Nghiên cứu chẩn đoán sức khỏe của dầm sử dụng thông số độ cong

441 NGHIÊN CỨU CHẨN ĐOÁN SỨC KHỎE CỦA DẦM SỬ DỤNG THÔNG SỐ ĐỘ CONG Phạm Thế Nhất, Hoàng Anh Nhật Viện VJIT, Trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh GVHD TS Hà Minh Tuấn TÓM TẮT Hiện nay, các công trìn[.]

NGHIÊN CỨU CHẨN ĐOÁN SỨC KHỎE CỦA DẦM SỬ DỤNG THƠNG SỐ ĐỘ CONG Phạm Thế Nhất, Hồng Anh Nhật Viện VJIT, Trường Đại học Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh GVHD: TS Hà Minh Tuấn TÓM TẮT Hiện nay, cơng trình xây dựng Việt Nam phát triển với tốc độ nhanh Tuổi thọ cơng trình tồn kỳ vọng từ 50 năm đến 100 năm Để tránh trường hợp cơng trình bị phá hủy đột ngột, phải có phương pháp chẩn đốn sức khỏe phù hợp để từ tìm vị trí hư hại cơng trình Trong nghiên cứu này, cơng trình (dầm) mơ phần mềm SAP2000 Từ SAP2000, chuyển vị dầm trạng thái bình thường dầm trạng thái hư hại ảnh hưởng tải trọng tác dụng xác định Các hệ số chẩn đoán hư hỏng, SRBI nSRBI dầm trạng thái bình thường phá hoại xác định từ thông số độ cong suy từ liệu chuyển vị nút 10 trường hợp thử nghiệm để đánh giá hiệu phương pháp Kết trường hợp thử nghiệm cho thấy rằng, vị trí hư hại xác định việc phân tích độ cong suy từ liệu chuyển vị dầm Từ khóa: Chẩn đoán sức khỏe, chuyển vị, độ cong, SAP2000, xây dựng GIỚI THIỆU Hiện không nhiều công trình thi cơng xây dựng mà cịn tồn song song cơng trình lâu đời Để đảm bảo cho an toàn người dân, cần kiểm tra sức khỏe định kỳ, chẩn đoán hư hại cơng trình để nhanh chóng bảo dưỡng, tránh trường hợp cơng trình bị phá hoại đột ngột gây ảnh hưởng nghiêm trọng với mạng sống người Những năm gần đ , việc sử dụng thông số tĩnh (chuyển vị, độ cong, độ nghi ng…) việc chẩn đoán hư hại nghiên cứu phát triển mạnh mẽ [1–2] Trong nghiên cứu này, độ cong sử dụng để giúp cho ta nhận biết vị trí hư hại dầm cơng trình xây dựng, để từ có biện pháp khắc phục thích hợp CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trong học vật rắn, độ cong ( bán kính cong) chuyển vị y có mối quan hệ sau: * ( ) + ⁄ 441 Trong M mơmen uốn, E mô đun đ n hồi I mômen quán tính mặt cắt ngang Bỏ qua đại lượng vơ bé bậc cao, độ cong xấp xỉ phương trình: Sau đó, mối quan hệ độ cong, chuyển vị uốn độ cứng xem xét sau: hương trình cho thấy độ cong hàm độ cứng Bất kỳ thay đổi độ cứng thiệt hại vị trí chứng minh thay đổi độ cong vị trí MƠ HÌNH VÀ SƠ ĐỒ TÍNH Ngày nay, SAP2000 biết đến phần mềm tính toán kết cấu tốt Với lịch sử phát triển 30 năm, đến chương trình phân tích kết cấu SAP phát triển hoàn thiện sử dụng rộng rãi lĩnh vực kết cấu kết cấu cơng trình Nó thực cơng cụ hữu hiệu cho kỹ sư xây dựng, giao thông việc thiết kế cơng trình dân dụng, giao thơng, cơng trình cơng cộng Ở thí nghiệm này, mơ hình khai báo SAP2000 Mơ hình dầm dài 10 m, chia thành 10 phần tử nhau, phần dài m Vật liệu sử dụng bê tông B25 với trọng lượng riêng 2.50 T/m3 (khô cứng tự nhiên), modun đ n hồi: E = 30000 N/mm2 Kích thước mặt cắt ngang dầm giả định với chiều rộng b = 200 mm chiều cao h = 400 mm Sơ đồ tính thể Hình với tải trọng tập trung nhịp gối cố định gối di động bên dầm Hình 1: Sơ đồ tính thí nghiệm PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐỐN Từ mơ hình phần mềm SAP2000, số chuyển vị dầm trạng thái bình thường dầm trạng thái hư hại xác định Kết trường hợp thể Bảng Bảng Bộ số chuyển vị dầm trạng thái bình thường hư hại Hãy xem xét tọa độ nút chuyển vị thu từ mơ hình dầm bình thường sau: [ 442 ] [ ( )] Để có đường cong tốt qua điểm xác định, phương trình đường cong qua điểm định nghĩa sau: ∑ Trong nghiên cứu này, hàm hồi quy giả định tới bậc Từ ta có phương trình tương đương sau: Từ phương trình chuyển vị, độ nghiêng (θ) xác định cách lấy đạo hàm bậc chuyển vị với phương trình sau: ∑ ( ) hương trình độ nghiêng xác định sau: Độ cong xác định từ đạo hàm bậc độ nghiêng xác định sau: ( ∑ ) hương trình độ cong xác đinh sau: Quy trình tính tốn lặp lại tương tự liệu chuyển vị dầm hư hại Từ liệu chuyển vị ( ), độ nghiêng ( ), độ cong ( ) dầm hư hại xác định Chỉ số nhận biết hư hại xác định sau: Trong đó: hại, |[ : Độ cong dầm hư hại, ] [ [ ] : Độ cong dầm bình thường, : độ dốc (nghiêng) dầm bình thường, [ ] ]| : Độ dốc (nghiêng) dầm hư : Chuyển vị dầm hư hại, : Chuyển vị dầm bình thường Hệ số nSRBI xác định thơng qua phương trình:   nSRBI  max 0, SRBI  mean SRBI  / std SRBI    Từ hệ số phát hư hại (nSRBI), ta vẽ biểu đồ phát hư hại, từ ta nhận biết vị trí hư hại dầm 443 CÁC TRƯỜNG HỢP THỬ NGHIỆM 10 trường hợp giả định để khảo sát khả nhận biết hư hỏng phương pháp Chi tiết trường hợp thể Bảng Trong đó, trường hợp 1, 2, 3, 4, dùng để kiểm tra khả nhận biết hư hại kết cấu dầm có vị trí hư hại nằm nhiều khác với mức độ hư hại khác với tải tập trung Trường hợp 7, dùng để khảo sát hiệu phương pháp khả nhận biết nhiều vị trí bị hư hại lúc Ở trường hợp này, mơ hình dầm có vị trí hư hại nằm nhiều vị trí khác với mức độ hư hại khác với tải tập trung giả định Trường hợp 10 dùng để kiểm tra khả nhận biết hư hại sử dụng loại tải trọng khác tải phân bố Trong nghiên cứu này, hư hại giả định giảm mô đun đ n hồi E Bảng Các trường hợp thí nghiệm Trường hợp Stt Ký hiệu Dầm B25, hư hại 20% DAMB25H320% Dầm B25, hư hại 25% DAMB25H425% Dầm B25, hư hại 15% DAMB25H515% Dầm B25, hư hại 10% DAMB25H610% Dầm B25, hư hại 30% DAMB25H730% Dầm B25, hư hại 10% DAMB25H810% Dầm B25, hư hại 20% DAMB25H4H820% Dầm B25, hư hại 30% DAMB25H4H730% Dầm B25, hư hại 10% DAMB25H5H610% 10 Dầm B25, hư hại 20%, tải phân bố 10000N DAMB25H820%PBD KẾT QUẢ Hình thể kết chẩn đốn trường hợp Phần tử hư hại giả định ban đầu thứ với hai đầu mút vị trí m m cách gối tựa bên trái Từ biểu đồ nhận thấy hệ số nSRBI phần lớn vị trí đo dầm, lớn dần lên đạt giá trị lớn vị trí m Phần tử vị trí từ m đến m cho giá trị nSRBI lớn bật biểu đồ Qua đó, vị trí hư hại phần tử từ m đến m, đ ng với giá trị giả định ban đầu Như vậy, phương pháp sử dụng hệ số nSRBI nhận biết vị trí hư hại kết cấu dạng dầm đơn giản Các trường hợp 1, 3, 4, 5, cho kết tương tự Để làm rõ khả nhận biết nhiều vị trí hư hại, kết trường hợp phân tích Phần tử hư hại giả định ban đầu thứ thứ với hai đầu mút – m – m Hư hại giả định giảm mô đun đ n hồi 20% so với trường hợp bình thường 444 Hình 2: Biều đồ dầm thứ hư hại 25% với tải tập trung Hình thể kết chẩn đoán trường hợp Từ biểu đồ nhận thấy biểu đồ nSRBI đạt đỉnh vị trí m m Qua vị trí hư hại đ ng với giả định ban đầu Như vậy, phương pháp nSRBI nhận biết vị trí hư hại dầm Hình 3: Biểu đồ thứ thứ hư hại 20% với tải tập trung Hình thể kết chẩn đoán trường hợp 10, sử dụng loại tải trọng phân bố Phần tử hư hại giả định ban đầu phần tử thứ với hai đầu mút m m Từ biểu đồ, vị trí hư hại vị trí m cách đầu gối bên trái Như vậy, hư hại thành cơng Qua kết thấy được, thơng số nSRBI vị trí hư hại giả định ban đầu Từ đó, độ cong sử dụng làm liệu đầu vào để chẩn đốn vị trí hư hỏng 445 Hình 4: Biểu đồ thứ hư hại 20% với tải phân bố KẾT LUẬN Nghiên cứu sử dụng độ cong để xác định vị trí hư hại kết cấu Dựa vào kết 10 trường hợp dầm đơn giản cho thấy vị trí hư hại biểu đồ nSRBI Từ đó, chứng tỏ hệ số hư hại nSRBI sử dụng cơng cụ để tìm định vị hư hại TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Yazdanpanah O and Seyedpoor S (2013) A crack localization method for beams via an efficient static data based indicator Comput Methods Civ Eng 4(1):43– 63 [2] Ha TM, Fukada S (2017) Nondestructive damage detection in deteriorated girders using changes in nodal displacement J Civ Struct Heal Monit 7:385–403 446 ... hại, |[ : Độ cong dầm hư hại, ] [ [ ] : Độ cong dầm bình thường, : độ dốc (nghiêng) dầm bình thường, [ ] ]| : Độ dốc (nghiêng) dầm hư : Chuyển vị dầm hư hại, : Chuyển vị dầm bình thường Hệ số nSRBI... thơng số nSRBI vị trí hư hại giả định ban đầu Từ đó, độ cong sử dụng làm liệu đầu vào để chẩn đốn vị trí hư hỏng 445 Hình 4: Biểu đồ thứ hư hại 20% với tải phân bố KẾT LUẬN Nghiên cứu sử dụng độ cong. .. lượng vô bé bậc cao, độ cong xấp xỉ phương trình: Sau đó, mối quan hệ độ cong, chuyển vị uốn độ cứng xem xét sau: hương trình cho thấy độ cong hàm độ cứng Bất kỳ thay đổi độ cứng thiệt hại vị