Chẩn đoán hiện tượng tách lớp trong dầm bê tông cốt thép có gia cường tấm FRP sử dụng đặc trưng trở kháng cơ

1.Tìm hiểu đáp ứng trở kháng cơđiện của kết cấu và các phương pháp chẩn đoán hư hỏng tách lớp của cấu kiện dầm BTCT có gia cường tấm FRP dựa trên đáp ứng trở kháng cơđiện2.Thiết lập mô hình phần tử hữu hạn cho bài toán dầm nhôm để kiểm chứng tính đúng đắn của tín hiệu trở kháng cơđiện so với kết quả đã công bố.3.Thiết lập mô hình phần tử hữu hạn để mô phỏng hiện tượng hư hỏng do tách lớp của cấu kiện dầm BTCT có gia cường tấm FRP. Phân tích và đánh giá kết quả chẩn đoán hiện tượng tách lớp sử dụng đáp ứng trở kháng cơđiện.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN BÃO CHẨN ĐOÁN HIỆN TƯỢNG TÁCH LỚP TRONG DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP CĨ GIA CƯỜNG TẤM FRP SỬ DỤNG ĐẶC TRƯNG TRỞ KHÁNG CƠ-ĐIỆN Chun ngành: Kỹ thuật xây dụng cơng trình dân dụng công nghiệp Mã số ngành: 60 58 02 08 LUẬN VẲN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, 2018 CƠNG TRINH ĐƯỢC HOAN THANH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỊ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Cán hướng dẫn 1: PGS TS HÒ ĐỨC DUY Cán hướng dẫn 2: TS TRẰN THÁI MINH CHÁNH Cán chấm nhận xét 1: TS LÊ TRUNG KIÊN Cán chấm nhận xét 2: TS NGUYỄN THÁI BÌNH Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM, vào ngày 21 tháng 08 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS NGUYỄN MINH LONG TS TRẰN VĂN PHÚC TS TRẰN TUẤN KIỆT TS LÊ TRUNG KIÊN TS NGUYỄN THÁI BÌNH CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN VĂN BẢO Ngày, tháng, năm sinh: 02/02/1991 MSHV: 7141167 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành: KTXD CT dân dụng công nghiệp Mã số: 60 58 02 08 I TÊN ĐÈ TÀI: CHẨN ĐOÁN HIỆN TƯỢNG TÁCH LỚP TRONG DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP CĨ GIA CƯỜNG TẤM FRP SỬ DỤNG ĐẶC TRƯNG TRỞ KHÁNG CƠ-ĐIỆN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tìm hiểu đáp ứng trở kháng cơ-điện kết cấu phương pháp chẩn đoán hư hỏng tách lớp cấu kiện dầm BTCT có gia cường FRP dựa đáp ứng trở kháng cơ-điện Thiết lập mơ hình phần tử hữu hạn cho tốn dầm nhơm để kiểm chứng tính đắn tín hiệu trở kháng cơ-điện so với kết cơng bố Thiết lập mơ hình phần tử hữu hạn để mô tượng hư hỏng tách lớp cấu kiện dầm BTCT có gia cường FRP Phân tích đánh giá kết chẩn đoán tượng tách lớp sử dụng đáp ứng trở kháng cơ-điện III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/07/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/07/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1: PGS TS HỒ ĐỨC DUY CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2: TS TRẰN THÁI MINH CHÁNH Tp Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 07 năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ TỊCH HỘI ĐÒNG NGÀNH PGS TS HỒ ĐỨC DUY TS TRẦN THÁI MINH CHÁNH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG LỜI CẢM ƠN Tôi xin cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh nói chung thày trực tiếp truyền thụ kiến thức nói riêng, giúp tơi có khoảng thời gian thực đáng nhớ mái trường Tôi xin cảm ơn anh, chị, bạn học viên cao học đồng hành q trình học tập Tơi xin cảm ơn gia đình ln điểm tựa vững học tập, công việc sống Tôi đặc biệt gửi lời cảm ơn giảng viên hướng dẫn - Thầy PGS TS Hồ Đức Duy Thầy TS Trần Thái Minh Chánh, tận tình, kiên nhẫn dạy, truyền đạt kiến thức, định hướng phương pháp trình học tập thực luận văn Tp Hồ Chi Minh, ngày 02 tháng 07 năm 2018 NGUYỄN VĂN BẢO TÓM TẮT Mục tiêu đề tài chẩn đoán tượng hư hỏng tách lớp cấu kiện dầm BTCT có gia cường FRP sử dụng đặc trưng trở kháng cơ-điện Các mô hình phần tử hữu hạn sử dụng để mơ tượng tách lớp FRP dầm BTCT nhiều trường hợp hư hỏng giả định khác Kết phân tích trở kháng sử dụng để chẩn đoán hư hỏng cho cấu kiện Để đạt mục tiêu đó, bước sau thực hiện: Tìm hiểu đáp ứng trở kháng cơ-điện kết cấu phương pháp chẩn đoán hư hỏng tách lớp cấu kiện dầm BTCT có gia cường FRP dựa đáp ứng trở kháng cơ-điện Thiết lập mơ hình phần tử hữu hạn cho tốn dầm nhơm để kiểm chứng tính đắn tín hiệu trở kháng cơ-điện so với kết công bố Thiết lập mơ hình phần tử hữu hạn để mô tượng hư hỏng tách lớp cấu kiện dầm BTCT có gia cường FRP Phân tích đánh giá kết chẩn đốn tượng tách lớp sử dụng đáp ứng trở kháng cơ-điện Kết luận, kiến nghị định hướng phát triển đề tài ABSTRACT The objective of this study is to investigate the debonding failure of reinforced concrete beams reinforced by FRP sheets using electro-mechanical impedance responses Finite element models are used to simulate the debonding of FRP sheets and reinforced concrete beams under various damage scenarios Then, the impedance-based monitoring methods are used to diagnose the structural damages In order to achieve the objective, the following steps are taken: The electro-mechanical impedance responses and the impedance-based monitoring methods for debonding failure of reinforced concrete beams reinforced by FRP sheets are investigated The accuracy of impedance responses analyzed by finite element model using ANSYS software are evaluated to pre-published results Finite element models are employed to simulate the structural damages caused by debonding between reinforced concrete beams and FRP sheets Impedance responses are analyzed The debonding failure is alarmed by using the impedance-based monitoring methods Conclusions and recommendations are draw LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, ngoại trừ số liệu, kết tham khảo tù cơng trình nghiên cứu cơng bố đuợc ghi rõ luận văn, công việc thục hướng dẫn PGS TS Hồ Đức Duy TS Trần Thái Minh Chánh Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố nghiên cứu khác Tp Hồ Chi Minh, ngày 02 tháng 07 năm 2018 NGUYỄN VĂN BẢO V MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 4.51 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí A lcm + c lcm 52 Hình 4.52 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí A lcm + c 2cm 52 Hình 4.53 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí A 2cm + c lcm 53 Hình 4.54 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí A 2cm + c 2cm 53 C2 Hình 4.45 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí B 4cm C24 PZT Hình 4.46 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí B 6cm Nhận xét: Đối với hư hỏng đơn vị trí B, số RMSD tín hiệu trở kháng PZT có xu hướng: - Khi mức độ hư hỏng tăng dần từ lcm đến 6cm, số RMSD PZT tăng dần - Đối với mức độ hư hỏng, RMSD tín hiệu trở kháng PZT2 nằm gàn vị trí hư hỏng lớn, RMSD tín hiệu trở kháng PZT1 PZT3 nằm xa vị trí hư hỏng nhỏ tương đối đồng 6 C2 PZT Hình 4.47 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí c lcm C32 PZT Hình 4.48 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí c 2cm PZT C2 Hình 4.49 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí c 4cm C34 PZT Hình 4.50 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí c 6cm Nhận xét: Đối với hư hỏng đơn vị trí c, số RMSD tín hiệu trở kháng PZT có xu hướng: - Khi mức độ hư hỏng tăng dần từ cm đến 6cm, số RMSD tăng dần Đối với mức độ hư hỏng, RMSD tín hiệu trở kháng PZT nằm xa vị trí hư hỏng nhỏ C2 PZT Hình 4.51 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí A lcm + c lcm C42 PZT Hình+4.52 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí A lcm c 2cm C4 PZT Hình 4.53 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí A 2cm + c lcm C44 PZT Hình 4.54 Chỉ số RMSD PZT - hư hỏng tách lớp vị trí A 2cm + c 2cm Nhận xét: Đối với hư hỏng kép vị trí A + c, so RMSD tín hiệu trở kháng PZT có xu hướng: Khi hư hỏng tăng dần vị từ cm đến 6cm, số RMSD tăng dần Đối- với độ hư hỏng, RMSD tín hiệu trở kháng RMSD PZT1 củamức tín độmức PZT3 hiệu nằm trở gần kháng trí hư PZT2 hỏng (nằm nên xalớn vị trí so hư với hỏng) 4.2.4.2 Định vị hư hỏng Sau có cảnh báo xuất hư hỏng tách lớp dầm BTCT có gia cường FRP thông qua số RMSD, tiến hành định vị hư hỏng dầm số RMSD chuẩn hóa Xem tập số RMSD thu trường hợp tập thống kê với phân phối chuẩn, tiến hành chuẩn hóa số RMSD Chọn Z™™=0.9: tương đương với độ tin cậy việc định vị hư hỏng 81.2% (tra bảng tích phân Laplace) Hư hỏng định vị vị trí PZT thứ j z™sn > z™sr> = 0.9; ngược lại, hư hỏng xuất vị trí khác (với độ tín cậy việc định vị 81.2%) Clí Hình 4.55 Chỉ số RMSD chuẩn hóa - hư hỏng tách lớp vị trí A lcm Nhận xét: thành cơngPhương hư hỏng pháp đơnđáp tách ứng lớp trở lcm kháng vị cơ-điện trí Ađịnh bằngvị RMSD chuẩn hóa PZT 71 Hình 4.56 Chỉ số RMSD chuẩn hóa - hư hỏng tách lớp vị trí A 2cm Nhận xét: Phương pháp đáp ứng trở kháng cơ-điện định vị thành công hư hỏng đơn tách lớp 2cm vị trí A RMSD chuẩn hóa C13 Hình 4.57 Chỉ số RMSD chuẩn hóa - hư hỏng tách lớp vị trí A 4cm Nhận xét: Phương pháp đáp ứng trở kháng cơ-điện định vị thành cơng hư hỏng đơn tách lớp 4cm vị trí A RMSD chuẩn hóa I 1-4 : -0.660 -0.753 ‘O -S 0.9 _ -0-1 Q g -0.6 « 1.1 1.6 PZT Hình 4.58 Chỉ số RMSD chuẩn hóa - hư hỏng tách lớp vị trí A 6cm Nhận xét: Phương pháp đáp ứng trở kháng cơ-điện định vị thành công hư hỏng đơn tách lớp 6cm vị trí A RMSD chuẩn hóa C21 Hình 4.59 Chỉ số RMSD chuẩn hóa - hư hỏng tách lớp vị trí B lcm Nhận xét: thành cơngPhương hư hỏng pháp đơnđáp tách ứng lớp trở lem kháng vị cơ-điện trí Bđịnh bằngvị RMSD chuẩn hóa 73 C2 PZT Hình 4.60 Chỉ số RMSD chuẩn hóa - hư hỏng tách lớp vị trí B 2cm Nhận xét: Phương pháp đáp ứng trở kháng cơ-điện định vị thành cơng hư hỏng đơn tách lớp 2cm vị trí B RMSD chuẩn hóa C23 Hình 4.61 Chỉ số RMSD chuẩn hóa - hư hỏng tách lớp vị trí B 4cm Nhận chuẩn xét: pháp ứng trở kháng cơ-điện thành RMSD cơngPhương hư hỏng hóa đơnđáp tách lớp 4cm vị trí Bđịnh bằngvị C1 s -= s ôô s 43 Q CZ) Đ PZT Hỡnh 4.62 Chỉ số RMSD chuẩn hóa - hư hỏng tách lớp vị trí B 6cm Nhận xét: Phương pháp đáp ứng trở kháng cơ-điện định vị thành công hư hỏng đơn tách lớp 6cm vị trí B RMSD chuẩn hóa C31 Hình 4.63 Chỉ số RMSD chuẩn hóa - hư hỏng tách lớp vị trí c lcm Nhận chuẩn thành xét: côngPhương hư hỏng pháp đơnđáp tách ứng lớp trở lcm kháng vị cơ-điện trí cđịnh bằngvị RMSD hóa C3 PZT Hình 4.64 Chỉ số RMSD chuẩn hóa - hư hỏng tách lớp vị trí c 2cm Nhận xét: Phương pháp đáp ứng trở kháng cơ-điện định vị thành công hư hỏng đơn tách lóp 2cm vị trí c RMSD chuẩn hóa C33 55 ‘O X s '0 -S 3 -S u Q ẹọ PZT Hình 4.69 Chỉ số RMSD chuẩn hóa - hư hỏng tách lớp vị trí A 2cm + c lcm Nhận xét: Phương pháp đáp ứng trở kháng cơ-điện định vị thành công hư hỏng tách lớp 2cm vị trí A RMSD chuẩn hóa chưa định vị hư hỏng tách lớp cm vị trí c C4 Hình 4.70 Chỉ số RMSD chuẩn hóa - hư hỏng tách lớp vị trí A 2cm + c 2cm Nhận xét: Phương pháp đáp ứng trở kháng cơ-điện định vị thành công hư hỏng tách lớp 2cm vị trí A RMSD chuẩn hóa chưa định vị hư hỏng tách lớp 2cm vị trí c Trong trường hợp có vị trí hư hỏng (C11~C14, C21~C24, C31~C34), phương pháp RMSD chuẩn hóa đề xuất chẩn đốn xác 100% vị trí hư hỏng Điều phương pháp RMSD truyền thống chưa đạt Tuy nhiên, trường hợp có vị trí hư hỏng đồng thời (C41—C44), phương pháp RMSD chuẩn hóa đề xuất chẩn đốn xác vị trí, vị trí chưa chẩn đoán Cho nên, phương pháp cần phát triển cho trường hợp có từ vị trí hư hỏng đồng thời trở lên ... chẩn đoán tượng tách lớp kết cấu BTCT có gia cường FRP Đề tài khảo sát khả sử dụng đặc trưng trở kháng cơ- điện việc chẩn đoán hư hỏng tách lớp FRP bê tông cấu kiện dầm BTCT có gia cường FRP, ... ngành: KTXD CT dân dụng công nghiệp Mã số: 60 58 02 08 I TÊN ĐÈ TÀI: CHẨN ĐOÁN HIỆN TƯỢNG TÁCH LỚP TRONG DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ GIA CƯỜNG TẤM FRP SỬ DỤNG ĐẶC TRƯNG TRỞ KHÁNG CƠ-ĐIỆN II NHIỆM VỤ... Mục tiêu đề tài chẩn đoán tượng hư hỏng tách lớp cấu kiện dầm BTCT có gia cường FRP sử dụng đặc trưng trở kháng cơ- điện Các mơ hình phần tử hữu hạn sử dụng để mô tượng tách lớp FRP dầm BTCT nhiều