Nghiên cứu ứng dụng phương pháp sóng âm thanh (acoustic emission) trong quan trắc và kiểm định chất lượng kết cấu công trình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH TS LƯƠNG MINH CHÍNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG   PHƯƠNG PHÁP SĨNG ÂM THANH   (ACOUSTIC EMISSION)  TRONG QUAN TRẮC VÀ KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG KẾT CẤU CƠNG TRÌNH    NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI   LỜI NÓI ĐẦU Cuốn sách “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp sóng âm (Acoustic Emission) quan trắc kiểm định chất lượng kết cấu cơng trình” tác giả giới thiệu khái niệm, phương pháp kiểm định cơng trình dựa phương pháp khơng phá hủy (NDT) phương pháp mới, phát triển quan tâm nhiều tới thời gian qua phương pháp tán xạ sóng âm (Acoustic Emission) Phương pháp tán xạ sóng âm (Acoustic Emission) dựa nghiên cứu sóng âm (Acoustic Emission - AE) loại sóng đàn hồi dần, hình thành tượng giải phóng đột ngột lượng dồn ứ vật liệu quy tụ mở rộng hư hại siêu nhỏ vật liệu Sự dần sóng tượng hấp thụ - chuyển đổi từ công sang nhiệt vật liệu Vì việc xuất tín hiệu sóng âm AE dấu hiệu xuống cấp vật liệu so với lúc trước xuất tín hiệu Hiện tượng sóng âm AE thể hư hại vật liệu, đồng thời thể xuống cấp kết cấu làm từ vật liệu Có thể nói, tượng xảy vật liệu gây thay đổi lượng bên vật liệu hình thành tín hiệu sóng âm Các thơng tin hư hại (nứt) tượng khác tạo tín hiệu AE, đặc biệt vị trí tạo tín hiệu, hướng phát triển hư hại áp dụng phương pháp sóng âm Cuốn sách tài liệu chuyên sâu nhằm phục vụ cho học viên cao học, sinh viên đại học thuộc khối ngành kỹ thuật, cán kỹ thuật bạn đọc có quan tâm đến lĩnh vực kiểm tra, kiểm định cơng trình Tác giả xin trân trọng cảm ơn cá nhân tập thể đọc góp ý cho thảo sách để sách sớm mắt bạn đọc Sách biên soạn lần đầu, có nhiều cố gắng, song khó tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp, phê bình bạn đồng nghiệp, sinh viên, học viên bạn đọc để sách hoàn thiện lần xuất sau Mọi ý kiến đóng góp xin gửi địa email: chinhlm@tlu.edu.vn Tác giả MỞ ĐẦU I ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Trong lĩnh vực xây dựng sở hạ tầng giao thông, đặc biệt cơng trình cầu kết cấu bê tông cốt thép loại kết cấu phổ biến, áp dụng rộng rãi từ hàng chục năm Cũng mà nhiều cơng trình có tuổi xuống cấp Để đảm bảo an tồn khai thác cơng trình nêu trên, hàng loạt công tác kiểm định, sửa chữa gia cố cần phải triển khai thực Trong năm vừa qua, quan tâm Chính phủ, hệ thống sở hạ tầng đường bước nâng cấp, cầu yếu bước đầu tư xây dựng dự án riêng lồng ghép dự án đầu tư nâng cấp mở rộng đường Tuy nhiên, điều kiện nguồn lực hạn hẹp, đến nhiều tuyến chưa nâng cấp nâng cấp phần tuyến, nên hệ thống quốc lộ nước tồn cầu yếu làm ảnh hưởng đến hiệu khai thác tuyến đường, tiềm ẩn nguy an tồn giao thơng, có khả ảnh hưởng đến tính mạng tài sản người dân Dưới tác động liên tục thay đổi điều kiện khai thác, điều kiện khí hậu thời tiết suốt q trình khai thác cơng trình, cơng trình cầu bê tông cốt thép ngày xuống cấp, việc triển khai cơng tác kiểm định quan trắc theo chu kỳ cơng trình cầu yếu trình khai thác cần thiết Một hợp phần quan trọng quan trắc theo chu kỳ công tác kiểm tra định kỹ sư có kinh nghiệm Các công tác kiểm tra phải hỗ trợ phương pháp kiểm định không phá hủy, cho phép đánh giá trạng thái kết cấu công trình, đặc biệt vị trí khó tiếp cận mắt thường Việc xác định sớm xác hư hại xảy bên kết cấu trình khai thác nhằm đưa định hợp lý khai thác, sửa chữa bảo trì cơng trình, cho phép khai thác cơng trình liên tục khơng bị gián đoạn Đối với cơng trình cầu việc quan trọng hơn, phát triển hệ thống sở hạ tầng giao thơng phụ thuộc nhiều vào chúng Trong có nhiều cơng trình xây dựng thập niên 70 - 80 kỷ trước, việc phải đóng cầu suy giảm trạng thái cơng trình dẫn đến nhiều thiệt hại kinh tế Vì thế, việc phát triển áp dụng giải pháp kiểm định, quan trắc bảo trì cơng trình cầu yếu cần thiết Hệ thống quan trắc loại cần phải tập trung vào hai yếu tố:  Sự biến đổi tải trọng trình khai thác  Sự tích lũy hư hại bên kết cấu Việc quan trắc kiểm định hợp lý cơng trình cầu hỗ trợ quan chức quản lý khai thác công trình hiệu hơn, kéo dài tuổi thọ cơng trình, tối ưu hóa cơng tác tu bảo dưỡng sửa chữa, sử dụng nguồn vốn bảo trì cách hợp lý II HIỆN TRẠNG CÁC CẦU YẾU TRÊN HỆ THỐNG CÁC QUỐC LỘ Theo số liệu quản lý thống kê Tổng cục Đường bộ, đến thời điểm năm 2014 tuyến quốc lộ nước tồn 343 vị trí cầu yếu tổng số 4239 vị trí cầu Hầu hết cầu xây dựng trước năm 1975, kết cấu thượng bộ, hạ bị xuống cấp, rung lắc mạnh độ võng lớn, số cầu không đáp ứng nhu cầu thoát lũ, khổ cầu hẹp Một số cầu đầu tư sau năm 1975, nhiên có tải trọng thiết kế thấp bắt đầu có dấu hiệu xuống cấp khơng đảm bảo lũ diễn biến bất thường khí hậu Các vị trí cầu có tải trọng khai thác khơng đồng với tuyến Dựa mật độ giao thơng, tính chất tuyến đường (độc đạo có đường song hành), trạng cầu, Bộ Giao thông Vận tải phân danh mục cầu yếu thành nhóm cụ thể sau (theo Báo cáo năm 2012):  Nhóm ưu tiên 1: Bao gồm 79 cầu yếu nằm tuyến có mật độ giao thơng lớn, đường độc đạo, giải pháp sửa chữa khơng khả thi  Nhóm ưu tiên 2: Bao gồm 264 cầu yếu nằm quốc lộ có mật độ giao thơng thấp có đường song hành Trong trường hợp nguồn lực khó khăn sửa chữa để trì tình trạng khai thác Chương KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CƠNG TRÌNH 1.1 KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CƠNG TRÌNH LÀ GÌ ? Cơ sở kiểm định chất lượng cơng trình cơng tác kiểm tra cơng trình, tiến hành thực đội ngũ kỹ sư, chuyên gia có kinh nghiệm, nhằm đánh giá chất lượng cơng trình mới, khai thác xuống cấp để có kế hoạch khai thác, tu, bảo trì cách hợp lý nhằm kéo dài tuổi thọ cơng trình Trên sở số liệu kiểm tra (chẩn đoán kỹ thuật cơng trình) ta đánh giá được: - Hiện trạng chất lượng cơng trình; - Xác định khả chịu tải cơng trình; - Khả tiếp tục sử dụng cơng trình; - Đề xuất giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao độ tin cậy tuổi thọ cơng trình; - Đưa chế độ thay đổi khai thác cơng trình Nội dung kiểm định gồm phần: quản lý cầu, thử nghiệm cầu, sửa chữa tăng cường cầu 1.1.1 Quản lý cầu Quản lý cầu nghiên cứu nội dung phương pháp quản lý Nội dung quản lý bao gồm quản lý hồ sơ cầu quan trọng quản lý tình trạng kỹ thuật cầu Người quản lý cần nắm đầy đủ thơng tin cầu, hư hỏng có, ngun nhân hư hỏng từ đề chế độ khai thác (chẳng hạn quy định khoảng cách tối thiểu xe, tốc độ tối đa xe cầu, ), chế độ bảo dưỡng, tiến hành sửa chữa nhỏ hư hỏng xuất theo kinh phí quản lý hàng năm, lập kế hoạch xin sửa chữa lớn, tăng cường cầu Phương pháp quản lý đề cập đến hình thức kiểm tra để nắm đầy đủ kịp thời tình trạng kỹ thuật cầu, sở tiến hành phân loại cầu đề trình tự ưu tiên sửa chữa, tăng cường thay cầu để nâng cao hiệu kinh tế đảm bảo tuổi thọ cầu 1.1.2 Thử nghiệm cầu Thử nghiệm cầu nghiên cứu đánh giá khả chịu lực cầu thực nghiệm với nội dung sau: - Đo ứng suất, độ võng, dao động phận cầu, xử lý số liệu đo dùng kết đo để đánh giá khả chịu lực cầu - Thí nghiệm vật liệu để xác định đặc trưng học vật liệu cầu thép, bê tông - Kiểm toán cầu theo đặc trưng học hình học thực phận cầu Kết hợp kết đo kiểm toán để đánh giá khả chịu lực cầu Trong thử nghiệm cầu cịn có nội dung chưa đề cập đến tài liệu nghiên cứu làm việc cầu phận cầu phịng thí nghiệm dạng mơ hình, bạn dọc tìm hiểu tài liệu khác 1.1.3 Sửa chữa cầu Sửa chữa cầu nhằm khắc phục hư hỏng xuất cầu để đưa cầu trở lại làm việc thiết kế mà không làm thay đổi chế độ làm việc chung tồn cơng trình Sửa chữa cầu cơng việc nhỏ trám vá chỗ vỡ bê tông, bơm keo vào vết nứt, sửa chữa lớn thay thanh, nút dàn Trong sửa chữa cầu bê tông cốt thép, vật liệu để sửa chữa có ảnh hưởng lớn đến chất lượng giá thành sửa chữa (ở có đề cập đến vật liệu vữa êpoxy, bê tông polyme v.v.…) Các sửa chữa chia thành sửa chữa thơng thường thực công trường, sửa chữa địi hỏi phải có trình độ chun mơn định nắn cong, vênh gia công nhiệt… 1.1.4 Tăng cường cầu Tăng cường cầu sửa chữa cầu mà công việc tiến hành để nâng cao khả chịu tải cầu so với so với thiết kế ban đầu Tăng cường cầu khơng có làm thay đổi sơ đồ làm việc cầu, ví dụ dàn giản đơn thêm vật liệu cho dàn sau tăng cường dàn giản đơn, thêm trụ đỡ tùy theo cách đặt gối trụ mà dàn trở thành siêu tĩnh chịu hoạt tải hay chịu tĩnh tải hoạt tải Trên cầu tăng cường có hư hỏng, trước tăng cường lúc tăng cường người ta thường kết hợp sửa chữa hư hỏng Kiểm định cầu cơng tác có tính thực nghiệm, ngồi việc nghiên cứu, nắm vững lý thuyết thông qua tài liệu chuyên môn, người học cần tham gia thực hành phịng thí nghiêm để biết sử dụng thiết bị đo, tốt tham gia thử nghiệm trường, người học cịn học tập cách bố trí điểm đo, cách tổ chức đo đạc lấy số liệu, thu thập số liệu xử lý số liệu Cuối cần lưu ý kiểm định cầu thực chất “khám sức khoẻ, khám bệnh” cho cầu nên người học nắm đầy đủ kiến thức cơng tác trước họ có kiến thức thiết kế thi công cầu 1.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM TRONG KIỂM ĐỊNH CƠNG TRÌNH 1.2.1 Phân loại chất lượng cầu Phân loại chất lượng cầu công việc cần thiết để phục vụ cho việc khai thác tu, sửa chữa cầu Việc phân loại cầu giúp cho quan quản lý có kế hoạch đắn sửa chữa, tăng cường xây dựng cầu thay cho cầu cũ hư hỏng, nhằm đảm bảo khai thác có hiệu tuyến đường mạng lưới giao thơng nói chung Để phân loại cầu cần phải có tiêu chuẩn phân loại Hiện nước ta chưa có quy định hướng dẫn thống phân loại chất lượng cầu, xin giới thiệu cách phân loại ESCAP (Ủy ban Kinh tế Xã hội Châu Á - Thái Bình Dương) Theo tài liệu tiêu chuẩn để phân loại cầu là: - Biên độ biến dạng; - Mức độ ảnh hưởng đến an toàn vận tải; - Sự cấp thiết phải tiến hành biện pháp để trì chức làm việc bình thường cơng trình Theo tiêu chuẩn người ta phân cầu làm loại sau: - Loại A: Bao gồm cầu có chất lượng cịn tốt, khơng có khuyết tật hay hư hỏng có khơng đáng kể, khơng cần sửa chữa Các khuyết tật hay hư hỏng có chưa ảnh hưởng đến chức làm việc phận kết cấu, cầu khai thác an toàn với tải trọng thiết kế; - Loại B: Bao gồm cầu có hư hỏng hay khuyết tật mức độ nhẹ, phát triển hư hỏng hay khuyết tật chưa rõ ràng không đáng lo ngại Các hư hỏng hay khuyết tật không ảnh hưởng đến an tồn khai thác nên sửa chữa khơng, sửa chữa tiến hành vào thời điểm tùy ý; - Loại C: Trên cầu thuộc loại có khuyết tật hay hư hỏng mà chưa ảnh hưởng ảnh hưởng không đáng kể đến khả chịu lực cầu, nhiên hư hỏng, khuyết tật phát triển làm suy giảm khả chịu lực cầu; - Loại D: Cơng trình thuộc loại D cơng trình có hư hỏng đáng kể, làm suy giảm chức chịu lực cầu Người ta phân loại D thành loại nhỏ D1, D2, D3: Bảng 1.1 Phân loại cầu Loại Tình trạng cầu A Cầu cịn tốt B Ảnh hưởng đến an toàn vận tải Mức độ hư hỏng Thời điểm tiến hành sửa chữa Khơng ảnh hưởng Khơng có hư hỏng Cầu tốt, hư hỏng hay khuyết tật nhẹ, phát triển hư hỏng Hiện hay khuyết tật khơng rõ ràng ảnh hưởng khơng đáng lo ngại Nhẹ Có thể sửa chữa không Mức độ hư hỏng khuyết tật Sửa chữa vào Hiện chưa ảnh Hư hỏng công trình tương lai phát thời điểm thích hưởng C triển, cầu trở thành loại D1, khuyết tật hợp, khơng tương lai phải phịng ngừa để điều khơng phát triển cầu trở thành ảnh hưởng xảy loại D1 Hư hỏng khuyết tật phát triển, cần thực Đe dọa đến an toàn D1 biện pháp ngăn ngừa để vận tải tương không ảnh hưởng đến an tồn lai cơng trình tương lai Hư hỏng khuyết tật Sửa chữa vào phát triển thời điểm thích dẫn đến suy yếu hợp chức cầu Đe dọa đến an toàn Hư hỏng khuyết tật ảnh Hư hỏng, khuyết vận tải tương D hưởng đến chức làm tật suy giảm Cần tiến hành D2 lai gần, nguy hiểm việc cầu, khả chịu chức cầu sửa chữa sớm có ngoại lực tải cầu bị ảnh hưởng phát triển khơng bình thường Hư hỏng, khuyết tật liên quan tới chức chủ yếu D3 cơng trình, ảnh hưởng đến an toàn cầu Nguy hiểm xảy Nghiêm trọng Cần tiến hành sửa chữa + Loại D1: Cơng trình thuộc loại D2 cơng trình có hư hỏng, nhiên cơng trình khơng có vấn đề an tồn chức làm việc chúng bị ảnh hưởng bất lợi tương lai, phải tiến hành sửa chữa hư hỏng thời điểm thích hợp, chẳng hạn sửa chữa mố, trụ vào mùa khô ; + Loại D2: Cơng trình thuộc loại D2 cơng trình có hư hỏng, cơng trình chưa có vấn đề an tồn chức làm việc chúng bắt đầu bị ảnh hưởng, cần tiến hành sửa chữa sớm 10 KẾT LUẬN Trạng thái kết cấu cơng trình thép cần phương pháp kiểm tra kiểm định mới, nhằm đánh giá xác vị trí hư hại, nguyên nhân hư hại mà không ảnh hưởng đến q trình khai thác cơng trình Các phương pháp kiểm tra, kiểm định áp dụng cơng trình cầu thép: - Chủ yếu dựa phân tích trực quan vài phương pháp kiểm định bổ sung khác, khó xác định xác vị trí hư hại bên kết cấu nguyên nhân gây hư hại; - Không cho phép đánh giá mức độ ảnh hưởng tác động cấu kiện kết cấu, ảnh hưởng hư hại với bên kết cấu; - Gặp khó khăn việc kiểm tra, kiểm định kết cấu lớn điều kiện thực tế tác động tải trọng khai thác; - Áp dụng phương pháp truyền thống cho phép xác định vị trí hư hỏng khơng gian (thể tích) nhỏ so với tồn cơng trình; - Khơng cho phép xác định trình gây hư hại kết cấu theo dõi cường độ phát triển hư Phương pháp tín hiệu sóng AE cho phép thực kiểm tra cấu kiện toàn kết cấu thời điểm, thực kiểm tra hư hại hình thành kết cấu, xác định vị trí hư hại, nhưng: - Đến vẫy cịn gặp nhiều khó khăn q trình triển khai cơng trình lớn việc lựa chọn vị trí xung yếu để lắp đặt cảm biến, khoảng cách cảm biến độ nhạy cảm biến; - Các tham số đơn lẻ tín hiệu sóng AE cho phép xác định mức độ tác động q trình phá hoại, khơng xác định nguyên nhân gây hư hại đó; - Các tiêu chí phân loại hư hại hai quy trình Mỹ Nhật cịn có nhiều yếu điểm, điều ảnh hưởng nhiều đến kết đo đạc, đồng thời hạn chế việc áp dụng chúng cơng trình thực tế; 96 - Các tiêu chí quy trình Mỹ Nhật dựa sở xác định xác tải trọng tác động lên kết cấu (hiệu ứng Kaiser hiệu ứng Felicity) áp dụng phịng thí nghiệm, khó áp dụng mơi trường thực tế, tải trọng thực tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố cấu thành; - Thiếu quy trình chi tiết rõ ràng cách thức triển khai công tác đo đạc kiểm tra kết cấu phân tích số liệu; - Các tiêu chuẩn quy trình hành tập trung chủ yếu vào việc hiệu chỉnh cảm biến đo đạc cách thức lắp, khái niệm yêu cầu nhân Trong tài liệu giới thiệu cách thức kiểm tra phương pháp sóng âm AE dựa sở phân tích nhiều tham số tín hiệu sóng, đồng thời phân tích tương quan tham số Trong phân tích phát triển xác định vị trí hư hại áp dụng khái niệm trình hư hại sở liệu mẫu Bằng việc sử dụng phương pháp sóng âm AE, cho phép chúng ta: - Phát xác định vị trí q trình hư hại diễn tồn kết cấu; - Thực cơng tác đo đạc thời gian dài để đánh giá diễn biến hư hại tác động tải trọng khai thác có xem xét đến yếu tố thời tiết, khí hậu mơi trường xung quanh; - Quan trắc hạ tầng giao thông tác động tải trọng lớn mức cho phép (quá tải); - Đánh giá diễn biến hư hại kết cấu q trình thử tải; - Quan trắc cơng trình cầu có trạng thái kết cấu kém, chưa thể sửa chữa xây thiếu kinh phí, nhằm kéo dài thời gian khai thác cơng trình (với tải trọng hạn chế); - Quan trắc liên tục phương pháp sóng âm AE cung cấp đủ số liệu nhằm đánh giá tuổi thọ khả chịu tải cịn lại cơng trình, để lên kế hoạch khai thác, tu, bảo trì cách hợp lý hiệu 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO Acoustic Emission Testing, Nondestructive Testing Handbook, 3rd edition, Vol 6, American Society for Nondestructive Testing, Columbus, OH (2005) Ajzerman M.A., Brawerman E.M., Rozonoer L.I.: Rozpoznawanie obrazów Metoda funkcji potencjalnych, WNT, Warszawa (1976) Almussallam T.H.: Analytical Predictional of Flexural Behaviour of Concrete Beams Reinforced by FRP Bars, Journal of Composite Materials, 31 (1997), pp 640-657 American Concrete Institute Committee 215: Consideration for Design of Concrete Structures, ACI215R-74/94 (1994) ASTM E 650: Standard Guide for Mounting Piezoelectric Acoustic Emission Transducers, ASTM International, West Conshohocken (2002) American Society of Nondestructive Testing: Recommended Practice for Acoustic Emission Evaluation of Fiber Reinforced Plastic Tanks and Pressure Vessels, Committee on Acoustic Emission from Reinforced Plastics, Draft I October (1999) American Society of Testing and Materials: Standard Terminology of Nondestructive Examinations, ASTM E1316-94 (1994) Anastasopoulos A.A., Philippidis T.P.: Clastering Methodologies for the Evaluation of AE from Composites, Journal of Acoustic Emission, Vol 13, No ½, Los Angeles (1995), pp 11-21 A Procedure for acoustic emission monitoring of prestressed concrete girdes, Draft B, The Ferguson Structural Engineering Laboratory, The University of Texas at Austin and Texas Department of Transportation, Austin TX (2001), pp 1-28 10 Barnes C.A, Fowler T.J.: Acoustic Emission Monitoring of Reinforced Concrete Structures, Proceedings of the Sixth International Symposium on Acoustic Emission from Composite Materials (AECM-6) San Antonio, Texas, American Society of Nondestructive Testing, June (1998), pp 183-191 11 Baron J.A., Ying S.P.: Acoustic Emission Source Location, Nondestructive Testing Handbook, Vol 5, Acoustic Emission Testing, American Society for Nondestructive Testing (1987), pp 135-154 98 12 BD 63/07, Design Manual for Roads and Bridges: Vol Highway Structures: Inspection and Maintenance, Highway Agency, February (2008) 13 Beck P., Bradshaw T.P., Lark R.J., Holford K.M.: A quantitative study of the relationship between concrete crack parameters and Acoustic Emission released during failure, Proc 5th International Conference on Damage Assessment of Structures, Key Engineering Material Vols 245-246, ISSN 1013-9826 (2003), pp 462-466 14 Bień J.: Uszkodzenia obiektów mostowych, WKiŁ, Warszawa (2010) 15 Blanch M.J., Anastassopoulos A.A., Proust A., Vionis P., D R V van Delft, T.P Philippidis T.P.: Damage Classification of Acoustic Emission using Aegis Pattern Recognition Software from Ten Small Wind Turbine Blade Tests, Proceeding of Global Windpower, Paris, April (2002) 16 Boenig A.: Bridges with Premature Concrete Deterioration: Field Observations and Large-Scale Structural Testing, M.S Thesis, University of Texas at Austin, May (2000) 17 Brandt A.M.: O trwałości konstrukcji inżynierskich, International Conference “Durable bridge structures in the environment”- EKOMOST 2006, maj (2006), s 31-43 18 Brandt A.M., Kasperkiewicz J i inni: Metody diagnozowania betonów i betonów wysokowartościowych na podstawie badań strukturalnych, IPPT PAN, North Atlantic Treaty Organization, Scientic Affairs Division, Warszawa (2003), s 13-218 19 BRIME: Bridge Management in Europe, Final Raport 4th Framework Programme (2001) 20 Chan W.Y., Hay D.R., Suen C.Y., Schwelb O.: Application of Pattern Recognition Techniques in the Identification of Acoustic Emission Signals, Proceedigs of Fifth International Conference on Pattern Recognition, Institute of Electrical and Electronics Engineers, New York (December 1980), pp 108-111 21 Chen B., Liu J.: Experimental study on AE characteristics of three-point-bending concrete beams, Cement and Concrete Research 34 (2004), pp 391-397 22 Davis A.G.: Review of Nondestructive Evaluation Techniques of Civil Infrastructure, Discussion, Journal of Performance of Constructed Facilities, ASCE, Vol 11, No (1999), p 47 23 Diederichs U., Schneider U., Terrien M.: Formation and Propagation of Cracks and Acoustic Emission, Development in Civil Engineering 7: Fracture Mechanics of Concrete (1983) 99 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 100 Drobiec Ł., Jasiński R., Piekarczyk A.: Diagnostyka konstrukcji żelbetowych Metodologia, badania polowe, badania laboratoryjne betonu i stali, t 1, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa (2010) Enright M.P., Frangopol D.M.: Survey and Evaluation of Damaged Concrete Bridges, Journal of Bridge Engineering, ASCE, 5(1), (2000), pp 31-38 Ferrier E., Lagarde G., Hamelin P.: Durability of reinforced concrete bAEms, Abst DURACOSYS’99, Brussels (1999), pp 184-189 Fausett L.V.: Fundamentals of Neural Networks: Architectures, Algorthms and Applications, Prentice Hall, New York (1994), pp 328-330 Flaga K.: Diagnostyka, modernizacja i rewitalizacja obiektów mostowych z betonu, 56 Konferencja Naukowa KILiW PAN oraz Komitetu Nauki PZITB, Kielce-Krynica (2010), s 123-156 Federal Highway Administration: Recording and Coding Guide for the StructureInventory and Appraisal of the Nation’s Bridges (Coding Guide), FHWA-PD-96-001, McLean (1996) Federal Highway Administration: Reliability of Visual Inspection for Highway Bridges, FHWA-RD-01-020, Vol.1, McLean, June (2001) Fukunaga K.: Introduction to Statistical Pattern Recognition, Academic Press, Orlando (1990) Garbacz A.: Nieniszczące badania betonopodobnych kompozytów polimerowych za pomocą fal sprężystych – ocena skuteczności napraw, Prace naukowe Budownictwo z 147, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej (2007) Glinicki M., Cieśla J., Fordoński K.: Zagadnienia trwałości mostów betonowych w normach europejskich, International Conference „Durable bridge structures in the environment”- EKOMOST 2006, maj (2006), s 115-124 Gołaski L., Gębski P., Ono K.: Diagnostic of reinforced concrete structures by acoustic emission, EWGAE 25th European Conference on Acoustic Emission Testing, Prague (2002), pp I/207- I/215 Gołaski L., Świt G.: Acoustic Non Destructive Techniques as a new Method for Evaluation of Damages in Prestressed Concrete Structures: Failure of Concrete Structures, Workshop of COST 534 on NTD Assessment and New Systems in prestressed Concrete Structures, Brussel (2005), pp 151-159 Gołaski L., Świt G., Ono K., Kalicka G.: Acoustic Emission Behaviour of Prestressed Concrete Girder During Proof Loading”, Journal of Acoustic Emission, Vol 24 (2006), pp 187-195 37 Gołaski L., Goszczyńska B., Goszczyński S., Świt G., Trąmpczyński W.: Zastosowanie metody emisji akustycznej w diagnostyce żelbetowych konstrukcji budowlanych, X Konferencja Naukowo-Techniczna “Problemy Rzeczoznawstwa Budowlanego”, Warszawa-Miedzeszyn (2008), s 193-206 38 Gołaski L., Goszczyńska B., Świt G., Trąmpczyński W.: System for the global monitoring and evaluation of damage processes developing within concrete structures under service loads, The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering 39 Granger S., Loukili A., Pijaudier-Cabot G., Chanvillard G.: “Experimential characterization on the self-healing of cracks in an ultra high performance cementitious material: Mechanical test and acoustic emission analysis”, Cement and Concrete Research 37, (2007), pp 519-527 40 Hopwood T., McGogney C.: Acoustic Emission Applications in Civil Engineering, Nondestructive Testing Handbook, Vol 5, Acoustic Emission Testing, American Society for Nondestructive Testing (1987), pp 311-345 41 Hubele N.F., Hwarng H.B.: A Neural Network Model and Multiple Linear Regression, Intelligent Engineering Systems through Artificial Neural Network, Vol 4, New York (1994), pp 328-330 42 Iida T., Watanabe H., Tomoda Y., Ohtsu M.: Damage Estimation of Concrete Core by AE Rate Process Analysis, Proc of the Japan Concrete Institute, Vol 22 (1), (2000), pp 271-276 43 Ing M.J.: Repair or Not to Repair - Let Your Structure Do the Talking, Concrete Engineering International, Vol 8, No 3, Camberley, Surrey (2004), pp 47-48 44 Ing M.J., Kells D.G., Austin S.A., Lyons R.: Determining the Corrosion State of Steel Reinforcement in Concrete, Corrosion Management, Leighton, MayJune (2004), pp 12-15 45 Ishibashi, A., Matsuyama, K., Ohtsu M.: AE Application for Diagnosis of Deteriorated Concrete of Harbor Structures, Proc 6th Int Sym on AE from Composite Materials (1998), pp 145-152 46 Iwanami M., Kamada T., Nagataki S.: Application of AE Technique for Crack monitoring In RC Beams, JCI Proceedings of Cement and Concrete (1997), p 51 47 Kalicka M.: Acoustic emission as a monitoring method in prestressed concrete bridges health condition evaluation, Journal of Acoustic Emission, Vol 27 (2009), pp 18-26 101 48 Kamada T., Iwanami M., Nagataki S., Yuyama S., Ohtsuki N.: Application of Acoustic Emission Evaluation of Structural Integrity in Marine Concrete Structures, Progress in AE VIII (JSNDI), Proc 13th Inter AE Symp., Nara Japan, November (1996) pp 355-360 49 Kamada T., Nagataki S., Iwanami M.: Evaluation of Material Deterioration in Concrete by Nondestructive Testing Methods, International Conference on Engineering Materials, Ottawa, Canada (1997), pp 453-466 50 Kim B., Weiss J.W.: Using acoustic emission to quantify damage in restrained fiberreinforced cement mortars, Cement and Concrete Research 33 (2003), pp 207-214 51 Klingner R.E., Fowler T.J: Structural Assessment of In-Service Bridges with Premature Concrete Deterioration, Project Proposal for TxDot Project 0-1857, Submitted (1998) 52 Koch G.H., Brongers M.P.H., Thompson N.G.: Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States, FHMA-RD-01-156, A Suplemnet to Materials Performance, Katy (2002) 53 Laura P.A.A.: Evaluation of Structural Integrity of Cables Using Acoustic Emission, Materials Evaluation, Vol 44, No 1, Columbus, January (1980), p 38 54 Lavrov A.: The Kaiser effect in rocks: principles and stress estimation techniques, Int J Rock Mech Min Sci 40 (2003), pp 151-171 55 Leung C.K.Y.: Modeling of Concrete Cracking Induced by Steel Expansion, Journal of Materials in Civil Engineering, ASCE, 13(3), (2001), pp 169-175 56 Lewinowski Cz.: Matematyczna analiza wyników badań przeprowadzonych w laboratoriach drogowych, Prace COBiRTD, Warszawa (1968), s 26-34, 59-67 57 Li Z.W., Yuyama S., Osawa I., Kimpara I., Kageyama K., Yamaguchi K.: Fracture Mechanics Study of Concrete Beams Reinforced with FRP Sheets by a Mômen Tensor Analysis of Acoustic Emission, Proceedings of Fracture Mechanics of Concrete Structures (FRAMCOS-3), Freiburg (1998), pp 18631872 58 Loland, K.E.: Continuous Damage Model for Load – Response Estimation of Concrete, Cement and Concrete Research, Vol 10 (1989), pp 395-402 59 Lyons R., Ing M.J., Austin S.A.: Correlation of Corrosion Rate of Steel in Concrete with Acoustic Emission in Response to Diurnal and Seasonal Temperature Variations, Corrosion Science, Vol 47, Amsterdam (2005), pp 413-433 102 60 Main I.G., Forde M.C., Halliady J.: Acoustic emission on bridges: experiments on concrete beams, EWGAE 25th European Conference on Acoustic Emission Testing, Prague (2002), pp I/127-I/134 61 Malhort V.M., Carino N.J.: Handbook on nondestructive testing of concrete, CRC Press (2004) 62 Małecki I.: Charakterystyka i klasyfikacja sygnałów AE Emisja akustyczna, źródła, metody, zastosowanie, red I Małecki i J Ranachowski, Polska Akademia Nauk, Instytut Podstawowych Problemów Techniki, Warszawa (1994), s 19-33 63 Mamlouk M.S., Zaniewski J.P.: Materials for Civil and Construction Engineers, Addison Wesley Longman, Menlo Park, California (1999) 64 Masi A.K., Sahu R.: Acoustic Emissions from Reinforced Concrete, Experimental Mechanics, December (1994), pp 379-388 65 Mayrosh J., Pessiki S.: Experimental Study of the Attenuation of Acoustic Emission Signals in Welded Steel Structures, Report No 01-11, Center for Advanced 66 Technology for Large Structural Systems, Lehigh University, July (2001), p 141 113 Mays G.: Durability of Concrete Structures: Investigation, Repair, Protection, Chapman Hall, London (1992) 67 Mohamed O.A., Rens K.L., Stalnaker J.J.: Factors Affecting Resistance of Concrete to Freezing and Thawing Damage, Journal of Materials in Civil Engineering, ASCE, 12(1), (2000), pp 26-32 68 Munwam M.C., Othsu M.: Stress Intensity Factors in Concrete by Mômen Tensor Analysis of Acoustic Emission, Materials Evaluation, Vol 57, No 11, Columbus, November (1999), pp 1178-1182 69 Murakami, Y., Yuyama, S.: Acoustic Emission Evaluation of Structural Integrity in Reinforced Concrete Beams due to Corrosion of Reinforcement, Progress in AE VIII (JSNDI), Proc 13th Inter AE Symp., Nara Japan, November (1996), pp 217-244 70 Nair A., Cai C.S.: Acoustic emission monitoring of bridges: Review and case studies, Engineering Structures, 32 (2010), pp 1704-1714 71 Niseki S., Satake M., Gohke M.: Quick Detection of Alkali-Aggregate Reaction by Acoustic Emission Monitoring, Progress in Acoustic Emission V, The Japanese Society of NDI (1990), p 529 103 72 Ono K : Aplication of acoustic emission for structure diagnostic, 56 Konferencja Naukowa KILiW PAN oraz Komitetu Nauki PZITB, KielceKrynica (2010), s 317- 342 73 Ohtsu M.: Basics of Acoustic Emission and Applications to Concrete Engineering, Material Science Research International, Vol 4, No (1998), pp 131-140 74 Ohtsu M., Okamoto T., Yuyama S.: Mômen Tensor Analysis of Acoustic Emission for Cracking Mechanisms in Concrete, ACI Structural Journal, March-April (1998), pp 87-95 75 Peng – Yeng Y., Ling – Hwei Ch.: A new non-iterative approach for clustering Pattern Recognition Letters, No (1994), pp 125-133 76 Pessiki S., Derrah S.: Acoustic Emission Monitoring of Fatigue Crack Growth in HSLA-80 Steel Box Beams, Proceedings Structures Congress XII, American Society of Civil Engineers, Vol (1994), pp 1334-1339 77 Prine D.W.: Application of Acoustic Emission and Strain Gage Monitoring to Bridge Retrofit Evaluation, Topics on Nondestructive Testing and Evaluation of infrastructure, Columbus (1998), pp 3-12 78 Recommended Practice for In-Situ Monitoring of Concrete Structures by Acoustic Emission, NDIS 2421, Japanese Society for Non-Destructive Inspection (2000) 79 Roca Y., Octavio L.: Acoustic Emission Examination of High Strength Prestressed Concrete Girders, Thesis presented to The University of Texas at Austin, August (1997) 80 Shiotani T., Li Z., Yuyama S., Ohtsu M.: Aplication of the AE Improved bValue to Quantitative Evaluation of Fracture Process in Concrete Materials, Journal of Acoustic Emission, Vol 19, Los Angeles (2004), pp 118-133 81 Schumacher: AE techniques applied to conventionally reinforced concrete bridge girders, Oregon DOT Report SPR633 (2008), 199 p (www.oregon.gov/ODOT/TD/ TP_RES/ ReportsbyYAEr.shtml#2008) 82 Suzuki T., Watanabe H., Ohtsu M.: Damage Evaluation in concrete Using Acoustic Emission Method, The 6th Far-AEst Conference on Non-Destructive Testing (2002), pp 111-116 83 Świt G: Durability of composite GRP under stress corrosion condition by acoustic emission, 5th International Conference on Durability Analysis of Composite Systems “DURACOSYS’01”, Japan, Tokyo (2001), pp 323-326 104 84 Świt G., Balcerek B.: Diagnostyka obiektów mostowych z wykorzystaniem emisji akustycznej, Polskie Drogi, Nr (115), wrzesień (2004), s 27-31 85 Świt G.: New materials, systems, methods and concepts for durable prestressed concrete structures - stress corrosion GFRP and CFRP tendons, COST European Science Foundation - Final Raport, Part I, Brussel (2007), pp 33-55 86 Świt G.: “Diagnostic of presterssed concrete structures by means of acoustic emission”, 8th ICRM’S 2009, Proceeding of IEEE, Chengdu, China (2009), pp 958-962 87 Świt G.: Zastosowanie emisji akustycznej w badaniach obiektów mostowych weryfikacja procedury japońskiej i amerykańskiej, 56 Konferencja Naukowa KILiW PAN i KN PZITB, Kielce-Krynica (2010), s 771-778 88 Świt G., Goszczyńska B., Krampikowska A., Bryła J., Tworzewski P.: “Zastosowanie metody emisji akustycznej oceny wykonawstwa przyczółka wiaduktu”, MOSTY 4/2011 nr (2011), s 60 89 Świt G.: Zastosowanie emisji akustycznej w badaniach obiektów mostowych weryfikacja procedury japońskiej i amerykańskiej, Obiekty Inżynierskie Mosty, Wiadukty, Tunele, nr (2011) 90 Tinkey B.V., Fowler T.J., Klingner R.E.: Nondestructive Testing of Prestressed Bridge Girders with Distributed Damage, Research Raport 1857-2, Center for Transportation Research the University of Texas at Austin (2002) 91 Tsimogiannis A., Geargali B and Anastasopoulos A.A.: Acoustic Emission/AcoustoUltrasonic Data Fusion for Damage Evaluation in Concrete, Journal of Acoustic Emission, Vol 18, Los Angeles (2000), pp 21-28 92 Uomoto, Taketo: Application of Acoustic Emission to the Field of Concrete Engineering, Journal of Acoustic Emission, Vol 6, No (1987), pp 137-144 93 Watanabe H., Ichinose M., Tomoda Y., Ohtsu M.: Quantitative Estimation of Damage in Concrete by AE, Proc of the Japan Concrete Institute, Vol 23 (1), (2001), pp 493-498 94 Watson J.R.: Advanced Acoustic Emission Monitoring of Concrete Structures, Proceedings of the first workshop of COST 534 on NDT Assessment and New Systems in Prestressed Concrete Structures, Swiss Federal Institute of Technology, ETH Zurich, Switzerland (2004) 95 Włodarczyk M., Świt G., Intensity of cracking process of bending reinforced concrete beams Monograph Technical University of Radom, Faculty of 105 Transport “Computer systems aided science and engineering work in transport, mechanics and electrical enginering” (2008), pp 597-603 96 Włodarczyk M., Świt G.: Diagnostyka konstrukcji strunobetonowych metodą emisji akustycznej na przykładzie dźwigara mostowego T27 Logistyka, Nr (2008), s 383-389 97 Yuyama S., Okamoto T., Shigeiski M., Ohtsu M: Acoustic Emission Generated in Corners of Reinforced Concrete Rigid Frame under Cyclic Loading, Materials Evaluation, Vol 53, No 2, Columbus, March (1995), pp 409-412 98 Yuyama S., Okamoto T., Shigeiski M., Ohtsu M: Quantitative Evaluation and Visualization of Cracking Process in Reinforced Concrete Specimen by Mômen Tensor Analysis of Acoustic Emission, Progress in Acoustic Emission VII, Tokyo (1994), pp 347-354 99 Yuyama S., Okamoto T., Shigeiski M., Ohtsu M: Quantitative Evaluation and Visualization of Cracking Process in Reinforced Concrete by a Mômen Tensor Analysis of Acoustic Emission, Materials Evaluation, Columbus, June (1995), pp 751-756 100 Yuyama S., Okamoto T., Shigeiski M., Ohtsu M., Kisi T: A Proposed Standard for Evaluating Integrity of Reinforced Concrete Beams by AE, AE VIII, Japanese Society for Non Destructive Inspection, Tokio (1996), pp 295-304 101 Yuyama S., Okamoto T., Shigeiski M., Ohtsu M., Kisi T.: A Proposed Standard for Evaluating Integrity of Reinforced Concrete Beams by Acoustic Emission: Standard and Technology Update, ASTM STP 1353, American Society for Testing and Matrials, West Conshohocken (1999) 106 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU MỞ ĐẦU CHƯƠNG KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CƠNG TRÌNH 1.1 KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CƠNG TRÌNH LÀ GÌ 1.1.1 Quản lý cầu 1.1.2 Thử nghiệm cầu 1.1.3 Sửa chữa cầu 1.1.4 Tăng cường cầu 1.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM TRONG KIỂM ĐỊNH CƠNG TRÌNH 1.2.1 Phân loại chất lượng cầu 1.2.2 Phân loại công tác kiểm tra 13 1.3 TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN CỦA PHƯƠNG PHÁP SÓNG ÂM THANH Ở VIỆT NAM 13 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM ĐỊNH KHÔNG PHÁ HỦY 16 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BỀ MẶT 20 2.1.1 Phương pháp kiểm tra trực quan (Visual testing - VT) 20 2.1.2 Phương pháp kiểm tra thẩm thấu chất lỏng (Liquid Penetrant Testing - PT) 22 2.1.3 Phương pháp kiểm tra bột từ tính (Magnetic Particle Testing - MT) 24 2.1.4 Phương pháp kiểm tra dịng xốy (Eddy Current Testing - ET) 28 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SÂU 30 2.2.1 Phương pháp chụp ảnh phóng xạ (Radiographic Testing - RT) 30 2.2.2 Phương pháp kiểm tra siêu âm (Ultrasonic Testing - UT) 33 CHƯƠNG SÓNG ÂM THANH AE TRONG KIỂM ĐỊNH KẾT CẤU THÉP 36 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 36 107 3.2 NỀN TẢNG CỦA PHƯƠNG PHÁP SÓNG ÂM THANH (AE) 37 3.2.1 Các khái niệm ứng dụng kiểm định sóng âm AE 37 3.2.2 Nguồn gốc sóng âm AE kết cấu cơng trình 43 3.2.3 Các thiết bị áp dụng phương pháp sóng âm 47 3.3 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP SÓNG ÂM THANH TRONG KIỂM ĐỊNH CƠNG TRÌNH 52 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ XÁC ĐỊNH HƯ HẠI TRONG KẾT CẤU ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP SÓNG ÂM THANH 55 4.1 QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH HƯ HẠI BẰNG SĨNG ÂM THANH CỦA NHẬT BẢN 55 4.2 QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH HƯ HẠI BẰNG SÓNG ÂM THANH CỦA MỸ 58 4.3 PHƯƠNG PHÁP IADP VÀ SÓNG ÂM THANH AE TRONG KIỂM ĐỊNH VÀ QUAN TRẮC 61 4.3.1 Xác định trình hư hỏng 65 4.3.2 Xác định theo vùng quan trắc 66 4.3.3 Xác định theo mặt phẳng 66 4.3.4 Quy trình đo đạc kiểm định quan trắc 67 CHƯƠNG MỘT SỐ VÍ DỤ THÍ NGHIỆM KIỂM TRA TRẠNG THÁI KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 69 5.1 THÍ NGHIỆM KIỂM TRA TRỤ THÉP CÁP TREO VẬN CHUYỂN THAN ĐÁ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 69 5.1.1 Mục tiêu đối tượng thí nghiệm 69 5.1.2 Kết thí nghiệm 70 5.1.3 Đánh giá kết thí nghiệm 72 5.2 THÍ NGHIỆM KIỂM TRA BỂ CHỨA NHIÊN LIỆU BẰNG KẾT CẤU THÉP 73 5.2.1 Mục tiêu đối tượng thí nghiệm 73 5.2.2 Kết thí nghiệm 75 5.2.3 Đánh giá kết thí nghiệm 77 5.3 THÍ NGHIỆM KIỂM TRA Q TRÌNH ĂN MỊN ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÍ BẰNG THÉP DƯỚI ÁP SUẤT 78 108 5.3.1 Mục tiêu đối tượng thí nghiệm 78 5.3.2 Kết thí nghiệm 79 5.3.3 Đánh giá kết thí nghiệm 80 5.4 THÍ NGHIỆM KIỂM TRA TRẠNG THÁI KẾT CẤU CỦA DẦM BÊ TÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 81 5.4.1 Sơ đồ thí nghiệm kiểm tra dầm bê tông cốt thép 81 5.4.2 Q trình triển khai đo đạc thí nghiệm 81 5.4.3 Phân tích kết đo đạc 83 5.4.4 Bước - tải trọng ban đầu: 2,5 KN 84 5.4.5 Bước - tải trọng gia tải: KN 87 5.4.6 Bước - tải trọng gia tải: 7,5 KN 90 5.4.7 Bước - tải trọng gia tải: 10 KN 93 KẾT LUẬN 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 109 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP   SĨNG ÂM THANH (ACOUSTIC EMISSION)  TRONG QUAN TRẮC VÀ KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG KẾT CẤU CƠNG TRÌNH  - NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI Trụ sở: Ngõ 17, Tạ Quang Bửu, Quận Hai Bà Trưng, Hà Nội Điện thoại: 024.38684569; Fax: 024.38684570 Email: http://www.nxbbk.hust.edu.vn Chịu trách nhiệm xuất Giám đốc: TS BÙI ĐỨC HÙNG Biên tập: NGỤY THỊ LIỄU ĐINH THỊ PHƯỢNG Sửa in: NGUYỄN PHƯƠNG ANH Thiết kế bìa: ĐINH XUÂN DŨNG In 100 cuốn, khổ 19  27 cm, Công ty TNHH Bao bì Sao Phương Bắc, số 59 Phố Mới, thị trấn Như Quỳnh, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên Số xuất bản: 2342-2020/CXBIPH/02-45/BKHN; ISBN: 978-604-9982-30-9 Quyết định số: 143/QĐ-ĐHBK-BKHN ngày 23/06/2020 In xong nộp lưu chiểu năm 2020 110 ... sách ? ?Nghiên cứu ứng dụng phương pháp sóng âm (Acoustic Emission) quan trắc kiểm định chất lượng kết cấu cơng trình? ?? tác giả giới thiệu khái niệm, phương pháp kiểm định cơng trình dựa phương pháp. .. (NDT) phương pháp mới, phát triển quan tâm nhiều tới thời gian qua phương pháp tán xạ sóng âm (Acoustic Emission) Phương pháp tán xạ sóng âm (Acoustic Emission) dựa nghiên cứu sóng âm (Acoustic. .. giải pháp bước triển khai thực công tác kiểm định quan trắc kết cấu cơng trình phương pháp sóng âm (acoustic emission) Để thực nội dung cần thiết phải có hệ thống kiểm định khách quan kết cấu