Độ tin cậy của kết cấu là một vấn đề được đặc biệt quan tâm khi đánh giá khả năng chịu lực của các công trình hiện hữu Một trong các phương pháp đánh giá độ tin cậy thường được sử dụng nhất là độ tin cậy theo lý thuyết xác suất Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng độ tin cậy của kết cấu phụ thuộc rất lớn vào đặc tính của các tham số đầu vào Một sai số nhỏ trong việc ước lượng quy luật phân bố của biến đầu vào có thể gây ra những sai số khá lớn cho kết quả phân tích 1 Đặc biệt đối với các phép đo thực nghiệm không phá hủy tại hiện trường thường phải chấp nhận sai số do chất lượng của thiết bị đo cũng như đặc tính ngẫu nhiên của kết cấu Trong nghiên cứu này tác giả áp dụng mô hình phân tích độ tin cậy kết cấu theo lý thuyết xác suất chấp nhận sai số của biến đầu vào để phân tích độ tin cậy của kết cấu theo đại số khoảng Độ tin cậy của kết cấu cũng sẽ biến thiên trong một khoảng nhất định tùy thuộc vào đặc tính của các thông số đo đạc
1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN MINH ĐỨC ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP CĨ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO DẠNG KHOẢNG Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng Công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN QUANG TÙNG Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Ngƣời cam đoan Trần Minh Đức MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC C C BẢNG DANH MỤC C C HÌNH MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài .1 Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Phƣơng pháp nghiên cứu Bố cục đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÀI TO N CHẨN ĐO N KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CƠNG TRÌNH .4 1.1 Các tốn kỹ thuật cơng trình .4 1.1.1 Bài tốn phân tích kết cấu .4 1.1.2 Bài toán kiểm tra kết cấu 1.1.3 Bài tốn chẩn đốn khả chịu lực cơng trình 1.2 Phân biệt toán thiết kế toán chẩn đoán kỹ thuật cơng trình 1.2.1 Bài tốn thiết kế cơng trình 1.2.2 Bài tốn chẩn đốn kỹ thuật cơng trình 1.2.3 Ví dụ minh họa .9 1.3 Bài toán phân tích chẩn đốn kỹ thuật cơng trình với số liệu đầu vào không chắn 10 1.4 Cơ sở đánh giá khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép trƣờng 11 1.4.1 Đại lƣợng ngẫu nhiên tính chất chúng 12 1.4.2 Lý thuyết tổng quát tính độ tin cậy theo xác suất - thống kê 13 1.4.3 Ứng dụng tính tốn độ tin cậy 17 1.5 Kết luận chƣơng 19 CHƢƠNG Đ NH GI ĐỘ TIN CẬY CHỊU UỐN CỦA KẾT CẤU VỚI BIẾN NGẪU NHIÊN DẠNG KHOẢNG .20 2.1 Lý thuyết số khoảng 20 2.1.1 Số học khoảng 20 2.1.2 Các phép toán số học khoảng .21 2.1.3 Hàm số khoảng 23 2.1.4 Véc tơ khoảng, ma trận khoảng 24 2.1.5 Đặc trƣng lý thuyết phân tích khoảng 25 2.2 Áp dụng đại số khoảng vào toán đánh giá độ tin cậy kết cấu 28 2.2.1 Mơ hình độ tin cậy bậc (Zhiping Qiu – 2008) 28 2.2.3 Mơ hình số khoảng phân bố (C.D Le – 2017) .34 2.3 Kết luận 36 CHƢƠNG Đ NH GI KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CHO KHU KH M BỆNH CỦA BỆNH VIỆN ĐA ĐA KHOA TỈNH KHÁNH HÒA .37 3.1 Đo đạc trƣờng .37 3.1.1 Địa điểm thực 37 3.1.2 Đo cƣờng độ bê tông súng bật nẩy 39 3.1.3 Siêu âm cốt thép 46 3.1.4 Kết đo đạc trƣờng 57 3.2 Độ tin cậy chịu uốn dầm bê tông cốt thép 59 3.2.1 Quy trình tính tốn 59 3.2.2 Kết phân tích 61 3.3 Kết luận 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .74 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA T C GIẢ .75 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA C C PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP CĨ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO DẠNG KHOẢNG Học viên: TRẦN MINH ĐỨC Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 Khóa: K33.XDDD.KH Trƣờng Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Tóm tắt Độ tin cậy kết cấu vấn đề đƣợc đặc biệt quan tâm đánh giá khả chịu lực công trình hữu Một phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy thƣờng đƣợc sử dụng độ tin cậy theo lý thuyết xác suất Các nghiên cứu trƣớc độ tin cậy kết cấu phụ thuộc lớn vào đặc tính tham số đầu vào Một sai số nhỏ việc ƣớc lƣợng quy luật phân bố biến đầu vào gây sai số lớn cho kết phân tích [1] Đặc biệt phép đo thực nghiệm không phá hủy trƣờng, thƣờng phải chấp nhận sai số chất lƣợng thiết bị đo nhƣ đặc tính ngẫu nhiên kết cấu Trong nghiên cứu này, tác giả áp dụng mơ hình phân tích độ tin cậy kết cấu theo lý thuyết xác suất, chấp nhận sai số biến đầu vào để phân tích độ tin cậy kết cấu theo đại số khoảng Độ tin cậy kết cấu biến thiên khoảng định, tùy thuộc vào đặc tính thơng số đo đạc Từ khóa: xác suất; phân tích khoảng; độ tin cậy khoảng; đo đạc không phá hủy Abstract The reliability of structures is a problem particularly interested in assessment the bearing capacity of existing buildings The most widely used method for reliability analysis is the probabilistic reliability approach The recent research showsthat the reliabilities of structural systems depend on the parameters of the probability model Little error in the estimation of the parameters may lead to the remarkable error of the resulting probability [1] Especially for non-destructive test in-situ, we often have to accept errors due to the quality of the measuring equipment as well as the random characteristics of the structure In this study, we apply the structural reliability analysis model according to probability theory, accepting the errors of the input variables to analyze the reliability of the structure by interval algebraic The reliability of the structure will also vary within a certain range, depending on the characteristics of the measured parameters Key words: probability; interval analysis; interval reliability; non-destructive testing DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 1.1 3.1 Tên bảng Phép nhân khoảng hai số thực Kết đo đạc xác định cƣờng độ bê tông dầm D1 14/4/2018 Trang 22 42 3.2 Kết đo đạc xác định cƣờng độ bê tông dầm D1 10/5/2018 44 3.3 Kết đo đƣờng kính cốt thép dầm D1 - Gối - 14/4/2018 49 3.4 Kết đo đƣờng kính cốt thép dầm D1 - Gối - 10/5/2018 51 3.5 Kết đo đƣờng kính cốt thép dầm D1- Nhịp lớn 14/4/2018 53 3.6 Kết đo đƣờng kính cốt thép dầm D1- Nhịp lớn - 10/5/2018 55 3.7 Trọng lƣợng lớp cấu tạo sàn 62 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 Tên hình Sơ đồ khối giải tốn phân tích kết cấu cơng trình Sơ đồ khối giải tốn kiểm tra kết cấu cơng trình Sơ đồ khối giải tốn chẩn đốn kỹ thuật cơng trình Dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung phân bố Tập giá trị đại lƣợng khảo sát Hàm phân phối Hàm mật độ biến ngẫu nhiên liên tục Hàm mật độ phân phối chuẩn với tham số khác Hàm mật độ phân phối chuẩn tiêu chuẩn Mơ hình giao thoa thể xác suất khơng an tồn Ý nghĩa hình học Pf Ps Biểu diễn số học khoảng X hai chiều Độ rộng, giá trị tuyệt đối điểm số khoảng X Ảnh miền bao hàm f(x,y) Biểu đồ tọa độ f(x+y,y-x) pp Monte-Carlo với 1500 lần thử Tổng quan Bệnh viện Đa khoa tỉnh Khánh Hịa Vị trí khu khám bệnh Bệnh viện Đa khoa tỉnh Khánh Hòa Mặt dầm sàn tầng Khu khám bệnh Súng bật nẩy C181N Kiểm tra súng bắn bê tông trƣờng Đo cƣờng độ bê tông dầm trƣờng Kết phân tích thống kê cƣờng độ bê tơng theo mơ hình phân phối chuẩn-14/4/2018 Hàm mật độ phân phối chuẩn cƣờng độ bê tông – 14/4/2018 Kết phân tích thống kê cƣờng độ bê tơng theo mơ hình phân phối chuẩn- Hình 3.10 Hàm mật độ phân phối chuẩn cƣờng độ bê tông –10/5/2018 Hàm mật độ phân phối chuẩn cƣờng độ bê tông –10/5/2018 Máy siêu âm cốt thép Profometer 5(C396) Chuẩn bị cơng tác siêu âm đƣờng kính vị trí cốt thép Kết phân tích thống kê diện tích cốt thép theo mơ hình phân phối chuẩn – 14/4/2018 3.14 Hàm mật độ phân phối chuẩn diện tích cốt thép – 14/4/2018 Trang 5 12 14 16 17 19 19 20 21 27 27 38 38 39 39 41 42 43 43 45 45 47 48 50 50 Số hiệu Tên hình Trang 3.15 Kết phân tích thống kê diện tích cốt thép theo mơ hình phân phối chuẩn -10/5/2018 52 3.16 Hàm mật độ phân phối chuẩn diện tích cốt thép - 10/5/2018 Kết phân tích thống kê diện tích cốt thép theo mơ hình phân phối 3.17 chuẩn-14/4/2014 52 3.18 Hàm mật độ phân phối chuẩn diện tích cốt thép – 14/4/2018 Kết phân tích thống kê diện tích cốt thép theo mơ hình phân phối 3.19 chuẩn sau -10/5/2018 3.20 Hàm mật độ phân phối chuẩn diện tích cốt thép -10/5/2018 54 3.21 Biểu đồ mật độ phân phối cƣờng độ bê tông Rb 3.22 Biểu đồ mật độ phân phối đƣờng kính cốt thép As1 3.23 Biểu đồ mật độ phân phối đƣờng kính cốt thép As2 3.24 Sơ đồ khối tính tốn khả chịu lực dầm 3.25 Sơ đồ phân tải lên dầm 3.26 Quy luật phân phối tải trọng 3.27 Sơ đồ tính dầm D1 3.28 Biểu đồ mơ men dầm D1 3.29 Biểu đồ mật độ phân phối diện tích cốt thép gối 57 3.30 Kiểm tra điều kiện phá hoại dẻo R 3.31 Kiểm tra khả chịu uốn tiết diện 3.32 Biểu đồ mật độ phân phối diện tích cốt thép gối 3.33 Kiểm tra điều kiện phá hoại dẻo R 3.34 Kiểm tra khả chịu uốn tiết diện 54 56 56 58 59 61 63 63 63 64 65 66 68 69 71 72 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong thực tiễn nay, nhiều cơng trình cũ, xuống cấp nghiêm trọng cần đƣợc thẩm định Bên cạnh đó, có khơng cơng trình cần đƣợc chuyển đổi mục đích sử dụng cần đƣợc đánh giá lại khả chịu lực phƣơng pháp đo đạc trƣờng Đối với toán chẩn đốn kỹ thuật cơng trình hữu, hay nói cách khác đánh giá cơng trình đƣợc xây dựng, cơng trình khai thác vấn đề khơng chắn số liệu đo đạc thực địa quan trọng Các yếu tố đầu vào cho tốn chẩn đốn khả chịu lực cho cơng trình nhiều mang yếu tố ngẫu nhiên (cƣờng độ bê tơng, diện tích bố trí cốt thép kết cấu), sai số lớn dẫn đến kết thu đƣợc có độ xác chƣa cao Với tầm quan trọng nhƣ nhƣng đến chƣa có nhiều kết nghiên cứu đƣợc đƣa ra, chƣa cụ thể, rõ ràng Do đề tài đƣợc đƣa để tiếp tục phát triển, nghiên cứu ứng dụng mơ hình tính tốn với thơng số đầu vào dạng khoảng để tăng độ tin cậy việc đánh giá khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép Đề tài: Đánh giá khả chịu uốn dầm bê tơng cốt thép có số liệu đầu vào dạng khoảng có ý nghĩa thực tiễn cao đáp ứng yêu cầu thực tế nay, đồng thời tài liệu quan trọng giúp cho đơn vị quản lý kỹ sƣ ứng dụng công tác thẩm định chất lƣợng công trình hữu Mục tiêu nghiên cứu đề tài a) Mục tiêu tổng quát: Đánh giá lại khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép cơng trình hữu b) Mục tiêu cụ thể: Ứng dụng lý thuyết khoảng việc đánh giá độ tin cậy chịu uốn dầm bê tông cốt thép số liệu đo đạc có dạng khoảng; Thực đƣợc phép đo trƣờng để cung cấp liệu đầu vào cho toán chẩn đoán; Đƣa đƣợc kết luận xác khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép Đối tƣợng nghiên cứu: Dầm liên tục khung bê tơng cốt thép cơng trình xây dựng Phạm vi nghiên cứu: Các cơng trình xây dựng xuống cấp khơng có hồ sơ thiết kế trên địa bàn thành phố Nha Trang Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng biến số khoảng việc chẩn đốn khả chịu uốn dầm bê tơng cốt thép; Nghiên cứu ứng dụng quy trình đánh giá chất lƣợng cơng trình bê tơng cốt thép hữu; Nghiên cứu ứng dụng quy trình thí nghiệm đo cƣờng độ bê tơng cho cơng trình hữu; Nghiên cứu ứng dụng quy trình thí nghiệm xác định diện tích cốt thép bố trí cốt thép kết cấu; Thí nghiệm trƣờng, xử lý kết thí nghiệm đánh giá sai số q trình thí nghiệm Đánh giá khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép với thông số đầu vào không chắn đƣa kiến nghị Bố cục đề tài: Chƣơng 1: Tổng quan bàı toán chẩn đốn khả chịu lực cơng trình 1.1 Các tốn kỹ thuật cơng trình 1.2 Phân biệt toán thiết kế cà toán chẩn đốn kỹ thuật cơng trình 1.3 Bài tốn phân tích chẩn đốn kỹ thuật cơng trình với số liệu đầu vào không chắn 1.4 Cơ sở đánh giá khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép trƣờng 1.5 Kết luận chƣơng Chƣơng 2: Đánh giá độ tin cậy chịu uốn kết cấu với biến ngẫu nhiên dạng khoảng Phụ lục 5: Kết siêu âm cốt thép Nhịp lớn ngày 14/4/2018 Phụ lục 6: Kết siêu âm cốt thép Nhịp lớn ngày 15/5/2018 ... với thơng số đầu vào dạng khoảng để tăng độ tin cậy việc đánh giá khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép Đề tài: Đánh giá khả chịu uốn dầm bê tơng cốt thép có số liệu đầu vào dạng khoảng có ý nghĩa... uốn dầm bê tơng cốt thép có đầu vào khơng chắn, dạng khoảng Bài tốn đƣợc đƣa dạng tốn tính độ tin cậy cơng trình với số liệu đầu vào dạng khoảng 1.4 Cơ sở đánh giá khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép. .. định diện tích cốt thép bố trí cốt thép kết cấu; Thí nghiệm trƣờng, xử lý kết thí nghiệm đánh giá sai số q trình thí nghiệm Đánh giá khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép với thông số đầu vào không chắn