Chẩn đoán hư hỏng cho dầm liên hợp thép bê tông sử dụng các đặc trưng dao động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VŨ VĂN DŨNG CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG CHO DẦM LIÊN HỢP THÉP–BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁC ĐẶC TRƯNG DAO ĐỘNG Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Dân Dụng Và Cơng Nghiệp Mã số ngành : 60580208 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2020 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS Hồ Đức Duy Cán chấm nhận xét : PGS.TS Lê Anh Thắng Cán chấm nhận xét : TS Đoàn Ngọc Tịnh Nghiêm Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày 13 tháng 01 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Nguyễn Minh Long TS Thái Sơn PGS.TS Lê Anh Thắng TS Đoàn Ngọc Tịnh Nghiêm TS Nguyễn Duy Liêm 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: VŨ VĂN DŨNG MSHV : 1770376 Ngày, tháng, năm sinh: 28/03/1993 Nơi sinh: TP.HCM Chun ngành: Xây dựng cơng trình DD&CN Mã số ngành: 60580208 I TÊN ĐỀ TÀI: CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG CHO DẦM LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁC ĐẶC TRƯNG DAO ĐỘNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nghiên cứu tổng quan lĩnh vực theo dõi chẩn đoán kết cấu (Structural Health Monitoring – SHM) Tìm hiểu sở lý thuyết phương pháp chẩn đoán hư hỏng kết cấu dầm sử dụng đặc trưng dao động: • Phương pháp dựa thay đổi tần số dao động; • Phương pháp dựa thay đổi dạng dao động; • Phương pháp dựa thay đổi lượng biến dạng Xây dựng mơ hình phần tử hữu hạn cho dầm liên hợp phần mềm ANSYS Phân tích dao động cho dầm; so sánh đánh giá kết mơ hình thực nghiệm Ứng dụng phương pháp để chẩn đoán hư hỏng cho dầm Từ đó, phân tích đánh giá kết chẩn đoán cho phương pháp Đưa kết luận kiến nghị III IV V NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 19/08/2019 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/12/2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS HỒ ĐỨC DUY Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng … năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS Hồ Đức Duy CHỦ NHIỆM NGÀNH PGS.TS Lương Văn Hải TRƯỞNG KHOA KĨ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS Lê Anh Tuấn i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn PGS.TS Hồ Đức Duy, người tận tình hướng dẫn từ ngày bắt đầu công việc nghiên cứu khoa học lúc hoàn thành luận văn Thầy có lời khuyên dẫn tận tình vấn đề đề tài, Thầy động viên nhiều lúc tơi gặp khó khăn Những kiến thức mà Thầy truyền đạt lịng tận tình Thầy, tơi ghi nhớ Hình ảnh Thầy gương người Thầy đáng kính nghiệp giáo dục hình mẫu để tơi cố gắng học tập Tôi gởi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu Trường đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, Thầy trực tiếp tham gia giảng dạy truyền đạt kiến thức phương pháp học tập, nghiên cứu Tôi chân thành cảm ơn giúp đỡ anh chị học viên khóa 2017 bạn bè Sau cùng, tơi muốn tỏ lịng biết ơn đến cha mẹ, người thân gia đình hỗ trợ sát cánh bên tôi, động viên tơi suốt q trình học tập làm luận văn trường Xin trân trọng cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019 Vũ Văn Dũng ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tơi thực hướng dẫn PGS.TS Hồ Đức Duy Các kết luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm cơng việc thực Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019 Vũ Văn Dũng iii MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i LỜI CẢM ƠN ii LỜI CAM ĐOAN iii TÓM TẮT x ABSTRACT xi DANH MỤC CÁC BẢNG xii DANH MỤC CÁC HÌNH xv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT xxxii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU xxxiii CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.2 Nội dung nghiên cứu 1.3 TÍNH CẦN THIẾT VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU 1.4 CẤU TRÚC LUẬN VĂN CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NƯỚC NGỒI 2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẠI VIỆT NAM 11 2.3 TỔNG KẾT 12 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13 3.1 PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN SỰ THAY ĐỔI CỦA TẦN SỐ DAO ĐỘNG (FREQUENCY CHANGE – BASED DAMAGE DETECTION METHOD) 13 iv 3.1.1 Giới thiệu phương pháp 13 3.1.2 Công thức đánh giá 13 3.1.3 Trình tự thực 14 3.2 PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN SỰ THAY ĐỔI CỦA DẠNG DAO ĐỘNG (MODAL ASSURANCE CRITERION) 14 3.2.1 Giới thiệu phương pháp 14 3.2.2 Công thức đánh giá 16 3.2.3 Trình tự thực 16 3.3 PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN NĂNG LƯỢNG BIẾN DẠNG (MODAL STRAIN ENERGY – BASED DAMAGE DETECTION METHOD) 17 3.3.1 Giới thiệu phương pháp 17 3.3.2 Công thức đánh giá 17 3.3.3 Trình tự thực 21 3.4 MƠ HÌNH DẦM LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG BẰNG ANSYS 22 3.4.1 Tổng quan ANSYS 22 3.4.2 Phương pháp mơ hình 24 3.4.3 Rời rạc hóa kết cấu 24 3.4.3.1 Bản bê tông 24 3.4.3.2 Thép hình I neo chống cắt 25 3.4.3.3 Thép dọc cốt đai 25 CHƯƠNG CÁC BÀI TOÁN KHẢO SÁT 26 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG 26 4.2 MÔ PHỎNG DẦM LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG CHƯA HƯ HỎNG BẰNG PHẦN MỀM ANSYS 28 4.2.1 Thông số dầm liên hợp chưa hư hỏng 28 v 4.2.2 Kết phân tích dao động dầm liên hợp thép – bê tông chưa hư hỏng 29 4.2.2.1 Tần số dao động 29 4.2.2.2 Dạng dao động 30 4.2.3 Các trường hợp hư hỏng khảo sát cho dầm liên hợp thép – bê tông 32 4.3 KẾT QUẢ CÁC BÀI TOÁN 38 4.3.1 Kết toán 1.1 – Giảm độ cứng 10% , 25% 50% vị trí bê tơng xung quanh neo chống cắt 1, 38 4.3.1.1 Số liệu ban đầu 38 4.3.1.2 Phương pháp dựa thay đổi tần số (Frequency Change - Based Damage Detection Method) 47 4.3.1.3 Phương pháp thay đổi dạng dao động (Modal Assurance Criterion) 48 4.3.1.4 Phương pháp dựa lượng biến dạng (Modal Strain Energy Based Damage Detection Method) 50 4.3.2 Kết toán 1.2 – Giảm độ cứng 10% , 25% 50% vị trí bê tông xung quanh neo chống cắt 3, 60 4.3.2.1 Số liệu ban đầu 60 4.3.2.2 Phương pháp dựa thay đổi tần số (Frequency Change - Based Damage Detection Method) 68 4.3.2.3 Phương pháp thay đổi dạng dao động (Modal Assurance Criterion) 70 4.3.2.4 Phương pháp dựa lượng biến dạng (Modal Strain Energy Based Damage Detection Method) 71 4.3.2.5 Nhận xét kết mô dầm liên hợp thép - bê tông hư hỏng – Trường hợp hư hỏng neo chống cắt 3, 81 vi 4.3.3 Kết toán 1.3 – Giảm độ cứng 10% , 25% 50% vị trí bê tơng xung quanh neo chống cắt 21, 22 83 4.3.3.1 Số liệu ban đầu 83 4.3.3.2 Phương pháp dựa thay đổi tần số (Frequency Change - Based Damage Detection Method) 91 4.3.3.3 Phương pháp thay đổi dạng dao động (Modal Assurance Criterion) 93 4.3.3.4 Phương pháp dựa lượng biến dạng (Modal Strain Energy Based Damage Detection Method) 94 4.3.3.5 Nhận xét chung toán 104 4.3.4 Kết toán 2.1 – Giảm độ cứng 10% , 25% 50% vùng bê tơng có bề rộng 100mm, cách mép dầm 2050 mm 106 4.3.4.1 Số liệu ban đầu 106 4.3.4.2 Phương pháp dựa thay đổi tần số (Frequency Change - Based Damage Detection Method) 114 4.3.4.3 Phương pháp thay đổi dạng dao động (Modal Assurance Criterion) 116 4.3.4.4 Phương pháp dựa lượng biến dạng (Modal Strain Energy Based Damage Detection Method) 117 4.3.4.5 Nhận xét tốn 2.1 - Trường hợp hư hỏng vùng bê tơng có bề rộng 100 mm, cách mép dầm 2050 mm với mức độ hư hỏng 10%, 25% 50% 127 4.3.4.6 So sánh kết mô dầm liên hợp thép - bê tông hư hỏng – Trường hợp giảm độ cứng 10% vị trí vùng bê tơng có bề rộng 100 mm, cách mép dầm 2050 mm 128 4.3.5 Kết toán 2.2 – Giảm độ cứng 10% , 25% 50% vùng bê tơng có bề rộng 100mm, cách mép dầm 1600 mm 130 vii 4.3.5.1 Số liệu ban đầu 130 4.3.5.2 Phương pháp dựa thay đổi tần số (Frequency Change - Based Damage Detection Method) 138 4.3.5.3 Phương pháp thay đổi dạng dao động (Modal Assurance Criterion) 140 4.3.5.4 Phương pháp dựa lượng biến dạng (Modal Strain Energy Based Damage Detection Method) 141 4.3.5.5 Nhận xét toán 2.2 - Trường hợp hư hỏng vùng bê tơng có bề rộng 100 mm, cách mép dầm 1600 mm với mức độ hư hỏng 10%, 25%, 50% 151 4.3.6 Kết toán 3.1 – Giảm độ cứng 10% , 25% 50% vùng cánh thép I có bề rộng 100mm, cách mép dầm 2400 mm 152 4.3.6.1 Số liệu ban đầu 152 4.3.6.2 Phương pháp dựa thay đổi tần số (Frequency Change - Based Damage Detection Method) 160 4.3.6.3 Phương pháp thay đổi dạng dao động (Modal Assurance Criterion) 162 4.3.6.4 Phương pháp dựa lượng biến dạng (Modal Strain Energy Based Damage Detection Method) 163 4.3.6.5 Nhận xét toán 3.1 – Trường hợp hư hỏng cánh thép I có bề rộng 100 mm, cách mép dầm 2400 mm với mức độ hư hỏng 10%, 25%, 50% 172 4.3.6.6 So sánh kết mô dầm liên hợp thép - bê tông hư hỏng – Trường hợp giảm độ cứng 10% vị trí vùng cánh thép I có bề rộng 100 mm, cách mép dầm 2400 mm 173 4.3.7 Kết toán 3.2 – Giảm độ cứng 10% , 25% 50% vùng cánh thép I có bề rộng 100mm, cách mép dầm 1600 mm 175 4.3.7.1 Số liệu ban đầu 175 viii MODE 0.3 BIÊN ĐỘ 0.2 0.1 -0.1 Vùng hư hỏng thực tế -0.2 -0.3 0.4 0.8 1.2 1.6 2.4 2.8 3.2 CHIỀU DÀI DẦM (m) HƯ HỎNG 25% Hình 4.112 Dạng dao động - Trường hợp cánh thép I vùng bê tơng có bề rộng 100 mm, cách mép dầm 1600 mm 2050 mm hư hỏng 25% MODE 0.2 BIÊN ĐỘ 0.1 -0.1 -0.2 Vùng hư hỏng thực tế -0.3 -0.4 0.4 0.8 1.2 1.6 2.4 2.8 3.2 CHIỀU DÀI DẦM (m) HƯ HỎNG 25% Hình 4.113 Dạng dao động - Trường hợp cánh thép I vùng bê tơng có bề rộng 100 mm, cách mép dầm 1600 mm 2050 mm hư hỏng 25% 198 Hình 4.109 đến Hình 4.112 cho ta thấy dạng dao động trường hợp dầm liên hợp thép – bê tông chưa hư hỏng có hư hỏng khơng có khác biệt nhiều Hình 4.113 cho ta thấy khác biệt đường cong dạng dao động dầm liên hợp thép – bê tơng chưa hư hỏng có hư hỏng Vùng hư hỏng thực tế ứng với dạng dao động khác thể đồ thị từ Hình 4.109 đến Hình 4.113 4.3.8.2 Phương pháp dựa thay đổi tần số (Frequency Change - Based Damage Detection Method) Δ f (%) PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN SỰ THAY ĐỔI TẦN SỐ 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 MODE HƯ HỎNG 25% Hình 4.114 Phần trăm độ lệch tần số - Trường hợp cánh thép I vùng bê tơng có bề rộng 100 mm, cách mép dầm 1600 mm 2050 mm hư hỏng 25% Dựa vào Hình 4.114 chứng tỏ có hư hỏng dầm liên hợp thép – bê tông, tất dạng dao động có giảm tần số tự nhiên 199 4.3.8.3 Phương pháp thay đổi dạng dao động (Modal Assurance Criterion) Bảng 4.36 Giá trị M.A.C trường hợp hư hỏng 25% – Vị trí cánh thép I vùng bê tơng có bề rộng 100 mm, cách mép dầm 1600 mm 2050 mm 73.690 177.290 289.460 394.120 491.960 74.337 0.99879 0.0000 0.0012 0.0001 0.0000 177.74 0.0000 0.99942 0.0000 0.0009 0.0000 290.48 0.0022 0.0000 0.99960 0.0000 0.0012 395.53 0.0000 0.0015 0.0000 0.99948 0.0001 493.92 0.0000 0.0000 0.0023 0.0002 0.99935 Giá trị M.A.C Bảng 4.36 với mức độ hư hỏng 25%, ta đánh giá hư hỏng dầm liên hợp thép – bê tông, tất giá trị đường chéo ma trận M.A.C khác 4.3.8.4 Phương pháp dựa lượng biến dạng (Modal Strain Energy Based Damage Detection Method) PHƯƠNG PHÁP NĂNG LƯỢNG BIẾN DẠNG HƯ HỎNG 25% MODE Vùng chẩn đoán CHỈ SỐ HƯ HỎNG Z k Vùng chẩn đoán -2 Vùng hư hỏng thực tế Vùng hư hỏng thực tế -4 0.4 0.8 1.2 1.6 2.4 2.8 3.2 CHIỀU DÀI DẦM (m) Hình 4.115 Biểu đồ số hư hỏng Z k – Hư hỏng 25% (Mode 1) 200 PHƯƠNG PHÁP NĂNG LƯỢNG BIẾN DẠNG HƯ HỎNG 25% MODE CHỈ SỐ HƯ HỎNG Z k Vùng chẩn đoán Vùng hư hỏng thực tế -2 Vùng hư hỏng thực tế -4 0.4 0.8 1.2 1.6 2.4 2.8 3.2 CHIỀU DÀI DẦM (m) Hình 4.116 Biểu đồ số hư hỏng Z k – Hư hỏng 25% (Mode 2) PHƯƠNG PHÁP NĂNG LƯỢNG BIẾN DẠNG HƯ HỎNG 25% MODE CHỈ SỐ HƯ HỎNG Z k Vùng chẩn đoán Vùng hư hỏng thực tế -2 Vùng hư hỏng thực tế -4 0.4 0.8 1.2 1.6 2.4 2.8 3.2 CHIỀU DÀI DẦM (m) Hình 4.117 Biểu đồ số hư hỏng Z k – Hư hỏng 25% (Mode 3) 201 PHƯƠNG PHÁP NĂNG LƯỢNG BIẾN DẠNG HƯ HỎNG 25% MODE CHỈ SỐ HƯ HỎNG Z k Vùng chẩn đoán Vùng hư hỏng thực tế -2 Vùng hư hỏng thực tế -4 0.4 0.8 1.2 1.6 2.4 2.8 3.2 CHIỀU DÀI DẦM (m) Hình 4.118 Biểu đồ số hư hỏng Z k – Hư hỏng 25% (Mode 4) PHƯƠNG PHÁP NĂNG LƯỢNG BIẾN DẠNG HƯ HỎNG 25% MODE CHỈ SỐ HƯ HỎNG Z k Vùng chẩn đoán -2 Vùng hư hỏng thực tế Vùng hư hỏng thực tế -4 0.4 0.8 1.2 1.6 2.4 2.8 3.2 CHIỀU DÀI DẦM (m) Hình 4.119 Biểu đồ số hư hỏng Z k – Hư hỏng 25% (Mode 5) 202 PHƯƠNG PHÁP NĂNG LƯỢNG BIẾN DẠNG HƯ HỎNG 25% MODE + MODE + MODE + MODE + MODE Vùng chẩn đoán CHỈ SỐ HƯ HỎNG Z k Vùng chẩn đoán -2 Vùng hư hỏng thực tế Vùng hư hỏng thực tế -4 0.4 0.8 1.2 1.6 2.4 2.8 3.2 CHIỀU DÀI DẦM (m) Hình 4.120 Biểu đồ số hư hỏng Z k – Hư hỏng 25% (Kết hợp Mode + Mode + Mode + Mode + Mode 5) Hình 4.115 cho ta định vị xác hai vị trí hư hỏng dầm liên hợp thép – bê tơng Hình 4.116 đến Hình 4.118 chẩn đốn vị trí hư hỏng dầm liên hợp thép – bê tơng Dạng dao động thứ năm (Hình 4.119), vùng chẩn đoán bao phủ khoảng 25% vùng hư hỏng thực tế Hình 4.120 cho ta định vị hai vị trí hư hỏng dầm liên hợp thép – bê tông Phương pháp cho kết rõ ràng vị trí hư hỏng nằm điểm uốn dạng dao động Ta nên dùng phương pháp với dạng dao động kết hợp dạng dao động (Hình 4.120) 203 4.3.8.5 Nhận xét toán – Trường hợp hư hỏng cánh thép I vùng bê tơng có bề rộng 100 mm, cách mép dầm 1600 mm 2050 mm với mức độ hư hỏng 10%, 25%, 50% Trong tốn 4: • Phương pháp dựa thay đổi tần số cho ta chẩn đoán nhanh hư hỏng có xảy dầm liên hợp thép – bê tơng • Phương pháp dựa thay đổi dạng dao động khơng chẩn đốn vị trí hư hỏng dầm liên hợp thép – bê tông phát hư hỏng dựa vào giá trị ma trận đường chéo M.A.C nhỏ • Phương pháp dựa lượng biến dạng cho ta chẩn đốn hai vị trí hư hỏng lúc dầm liên hợp thép – bê tơng Như vậy: ba phương pháp chẩn đốn có hư hỏng xảy dầm liên hợp thép – bê tơng Trong có phương pháp dựa lượng biến dạng phương pháp chẩn đốn tốt hai vị trí hư hỏng lúc dầm liên hợp thép – bê tông Phương pháp dựa lượng biến dạng, ta nên kết hợp năm dạng dao động để chẩn đốn nhiều vị trí hư hỏng lúc dầm liên hợp thép – bê tơng tốt 204 Bảng 4.37 Bảng tóm tắt khả chẩn đoán phương pháp Bài toán 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 3.1 3.2 10% 25% 50% 10% 25% 50% 10% 25% 50% 10% 25% 50% 10% 25% 50% 10% 25% 50% 10% 25% 50% PP Dựa thay đổi tần số Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng PP Dựa thay đổi dạng dao động Không phát hư hỏng Không phát hư hỏng Không phát hư hỏng Không phát hư hỏng Không phát hư hỏng Phát hư hỏng Không phát hư hỏng Không phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Không phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Không phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát hư hỏng Không phát hư hỏng Không phát hư hỏng Phát hư hỏng PP Dựa lượng biến dạng *Phát vị trí hư hỏng *Phát vị trí hư hỏng *Phát vị trí hư hỏng Khơng phát vị trí hư hỏng Khơng phát vị trí hư hỏng Khơng phát vị trí hư hỏng Khơng phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Phát vị trí hư hỏng 25% Phát hư hỏng Phát hư hỏng Phát vị trí hư hỏng Mức độ hư hỏng Trong đó: • Phát hư hỏng: ta chẩn đốn có hư hỏng xảy dầm liên hợp thép – bê tông, không định vị vị trí hư hỏng; • Khơng phát hư hỏng: ta khơng chẩn đốn có hư hỏng xảy dầm liên hợp thép – bê tơng; • Khơng phát vị trí hư hỏng: ta khơng định vị vị trí hư hỏng dầm • *Phát vị trí hư hỏng: ta định vị vị trí hư hỏng, vùng chẩn đốn bao phủ khoảng 25% vùng hư hỏng thực tế, chẩn đốn khơng nhạy; • Phát vị trí hư hỏng: ta định vị xác vị trí hư hỏng dầm 205 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Dưới số kết luận nhận xét phương pháp sử dụng để chẩn đoán hư hỏng dầm liên hợp thép – bê tơng luận văn Về mơ hình phần tử hữu hạn sử dụng: • Việc áp dụng mơ số phần mềm ANSYS để mô dầm liên hợp thép - bê tông cho kết xác tin cậy cao, chênh lệch tần số dao động mô thực nghiệm nhỏ, 0.172% - 3.709% Vì vậy, phương pháp mơ số áp dụng cho cơng tác nghiên cứu để tiết kiệm chi phí thời gian thực hiện, đồng thời mở rộng tốn phân tích dễ dàng Về phương pháp sử dụng việc chẩn đốn vị trí hư hỏng dầm liên hợp thép – bê tơng: • Phương pháp đơn giản sử dụng dự đốn có hư hỏng dầm liên hợp thép - bê tông phương pháp dựa vào thay đổi tần số tự nhiên (Frequency Change - Based Damage Detection Method) dạng dao động Khi có hư hỏng xảy dầm liên hợp thép - bê tông, tần số tự nhiên dầm giảm Dựa vào giá trị phần trăm độ lệch tần số dao động ta nhận xét dầm có hư hỏng hay khơng Những dạng dao động có phần trăm độ lệch tần số tự nhiên lớn, vị trí hư hỏng xuất điểm uốn đường cong mơ hình dạng dao động Những dạng dao động có phần trăm độ lệch tần số nhỏ vị trí hư hỏng gần vị trí mà đường cong giao với trục mơ hình; • Phương pháp thay đổi dạng dao động (Modal Assurance Criterion) xuất từ lâu, phương pháp phát có hư hỏng xảy dầm liên hợp thép - bê tơng khơng định vị vị trí hư hỏng Dù có khuyết điểm phương pháp cách nhanh để nhận xét tương đồng hay không tương đồng dầm mô Và ta chủ 206 động việc chọn số lượng dạng dao động để sử dụng cho phương pháp này; • Phương pháp dựa lượng biến dạng (Modal Strain Energy - Based Damage Detection Method), phương pháp đại hiệu việc chẩn đốn vị trí hư hỏng dầm liên hợp thép - bê tơng, phương pháp chẩn đốn tốt với dầm liên hợp thép - bê tơng có hư hỏng hay có nhiều hư hỏng lúc Nhưng phương pháp trên, ta phải dùng nhiều dạng dao động để nhận xét xác vị trí hư hỏng dầm liên hợp thép bê tông, phương pháp kiến nghị sử dụng với dạng dao động kết hợp (kết hợp năm dạng dao động), dạng dao động kết hợp chẩn đốn tốt vị trí hư hỏng xảy đồng thời dầm liên hợp thép - bê tông Vậy ta nên sử dụng phương pháp sau để chẩn đốn hư hỏng dầm: • Việc chẩn đốn nhanh hư hỏng có dầm liên hợp thép – bê tông, ta sử dụng phương pháp dựa thay đổi tần số phương pháp thay đổi dạng dao động; • Việc chẩn đốn xác vị trí hư hỏng dầm liên hợp thép - bê tông ta sử dụng phương pháp lượng biến dạng với dạng dao động kết hợp 5.2 KIẾN NGHỊ Dựa vào phân tích nhận xét trên, tác giả kiến nghị hướng phát triển cho nghiên cứu tiếp theo: • Phát triển dự đốn mức độ hư hỏng dầm liên hợp thép – bê tơng; • Phát triển phương pháp chẩn đốn dầm liên hợp thép – bê tông có nhiều vùng nứt khác bê tơng thép I, có xét tới phi tuyến vật liệu để đánh giá khả chẩn đoán phương pháp; • Phát triển dự đốn vị trí hư hỏng lớp dầm liên hợp thép – bê tông; • Phát triển dự đốn vị trí hư hỏng hệ khung liên hợp thép – bê tông 207 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ANSYS, Inc Theory reference, Release 12.0, Documentation for ANSYS [2] Adams, R.D., and et al., “A Vibration Technique for Nondestructively Assessing the Integrity of Structures”, Journal of Mechanical Engineering Science, vol 20, pp 93–100, (1978) [3] Adams, R.D., and Cawley, P., “A Vibration Technique for Non – destructive Testing of Fiber Composite Structures”, J Comp Mater, 13, 161-175, (1979) [4] Allemang, R.J., “The Modal Assurance Criterion – Twenty Years of Use and Abuse”, Sound and vibration, (2003) [5] Berczyński, S., and Wróblewski, T., “Vibration of steel – Concrete Composite Beams Using the Timosheko Beam Model”, Journal of Vibration and Control, (2005) [6] Berczyński, S., and Wróblewski, T., “Experimental Verification of Natural Vibration Models of Steel – concrete Composite beams”, Journal of Vibration and Control, (2010) [7] Cornwell, P., and et al., “Application of the Strain Energy Damage Detection Method to Plate Like Structures”, Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering, vol 3089, no 2, pp 1312-1318, (1997) [8] Cerri, M.N., and Vestroni, F., “Detection of Damage in Beams Subjected to Diffused Cracking”, Journal of Sound and Vibration, 234(2), 259-276, (2000) [9] Chellini, G., Roeck, G.D, Nardini, L., and Salvatore, W., “Damage analysis of a steel–concrete composite frame by finite element model updating”, (2010) [10] Douka, E., Bamnios, G., and Trochidis, A., “A method for determining the location and depth of cracks in double – cracked beams”, Science Direct, 65 997-1008, (2004) [11] Dixit, A., and Hanagud, S., “Single Beam Analysis of Damage Beams Verified Using a Strain Energy Based Damage Measure”, International Journal of Solids and Structures, 48 592-602, (2011) 208 [12] Hong, W., Wu, Z.S., Yang, C.Q., Wan, C.F., Wu, G., and Zhang, Y.F., “Condition assessment of reinforced concrete beams using dynamic data measured with distributed long – gage marco – strain sensors”, Journal of Sound and Vibration, vol.331 2764 – 2782, (2012) [13] Hu, M.H., Tu S.T., Xuan, F.Z., Xia, C.M., and Shao, H.H., “Strain Energy Numerical Technique for Structural Damage Detection”, Applied Mathematics and Computation, 219 2424-2431, (2012) [14] Ho, D D., and Kim J.T., “Prestress – Force Estimation in PSC Girder Using Modal Parameters and System Identification” Advances in Structural Engineering, vol 15 No.6, (2012) [15] Ho, D D., Nguyen, D.K., and Kim, J.T., “Damage Detection in Beam Type Structures Via PZT’s Dual Piezeolectric Responses”, Smart Structures and Systems, vol 11, No 217-240, (2013) [16] Ho, D D., Lê, T C., Lê, Q H Nguyen, M T A Nguyen, T C., "Phát triển phương pháp lượng biến dạng để chẩn đoán hư hỏng cho kết cấu dầm với điều kiện khác nhau” Tạp chí Xây dựng Việt Nam, 9, 341-347, (2018) [17] Kim, J.T, and Ryu, Y.S., Cho, H.M., Stubbs, N., “Damage Identification in Beam-Type Structures: Frequency-Based Method vs Mode-Shape- Based Method”, Engineering Structures, 25 57-67, (2003) [18] Kim, J.T., Park, J.T., Hong, D.S., and Park, W.S., “Hybrid Health Monitoring of Prestressed Concrete Girder Bridges by Sequential Vibration- impedance Approaches”, Engineering Structures, 32 115-128, (2010) [19] Liang, Y., Choy, K., Hu, J., “Detection of Cracks in Beam Structures Using Measurements of Natural Frequencies”, Journal of the Franklin Institute, 00160032, (1991) [20] Liang, Y., Hu, J., “An Integrated Appoach to Detection of Cracks Using Vibration Characteristics”, Department of Civil Engineering, University of Akron, Akron, OH 44325-3905 U.S.A, (1993) 209 [21] Le, H.X., Nguyen, L.T.H., “Phân Tích Chẩn Đốn Dầm Đàn Hồi Có Nhiều Vết Nứt”, Tạp Chí Phát Triển KH&CN, Tập 12, Số 18, (2009) [22] Le, T.B.T., and Nguyen, V.C., “Chẩn đoán hư hỏng dầm cầu bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp giản đơn phương pháp dao động”, Tạp Chí GTVT, (2017) [23] Nandwana, B.P., and Maiti, S.K., “Modelling of Vibration of Beam in Presence of Inclined Edge or Internal Crack for Its Possible Detection Based on Frequency Measurements”, Engineering Fracture Mechanics, vol 58, No 3, pp 193-205, (1997) [24] Nguyen, S.D., Ngo, N.K., Tran, T.Q., and Choi, S.B., “A New Method for Beam – Damage – Diagnosis Using Adaptive Fuzzy Neural Structure and Wavelet Analysis”, Mechanical Systems and Signal Processing, (2013) [25] Patil, D.P., and Maiti, S.K., “Detection of Multiple Cracks Using Frequency Measurements”, Engineering Fracture Mechanics, 70 1553-1572, (2003) [26] Patil, D.P., Maiti, S.K., “Experimental Verification of a Method of Detection of Multiple Cracks in Beams Based on Frequency Measurements”, Science Direct, 281 439-451, (2005) [27] Pastor, M., Binda, M., Harcarik, T., “Modal Assurance Criterion”, Sciverse ScienceDirect, 48 543-548, (2012) [28] Sato, H., “Free Vibration of Beams with Abrupt Changes of Cross Section”, Journal of Sound and Vibration, 89(1), 59-64, (1983) [29] Shen, M.H.H., and Grady, J.E., “Free Vibration of Delaminated Beams”, AIAA J., 30, 1361-1370, (1992) [30] Stubbs, N., and Kim, T.J., “Field Verification of a Nondestructive Damage Localization and Severity Estimation Algorithm”, Proceedings of the 13th International Modal Analysis Conference, pp 210-218, (1995) [31] Salawu, O.S., “Detection of Structural Damage Through Changes in Frequency: a Review”, Engineering Strucures, vol 19, No 9, pp 718-723, (1997) [32] Shifrin, E.I., and Routolo, R., “Natural Frequencies of a Beam with an Arbitrary 210 Number of Cracks”, Journal of Sound and Vibration, 409-423, (1999) [33] Seyedpoor, S.M.,“A Two Stage Method for Structural Damage Detection Using a Modal Strain Energy Based Index and Particle Swarm Optimization”, International Journal of Non – Linear Mechanics, 47 1-8, (2012) [34] Szumigala, M., Sawenko, A.P., Wróblewski, T., Abramowicz, M., “Damage Detection of Steel – Concrete Composite Beam”, Civil And Environmental Engineering Reports, 030 – 049, (2018) [35] Vo, D.T., Ho, H.V., Dang, T.H., Nguyen, T.T., “A two-step approach for damage detection in laminated composite structures using modal strain energy method and an improved differential evolution algorithm”, Composite Structures, 147, 42 – 53, (2016) [36] Vo, D.T., Nguyen, T.T., Do, Q.T., Nguyen, T.T., “Chẩn đoán hư hại dầm composite nhiều lớp sử dụng phương pháp véc – tơ định vị Dlv giải thuật tiến hóa khác biệt DE”, Tạp chí xây dựng, 162-167, (2016) [37] Wang, J., Qiao, P., “On Irregularity-based Damage Detection Method for Cracked Beams”, Science Direct, 688-704, (2008) [38] Wang, L., Zhou, X., Liu, H., and Yan, W., “Damage detection of RC beams based on experiment and analysis of nonlinear dynamic characteristics”, Construction and Building Materials, 29 420-427, (2012) [39] Yuen, M.M.F., “A Numerical Study of the Eigenparameters of a Damaged Cantilever”, Journal of Sound and Vibration, 103(3), 301-310, (1985) [40] Yan, Y.J., Cheng, L., Wu, Z.Y., and Yam, L H., “Development in Vibrationbased Structural Damage Detection Technique”, Science Direct, 2198-221, (2007) 211 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: VŨ VĂN DŨNG Ngày, tháng, năm sinh: 28/03/1993 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Địa liên lạc: 49/110 Nguyễn Hữu Tiến, P.Tây Thạnh, Q.Tân phú, Tp Hồ Chí Minh ĐTDĐ: 0703045635 Email: vuvandungk17x2.93@gmail.com QÚA TRÌNH ĐÀO TẠO 2011-2016: Sinh viên đại học chun ngành Kĩ thuật cơng trình xây dựng dân dụng công nghiệp, Trường Đại học Văn Lang, Tp HCM 2017- đến nay: Sinh viên cao học chuyên ngành Kĩ thuật cơng trình xây dựng dân dụng cơng nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM 212 ... văn ? ?Chẩn đoán hư hỏng cho dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng đặc trưng dao động? ?? Mục tiêu nghiên cứu chẩn đoán hư hỏng dầm liên hợp thép - bê tông sử dụng đặc trưng dao động Đầu tiên, đặc trưng. .. dao động riêng dầm liên hợp thép – bê tơng có hư hỏng, Hz f % : phần trăm độ lệch tần số i : dạng dao động thứ i dầm liên hợp thép – bê tông chưa hư hỏng i : dạng dạo động thứ i dầm liên hợp. .. thiệu phương pháp Phương pháp dựa đặc trưng dao động kết cấu dầm tần số dao động tự nhiên Đối với dầm liên hợp thép – bê tơng chưa hư hỏng có hư hỏng, dao động ta thu tần số dao động tự nhiên Phương