Nghiên cứu thực nghiệm áp dụng phương pháp tương quan điểm ảnh (DIC) trong đo đạc chuyển vị của dầm bê tông cốt thép làm việc chịu uốn

Nội dung của bài viết trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm ứng dụng phương pháp DIC để khảo sát chuyển vị của kết cấu dầm bê tông (BT) và dầm bê tông cốt thép (BTCT) chịu uốn. Các giá trị chuyển vị xác định bằng phương pháp DIC được so sánh với kết quả đo trực tiếp bằng dụng cụ đo chuyển vị điện tử (LVDTs).

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, ĐHXDHN, 2021, 15 (5V): 157–168 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG QUAN ĐIỂM ẢNH (DIC) TRONG ĐO ĐẠC CHUYỂN VỊ CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP LÀM VIỆC CHỊU UỐN Nguyễn Văn Quanga,∗, Nguyễn Trung Hiếua , Lê Phước Lànha , Nguyễn Thị Thu Hiềna a Khoa Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 30/07/2021, Sửa xong 14/09/2021, Chấp nhận đăng 15/09/2021 Tóm tắt Phương pháp tương quan điểm ảnh (DIC) phương pháp quang học, sử dụng máy ảnh kỹ thuật số ghi lại thay đổi bề mặt mẫu thí nghiệm trước sau biến dạng Từ việc theo dõi so sánh vị trí pixcel tính tốn thơng số biến dạng chuyển vị mẫu thí nghiệm Nội dung báo trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm ứng dụng phương pháp DIC để khảo sát chuyển vị kết cấu dầm bê tông (BT) dầm bê tông cốt thép (BTCT) chịu uốn Các giá trị chuyển vị xác định phương pháp DIC so sánh với kết đo trực tiếp dụng cụ đo chuyển vị điện tử (LVDTs) Kết thu cho thấy đo mẫu dầm BT dầm BTCT chênh lệch hai phép đo 14% 8% Những kết cho thấy hồn tồn sử dụng phương pháp DIC cho việc đo đạc chuyển vị kết cấu BTCT đặc biệt trường hợp đo đạc trường mà phương pháp đo chuyển vị truyền thống khơng đáp ứng Từ khố: dầm BTCT; chuyển vị; DIC; LVDT; độ võng EXPERIMENTAL RESEARCH APPLICATION DIGITAL IMAGE CORRELATION (DIC) METHOD TO MEASURE DISPLACEMENT OF REINFORCED CONCRETE BEAMS Abstract Digital image correlation (DIC) is an optical method that uses a digital camera to record changes in the surface of a test specimen before and after deformation From tracking and comparing the positions of the pixels, it is possible to calculate the deformation and displacement parameters of the test sample The content of the article presents the results of experimental research applying the DIC method to survey the displacement of concrete beams and reinforced concrete beams under bending Displacement values determined by the DIC method are compared with those measured directly by electronic displacement measuring instruments (LVDTs) The obtained results show that when measuring on concrete beams and reinforced concrete beams, the errors of the two measurements are 14% and 8%, respectively These results show that it is possible to use the DIC method for measuring displacement position of the reinforced concrete structure, especially in the case of field measurements when traditional displacement measurement methods are not suitable Keywords: reinforced concrete beams; digital image correlation (DIC); displacement; LVDT; deflection https://doi.org/10.31814/stce.huce(nuce)2021-15(5V)-13 © 2021 Trường Đại học Xây dựng Hà Nội (ĐHXDHN) Đặt vấn đề Trong kết cấu công trình, việc đo đạc giá trị chuyển vị, biến dạng kết cấu công cụ để định tính, định lượng thơng số đặc trưng cho độ cứng, độ bền, trạng thái ứng ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: quangnv@nuce.edu.vn (Quang, N V.) 157 Quang, N V., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng suất kết cấu vật liệu sử dụng Từ giá trị đánh giá ứng xử làm việc thực tế kết cấu cơng trình Để đo đạc biến dạng, chuyển vị kết cấu cơng trình, thường sử dụng dụng cụ phiến điện trở, đồng hồ đo chuyển vị (Indicator), dụng cụ đo chuyển vị cảm biến vi sai LVDT (Linear Variable Differential Transformer) Các dụng cụ đo sử dụng phổ biến nhiều ưu điểm độ tin cậy cao, trực quan, dễ dàng thu thập xử lý số liệu Tuy nhiên nhược điểm thiết bị đo giá trị điểm cục vị trí gắn dụng cụ đo, cần số lượng thiết bị đo lớn, chi phí đắt đỏ, đồng thời dễ bị ảnh hưởng yếu tố độ ẩm, nhiệt độ Gần đây, với phát triển bùng nổ cơng nghệ thiết bị ghi hình, đặc biệt cải thiện đáng kể chất lượng hình ảnh tốc độ ghi hình giây, dẫn đến áp dụng phương pháp ghi hình việc khảo sát biến dạng chuyển vị kết cấu cơng trình Một phương pháp bật, nhà khoa học quan tâm nghiên cứu áp dụng rộng rãi phương pháp tương quan điểm ảnh DIC Phương pháp sử dụng máy ảnh kỹ thuật số, ghi lại hình ảnh mẫu trước sau biến dạng, sau so sánh dịch chuyển pixcel tính toán giá trị biến dạng chuyển vị Ưu điểm bật phương pháp không cần lắp đặt trực tiếp thiết bị đo mẫu thí nghiệm, đồng thời ghi lại biến dạng, chuyển vị vùng khảo sát, lắp đặt đo đạc dễ dàng bị ảnh hưởng tác động thời tiết bên Phương pháp sử dụng thiết bị ghi hình để xác định giá trị chuyển vị biến dạng nghiên cứu từ lâu, cơng bố thức lần vào năm 1985 Chu cs [1], nhiên cơng nghệ ghi hình chưa phát triển nên nghiên cứu đưa thuật toán lý thuyết Thời gian sau đó, phương pháp nghiên cứu, phát triển nhóm nghiên cứu Goldrein cs [2], Zhang cs [3] với tên gọi khác CASI, DSCM [4] Hiện nhà khoa học đồng ý sử dụng tên gọi DIC (Digital Image Correlation) cho phương pháp sử dụng thiết bị quang học để xác định chuyển vị biến dạng mặt phẳng với điểm ảnh ngẫu nhiên [5] Phương pháp áp dụng nhiều việc đo đạc giá trị biến dạng chuyển vị kết cấu xây dựng Các nghiên cứu Fayyad Lees việc áp dụng phương pháp DIC kết cấu dầm bê tông cốt thép (BTCT) chịu uốn điểm [6], nghiên cứu Rimkus cs [7], Hamrat cs [8] sử dụng phương pháp DIC việc xác định vị trí vết nứt kết cấu BTCT, kết cấu BTCT sử dụng bê tông cốt sợi Nghiên cứu Fayyad Lees [9] sử dụng DIC để nghiên cứu ứng xử dầm BTCT sử dụng bê tông nhẹ bê tông geopolymer Các nghiên cứu Zhao cs [10] sử dụng DIC để xác định vết nứt co ngót bê tông Miura cs [11] sử dụng phương pháp DIC để xác định Hình Áp dụng DIC để xác định thời điểm nứt biến dạng co ngót bê tông [9] 158 Quang, N V., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng microcracking cấu kiện BTCT chịu nén Ngoài ra, phương pháp DIC sử dụng cơng trình thực tế để đo chuyển vị cơng trình dân dụng sử dụng phổ biến cho cơng trình cầu [12–15] Ở nước ta nay, có số nghiên cứu áp dụng phương pháp DIC để đo chuyển vị kết cấu, nghiên cứu nhóm tác giả Phu đại học Xây dựng với việc đo chuyển vị kết cấu dầm bê tông dầm thép phương pháp chụp hình với điểm ảnh dạng lưới [16] Tuy nhiên, nghiên cứu lĩnh vực hạn chế, việc áp dụng phương pháp đo phịng thí nghiệm chun ngành kết cấu cịn Nội dung báo trình bày nghiên cứu thực nghiệm áp dụng phương pháp điểm ảnh DIC, điểm ảnh phân bố cách ngẫu nhiên, để đo đạc giá trị chuyển vị dầm bê tông dầm BTCT làm việc chịu uốn Đồng thời, dựa sở xác định vùng biến dạng cục thông qua phân tích kết DIC phần mềm GOM correlate 2020 phiên giới hạn [17], để dự đoán hình thành, phát triển vết nứt cấp tải thí nghiệm Các nghiên cứu thực nghiệm khn khổ báo thực Phịng Thí nghiệm Kiểm định cơng trình, Trường Đại Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2021 p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489 học Xây dựng Hà Nội Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2021 p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489 giai đoạn trước pháp sautương biến dạng củaảnh mẫu(DIC) thí nghiệm Mơ Một số nguyên lý bảnlàm củaviệc phương quan điểm giai đoạn làm việc trước sau biến dạng mẫu thí nghiệm Mơ hình thí nghiệm phương pháp trình bày Hình Phương pháp tương quan điểm ảnh DIC phương pháp sử dụng kỹ quang học, phương thí nghiệm phương trình bày Hìnhe-ISSN 2.thuật Tạphình chí Khoa học Công nghệ Xây dựng,pháp NUCEnày 2021được p-ISSN 2615-9058; 2734-9489 pháp so sánh thay đổi ảnh kỹ thuật số thu thập giai đoạn làm việc trước sauđược biến dạng mẫu thí nghiệm Mơ hình thí nghiệm phương pháp trình giai đoạn làm việc trước sau biến dạng mẫu thí nghiệm Mơ bày Hình hình thí nghiệm phương pháp trình bày Hình Hình Sơ đồ thí nghiệm phương pháp DIC Hình Sơ đồ thí nghiệm phương pháp DIC Hình thí cấu nghiệm phương pháp DIC Hình thí nghiệm phương DIC Để tính tốn chuyển vị Sơ củađồkết dựacủa việc pháp so sánh thay đổi vị trí Để tính tốn chuyển vị kết cấu dựa việc so sánh thay đổi vị trí Để tính toán chuyển vị kết cấu dựa việc so sánh thay đổiđủ vị lớn trí pixel, cócủa độ tương phản phân lượng để đủ Để tính tốn rapixel chuyển kếtcần cấucó dựa trênvàviệc socao sánh thay đổi vịbố trímột pixel, dolớn để pixel, cần vị pixel độ cao tương phản bố phân lượng pixel, pixel cần có độ tương phản cao phân bố lượng đủ lớn để trình sử dụng thuật tốn dễ dàng có độ xác cao Để tạo pixel pixel cần cóq độ trình tương phản cao phân bố lượng đủ lớn để trình sử dụng thuật tốn q trình sử dụng thuật tốn dễ dàng có độ xác cao Để tạo pixel sử dụng thuật toán dễ dàng có độ xác cao Để tạo pixel có độ tương phản cao trêncao bề mặt cách phun chấm nhiên dạng dễ dàng có độ xác cao Để rabằng pixel cólên độlên tương phản cao trênngẫu bề mặt mẫudạng cóvà độ tương phản mặttạo mẫu cách phun chấm ngẫu nhiên dạng có độ tương phản caobềmẫu bề mặt mẫu cách phun lênngẫu chấm nhiên kẻ lưới (Hình 3) cácngẫu chấm ngẫu nhiên (Hình 4).hoặc chấm ngẫu nhiên (Hình 4) cách lên ngẫu nhiên dạng kẻ lưới (Hình kẻ phun lưới (Hình 3) chấm hoặc(Hình chấm (Hình 4) 3) kẻ lưới 3) cácnhiên chấm ngẫu nhiên (Hình 4) Hình Bề mặt mẫu có điểm ảnh phân bố dạng kẻ lưới Hình Bề mặt mẫu có điểm ảnh phân bố dạng ngẫu nhiên Để tính tốn dịch chuyển pixel điểm ảnh, hình ảnh ban đầu (chưa Hình Bề mặt mẫu có điểm ảnh phân bố dạng kẻ lưới Hình Bề 4.mặt mẫu mẫu có điểm ảnhảnh phân bố dạng Hình Bềđiểm mặt cóchia điểm ảnh phân Hình điểm phân Hình 3.cóBề mẫu có ảnh phân Hình Bề mẫuBề cómặt điểmchia ảnhcó phân tảimặt trọng và3.biến dạng)mẫu đươc thành hệ lướimặt ảo (Hình 5) thành ngẫu nhiên trường tơ (Hình 6) sau “nhặt” để sánhngẫu tính tốn bố dạngđókẻ lưới điểm bốso dạng nhiên bốvéc dạng kẻ lưới bốtừng dạngơ ngẫu nhiên dịch chuyển hình Để cácdịch tính chuyển tốn dịchpixel chuyển pixel trênhình điểmảnh ảnh, hình ban đầu (chưa Để tính tốn trêncác điểm ảnh, ban đầuảnh (chưa 159 tải trọng biếnchia dạng) đươccác chia các(Hình hệ lưới (Hình chia có tải trọng vàcóbiến dạng)vàđươc thành hệthành lưới ảo 5)ảo chia5)thành thành trường véc tơ (Hình 6) sau “nhặt” điểm ô để so sánh trường véc tơ (Hình 6) sau “nhặt” điểm để so sánh tính tốnvà tính tốn dịch chuyển hình dịch chuyển hình Hình Bềmẫu mặtcómẫu cóảnh điểm ảnh phân Hình Bềmẫu mặtcómẫu cóảnh điểm ảnh phân Hình Bề mặt điểm phân Hình Bề mặt điểm phân bốkẻ dạng bốngẫu dạngnhiên ngẫu nhiên bố dạng lướikẻ lưới bố dạng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021 p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489 Quang, N V., cs chí Khoa học Cơng nghệhình Xây cáctốn tínhsựtốn dịch chuyển pixel điểm ảnh,dựng hình ảnh ban đầu (chưa Để cácĐể tính dịchsựchuyển các/ Tạp pixel điểm ảnh, ảnh ban đầu (chưa có trọng vàdạng) biến dạng) đươccác chia thành lưới ảo (Hình chiacóthành cácvà có tải trọng biến đươc chia thành cáctrên hệcác lướihệảo (Hình 5) chia thành Đểtải cácvà tính tốn dịch chuyển pixel điểm ảnh, hình ảnh ban5)đầu (chưa tải trọng (Hình 6) sau “nhặt” từng5)trong điểm ơso để sotrường sánh tính biếntrường dạng) chia hệđólưới ảoảo (Hình hoặcHình chia6 thành trường véc tơ (Hình 6) tốn sau Hình 5.tơPhương chia lưới Phương pháp vec trường véc tơvéc (Hình 6) thành saupháp đócác “nhặt” điểm ơtừng để sánh tính tốn “nhặt” điểm để so sánh tính tốn dịch chuyển hình dịch chuyển hìnhtheo hệ điểm ảnh có sẵn tơ hệ điểm ảnh có sẵn dịchsựchuyển cáccủa hình tiếp Sau xác định vị trí điểm ảnh cần theo dõi, (điểm P Hình 7) để tính toán chuyển vị điểm P, tiến thành lập trường tập có kích thước (2M+1) ´ (2M+1) pixel cho trường tập có điểm P(xo,yo) nằm Việc chọn trường tập ngồi việc sử dụng cho tính tốn thuật tốn đồng thời xem xét đánh giá thơng qua mức cường độ xám quanh vùng điểm P từ làm tăng độ xác tính tốn chuyển vị biến dạng Để đánh giá mức độ tương đồng trường tập kích thước (2M+1) ´ (2M+1) Hình Phương pháp chia lưới ảo hệ điểm ảnh Hình Phương pháp trường vec tơ hệ điểm ảnh trước sau biếncó dạng, sẵn có hai phương pháp phổ biến mà có thuật sẵn làm để sử dụng phương pháp tương quan4 chéo 4(cross-correlation) phương pháp sai Sau xác định vị trí điểm ảnh cần theo dõi, (điểm P Hình 7) để tính tốn chuyển vị khác tổng bình phương (SSD) để tính tốn hệ số tương quan điểm, vùng điểm P, tiến thành lập trường tập có kích thước (2M+1) × (2M+1) pixel cho trường Dùng cácnày hàm lặp đểP(x tìm, yđược hệ số tương quan cực xác định vị trí tập có điểm 0 ) nằm Việc chọn trường tập việc sử dụng cho điểm tương (điểmtốn P’).đồng Từ hành tính để xác chuyển vị trước tính tốn củađồng thuật thờitiến xem xéttốn đánh giáđịnh thơngđược qua mức cường độ xám quanh vùng P từ dạng làm tăng độ xác tính tốn chuyển vị biến dạng sauđiểm biến Véc tơ chuyển vị Trường tập Hình thành Hìnhtrường thành trường tập để conxác để xác định dịchchuyển chuyển bấtbất kì kì Hình Hình tập định sựsựdịch của11điểm điểm Ngồi tố hưởng phương cầnýchú sử phương Ngồi ra, ra, mộtmột số số yếuyếu tố ảnhảnh hưởng đến đến phương pháppháp DIC DIC cần khiýsửkhi dụng dụng pháp tiêu (lens) cự ghi hình; pháp phương DIC là: (i) lựa DIC chọn là: tiêu(i) cựlựa củachọn ống kính khiống ghi kính hình;(lens) (ii) khoảng cách giữa(ii) mẫu vật máy ảnhcách máy không song nghiệm; chọn ảnh chế độ lấy nét khoảng giữaảnh mẫu vật máysong ảnhvới mẫu máythí ảnh khơng (iii) songlựa song vớimáy mẫu thívànghiệm; (iii) lựa chọn máy ảnh chế độ lấy nét Nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm 3.1 Mẫu thí nghiệm vật liệu chế tạo 3.1 Mẫu thí nghiệm vật liệu chế tạo Trong nghiên cứu này, 03 mẫu dầm bê tông kích thước 100 × 400 × 400 mm 03 mẫu dầm nghiên này, 03 mẫu tông 100bê´ tông 400 ´và400 sử dụng BTCTTrong kích thước 150cứu × 200 × 2200 mmdầm đượcbêchế tạo.kích Cácthước mẫu dầm dầmmm BTCT 03 150tốn, ´ 200 2200cho mm chế tạo Các dầmkhơng bê bị phá bê mẫu tơng dầm có cấpBTCT độ bềnkích B25.thước Qua tính để´tránh cácđược mẫu dầm BTCT thímẫu nghiệm hoại lực cắt, lựa chọn cốt thép dọc chịu lực vùng kéo (phía dầm) 2∅14, cốt thép tơng dầm BTCT sử dụng bê tơng có cấp độ bền B25 Qua tính tốn, để tránh cho cácdọc vùng nén dầm (phíaBTCT dầm) 2∅10 Cốt thépbịđai ∅6hoại khoảng cách 100 vùng giữadọc gối chịu tựa dầm mẫu thí nghiệm khơng phá lực cắt, lựamm chọn cốt thép lực vị trí tác dụng tải trọng Chi tiết cấu tạo trình bày Hình vùng kéo (phía dầm) 2Ỉ14, cốt thép dọc vùng nén (phía dầm) 2Ỉ10 Cốt 160 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021 p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489 thép đai Ỉ6 khoảng cách 100 mm vùng gối tựa dầm vị trí tác dụng tải trọng Chi tiết cấu tạo trình bàyvàtrên Quang, N V., cs / Hình Tạp chí8.Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình8.8.Chi Chi tiết tiết cấu cấu tạo Hình tạo cốt cốt thép thépcác cácmẫu mẫudầm dầmthíthínghiệm nghiệm Đối với vật liệu chế tạo dầm, cường độ chịu nén bê tông cường độ Đối với dầm, độ chịu bê tông cường chịu chịu kéovật củaliệu cốt chế théptạo xáccường định thông quanén thí nghiệm phá hoại Tổngđộ hợp cáckéo kết cốt thép xác định thơng qua thí nghiệm phá hoại Tổng hợp kết thí nghiệm trình bày thí nghiệm trình bày Bảng Trong đó, giá trị cường độ Bảng Trong đó, giá trị cường độ trình bày Bảng xác định trình bày Bảng xác định trung bình cộng kết thí nghiệm thu trung bình cộng kết thí nghiệm thu từ 03 mẫu thí nghiệm từ 03 mẫu thí nghiệm Bảng1.1.Giá Giátrịtrịcường cườngđộ độ của bê bê tông tạotạo cáccác mẫu dầm Bảng tông vàcốt cốtthép thépsửsửdụng dụngchế chế mẫu dầm độ chịu néntông ởbê28 tông 28 ngày tuổi (mẫu Cường độCường chịu nén bê ngày tuổi thí nghiệm hình trụ D ´ H = 150 ´ 300 mm) (mẫu thí nghiệm hình trụ D × H = 150 × 300 mm) 27,7 MPa 27,7 MPa Giới hạnGiới chảyhạn củachảy thépcủa ∅14thép Ỉ14 430 MPa 430 MPa Giới hạnGiới chảyhạn củachảy thépcủa ∅8 thép Ỉ8 380 MPa 380 MPa 3.3 Sơ đồ thí nghiệm bố trí dụng cụ đo 3.2 Sơ đồ thí đồ nghiệm bố mẫu trí dụng a Sơ thí nghiệm dầmcụ bê đo tông 100 ´ 100 ´ 400 a Sơ đồ thí nghiệm mẫubê dầm bê100 tơng 100 ´×400 100được × 400 Mẫu dầm tơng ´ 100 thí nghiệm theo sơ đồ dầm đơn giản chịu Dụng cụ đo chuyển vị LVDT mặtđơn bêngiản trước, uốn vị tríba điểm Mẫuuốn dầmbabêđiểm tơng(Hình 100 ×9).100 × 400 thí nghiệm theo sơ gắn đồ dầm chịu (Hình 9).giữa Dụng cụ đo chuyển vị LVDT gắn mặt bên trước, vị trí mẫu, mặt bên sau mẫu, mặt bên sau mẫu thí nghiệm phun điểm ảnh để sử dụng cho phép Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2021 p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489 mẫu thí nghiệm ảnhpháp để sử dụng cho cụ phép chuyển vị phương pháp đo chuyển vị phun điểm phương DIC Dụng đo đo LVDT sử dụng nghiên cứuDIC Dụng hãng Tokyo Sokky Nhật Bản chế tạo với độ xác đến 10-6 Giá trị tải trọng tác dụng lên dầm xác định thông qua dụng cụ đo lực điện tử (Load cell) Các dụng cụ đo lực, đo chuyển vị kết nối với thu thập xử lý số liệu TDS 530 (Tokyo Sokki) cho phép ghi nhận tự động đồng thời số liệu thí nghiệm (01 giây/lần ghi) Hình ´ 100 ´ 400 Hình Sơ Sơ đồ đồthí thínghiệm nghiệmmẫu mẫubêbêtơng tơng100 100 × 100 × 400 b Sơ đồ thí nghiệm mẫu dầm BTCT Các mẫu dầm BTCT thí nghiệm161 theo sơ đồ dầm đơn giản chịu uốn bốn minh họa Hình 10 Dầm thí nghiệm chịu tác dụng hai lực tập trung P, cách gối tựa bên 750 mm Tải trọng tạo kích thủy lực đo đạc thiết bị đo lực điện tử (Load-cell) Chuyển vị mẫu dầm BTCT thí nghiệm Quang, N V., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng cụ đo LVDT sử dụng nghiên cứu hãng Tokyo Sokky Nhật Bản chế tạo với độ xác đến 10-6 Giá trị tải trọng tác dụng lên dầm xác định thông qua dụng cụ đo lực điện tử (Load cell) Các dụng cụ đo lực, đo chuyển vị kết nối với thu thập xử lý số liệu TDS 530 (Tokyo Sokki) cho phép ghi nhận tựHình động vàđồđồng thời (01 giây/lần ghi) Sơ thí nghiệm mẫusố bê liệu tơng thí 100 nghiệm ´ 100 ´ 400 b Sơ đồ thí nghiệm dầm BTCT b Sơ đồmẫu thí nghiệm mẫu dầm BTCT Các mẫu dầm BTCT thí nghiệm sơ theo đồ dầm giảngiản chịu minh họa Các mẫu dầm BTCT thítheo nghiệm sơ đồđơn dầm đơn chịuuốn uốnbốn bốn Hình 10 Dầmminh thí nghiệm chịu tác dụng hai lực tập trung P, cách gối tựa bên 750 mm Tải họa Hình 10 Dầm thí nghiệm chịu tác dụng hai lực tập trung P, cách trọng tạogối ratựa bởimỗi kích lực đo đạc thiếtthủy bị lực đo lựcđược điện Chuyển bên thủy 750 mm Tải trọng tạo kích đo tử đạc(Load-cell) bị đo lực điện (Load-cell) Chuyển đồng mẫu dầmbằng BTCThai thí phương nghiệm vị mẫuthiết dầm BTCT thítửnghiệm xác vị định thời pháp: sử dụng xác định đồng thời pháp hai phương dụng cácpháp dụng đo cụ đo LVDT dụng cụ đo LVDT phương DIC pháp: Trongsửphương LVDT, sử dụng 03 LVDT, phương pháp DIC Trong phương pháp đo LVDT, sử dụng 03 LVDT, ký hiệu làtác dụng lên ký hiệu LVDT1, LVDT2 LVDT3, bố trí hai gối tựa dầm Tải trọng LVDT1, LVDT2 LVDT3, bố trí hai gối tựa dầm Tải trọng tác dụng lên mẫu thí nghiệm tăng với tốc độ đồng đều, khơng gây lực xung lên kết cấu thí nghiệm, mẫu thí nghiệm tăng với tốc độ đồng đều, không gây lực xung lên kết cấu dầm bị phá hoại dừng lại thí nghiệm, dầm bị phá hoại dừng lại Hình10 10 Sơ Sơ đồ BTCT Hình đồ thí thínghiệm nghiệmdầm dầm BTCT Tạp chí Cơng nghệ dựng, p-ISSN pháp 2615-9058; 3.4.Khoa Quyhọc trình chuẩn bịXây đo đạc NUCE chuyển2021 vị phương DIC e-ISSN 2734-9489 3.3 Quy trình chuẩn bị đo đạc chuyển vị phương pháp DIC Để đo chuyển vị phương pháp DIC, mặt bên mẫu dầm bê tông Để đo chuyển vị bằngsẽphương phápsơn DIC, bênđiểm nhỏ mẫuphân dầmbốbêngẫu tơngnhiên, BTCT BTCT thí nghiệm phun nhằm tạomặt với thí nghiệm số phun sơnđiểm nhằm tạođược điểmcáo nhỏ nhiên, số2 lượng điểm [14] Để tăngảnh tínhđược khuyến lượng ảnh khuyến lớnphân bố 50 ngẫu điểm ảnh trênvới 1cm cáo lớn 50 điểm ảnh cm [14] Để tăng tính tương phản điểm ảnh bề mặt mẫu, tương phản điểm ảnh bề mặt mẫu, trước tiến hành phun sơn, tiến hành trước khiquét tiếnmột hành phun sơn, tiến hành quét lớp vôi trắng lên vùng bề mặt mẫu Bề lớp vôi trắng lên vùng bề mặt mẫu Bề mặt mẫu thí nghiệm sau mặt mẫu thí nghiệm sau quét vôi phun sơn ảnh minh họa Hình 11 qt vơi phun sơn ảnh minh họa Hình 11 Hình 11.11 BềBề mặt mẫu thíthí nghiệm sausau khikhi xửxử lý lý phun sơn Hình mặt mẫu nghiệm phun sơn Trong nghiên cứu sử dụng máy ảnh Sony a6000 làm thiết bị ghi hình Trong cứutải.này sử ảnh dụng máygắn ảnhvào Sony làmở thiết trình gia tải quánghiên trình gia Máy chânA6000 máy, đặt vị tri bị cố ghi địnhhình bên ngồi mẫu Máy ảnhthíđược gắn vào chân máy, đặt vị trí cố định bên ngồi mẫu thí nghiệm bắt đầu ghi hình nghiệm bắt đầu ghi hình thời điểm bắt đầu ghi số liệu thiết bị TDS 530 thờiTrong điểmquá bắttrình đầu ghi ghihình, số liệu thiết bị TDS trình ghi hình, ảnh để chế độ máy ảnh để chế độ lấy530 nét Trong tay (manual) Hình ảnhmáy minh lấy nét tay (manual) Hình ảnh minh họa trình đo chuyển vị phương pháp DIC họa trình đo chuyển vị phương pháp DIC trình bày Hình 12 trình bày Hình 12 162 trình gia tải Máy ảnh gắn vào chân máy, đặt vị tri cố định bên ngồi mẫu thí nghiệm bắt đầu ghi hình thời điểm bắt đầu ghi số liệu thiết bị TDS 530 Trong trình ghi hình, máy ảnh để chế độ lấy nét tay (manual) Hình ảnh minh Quang, V., vàphương cs / Tạp chí KhoaDIC học Cơng Xâybày dựngtrên Hình 12 họa q trình đo chuyển vịN.bằng pháp đượcnghệ trình Hình Hình 12 Đo chuyển BTCTbằng phương 12 đạc Đo đạc chuyểnvịvịcủa dầm dầm BTCT phương pháppháp DIC DIC Phân tích đánh giá kết Phân tích đánh giá kết 4.1 Kết đo chuyển vị dầm thí nghiệm phương pháp DIC sử dụng 4.1.dụng Kết cụ quảđo đoLVDT chuyển vị dầm thí nghiệm phương pháp DIC sử dụng dụng cụ đo LVDT a Kết thí nghiệm mẫu dầm bê tơng a Kết thí nghiệm mẫu dầm bê tơng tăng vị chuyển vị mẫu thítheo nghiệm theotáctảidụng trọng tácxác dụng Sự gia Sự tănggia chuyển mẫu thí nghiệm tải trọng định từ sốxác liệuđịnh đo từ cụ số đo liệu đo dụngphương cụ đo LVDT Đối bằngvới phương dụng LVDT pháp DIC phươngpháp phápDIC.Đối DIC, tiến với hànhphương xuất cácpháp liệu Tạphành chí Khoa họchình Cơngdữ nghệliệu Xây thông dựng, NUCE 2021 sangp-ISSN e-ISSN 2734-9489 từ dạng sang dạng ảnh với số video hình/giây từ lúc2615-9058; bắt đầu thí nghiệm đếnsốlúc kết thúc DIC,video tiến xuất từ dạng dạng hình ảnh với thơng hình thí /1 nghiệm, giá trị với tốc độ ghi máy TDS 530 Sau đó, sử dụng phần mềm GOM giây từ lúc bắt đầu thí nghiệm đến lúc kết thúc thí nghiệm, giá trị với tốc độ để xác định chuyển vị vị trí cần theo dõi suốt q trình thí nghiệm, từ lúc bắt đầu gia tải đến cần theoTDS dõi thí nghiệm, từ lúc GOM bắt đầuđể giaxác tải đến dầm bịvị phá ghi máy 530.suốt Sauq đó,trình sử dụng phần mềm địnhkhi chuyển vị trí dầm bị phá hủy (Hình 13) hủy (Hình 13) Hình13 Hình 13.Minh Minhhọa họaảnh ảnhchụp chụpbề bềmặt mặtmẫu mẫuthí thínghiệm nghiệmtrong quá trình trình gia gia tải tải Giá trị chuyển vị phương pháp DIC giá trị tải trọng thí nghiệm đồng Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) Giá trịthông chuyển phương DIC vàcủa giá trị trọng thí nghiệm đồngđược thơng qua qua vị giácủa trị thời gian.pháp Sự gia tăng tải tải trọng thí nghiệm theo thời gian giá trị thờitrình gian Sự gia tăng tải trọng thí nghiệm theo thời gian trình bày Hình 14, dựa bày Hình 14, dựa kết thu từ thiết bị TDS 530 Sau đó, cách kết thu từ thiết bị TDS 530 Sau đó, cách ghép nối đồ thị quan hệ tải ghép nối đồ thị quan hệ tải trọng - thời gian với đồ thị quan hệ chuyển vị- thời gian (theotrọng - thời gian với đồ thị quan hệDIC) chuyển - thời gian DIC) cho phép thiết vị lậptheo biểu đồ phương pháp chovịphép thiết lập(theo phương biểu đồ pháp quan hệ tải trọng - chuyển quan hệ tải trọng chuyển vị theo phương pháp DIC Hình 15 trình bày biểu đồ quan hệ phương pháp DIC Trên Hình 15 trình bày biểu đồ quan hệ tải trọng- chuyển vị tải trọng - chuyển vị mẫu thíxác nghiệm xác định theo hai phương pháp trình bày 03của mẫu03 dầm bê dầm tơng bê thí tơng nghiệm định theo hai phương pháp đo trình bàyđo Kết trình bày Hình 15 cho thấy, giai đoạn mẫu chưa bị nứt, tương ứng với tải trọng 20 20 tác dụng lên mẫu nhỏ kN (giá trị tải trọng gây nứt xác định rõ biểu đồ Hình 14 ứng với thời điểm thay15đổi độ đốc biểu đồ quan hệ tải 15 trọng), chuyển vị mẫu thí nghiệm M1 Sau giai đoạn xác định bằng10hai phương pháp có chênh lệch khơng đáng kể, khơng vượt q 4% M1-DIC 10 M1 này, chênh lệch kết đo chuyển vị xác định theo hai phương pháp đo tăng dần M2 với gia tăng M2 M2-DIC tải trọng thí5 nghiệm Ở thời điểm trước mẫu thí nghiệm bị phá hoại, chênh lệch kết M3 M3 0 25 50 75 Thời gian (s) 100 Hình 14 Quan hệ tải trọng thời gian 163 M3-DIC 0 0,75 1,5 2,25 Chuyển vị (mm) *10-1 Hình 15 Quan hệ tải trọng chuyển vị theo hai phương pháp đo ghépnối nốiđồđồthịthị quan trọng - thời gian quan hệ chuyển (theo ghép quan hệhệ tảitải trọng - thời gian vớivới đồ đồ thị thị quan hệ chuyển vị- vịthờithời giangian (theo phươngpháp phápDIC) DIC)cho cho phép thiết biểu quan trọng - chuyển vị theo phương phép thiết lậplập biểu đồ đồ quan hệ hệ tải tải trọng - chuyển vị theo phươngpháp phápDIC DIC Trên Hình trình biểu quan hệ tải trọngchuyển vị phương Trên Hình 1515 trình bàybày biểu đồ đồ quan hệ tải trọngchuyển vị mẫudầm dầmbêbêtơng tơng thí nghiệm phương pháp đo trình N V.,xác vàxác cs / định Tạptheo chítheo Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 0303mẫu thíQuang, nghiệm định haihai phương pháp đo trình bàybày 1515 15 15 1010 M1M1 55 M2M2 Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) 20 20 Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) 2020 10 10 5 M3M3 00 00 2525 50 50 75 75 Thời gian (s) (s) Thời gian 0 0 100100 M1 M1 M1-DIC M1-DIC M2 M2 M2-DIC M2-DIC M3 M3 M3-DIC M3-DIC 0,750,75 1,5 1,5 2,25 2,25 Chuyển vị (mm) *10-1*10-1 Chuyển vị (mm) 3 Hình 14 Quan hệhệ tảitải trọng vàvà thời gian Hình 15 Quan vàchuyển chuyển vị hai Hình 14 Quan hệ tải trọng thời gian 15.15 Quan hệhệtải vị theo theo Hình 14 Quan trọng thời gian Hình Hình Quan hệtảitrọng tảitrọng trọng chuyển vị theo phương pháp đo haihai phương pháp đo đo phương pháp Kết bày Hình 1515 chocho thấy, giaigiai đoạn mẫumẫu chưa bị nứt, tương Kếtquả quảtrình trình bày Hình thấy, đoạn chưa bị nứt, tương trung bình hai phương pháp đo mẫu thí nghiệm lên đến 14% Mức độ chênh lệch ứng trọng táctác dụng lêncác mẫu nhỏ kN trị tải trọng gâygây nứtnứt địnhđịnh ứng vớitảitải trọng dụng lên mẫu nhỏ kN (giá trịnhanh, tải trọng xác có thểvới giải thích qua việc mẫu dầm bê tơng bị(giá phá hủy đột ngột (do thíxác nghiệm kiểm rõrõtrên biểu đồ Hình 14 ứng với thời điểm thay đổi độ đốc biểu đồ quan hệ soát theo lực) dẫn đến số liệu đo hai phương pháp khơng ghi nhận đồng thời biểu đồ Hình 14 ứng với thời điểm thay đổi độ đốc biểu đồ quan hệ tảitảitrọng), chuyển vịvị cáccác mẫu thíthí nghiệm xác định haihai phương pháp có chênh trọng), mẫu nghiệm cóphá sựhoại chênh Bảng Sochuyển sánh chuyển vị đo theo hai phươngxác phápđịnh thờibằng điểm ngayphương trước khipháp mẫu bị lệch không đáng kể, không vượt 4% Sau giai đoạn này, chênh lệch kết đo lệch không đáng kể, không vượt 4% Sau giai đoạn này, chênh lệch kết đo chuyển theo haihai phương pháp đo tăng dần vớivới gia tăngtăng củacủa tải trọng Chuyển vị lớn chuyểnvịvịxác xácđịnh định theo phương pháp đo tăng dần gia tải trọng Chênh lệch giữakết hai Tải trọng phá hoại mẫu (mm) thíthínghiệm Ở thời điểm trước mẫu thí nghiệm bị phá hoại, chênh lệch Mẫu nghiệm Ở thời P điểm trước mẫu thí nghiệm bị phá hoại, chênh lệch phương pháp đo (%)kết ph (kN) trung bình hai phương pháp đo mẫu thí nghiệm lên đến 14% MứcMức độ độ DICnghiệm lên đến trung bình hai phương pháp đoLVDT mẫu thí 14% chênh thểthể giải thích quaqua việc cáccác mẫu dầm bê tông bị phá hủyhủy nhanh, M1lệch 14,9 0,18 0,15 14,2% chênh lệchnày nàycócó giải thích việc mẫu dầm bê tơng bị phá nhanh, đột ngột (do thí nghiệm kiểm sốt theo lực) dẫn đến số0,16 liệu đo hai phương pháp M2 17,3 0,19 14,4% đột ngột (do thí nghiệm kiểm sốt theo lực) dẫn đến số liệu đo hai phương pháp M3được ghi nhận đồng 16,6 thời 0,19 0,17 14,1% không không ghi nhận đồng thời b Kết thí nghiệm mẫu dầm BTCT 9 giá trị chuyển vị nhịp mẫu dầm Tương tự với mẫu dầm bê tông trên, BTCT so sánh hai phương pháp đo: phương pháp sử dụng LVDT phương pháp DIC Biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị mẫu dầm BTCT thí nghiệm xác định theo hai phương pháp đo trình bày Hình 16 Kết đo chuyển vị thời điểm đặc trưng cho làm việc dầm BTCT: thời điểm hình thành khe nứt thời điểm cốt thép vùng chịu kéo bị chảy dẻo, trình bày Bảng Từ kết trình bày Hình 16 cho thấy biểu đồ quan hệ tải trọng - chuyển vị xây dựng từ số liệu đo chuyển vị phương pháp DIC dụng cụ đo LVDT có tương đồng phản ánh giai đoạn làm việc kết cấu BTCT chịu uốn Bên cạnh đó, từ kết so sánh giá trị chuyển vị đo theo hai phương pháp trình bày Bảng 3, thấy phương pháp DIC cho kết tương đồng với kết LVDT, đặc biệt giai đoạn trước dầm hình thành khe nứt Tại thời điểm hình thành khe nứt thời điểm cốt thép chịu kéo bị chảy dẻo, chênh lệch giá trị chuyển vị đo theo hai phương pháp 7,5% 10% 164 Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2021 p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489 70 70 60 60 50 50 Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) Quang, N V., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 40 30 D1-LVDT 20 D1-DIC 10 40 30 D2 -LVDT 20 D2-DIC 10 0 10 20 30 Chuyển vị (mm) 40 50 10 20 30 Chuyển vị (mm) 40 50 70 Tải trọng (kN) 60 50 40 30 D3-LVDT 20 D3-DIC 10 0 10 20 30 40 Chuyển vị (mm) Dầm D1 D2 Hình Quanhệhệtảitảitrọng trọngchuyển chuyểnvịvịcủa củadầm dầm BTCT BTCT theo theo 22 phương Hình 16.16 Quan phương pháp phápđo đo Từ kết trình bày Hình 16 cho thấy biểu đồ quan hệ tải trọng - chuyển quảtừđocác chuyển theo hai phương thời điểm đặc trưng vị Bảng xâyKết dựng số liệuvịđo chuyển vị pháp phương pháp DIC dụng cụ đo LVDT có tương đồng phản ánh giai đoạn làm việc kết thời Chuyển vị cấu BTCT chịu uốn Bên cạnh đó, từ Chuyển kết sovịsánh giá trịđiểm chuyển vị đo theo haithời điểm thành khe nứt cốtquả thép Tải trọngpháp trìnhTải phương bàytrọng Bảng 3, có hình thể thấy phương pháp(mm) DIC cho kết kháchảy tươngdẻo (mm) Chênh lệchtrước ∆ (%) Chênh gây nứt dẻođặc biệt đồng với kết quảgây củachảy LVDT, giai đoạn dầm hình thành khelệch nứt ∆ (%) (kN) cốt thành thép khe (kN)nứt thời Tại thời điểm hình điểm cốt thép chịu kéo bị chảy dẻo, chênh lệch LVDT DIC LVDT DIC giá trị chuyển vị đo theo hai phương pháp 7,5% 10% 11,3 60,1 0,93 0,86 12,05 10,9 0,96 0,89 11,6 10,3 4.2 Ứng dụng phương pháp DIC việc dự báo hình thành phát triển vết nứt ∆ = 7,5% ∆ = 9,5% dầm bê tông BTCT a 12,6 Dự báo vị trí hình 62,3 thành khe nứt Trong nghiên cứu thực nghiệm kết cấu∆BTCT, việc dự báo vị trí xuất = 7,2% ∆ = 11,2% vết nứt có ý nghĩa việc bố trí dụng cụ đo để theo dõi phát triển vết nứt D3 11,6 63,3 0,89 0,82 12,4 11,3 Tuy nhiên việc dự báo thường khó khăn, xuất phát từ đặc điểm không đồng vật liệu bê tông Phương pháp DIC cho phép ∆ xác vị = định 7,8%biến dạng tương đối ∆tất=cả8,8% trí vùng khảo sát thông qua theo dõi thay đổi vị trí tương đối điểm ảnh Từ lúc bắt đầu gia tải, đến lúc hình thành khe nứt, mẫu dầm thí nghiệm, xuất 4.2 Ứng dụng DIC dựđối báo thành triển mộtphương số vị trí pháp mà biến dạngviệc tương có sự hình gia tăng đángvàkểphát so với vết vị trínứt cáctrên dầm bê tông (thể BTCT rõ qua thay đổi màu sắc bề mặt bê tông) Đây vị trí dự báo xuất vết nứt a Dự báo vị trí hình thành khe nứt Trong nghiên cứu thực nghiệm kết cấu BTCT, việc dự báo vị trí xuất vết nứt có ý nghĩa 11 việc bố trí dụng cụ đo để theo dõi phát triển vết nứt Tuy nhiên việc dự báo thường khó khăn, xuất phát từ đặc điểm khơng đồng vật liệu bê tông Phương pháp DIC cho phép xác định biến dạng tương đối tất vị trí vùng khảo sát thơng qua theo dõi thay đổi vị trí tương đối điểm ảnh Từ lúc bắt đầu gia tải, đến lúc hình thành khe nứt, mẫu dầm thí nghiệm, xuất số vị trí mà biến dạng tương đối có gia tăng đáng kể so với vị trí (thể rõ qua thay đổi màu sắc bề mặt bê tông) Đây vị trí dự báo xuất vết nứt 165 a) Các vị trí xuất biến dạng tương đối lớn p chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021 p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489 Quang, N V., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng a) Các vị trí xuất biến dạng tương đối lớn b) Vị trí hình thành vết nứt dầm (trùng với vị trí có biến dạng tương đối lớn) a) Các vị trí xuất biến dạng tương đối lớn (a)Hình Các vị17 trí xuất biến đối lớn (b) b)và Vị vị trívết hình thành vết nứt dầm (trùng vớicó vị trí có dạng tương b)tương Vị tríđối hình dầm (trùng với trí biến Vị trí đo códạng biếntương dạng lớnthành trínứt xuất vết nứt bềvịmặt biến dạng tương đối lớn) lớn) mẫu M1 Hình 17 Vị trí đo có biến dạng tương đối lớn vị trí xuất vết nứt bề Hình Hình 17 Vị 17.a trí đocho có biến dạng vị trí xuất hiệnđối vết gia nứt tăng bềđáng mặt mẫu thấydạng cáctương vị tríđối cólớn biến tương kể soM1với mẫu M1 vị trí khác bề mặt bê tơng giai đoạn dầm chưa bị nứt Hình 17.b trình Hình 17.a cho thấy vị trí có biến dạng tương đối gia tăng đáng kể so bày17(a) hình cho ảnh thấy mẫu bêbiến tơngdạng bị nứt Có đối thể nhận thấy, vếtkểnứt hiệnvịởtrívịkhác trí Hình vịdầm trí có tương gia tăng đáng soxuất với các vị trí khác bề mặttrình bê tơng giai đoạn dầmdầm chưabêbịtơng nứt Hình 17.b bề mặtgiữa bê tơng giai đoạn dầm chưa bị nứt Hình 17(b) bày hình ảnh mẫu dầm trùng với vị trí đo có biến dạng tương đối lớn b) Vị trí hình thành vết nứt dầm (trùng vớibày vị trí có biến dạng tương đối hìnhở ảnh mẫu dầm bê tơng nhận thấy, vết nứt bị nứt Có thể nhận thấy, vết nứt xuất vị trícủa dầm trùng với bị vị nứt trí đoCócóthể biến dạng tương đối xuất lớn) Đối với mẫu dầm BTCT, hình ảnh Hình 18 cho thấy gia tăng biến dạng dầm trùng với vị trí đo có biến dạng tương đối lớn lớn ình 17 Vị trí đo cótương biến dạng lớn vàngang vị trí xuất hiệnsố vếtvịnứttrítrên bềhiện mặt rõ qua thay đổi màu sắc đốitương theo phương (thể Đối với mẫu dầm đối BTCT, hình ảnhởở Hình 18 cho gia tăng biến dạng theothấy phương Đối với mẫuthấy dầmsự BTCT, hình ảnh trêntương Hình đối 18 cho gia tăng biến mẫu M1 ngangvùng số vị tríở(thể rõtải qua thay đổi màu sắc vùng khảo sát) thời điểm tải trọng khảo sát) thờihiện điểm trọng tác dụng nhỏ tải trọng gây nứt Các vị trí, tương đối theo phương ngang số vị trí (thể rõ qua thay đổi màu sắ Hình 17.atác cho thấynhỏ vị trítải cótrí biến dạng tương đối giatrí, tăng đángchính kể so dụng trọng gây nứt Các vị vịthí trítác xuất vết nứttải dầm vị xuất vết nứt tảilàvới trọng nghiệm lớn tải trọng vùng khảotrên sát)dầm thời điểm tải trọng dụng nhỏ trọng gây nứt Các vị trí c vị trí khác bềgây mặtthí bênghiệm tơng dầm chưa bị nứt Hình 17.b trình tải trọng lớngiai hơnđoạn tải trọng gây nứt nứt vị trí xuất vết nứt dầm tải trọng thí nghiệm lớn tải y hình ảnh mẫu dầm bê tơng bị nứt Có thể nhận thấy, vết nứt xuất vị trí gây nứt ữa dầm trùng với vị trí đo có biến dạng tương đối lớn Đối với mẫu dầm BTCT, hình ảnh Hình 18 cho thấy gia tăng biến dạng ng đối theo phương ngang số vị trí (thể rõ qua thay đổi màu sắc g khảo sát) thời điểm tải trọng tác dụng nhỏ tải trọng gây nứt Các vị trí, nh vị trí xuất vết nứt dầm tải trọng thí nghiệm lớn tải trọng nứt Hình dạngtương tương sốtrívịtại trí vùng bêởtơng chịu kéođiểm thời Hình 18 18 Biến Biến dạng đốiđối số vị vùng bê tơng kéosố tạivịthời P =bê 8điểm kN Hình 18 Biến dạng tương đối chịu trí vùng tơng chịu kéo thời đ P = kN P = kN b Dự báo khoảng cách vết nứt, chiều cao vết nứt dầm BTCT Khoảng cách chiều cao vết nứt thông số quan trọng sử dụng việc phân 12 12 tích làm việc kết cấu BTCT làm việc chịu uốn Trong cơng tác thí nghiệm kết cấu BTCT chịu nh 18 Biến dạng tương đối số vị trí vùng bê tông chịu kéo thời điểm uốn phịng thí nghiệm nước ta nay, hai thông số ghi nhận cách thủ công, rời = kN rạc, không cho phépPkhảo sát liên tục thay đổi thông số Do thu thập tất hình ảnh từ gia tải đến dầm phá hoại nên phương pháp DIC cho phép xác định chiều cao, khoảng cách trung12 bình phát triển thêm vết nứt q trình thí nghiệm Hình 19 Hình 20 minh họa việc xác định chiều cao khoảng cách khe nứt cấp tải phương pháp DIC, khoảng cách vết nứt xác định khoảng cách vị trí xuất biến dạng tương đối gia tăng chiều cao vết vết nứt xác định thơng qua chiều cao vùng bê tơng có gia tăng biến dạng tương đối (được thể rõ vị trí chiều dài vùng bê tơng có thay đổi màu sắc bề mặt khảo sát) 166 cấp tải phương pháp DIC, khoảng cách vết nứt xác định cấp tải phương pháp DIC, khoảng cách vết nứt xác định khoảng cáchbằng giữakhoảng vị cách trí xuất tươngbiến đốidạng gia tăng caocịn chiều cao giữahiện biến vị trídạng xuất tươngcòn đốichiều gia tăng vết vết nứt xác thông cao bêcao tông gia biến vết định vết nứt đượcqua xácchiều định thơng quavùng chiều củacóvùng bê tăng tơng có sựdạng gia tăng biến dạng tương đối (được thể rõ vị trí chiều dài vùng bê tơng có thay đổi màu tương đối (được thể rõ vị trí chiều dài vùng bê tơng có thay đổi màu sắc bề mặt khảo Quang, N V., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng sắc sát) bề mặt khảo sát) Hình Chiều cao vàkhe khoảng cách Hình 20.cách Khoảng giữanứt cáctại khe nứt Hình 19.cao Chiều cao 19 khoảng cách 20.giữa Khoảng cách cách khe Hình 19 Chiều khoảng cách cácgiữa nứtHình Hình 20 Khoảng nứt khe P= 29 kN khe nứt P = 16 kN P = 29 kN Pnứt = 16 khe kN P = 16 kN P = 29 kN Kết luận Kết luận Kết luận Nội dung báo trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm sử dụng phương pháp Nội dung báo trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm sử dụng phương pháp tương quan điểm ảnh DIC để xác định chuyển vị dầm bê tông dầm BTCT chịu tương quan DIC đểkết xácquả địnhnghiên chuyểncứu vị dầm bê tôngsửvàdụng dầm phương BTCT chịu Nội dung bàiđiểm báoảnh trình bày thực nghiệm pháp tương quan uốn Các giá trị chuyển vị phương pháp này so sánh, đối chiếu với giá trị điểmuốn ảnh Các DICgiá để trị xác định chuyển vị dầm bê tông dầm BTCT chịu uốn Các giá trị chuyển vị chuyển vị phương pháp này so sánh, đối chiếu với giá trị đo dụng cụ đo LVDT Từ kết thu được, rút số kết phương nàyLVDT so đốiquả chiếu giácótrịthểđorút dụng đo LVDT Từ kết đo bằngpháp dụng cụ đo Từsánh, kết thu với được, số cụ kết luận sau : thu được, rút số kết luận sau: luận sau : - Phương quan ảnh DIC thể sử việcvịxác địnhthí - Phương pháp tương quan điểmpháp ảnh tương DIC có thểđiểm sử dụng trongcóviệc xácdụng địnhtrong chuyển - Phương pháp tương quanthíđiểm ảnhmẫu DICdầm có bê thểtơng sử dụng việc xác định chuyển vị nghiệm BTCT làm việc chịu uốn Đối với nghiệm mẫu dầm bê tông BTCT làm việc chịu uốn Đối với mẫu dầm bê tơng (khơng có cốtmẫu thép), chuyển vị thí nghiệm mẫu dầmcó bêcốt tơng phương BTCT làm việc Đốiviệc với đo mẫu bêcho tông (không thép), pháp DICchịu phùuốn hợp cho chuyển vị phương pháp DIC phùdầm hợp việc đo chuyển vị giai đoạn dầm chưa xuất vết nứt, chênh dầm bê tông (không cốt thép), phương pháp DICnứt, phùchênh hợp cho việc đo chuyển vị giaicó đoạn dầmLVDT chưa xuất vết kết nhỏ đo chuyển lệch kết đo chuyển vị phương pháplệch DIC 4% vị Đối vớiLVDT mẫu dầm giai đoạn dầm chưa xuất vết lệch4% kếtĐối quảvới đomẫu chuyển bằngchênh LVDT vàgiá trị chuyển phương phápnứt, DICchênh nhỏ dầm vị BTCT, lệch BTCT, chênh lệch giá trị chuyển vị đo theo hai phương pháp nêu giai đoạn trước cốt phương pháp DIC nhỏhai hơnphương 4% Đối vớinêu mẫu dầm BTCT, chênh lệch giá trị chuyển đo theo thép chịu kéo bị chảy vị dẻo không vượt quápháp 10% giai đoạn trước cốt thép chịu kéo bị chảy dẻo không vượttrên 10% giai đoạn trước cốt thép chịu kéo bị chảy đo theo hai phương pháp nêu - vị Quan hệ tải trọng - chuyển vị dầm BTCT chịu uốn với chuyển vị xác định theo phương pháp dẻo không vượt 10% Quan tải trọng chuyển vịpháp dầm BTCTsửchịu uốnphổ với chuyển vị xác DIC phù hợp với quan hệ -này xáchệđịnh theo- phương đo dụng biến nayđịnh theo phương pháp DIC phù hợp với quan hệ xác định theo phương pháp đo sửđo LVDT Kết- thấy, -tính ổn định vàdầm khảBTCT áp dụng pháp phép Quan hệcho tải trọng chuyển vị chịu uốn phương với chuyển vị DIC xác định đạc chuyển vị liênpháp tục DIC theo phù thờihợp gian, hợp cầu đối dụng chuyển theo phương vớiphù quan hệ với yêu xác định theovới phương phápcụ đođo sử vị 13 - Phương pháp DIC áp dụng việc dự báo vị trí xuất hiện, khoảng cách chiều cao 13 vết nứt mẫu dầm BTCT thí nghiệm, thơng qua việc xác định vị trí có gia tăng biến dạng tương đối bề mặt khảo sát Các vị trí xác định dễ dàng qua vị trí có thay đổi màu sắc bề mặt khảo sát Việc ứng dụng phương pháp DIC trường hợp mở triển vọng việc khảo sát phát triển vết nứt kết cấu BTCT q trình thí nghiệm vốn hạn chế với dụng cụ đo Tài liệu tham khảo [1] Chu, T C., Ranson, W F., Sutton, M A (1985) Applications of digital-image-correlation techniques to experimental mechanics Experimental Mechanics, 25(3):232–244 [2] Goldrein, H T., Palmer, S J P., Huntley, J M (1995) Automated fine grid technique for measurement of large-strain deformation maps Optics and Lasers in Engineering, 23(5):305–318 [3] Zhang, D., Zhang, X., Cheng, G (1999) Compression strain measurement by digital speckle correlation Experimental Mechanics, 39(1):62–65 [4] Bay, B K (1995) Texture correlation: A method for the measurement of detailed strain distributions within trabecular bone Journal of Orthopaedic Research, 13(2):258–267 [5] Pan, B., Qian, K., Xie, H., Asundi, A (2009) Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review Measurement Science and Technology, 20(6):062001 [6] Fayyad, T M., Lees, J M (2014) Application of digital image correlation to reinforced concrete fracture Procedia Materials Science, 3:1585–1590 [7] Rimkus, A., Podviezko, A., Gribniak, V (2015) Processing digital images for crack localization in reinforced concrete members Procedia Engineering, 122:239–243 167 Quang, N V., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng [8] Hamrat, M., Boulekbache, B., Chemrouk, M., Amziane, S (2016) Flexural cracking behavior of normal strength, high strength and high strength fiber concrete beams, using Digital Image Correlation technique Construction and Building Materials, 106:678–692 [9] Fayyad, T M., Lees, J M (2017) Experimental investigation of crack propagation and crack branching in lightly reinforced concrete beams using digital image correlation Engineering Fracture Mechanics, 182:487–505 [10] Zhao, P., Zsaki, A M., Nokken, M R (2018) Using digital image correlation to evaluate plastic shrinkage cracking in cement-based materials Construction and Building Materials, 182:108–117 [11] Miura, T., Sato, K., Nakamura, H (2020) The role of microcracking on the compressive strength and stiffness of cracked concrete with different crack widths and angles evaluated by DIC Cement and Concrete Composites, 114:103768 [12] McCormick, N., Lord, J (2012) Digital image correlation for structural measurements Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Civil Engineering, 165(4):185–190 [13] Saliba, J., Mezhoud, D (2019) Monitoring of steel-concrete bond with the acoustic emission technique Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 100:416–425 [14] Huang, Z., Tu, Y., Meng, S., Sabau, C., Popescu, C., Sas, G (2019) Experimental study on shear deformation of reinforced concrete beams using digital image correlation Engineering Structures, 181: 670–698 [15] Golewski, G L (2019) Measurement of fracture mechanics parameters of concrete containing fly ash thanks to use of Digital Image Correlation (DIC) method Measurement, 135:96–105 [16] Phú, N T., Chương, V T., Hưng, Đ V., Duẩn, N B (2018) Ứng dụng điểm ảnh xác định chuyển vị kết cấu q trình thí nghiệm Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXDHN, 12 (2):24–30 [17] GOM GOM Correlate Pro 168 ... quan ảnh DIC thể sử việcvịxác địnhthí - Phương pháp tương quan điểmpháp ảnh tương DIC có th? ?điểm sử dụng trongc? ?việc xácdụng địnhtrong chuyển - Phương pháp tương quanth? ?điểm ảnhmẫu DICdầm có bê. .. kết nghiên cứu thực nghiệm sử dụng phương pháp Nội dung báo trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm sử dụng phương pháp tương quan điểm ảnh DIC để xác định chuyển vị dầm bê tông dầm BTCT chịu tương. .. xác vị định thời pháp: sử dụng xác định đồng thời pháp hai phương dụng cácpháp dụng đo cụ đo LVDT dụng cụ đo LVDT phương DIC pháp: Trongs? ?phương LVDT, sử dụng 03 LVDT, phương pháp DIC Trong phương