Phương pháp phân cấp và phân hạng nếu có; 2) Kích thước mẫu; 3) Độ ẩm mẫu thử tại thời điểm lấy mẫu. |
e) Các thay đổi so với các điều kiện thử nghiệm chuẩn được quy định theo Điều 5;
f) Thiết bị được sử dụng và bất kỳ thông tin nào khác có thể ảnh hưởng đến việc sử dụng các kết quả thử nghiệm;
g) Dữ liệu thử nghiệm gốc, bao gồm:
|
|
1) Kích thước của mẫu thử gồm các giá trị đo được ít nhất là D, δ và L; 2) Vị trí lấy mẫu dọc theo thân (phần gốc, phần giữa hoặc phần ngọn); 3) Các giá trị độ ẩm của mẫu thử hoặc mẫu đối chứng tại thời điểm thử nghiệm; 4) Các giá trị khối lượng riêng và khối lượng riêng ở độ ẩm 12 % của mẫu thử hoặc mẫu đối chứng tại thời điểm thử nghiệm; 5) Sơ đồ tải trọng cho đến khi phá hủy đối với từng mẫu thử; 6) Vị trí quan sát và dạng hư hỏng của từng mẫu thử; 7) Các giá trị mô đun và/ hoặc độ bền; 8) Phạm vi dữ liệu được sử dụng để tính mô đun đàn hồi; 9) Thời gian phá hủy của từng mẫu thử; 10) Bất kỳ thông tin nào khác có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm. |
h) Giá trị trung bình và hệ số biến động của số liệu thử nghiệm thu được;
i) Bất kỳ thông tin bổ sung nào được coi là quan trọng đối với việc giải thích số liệu thử nghiệm.
6 Lấy mẫu và bảo quản mẫu thử
6.1 Lấy mẫu
Việc lấy mẫu phải đại diện cho tổng thể để kết quả thử nghiệm đại diện và phù hợp với mục tiêu thử nghiệm. Phương pháp lấy mẫu phải được đưa vào báo cáo thử nghiệm.
Vật liệu tre từ bất kỳ loài cụ thể nào sẽ được ghi chú:
- Trong trường hợp thử nghiệm các tính chất vì mục đích thương mại: Từ một số địa điểm khác nhau, đại diện cho các điều kiện sinh trưởng khác nhau trong phạm vi địa lý của loài;
- Trong trường hợp kiểm soát chất lượng theo yêu cầu của đơn hàng hoặc tiêu chuẩn phân hạng theo độ bền: Từ một mẫu thử được chọn ngẫu nhiên trong một lô theo yêu cầu của đơn hàng hoặc tiêu chuẩn.
Phải có báo cáo về địa điểm, việc lựa chọn, đánh dấu, ... của các lô hàng khác nhau, cũng như tất cả các chi tiết của các khóm và thân khác nhau.
Thân tre được cắt cẩn thận theo chiều dài, ghi lại nguồn gốc của mẫu thử dọc theo thân tre theo 6.3. Đối với các mẫu thử được sử dụng để xác định độ bền uốn, tham khảo theo Điều 12 để biết chiều dài tối thiểu.
6.2 Chọn thân tre
Các thân tre được lựa chọn sẽ đại diện một cách khách quan cho toàn bộ lô hàng được sử dụng cho mục đích xây dựng, ngay cả khi toàn bộ lô hàng kém chất lượng. Những thân tre bị gãy, hư hỏng và biến màu sẽ bị loại bỏ. Nếu có yêu cầu tiêu chuẩn hoặc đơn hàng cần phân hạng thì các thân tre được chọn để thử nghiệm phải được thực hiện quy trình phân hạng trước khi thử nghiệm.
Số lượng thân tre cần thiết sẽ được chọn ngẫu nhiên từ các khóm tre khác nhau.
6.3 Chặt hạ, đánh dấu và chuẩn bị mẫu
Trước khi chặt hạ phải đánh dấu và ghi lại các số liệu sau:
- Tên của loài (tên thực vật và tên địa phương);
- Tên địa điểm lấy mẫu;
- Số lượng khóm và thân tre được lựa chọn;
- Tuổi của các thân tre;
- Chi tiết về các đặc điểm trên các thân cây;
- Ngày chặt hạ và vận chuyển.
Trước khi cắt một thân tre thành các đoạn ngắn hơn cần được chia thành ba phần bằng nhau “phần gốc”, “phần giữa” và “phần ngọn” (ký hiệu lần lượt là B, M và T). Đối với thân tre đã chặt hạ có chiều dài nhỏ hơn 5 m thì có thể được cắt làm đôi, đánh dấu hai phần là “phần gốc” và “phần ngọn" (ký hiệu lần lượt là B và T). Kích thước một phần ba hoặc một nửa (tính bằng milimét) theo chiều dài của cây tre sẽ được ghi lại tính từ vị trí chặt hạ.
6.4 Vận chuyển
Các thân tre sau khi chặt hạ nên được vận chuyển đi càng sớm càng tốt, tốt nhất là trong vòng hai tuần. Trong trường hợp không đáp ứng được yêu cầu thời gian trên thì phải được bảo quản phù hợp theo 6.5.
6.5 Tiếp nhận và bảo quản thân tre
Thân tre sẽ được bảo quản theo cách giảm thiểu khả năng hư hỏng. Việc bảo quản thích hợp bao gồm:
a) Không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời và mưa;
b) Không tiếp xúc trực tiếp với đất hoặc nước đọng;
c) Lưu thông không khí đầy đủ để cho phép đạt được độ ẩm cân bằng cho tất cả các thân tre.
6.6 Ghi nhãn và cắt khúc làm mẫu thử
Các mẫu phải được cắt ra để thực hiện các thử nghiệm khác nhau và phải đánh dấu thích hợp (số dự án, số lô hàng, số thân, v.v...) để nhận dạng đầy đủ từng mẫu.
Trong quá trình thử nghiệm phải loại bỏ ở mức có thể những mẫu thay đổi do điều kiện bảo quản và môi trường có thể ảnh hưởng đến việc so sánh các kết quả.
Các mẫu thử phải được thử nghiệm trong điều kiện đạt độ ẩm (12 ± 3) % hoặc độ ẩm cân bằng tại địa điểm nơi tre sẽ được sử dụng và được xử lý bảo quản cùng phương pháp được coi là tiêu chuẩn.
Số lượng mẫu thử được chuẩn bị cho mỗi thử nghiệm phải đủ để thiết lập dữ liệu cho đặc trưng mong muốn với khoảng tin cậy 75 % hoặc được chỉ ra trong tiêu chuẩn phân hạng. Khuyến nghị số lượng mẫu thử cho mỗi phép thử không ít hơn 30 mẫu.
7 Xác định độ ẩm
7.1 Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy khô kiệt
7.1.1 Thiết bị, dụng cụ
7.1.1.1 Cân
Thích hợp để cân mẫu thử có độ chính xác đến 0,5 % khối lượng mẫu thử.
7.1.1.2 Tủ sấy
Có khả năng sấy tre đến khi đạt được khối lượng không đổi.
7.1.2 Chuẩn bị mẫu thử
Mẫu thử để xác định độ ẩm phải được chuẩn bị ngay sau mỗi phép thử cơ học. Mẫu được lấy sát vị trí bị phá hủy, được cân và cho vào tủ sấy. Số lượng mẫu thử độ ẩm phải tương đương với số lượng mẫu thử cơ học.
Nếu sử dụng các mẫu đối chứng, các mẫu này phải được chuẩn bị ngay sau mỗi phép thử cơ học và được sấy trong tủ sấy.
7.1.3 Cách tiến hành
Các mẫu thử phải được cân với độ chính xác ít nhất là 0,5 % khối lượng mẫu thử khô trước khi đặt vào tủ sấy ở nhiệt độ (103 ± 2) °C. Khối lượng của mẫu thử trước khi sấy là mi.
Sau 24 h, khối lượng mẫu phải được ghi lại đều đặn trong khoảng thời gian không ít hơn 2 h. Quá trình sấy được coi là hoàn thành khi chênh lệch giữa các lần xác định khối lượng liên tiếp không vượt quá 0,5 % khối lượng đo được. Khối lượng của mẫu thử sau khi sấy là m0.
7.1.4 Tính và biểu thị kết quả
Độ ẩm, w, của mỗi mẫu thử được tính theo công thức (1) là tỷ lệ phần trăm giữa khối lượng nước có trong thân tre so với khối lượng thân tre sấy khô kiệt.
|
|
(1) |
trong đó:
mi là khối lượng ban đầu của mẫu thử, tính bằng gam (g);
m0 là khối lượng sấy khô kiệt của mẫu thử, tính bằng gam (g).
Cả mi và m0 đều được cân với độ chính xác đến 0,5 % khối lượng mẫu khô. Giá trị tính toán w sẽ được lấy làm đại diện cho toàn bộ các mẫu thử.
7.2 Xác định độ ẩm bằng máy đo độ ẩm
7.2.1 Tổng quan
Máy đo độ ẩm có thể đủ chính xác để đo độ ẩm của mẫu thử, miễn là máy đo được hiệu chuẩn theo các phép đo độ ẩm xác định bằng phương pháp sấy khô kiệt mô tả theo 7.1. Máy đo độ ẩm thương mại có khoảng đo tin cậy với tre có độ ẩm trong khoảng từ 5 % đến 25 %.
7.2.2 Thiết bị, dụng cụ
7.2.2.1 Máy đo độ ẩm
Chấp nhận bất kỳ thiết kế máy đo độ ẩm nào được hiệu chuẩn cho loài tre có liên quan (sử dụng phương pháp so sánh với phương pháp sấy khô kiệt được mô tả theo 7.1) và có khả năng thực hiện phép đo riêng lẻ với sai số không quá 2% ở độ ẩm từ 7 % đến 28 %.
7.2.3 Cách tiến hành
Đo độ ẩm của mẫu thử hoặc mẫu đối chứng tại một vị trí bên trong chiều dày thành tre. Các phép đo không nên thực hiện trên bề mặt của thành tre mà nên thực hiện tại các mặt cắt ngang mới cắt hoặc bằng cách cắm sâu đầu đo của máy đo độ ẩm vào thành tre.
Vùng thực hiện các phép đo không được có bất kỳ bụi bẩn hoặc khuyết tật nào nhìn thấy được. Cắm sâu đầu đo của máy đo độ ẩm vào mặt cắt ngang của thành tre sao cho đường giữa hai đầu kim đo nằm trong vật liệu tre.
Thực hiện ít nhất ba phép đo trong mỗi vùng đo, cách nhau 10 mm đến 15 mm để tránh bất kỳ sai số nào do đầu kim đo đâm vào khuyết tật không nhìn thấy được.
7.2.4 Tính và biểu thị kết quả
Tính giá trị trung bình của ba phép đo riêng biệt và biểu thị bằng độ ẩm trung bình, IV, dưới dạng phần trăm khối lượng, chính xác đến 1 %.
7.2.5 Báo cáo thử nghiệm
Báo cáo thử nghiệm bao gồm các nội dung nêu trong 5.4.
8 Xác định khối lượng riêng
8.1 Tổng quan
Điều này quy định ba phương pháp xác định khối lượng riêng của tre. Đối với hầu hết các ứng dụng khoa học và thương mại, việc xác định khối lượng riêng tại thời điểm thử nghiệm ρtest là phù hợp và phải được tính toán từ khối lượng và thể tích tại thời điểm thử nghiệm. Để có thể so sánh giữa các giá trị khối lượng riêng được báo cáo tại thời điểm thử nghiệm phải được hiệu chuẩn về độ ẩm 12 %, ρ12.
Đối với một số mục đích khoa học và so sánh chính xác giữa các giá trị được báo cáo thì khối lượng riêng cơ bản, ρ, là đại lượng quan trọng nhất. Khối lượng riêng cơ bản được xác định từ khối lượng khô kiệt và thể tích của mẫu tre tươi vì các đại lượng này không phụ thuộc vào điều kiện môi trường.
8.2 Thiết bị, dụng cụ
8.2.1 Dụng cụ đo
Có khả năng xác định kích thước mẫu thử chính xác đến 0,1 mm.
8.2.2 Cân
Thích hợp để cân mẫu thử có độ chính xác đến 0,5 % khối lượng mẫu thử.
8.2.3 Thiết bị
Thiết bị để xác định độ ẩm theo 7.1.
8.3 Chuẩn bị mẫu thử
Khối lượng riêng của tre thay đổi theo mặt cắt ngang và dọc theo chiều dài thân tre. Do đó, việc lấy mẫu phải được lựa chọn cẩn thận để phản ánh các giá trị khối lượng riêng mong muốn. Toàn bộ thân tre để làm mẫu thử được ưu tiên sử dụng, trong đó, phương pháp ngâm ngập mẫu được sử dụng để thu được thể tích mẫu thử, mặc dù có thể chấp nhận ước tính thể tích từ các phép đo hình học, miễn là hình dạng của mẫu thử cho phép thu được các phép đo chính xác. Phương pháp ngâm ngập mẫu (nguyên tắc của Áccimét) cho phép xác định thể tích mẫu với điều kiện độ ẩm của mẫu thử vượt quá điểm bão hòa sợi tại thời điểm đo thể tích hoặc xem xét nước hấp thụ trong quá trình ngâm (ví dụ: Cân khối lượng trước và sau khi ngâm).
Mẫu thử để xác định khối lượng riêng tại thời điểm thử nghiệm, ρtest, phải được chuẩn bị ngay sau mỗi phép thử cơ học. Mẫu được lấy sát vị trí bị phá hủy. Số lượng mẫu thử khối lượng riêng phải tương đương với số lượng mẫu thử tính chất vật lý hoặc cơ học. Nếu sử dụng các mẫu đối chứng, các mẫu này phải được chuẩn bị ngay sau mỗi phép thử cơ học.
8.4 Cách tiến hành
Đo kích thước mẫu thử, chính xác đến 0,1 mm và tính thể tích hoặc xác định thể tích bằng một phương pháp phù hợp khác (ví dụ: phương pháp ngâm ngập mẫu) có độ chính xác đến 0,5 % thể tích mẫu thử. Xác định khối lượng riêng cơ bản, ρ với mẫu tre tươi. Để xác định khối lượng riêng tại thời điểm thử nghiệm, ρtest, đo thể tích mẫu ngay sau khi kiểm tra cơ học. Trường hợp sau, xác định độ ẩm, w, được mô tả theo Điều 7.
Đối với khối lượng riêng tại thời điểm thử nghiệm, ρtest, xác định khối lượng của mẫu thử me, với độ chính xác 0,5 % khối lượng mẫu thử.
Đối với khối lượng riêng cơ bản, ρ, sấy khô các mẫu thử đến khối lượng khô kiệt (xem 7.1.3). Tiến hành cân ngay sau khi sấy khô. Xác định khối lượng khô kiệt của mẫu thử, m0, với độ chính xác 0,5 % khối lượng mẫu thử.
8.5 Tính và biểu thị kết quả
Khối lượng riêng tại thời điểm thử nghiệm, ρtest, được tính theo công thức (2):
|
ρtest = me / V |
(2) |
trong đó:
me là khối lượng của mẫu thử, tính bằng gam (g);
V là thể tích của mẫu thử, tính bằng xăngtimét khối (cm3).
Khối lượng riêng tại độ ẩm 12 %, ρ12, được tính theo công thức (3):
|
|
(3) |
trong đó
w là độ ẩm tại thời điểm thử nghiệm được xác định theo Điều 7, biểu thị bằng số thập phân;
Khối lượng riêng cơ bản, ρ, được tính theo công thức (4):
|
ρ = m0 / Vw >30 |
(4) |
trong đó:
m0 là khối lượng sấy khô kiệt của mẫu thử, tính bằng gam (g);
Vw>30 là thể tích của mẫu tre tươi, tính bằng xăngtimét khối (cm3).
Kết quả được biểu thị bằng gam trên xăngtimét khối (g/cm3). Giá trị này có thể chuyển đổi thành kilôgam trên mét khối (kg/m3) bằng cách nhân các giá trị tính được với 103.
8.6 Báo cáo thử nghiệm
Báo cáo thử nghiệm bao gồm các nội dung nêu trong 5.4.
9 Xác định khối lượng trên một đơn vị chiều dài
9.1 Nguyên tắc
Điều này quy định hai phương pháp xác định khối lượng trên một đơn vị chiều dài của thân tre. Phương pháp này chỉ thích hợp cho các mẫu có mặt cắt ngang toàn bộ của thân tre. Đối với hầu hết các ứng dụng khoa học và thương mại, việc xác định khối lượng trên một đơn vị chiều dài tại thời điểm thử nghiệm hoặc mẫu tre tươi, q, là phù hợp và phải được tính toán từ khối lượng và chiều dài thân tre thử nghiệm. Để có thể so sánh giữa các giá trị được báo cáo, khối lượng trên một đơn vị chiều dài tại thời điểm thử nghiệm phải được hiệu chuẩn về khối lượng trên một đơn vị chiều dài tại độ ẩm 12 %, q12.
9.2 Thiết bị, dụng cụ
9.2.1 Dụng cụ đo (thước dây)
Có khả năng xác định chiều dài thân tre với độ chính xác 0,5 %.
9.2.2 Cân
Thích hợp để cân mẫu thử có độ chính xác 0,5 %.
9.2.3 Thiết bị
Thiết bị để xác định độ ẩm theo 7.1.
9.3 Chuẩn bị mẫu thử
Các mẫu có mặt cắt ngang toàn bộ thân tre phải được chuẩn bị có chiều dài biểu diễn được khối lượng trung bình trên một đơn vị chiều dài mong muốn. Thân tre nên được cắt vuông góc ở hai đầu. Thân tre thử nghiệm phải được lựa chọn theo Điều 6.
9.4 Cách tiến hành
Đo chiều dài của mẫu thử với độ chính xác tối thiểu là 0,5 %. Để xác định khối lượng trên một đơn vị chiều dài tại thời điểm thử nghiệm, đo chiều dài ngay trước khi thực hiện phép thử cơ học và xác định độ ẩm, w, như theo Điều 7.
Xác định khối lượng của mẫu thử với độ chính xác 0,5 % khối lượng mẫu thử.
9.5 Tính và biểu thị kết quả
Khối lượng trên một đơn vị chiều dài tại thời điểm thử nghiệm hoặc mẫu tre tươi, q, được tính theo công thức (5):
|
q = me / L |
(5) |
trong đó:
me là khối lượng mẫu thử, tính bằng gam (g);
L là chiều dài mẫu thử, tính bằng milimét (mm).
Khối lượng trên một đơn vị chiều dài tại độ ẩm 12 %, q12, được tính theo công thức (6):
|
|
(6) |
trong đó
w là độ ẩm tại thời điểm thử nghiệm được xác định theo Điều 7, được biểu thị dưới dạng số thập phân.
Kết quả được biểu thị bằng gam trên milimét (g/mm). Ngoài ra, các kết quả có thể được biểu thị bằng kilôgam trên mét (kg/m).
10 Xác định độ bền nén và môđun đàn hồi nén song song với sợi
10.1 Thiết bị, dụng cụ
10.1.1 Thiết bị thử
Các thử nghiệm phải được thực hiện trên thiết bị thử nghiệm phù hợp, có khả năng đo tải trọng nén với độ chính xác tối thiểu đến 1 %. ít nhất một trực của thiết bị thử nghiệm phải được thiết kế có bề mặt gối đỡ hình cầu để đảm bảo tải trọng được tác dụng đồng tâm, thể hiện trên Hình 1.
10.1.2 Lớp đệm trung gian
Giữa hai tấm gia tải bằng thép của thiết bị và giữa hai đầu của mẫu thử phải có một lớp đệm trung gian nhằm giảm thiểu lực ma sát và hạn chế lực hướng vào giữa các đầu mẫu. Tốt nhất là sử dụng lớp đệm trung gian bao gồm các miếng đệm bằng thép có khả năng định hướng xuyên tâm, miếng polytetrafluoroethylene (PTFE), các tấm với hợp chất phủ chứa lưu huỳnh.
CHÚ DẪN:
D là đường kính ngoài;
δ là chiều dày thành tre;
F là tải trọng;
L là chiều dài mẫu thử (L nhỏ hơn D hoặc 10δ. Nếu D <20 mm, L = 2D);
1 tấm gia tài phía trên với gối đỡ hình cầu;
2 lớp đệm trung gian;
3 mẫu thử nghiệm;
4 tấm gia tải phía dưới.
Hình 1 - Mô tả thiết bị nén
10.2 Chuẩn bị mẫu thử
Thân tre thử nghiệm phải được lựa chọn theo Điều 6.
Thử nghiệm nén song song với sợi phải được thực hiện trên các mẫu thử, trong đó, 50 % mẫu thử có đốt và 50 % mẫu thử không có đốt. Chiều dài của mẫu thử phải được lấy bằng giá trị nhỏ hơn đường kính ngoài, D, hoặc 10 lần chiều dày thành tre, 10δ. Tuy nhiên, nếu D nhỏ hơn hoặc bằng 20 mm thì chiều dài mẫu thử có thể được lấy bằng hai lần đường kính ngoài, 2D, bất kể giá trị của 5. Các đốt tre, nếu có, sẽ được bố trí ở khoảng giữa mẫu.
Hai mặt đầu mẫu phải song song với nhau và vuông góc với trục dọc của mẫu thử; các mặt đầu phải phẳng với độ lệch tối đa là 1 % đường kính.
Để xác định môđun đàn hồi nén song song với sợi, Ec,0, hai hoặc nhiều thiết bị đo biến dạng điện trở phải được gắn cố định song song với trục tải, cách đều nhau xung quanh chu vi ở khoảng giữa của mẫu thử. Ngoài ra, cho phép sử dụng đồng hồ đo cơ khí được gắn bên ngoài (ví dụ: đồng hồ đo dạng kẹp hoặc dạng nén).
10.3 Cách tiến hành
Đo chiều dài mẫu thử, L và chiều dày thành tre, δ với độ chính xác 0,1 m.m.
Mẫu thử được đặt sao cho trục của nó thẳng hàng với trục tải của máy thử. Tác dụng một tải trọng ép ban đầu với trị số không lớn hơn 1 % tải trọng phá hủy dự kiến để giữ mẫu thử.
Việc đặt tải trọng phải phù hợp theo 5.2.
Nếu có thể, cần ghi lại các giá trị đo biến dạng trong suốt thời gian thử với số lượng đủ để vẽ chính xác được đồ thị quan hệ tải trọng - biến dạng để từ đó xác định được Ec,0.
Ghi lại giá trị của tải trọng cực đại mà tại đó mẫu bị phá hủy, Fult. Nếu quan sát thấy đặc tính dẻo thì tải trọng cực đại được coi là xuất hiện ở biến dạng 0,1.
Sau mỗi phép thử, lấy mẫu để xác định độ ẩm theo Điều 7.
10.4 Tính và biểu thị kết quả
Độ bền nén song song với sợi, fc,0, được tính theo công thức (7):
|
ƒc,0 = Fult / A |
(7) |
trong đó:
Fult là tải trọng cực đại tại thời điểm mẫu bị phá hủy, tính bằng Niutơn (N);
A là diện tích mặt cắt ngang, xác định theo Điều 4, tính bằng milimét vuông (mm2).
Môđun đàn hồi nén song song với sợi, Ec,0, được tính dựa theo các cặp ứng suất và biến dạng ở 20 % và 60 % của Fult, Ec,0 được tính theo công thức (8):
|
|
(8) |
trong đó:
F20, F60 là tải trọng tác động, tính bằng Niutơn (N), tại điểm 20 % và 60 % của Fult;
ε20, ε60 là giá trị trung bình của các số đọc trên các thiết bị đo biến dạng thu được ở 20 % và 60 % của Fult tương ứng.
10.5 Báo cáo thử nghiệm
Báo cáo thử nghiệm bao gồm các nội dung nêu trong 5.4. Dạng phá hủy quan sát được đối với mỗi thử nghiệm phải được báo cáo. Chất liệu của lớp đệm trung gian được sử dụng phải được báo cáo.
11 Xác định độ bền kéo và môđun đàn hồi kéo song song với sợi
11.1 Thiết bị, dụng cụ
Các thử nghiệm phải được thực hiện trên thiết bị thử nghiệm phù hợp có khả năng đo tải trọng kéo với độ chính xác đến 1 %. Các má kẹp của thiết bị thử kéo phải đảm bảo rằng tải trọng được tác dụng đồng tâm dọc theo trục dọc của mẫu thử và phải ngăn được sự xoắn dọc theo trục của mẫu thử. Các má kẹp phải ép lên mẫu thử vuông góc với các sợi. Các má kẹp cũng phải được hạn chế xoay quanh cả hai trục chính của mẫu thử.
11.2 Chuẩn bị mẫu thử
Thân tre thử nghiệm phải được lựa chọn theo Điều 6.
Mỗi thân tre lấy ít nhất ba mẫu thử để tính đến sự biến động bên trong thân tre.
Các thử nghiệm kéo song song với sợi phải được thực hiện trên các mẫu theo hướng xuyên tâm có kích thước mặt cắt ngang hình chữ nhật với chiều rộng bằng chiều dày thành tre, δ, và chiều rộng mẫu thử, b, bằng một nửa chiều dày thành tre hoặc nhỏ hơn. Chiều rộng mẫu thử không vượt quá 20 mm (xem Hình 2). Mẫu thử phải bao gồm một đốt nằm trong phần làm việc.
Hướng chính của sợi phải song song với trục dọc của phần làm việc của mẫu thử. Chiều dài phần làm việc phải nằm trong khoảng 50 mm đến 100 mm.
Các đầu được kẹp của các mẫu thử theo hướng xuyên tâm phải có các “miếng dán phụ” bằng gỗ mềm (hoặc vật liệu tương tự) mỏng theo chiều rộng của mẫu, δ, để cho thiết bị thử nghiệm kẹp chặt mẫu thử. Các mẫu phải đồng tâm và đảm bảo rằng sự phá hủy xảy ra trong phạm vi phần làm việc của mẫu thử và hạn chế tối thiểu sự tập trung ứng suất trong vùng truyền lực.
CHÚ DẪN:
δ là chiều dày thành tre;
b là chiều rộng mẫu thử (b < (δ/2) < 20 mm);
1 mặt cắt ngang của thân tre;
2 chiều dài phần làm việc từ 50 mm đến 100 mm;
3 các miếng dán phụ.
Hình 2 - Hướng mẫu kéo và miếng dán phụ
Để xác định môđun đàn hồi kéo song song với sợi, Et,0, một thiết bị đo biến dạng điện trở phải được cố định ở giữa chiều dài phần làm việc song song với trục tải của mẫu thử. Ngoài ra, cho phép sử dụng đồng hồ đo cơ khí được gắn bên ngoài (ví dụ: đồng hồ đo dạng kẹp hoặc dạng nén).
11.3 Cách tiến hành
Đo các kích thước mặt cắt ngang, δ, b (xem Hình 2) của mẫu thử với độ chính xác 0,1 mm tại ba vị trí dọc theo chiều dài phần làm việc và tính diện tích mặt cắt ngang trung bình của phần làm việc của mẫu thử kéo song song với sợi theo công thức (9):
|
Ag = δ x b |
(9) |
Kẹp hai đầu của mẫu thử vào các má kẹp của thiết bị thử sao cho lực kẹp hướng qua kích thước mòng hơn của mẫu thử (tức là kích thước chiều rộng mẫu thử, b).
Việc đặt tải trọng phải phù hợp theo 5.2.
Nếu có thể, cần ghi lại các giá trị đo biến dạng trong suốt thời gian thử với số lượng đủ để vẽ chính xác được đồ thị quan hệ tải trọng - biến dạng để từ đó xác định được Et,0.
Ghi số của tải trọng cực đại, Fult, và dạng phá hủy. Kết quả nhận được của các mẫu thử mà có điểm phá hủy nằm ngoài phần làm việc sẽ bị loại khỏi phân tích độ bền, nhưng có thể được đưa vào tính toán môđun đàn hồi.
Sau mỗi phép thử, lấy mẫu ở phần làm việc để xác định độ ẩm theo Điều 7.
11.4 Tính và biểu thị kết quả
Độ bền kéo song song với sợi, ft,0, được tính theo công thức (10):
|
|
(10) |
trong đó:
Fult là tải trọng cực đại tại thời điểm mẫu bị phá hủy, tính bằng Nuiton (N);
Ag là diện tích mặt cắt ngang trung bình của phần làm việc của mẫu thử kéo song song với sợi, xác định theo 11.3, tính bằng milimet vuông (mm2)
Môđun đàn hồi kéo song song với sợi, Et,0, phải được tính dựa theo các cặp ứng suất và biến dạng ở 20 % và 60 % của Fult. Et,0 được tính theo công thức (11):
|
|
(11) |
trong đó:
F20, F60 là tải trọng tác động, tính bằng Niutơn (N), tại điểm 20 % và 60 % của Fult;
ε20, ε60 là giá trị biến dạng đo được ở 20 % và 60 % của Fult tương ứng.
11.5 Báo cáo thử nghiệm
Đối với mỗi thân tre được thử nghiệm, trong số ba mẫu thử nghiệm (hoặc nhiều hơn), chỉ có giá trị độ bền kéo song song với trục dọc thân tre thấp nhất được báo cáo. Báo cáo thử nghiệm bao gồm các nội dung nêu trong 5.4. Cách sử dụng má kẹp, kẹp vào hai miếng dán phụ của mẫu thử và cách thực hiện bằng phương pháp kéo dùng đầu kẹp cũng phải được báo cáo.
12 Xác định độ bền uốn và môđun đàn hồi uốn song song với sợi
12.1 Tổng quan
Điều này quy định phương pháp xác định mô men uốn phá hủy mẫu, độ bền uốn song song với sợi, môđun đàn hồi uốn và môđun đàn hồi biểu kiến khi uốn song song với sợi đối với thân tre.
12.2 Thiết bị, dụng cụ
12.2.1 Thiết bị thử
Có khả năng đo tải trọng với độ chính xác đến 1 % và độ võng với độ chính xác 1 mm.
12.2.2 Thiết bị uốn
Có khả năng gia tài tại hai điểm bằng nhau lên mẫu thử được đỡ (tức là uốn bốn điểm) gây ra vùng có mô men không đổi giữa các điểm tải. Các tải trọng tác dụng và phản lực tại các gối đỡ phải được tác dụng lên các thân tre bằng bổn gối tựa giống nhau giúp phân bổ các điểm tải trọng một cách đồng đều nhất có thể lên xung quanh một nửa chu vi của thân tre và dọc theo một khoảng cách đủ dài để tránh làm dập thành tre. Tại các gối đỡ, thân tre sẽ được phép xoay tự do quanh trục uốn của nó (tức là không bị hạn chế mô men). Xem Hình 3.
12.2.3 Thiết bị đo độ võng
Có khả năng đo chuyển vị thẳng đứng ở khoảng cách giữa (L / 2) với độ chính xác tối thiểu đến 1 mm.
CHÚ DẪN:
a khoảng cách cắt
F tải trọng
L khoảng cách giữa hai gỗ đỡ
Δ độ võng
1 dầm
2 gối tựa
3 vị trí đo biến dạng
Hình 3 - Sơ đồ thử nghiệm uốn
12.3 Chuẩn bị mẫu thử
Thân tre thử nghiệm phải được lựa chọn theo Điều 6.
Để có được sự phá hủy khi uốn, khoảng cách giữa mỗi gối đỡ và điểm gần nhất của tác dụng tải (khoảng cách cắt a trong Hình 3) ít nhất phải là 10D, trong đó D là đường kính ngoài của thân tre được xác định theo 3.9. cả hai khoảng cách cắt phải có cùng chiều dài. Khoảng cách tối thiểu giữa các điểm truyền tải là 10D, do đó chiều dài thân tre tối thiểu là 30D.
12.4 Cách tiến hành
Đặt thân tre vào thiết bị uốn, thân tre tựa trên hai gối đỡ để ổn định vào vị trí của nó. Đặt hai gối tựa truyền tải lên phía trên của thân tre sao cho cả cụm ở tư thế chắc chắn. Căn chỉnh thân tre, bốn gối tựa, tải trọng và các gối đỡ nằm trong một mặt phẳng thẳng đứng.
Việc đặt tải trọng phải phù hợp theo 5.2.
Quan sát các vết nứt và vị trí của chúng. Mô tả đặc điểm và vị trí phá hủy. Phá hủy xảy ra trong vùng mô men không đổi sẽ được coi là phá hủy khi uốn. Các phá hủy xảy ra có thể do cắt, uốn hoặc sự kết hợp của những nguyên nhân này nên được loại khỏi các phân tích mô men uốn và độ bền uốn, nhưng có thể được đưa vào tính môđun đàn hồi.
Sau mỗi phép thử, lấy mẫu càng gần vị trí phá hủy càng tốt để xác định độ ẩm theo Điều 7.
12.5 Tính và biểu thị kết quả
Đối với sự phá hủy do uốn xảy ra trong vùng mô men không đổi, mô men uốn cực đại, Mult, sẽ được tính toán theo công thức (12):
|
|
(12) |
trong đó:
Fult là tải trọng cực đại (tổng tải trọng tác dụng lên hai điểm), tính bằng Niutơn (N);
a là khoảng cách cắt (xem Hình 3), tính bằng milimét (mm).
Độ bền uốn song song với sợi, ƒm,0, được tính theo công thức (13):
|
|
(13) |
trong đó
Mult là mô men uốn cực đại theo công thức (12); tính bằng Niuton milimét (Nmm);
D là đường kính ngoài theo Điều 4 được đo gần điểm phá hủy mẫu, tính bằng milimet (mm);
IB là mô men quán tính theo Điều 4, được tính từ đường kính và chiều dày thành tre thu được gần điểm phá hủy, tính bằng milimét mũ bốn (mm4).
Độ cứng uốn tiếp tuyến của thân tre, Em,0 . IB, được xác định bởi độ dốc của phần tuyến tính của biểu đồ quan hệ tải trọng - độ võng, được xác định trong khoảng từ 20 % đến 60 % khả năng chịu lực giới hạn. Em,0, IB, được tính theo công thức (14):
|
|
(14) |
trong đó:
F20, F60 là tải trọng tác dụng, tính bằng Niutơn (N), tương ứng 20 % và 60 % của Fult;
Δ20, Δ60 là độ võng, tính bằng milimét (mm), tương ứng 20 % và 60 % của Fult;
L là chiều dài mẫu thử/ khoảng cách giữa hai gối đỡ (xem Hình 3), tính bằng milimét (mm);
a là khoảng cách cắt (xem Hình 3), tính bằng milimét (mm).
Mô đun đàn hồi biểu kiến khi uốn song song với sợi, Em,0, có thể được xác định bằng cách chia Độ cứng uốn tiếp tuyến, Em,0 . IB cho IB.
12.6 Báo cáo thử nghiệm
Báo cáo thử nghiệm bao gồm các nội dung nêu trong 5.4. Kiểu và vị trí phá hủy quan sát được phải được báo cáo cho mỗi thử nghiệm.
13 Xác định độ bền cắt song song với sợi
13.1 Thiết bị, dụng cụ
13.1.1 Thiết bị thử
Các thử nghiệm phải được thực hiện trên thiết bị thử nghiệm phù hợp, có khả năng đo tải trọng nén với độ chính xác tối thiểu đến 1 %. ít nhất một trục của thiết bị thử nghiệm phải được thiết kế có bề mặt gối đỡ hình cầu để đảm bảo tải trọng được tác dụng đồng tâm, thể hiện trên Hình 4.
13.1.2 Miếng đệm
Đầu phía dưới của mẫu thử được đặt trên hai miếng đệm có góc vuông đối đỉnh nhau và tải trọng được truyền đến mẫu qua hai miếng đệm có góc vuông đối đỉnh nhau ở đầu trên của mẫu thử. Với cách bố trí đỡ mẫu và truyền tải như vậy, kết quả là mẫu thử có bốn diện tích cắt như trong Hình 4. Tâm của các miếng đệm trên và dưới phải được căn chỉnh với trục thẳng đứng của thiết bị thử nghiệm và được cố định sao cho chúng không thể di chuyển tương đối với nhau (tức là được gắn cố định vào các tấm gia tài trên và dưới).
CHÚ DẪN:
δ là chiều dày thành tre;
D là đường kính ngoài;
F là tải trọng;
L là chiều dài mẫu thử (L nhỏ hơn D hoặc 106. Nếu D < 20 mm, L = 2D);
1 tấm gia tải phía trên với gối đỡ hình cầu;
2 miếng đệm;
3 mẫu tre thử nghiệm;
4 tấm gia tải phía dưới;
5 diện tích cắt, thường được tính δ x i
Hình 4 - Thử nghiệm cắt
13.2 Chuẩn bị mẫu thử
Thân tre thử nghiệm phải được lựa chọn theo Điều 6.
Phép thử cắt song song với sợi được tiến hành trên mẫu với 50 % có đốt và 50 % không có đốt tre. Chiều dài của mẫu thử được lấy bằng giá trị nhỏ hơn đường kính ngoài, D, hoặc 10 lần chiều dày thành tre, 10δ. Tuy nhiên, nếu D nhỏ hơn hoặc bằng 20 mm thì chiều dài mẫu thử có thể được lấy bằng hai lần đường kính ngoài, 2D, bất kể giá trị của δ.
Hai mặt đầu mẫu phải song song với nhau và vuông góc với trục chiều dài của mẫu thử; các mặt đầu phải phẳng với độ lệch tối đa là 1 % đường kính ngoài.
13.3 Cách tiến hành
Đo chiều dài mẫu thử, L và chiều dày thành tre, δ tại mỗi mặt phẳng cắt với độ chính xác 0,1 mm.
Mẫu thử được đặt sao cho trục của nó thẳng hàng với trục của tấm gia tải của thiết bị và tâm của mẫu trùng với tâm của các miếng đệm. Tác dụng một tải trọng ép ban đầu với trị số không lớn hơn 1 % tải trọng phá hủy dự kiến để giữ mẫu thử.
Việc đặt tải trọng phải phù hợp theo 5.2.
Ghi lại giá trị của tải trọng cực đại mà tại đó mẫu bị phá hủy, Fult và số diện tích bị phá hủy.
Sau mỗi phép thử, lấy mẫu để xác định độ ẩm theo Điều 7.
13.4 Tính và biểu thị kết quả
Độ bền cắt, fv, được tính theo công thức (15):
|
|
(15) |
trong đó:
Fult là tải trọng cực đại tại thời điểm mẫu bị phá hủy, tính bằng Niutơn (N);
Σ(δ x L) là tổng của bốn giá trị diện tích được đo tại các mặt phẳng cắt, tính bằng milimét vuông (mm2).
Phá hủy không có khả năng xảy ra đồng thời ở cả bốn mặt phẳng. Do đó, fv được hiểu là độ bền giới hạn dưới.
13.5 Báo cáo thử nghiệm
Báo cáo thử nghiệm bao gồm các nội dung nêu trong 5.4. Số lượng mặt phẳng phá hủy quan sát được phải được báo cáo.
14 Xác định độ bền kéo vuông góc với sợi
14.1 Thiết bị, dụng cụ
14.1.1 Thiết bị thử
Các thử nghiệm phải được thực hiện trên thiết bị thử nghiệm phù hợp, có khả năng đo tải trọng nén với độ chính xác tối thiểu đến 1 %.
14.1.2 Dụng cụ chốt kéo tách
Chốt kéo tách (xem Hình 5) có khả năng truyền lực kéo đến cụm chốt kéo tách. Ngoài lực kéo trực tiếp, một lực bên trong mẫu thử được tạo ra thông qua cụm chốt kéo tách.
CHÚ DẪN:
D là đường kính ngoài;
d là đường kính lõ khoan;
δ là chiều dày thành tre;
L là chiều dài mẫu thử;
1 trục mẫu thử;
2 trục của chốt kéo tách.
Hình 5 - Sơ đồ dụng cụ chốt kéo tách và mẫu thử nghiệm
14.2 Chuẩn bị mẫu thử
Thân tre thử nghiệm phải được lựa chọn theo Điều 6.
Thử nghiệm kéo vuông góc với sợi được thực hiện trên các mẫu tre không có đốt. Chiều dài của mẫu được lấy bằng đường kính của mẫu cộng với đường kính lỗ khoan, d, (xem Hình 5); nghĩa là: L = D + d.
Đường kính lỗ khoan, d, được chọn nằm trong khoảng từ 0,25D đến 0,50D. Trục của lỗ khoan phải vuông góc với trục của mẫu và xuyên qua phía đối diện của mẫu thử. Nếu có thể, cả hai nửa của thành tre nên được khoan với cùng một thao tác. Đường kính của cụm chốt kéo tách xuyên qua lỗ khoan không được nhỏ hơn 0,95d.
14.3 Cách tiến hành
Đo chiều dài mẫu thử, L, chiều dày thành tre, δ, và đường kính lỗ khoan, d, trên mỗi mặt của mẫu thử với độ chính xác 0,1 mm.
Mẫu thử được đặt sao cho trục của nó vuông góc với hướng chuyển động của thiết bị kéo.
Tác dụng một tải trọng kéo ban đầu với trị số không lớn hơn 1 % tải trọng phá hủy dự kiến để loại bỏ bất kỳ độ chùng nào giữa chốt kéo tách và lỗ khoan.
Việc đặt tải trọng phải phù hợp theo 5.2.
Ghi lại giá trị của tải trọng cực đại mà tại đó mẫu bị phá hủy, Fult và số diện tích bị phá hủy.
Sau mỗi phép thử, lấy mẫu để xác định độ ẩm theo Điều 7.
14.4 Tính và biểu thị kết quả
Độ bền kéo vuông góc với sợi, ft,90, được tính theo công thức (16):
|
|
(16) |
trong đó
Fult là tải trọng cực đại tại thời điểm mẫu bị phá hủy, tính bằng Niutơn (N);
δ là chiều dày trung bình của mẫu thử, tính bằng milimét (mm), là giá trị trung bình của bốn phép đo chiều dày thành tre dọc theo mặt phẳng của vết phá hủy; thông thường các phép đo này được thực hiện sau khi mẫu đã thử nghiệm;
L là chiều dài của mẫu thử, tính bằng milimét (mm);
d là đường kính lỗ khoan, tính bằng milimét (mm).
14.5 Báo cáo thử nghiệm
Báo cáo thử nghiệm bao gồm các nội dung nêu trong 5.4.
15 Xác định độ bền uốn và môđun đàn hồi uốn vuông góc với sợi
15.1 Tổng quan
Điều này quy định phương pháp xác định độ bền uốn vuông góc với sợi của mẫu thử từ thân tre. Phép thử bao gồm tác dụng một lực nén vuông góc với trục của đoạn thân tre không có đốt. Ở đây dẫn đến một cơ chế phá hủy phức tạp tạo ra một cặp vòng cung qua nhiều điểm do các điểm xoay hình thành tại các vị trí có mô men cực đại xung quanh chu vi của phần thân tre (Hình 6). Từ đó, có thể xác định được độ bền uốn biểu kiến của thân tre. Do các điều kiện ứng suất khác nhau trong các góc phần tư tải trọng/ phản lực (được quy ước là Bắc-Nam, N-S) và các góc phần tư trực giao (Đông-Tây, E-W) (Hình 6) nên cần có các phép tính riêng cho các vị trí này.
15.2 Thiết bị, dụng cụ
15.2.1 Thiết bị thử
Các thử nghiệm phải được thực hiện trên thiết bị thử nghiệm phù hợp, có khả năng tác dụng lực nén đồng tâm với độ chính xác tối thiểu đến 1 %.
15.2.2 Miếng đệm đỡ mẫu
Miếng đệm đỡ mẫu bằng gỗ lá kim hoặc cao su tổng hợp được yêu cầu đỡ mẫu ở cả hai bề mặt N và S. Các miếng đệm này phải kéo dài toàn bộ chiều dài của mẫu thử và phải có chiều rộng tối thiểu là 5 mm.
15.2.3 Thiết bị đo độ võng
Nếu tính môđun đàn hồi của thân tre khi uốn vuông góc với sợi, Em,90, thì cần phải có thiết bị đo độ võng tương đối của các điểm N và S của mẫu thử với độ chính xác tối thiểu 1 %.
Độ dịch chuyển đo trực tiếp từ hành trình đầu nén của thiết bị thử nghiệm không phải là phương pháp được phép để xác định Δ trong thử nghiệm này.
CHÚ DẪN:
δ là chiều dày thành tre;
D là đường kính ngoài;
h là khoảng cách chuyển dịch của đường trung hòa đến đường trung tâm của thành tre;
R là bán kính từ đường trung tâm của thành tre;
Δ độ võng của điểm N so với điểm S.
Hình 6 - Tiết diện mẫu thử với miếng đệm đỡ mẫu
15.3 Chuẩn bị mẫu thử
Thân tre thử nghiệm phải được lựa chọn theo Điều 6.
Các phép thử nén khi uốn vuông góc với sợi phải được thực hiện trên các mẫu tre không có đốt. Chiều dài của mẫu không được lớn hơn đường kính ngoài, D, của thân tre. Không được sử dụng các mẫu có đường kính thay đổi vượt quá 0,05D trên chiều dài mẫu.
15.4 Cách tiến hành
Ghi lại chiều dài của mẫu, L, đường kính ngoài, D, và chiều dày thành tre, δ, theo Điều 4.
Mẫu thử được đặt với các miếng đệm đỡ mẫu có trục vuông góc với hướng chuyển động của đầu nén của thiết bị. Hướng mẫu thử trong thiết bị phải được ghi chú N-S-E-W theo Hình 6. Tác dụng một tải trọng ban đầu với trị số không lớn hơn 1 % tải trọng phá hủy dự kiến để giữ mẫu thử ở đúng vị trí.
Việc đặt tải trọng phải phù hợp theo 5.2.
Ghi lại tải trọng cực đại, Fult, và góc phần tư theo hướng (N, S, E hoặc W) nơi phá hủy mẫu đã xác định.
Sau mỗi phép thử, lấy mẫu để xác định độ ẩm theo Điều 7.
15.5 Tính và biểu thị kết quả
Chỉ những mẫu bị phá hủy ở góc phần tư theo hướng N-S hoặc E-W mới được đưa vào tính toán kết quả. Các mẫu bị phá hủy ở những vị trí khác xung quanh chu vi thân tre thì không được đưa vào tính kết quả.
Phá hủy mẫu ở vị trí N hoặc S của thân tre
Độ bền uốn biểu kiến vuông góc với sợi ở góc phần tư theo hướng N-S, fm,90,NS, sẽ được xác định theo công thức (17):
|
|
(17) |
trong đó
|
L |
là chiều dài của mẫu thử, tính bằng milimét (mm); |
|
|
δ |
là chiều dày thành tre tại góc phần tư bị phá hủy, tính bằng milimét (mm); |
|
|
R |
là bán kính từ đường trung tâm của thành tre, tính bằng milimét (mm) được tính R = 0,5 (D - δ); |
|
|
Ri |
là bán kính bên trong của thành tre, tính bằng milimét (mm) được tính Ri = 0,5 (D - 2δ); |
|
|
D |
là giá trị trung bình của đường kính ngoài, tính bằng milimét (mm), được lấy bằng giá trị trung bình của các đường kính đo được qua các trục E-W và N-S; |
|
|
h |
là khoảng cách chuyển dịch của đường trung hòa đến đường trung tâm của thành tre, tính bằng milimét (mm), và được tính theo công thức (18): |
|
|
|
(18) |
|
Mult,NS là mô men uốn vuông góc với sợi ở góc phần tư theo hướng N-S; tính bằng Niutơn milimét (Nmm), được tính theo công thức (19):
|
|
(19) |
trong đó:
Fult là tải trọng cực đại, tính bằng Niutơn (N).
Phá hủy mẫu ở vị trí E hoặc W của thân tre
Độ bền uốn biểu kiến vuông góc với sợi ở góc phần tư theo hướng E-W, fm,90,Ew, sẽ được xác định theo công thức (20):
|
|
(20) |
trong đó
|
L, δ , R và h |
được xác định theo 15.4,1; |
|
|
R0 |
là bán kính bên ngoài của thành tre, tính bằng milimét (mm) được tính Ro = 0,5D; |
|
|
Mult,EW |
là mô men uốn vuông góc với sợi ở góc phần tư theo hướng E-W; tính bằng Niutơn milimét (Nmm), được tính theo công thức (21): |
|
|
|
(21) |
|
trong đó:
Fult và R được xác định theo 15.4.1.
Tính môđun đàn hồi của thân tre khi uốn vuông góc với sợi
Môđun đàn hồi của thân tre khi uốn vuông góc với sợi hoặc mô đun đàn hồi biểu kiến vuông góc với trục dọc thân tre lấy trung bình cho tính chất kéo và nén, Em,90, được tính theo công thức (22):
|
|
(22) |
trong đó
|
F20, F60 |
là tải trọng tác dụng, tính bằng Niutơn (N), tương ứng là 20 % và 60 % của Fult; |
|
D |
là đường kính ngoài của thân tre, được xác định theo 3.9; |
|
L và δ |
được xác định theo 15.4.1; |
|
Δ20, Δ60 |
là độ võng tương đối theo phương thẳng đứng giữa các điểm chịu tải (N và S) của thân tre bị nén, được xác định tương ứng ở 20 % và 60 % của Fult |
Báo cáo thử nghiệm
Báo cáo thử nghiệm bao gồm các nội dung nêu trong 5.4.
Thư mục tài liệu tham khảo
[1] TCVN 8164 (ISO 13910), Kết cấu gỗ - Gỗ phân hạng theo độ bền - Phương pháp thử các tính chất kết cấu.
[2] Arce-Villalobos O.A. 1993) Fundamentals of the design of bamboo structures. Master's Thesis, Eindhoven University of Technology, Netherlands, September 1993, 167 pp.
[3] Janssen J. 1981) Bamboo in building structures. Doctoral Thesis, Eindhoven University of Technology, Netherlands, 131 pp.
[4] Richard M.J., & Harries K.A. 2015) On Inherent Bending in Tension Tests of Bamboo, Wood Science and Technology, Vol 49, No.1, pp. 99-119. http://dx.doi.org/10.1007/s00226-014- 0681-9.
[5] Mitch D., Harries K.A., Sharma B. 2010) Charactezation of Splitting Behavior of Bamboo Culms, ASCE Journal of Materials in Civil Engineering, Vol 22, No.11, pp. 1195-1199. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533,0000120
[6] Sharma B., Harries K.A., Ghavami K. 2012) Methods of Determining Transverse Mechanical Properties of Full-Culm Bamboo, Journal of Construction and Building Materials, Vol 38, pp. 627-638. http://dx.doi.org/10.1016/i.conbuildmat.2012.07.116
[7] Indian Standard IS 6874:2008, Method of tests for bamboo.
Mục lục
Lời nói đầu
1 Phạm vi áp dụng
2 Tài liệu viện dẫn
3 Thuật ngữ và định nghĩa
4 Ký hiệu
5 Yêu cầu chung
6 Lấy mẫu và bảo quản mẫu thử
7 Xác định độ ẩm
8 Xác định khối lượng riêng
9 Xác định khối lượng trên một đơn vị chiều dài
10 Xác định độ bền nén và môđun đàn hồi nén song song với sợi
11 Xác định độ bền kéo và môđun đàn hồi kéo song song với sợi
12 Xác định độ bền uốn và môđun đàn hồi uốn song song với sợi
13 Xác định độ bền cắt song song với sợi
14 Xác định độ bền kéo vuông góc với sợi
15 Xác định độ bền uốn và môđun đàn hồi uốn vuông góc với sợi
Thư mục tài liệu tham khảo
Ý kiến bạn đọc
