CH NGă2 T NG QUAN
2.1 Tình hình nghiên cu
2.1.1 Các cơng trìnhănghiênăc uăngoƠiăn c
Cácăph ngăphápăd aătrênăcácăđ cătr ngădaoăđ ngăđ xácăđnh v tríăh ăh ng trên
k t c uăđ c phát tri n t nh ngăn mă1970.ăM t trong nh ngăph ngăphápăxácăđnh
h ăh ng k t c uăđ c nghiên c uăđ uătiênălƠăph ngăphápăd a trên t n s t nhiên c a k t c u. Adams và c ng s (1978) [4] đưăs d ng t n s k t h p v i mơ hình lý
thuy tăđ xácăđ nh v tríăvƠăđ l năh ăh ng c a thanh th ng, thanh hình cơn, tr c cam
trong ô tô. Cawley và Adams (1979) [5] đưăđ aăraăd đoánăkhuy t t t v i m u thí nghi m t m nhơm ph ng và t m nh a s i carbon. Sato (1983) [6] đưănghiên c u d m v i ti t di năthayăđ i b ng vi căđoăt n s daoăđ ng c a k t c u. Yuen (1985) [7] đưă
nghiên c uăh ăh ng cho d m console b ng nhôm d a vào ng x đ ng l c h c c a d m, ông s d ng giá tr tham s tr riêng (Eigen-parameters).
Bên c nhăh ng nghiên c u ch năđoánăh ăh ng k t c u d a vào t n s t nhiên, các nhà nghiên c uăđưătìmăraăh ng ch năđốnăd a vào d ngădaoăđ ng (Mode shape). Fotsch và Ewins (2000) [8] đưănghiên c uătrìnhăbƠyăph ngăphápăm iăđ th hi n t n s và d ngădaoăđ ng trên cùng m tăđ ng di u di n. Wang và Qiao (2008) [9] đưă
ch năđốnăv tríăh ăh ng trên d m s i th y tinh console. So sánh gi a hai b l c s
Triangular và Gaussian, d a trên s thayăđ i d ngădaoăđ ngăđ ch năđoán.ăK t qu
đư cho th y ch năđốnăchínhăxácăđ c v tríăh ăh ng và cho th y b l c s Triangular cho hi u qu v tínhăđ năgi n hóa phát hi năh ăh ng. Pastor và c ng s (2012) [10]
đưăs d ng ch s MACăđ ch năđoánăh ăh ng và so sánh s t ngăquanăgi a các
d ngădaoăđ ng.
Ph ngăphápăn ngăl ng bi n d ng (Strain Energy Method - SEM) đ c áp d ng
đ u tiên đ phát hi năcácăh ăh ng c a k t c u. Stubbs và c ng s (1995) [11] đưăxác
đnh v tríăh ăh ng trên c u d aătrênăn ngăl ng bi n d ng. Petro và c ng s (1997) [12] đưătrìnhăbƠyăph ngăphápăphơnătíchăcácăđ cătr ngădaoăđ ng bao g m t n s , d ng
daoă đ ng,ă n ngă l ng bi n d ngă đ phát hi nă h ă h ng trong Armored Vehicle Launched Bridge. Nghiên c uăđưăch ra r ng t n s và d ngădaoăđ ngăcóăđ nh y th p
h năn ngăl ng bi n d ng khi ch năđoánăh ăh ng trong k t c u. Carrasco và c ng s
(1997) [13] đưăáp d ngăph ngăphápăd aăvƠoăn ngăl ng bi n d ngăđ ch năđốn v
tríăh ăh ng trong k t c u dàn không gian. H k t c uăđ c thí nghi m v iă18ătr ng
h păh ăh ng khác nhau. Nghiên c uăđư đ aăraăk t qu chu năđốnăt ngăđ i chính
xácăkhiăh ăh ng x y ra trên khu v c l n. Cornwell và c ng s (1999) [14] đưăm r ng
SEM trên k t c u t măđ cătr ngăb i m t cong hai chi u. Trong cách ti p c n c a
Cornwell,ăn ngăl ng bi n d ngăphơnăđo n c a 9 t mătr c và sau khi b h ăh ng
đ c s d ngăđ xácăđnh ch s h ăh ng. T ch s này có th xácăđ nh thành cơng v trí các khu v căđ c ng gi m, đ ng th i s d ngăt ngăđ i ít các d ngădaoăđ ng. Trong ki m ch ng th c nghi m, hai v t n t biên v i m căđ h ăh ng nh tăđ nh
đ căxácăđnh chính xác b i ch s h ăh ng.
n cu i th k XX, ph ngăphápăxácăđnh v trí và m căđ c aăh ăh ng d a trên s chênh l chăn ngăl ng bi n d ng c a k t c uătr căvƠăsauăh ăh ng cho k t c u khung thép ph ng m t nh p, hai t ng đ c Shi và c ng s (1998) [15] đ xu t.ăPh ngă
pháp mà tác gi đ xu t ch s d ng d ngădaoăđ ngăđoăđ c t thí nghi m, d ng dao
đ ng t phân tích k t c u mơ ph ng và ma tr năđ c ng ph n t đ tính tốn. Trong nghiên c u này, nhăh ng c a nhi uăkhiăxácăđ nh d ngădaoăđ ng lên k t qu xác
đnh v trí và m căđ h ăh ng đưđ c kh o sát. K t qu c a nghiên c u đưăcho th y
ph ngăphápăch năđoánăd a trên s thayăđ iăn ngăl ng bi n d ng thì nh y v iăđ
nhi u c aăđoăl ng.ăPh ngăpháp này cho k t qu chínhăxácăđ i v i vi căxácăđ nh v
tríăh ăh ng nh ngăv m tăxácăđnh m căđ h ăh ng thì ch cho k t qu đúngăv iăđ
nhi u nh h năho c b ng 5.
Tuy nhiên, đ kh oăsátăđúngăh năc n kh o sát s nhăh ng c a nhi uătrongăđoă l ng, Yan và c ng s (2010) [16] đưăd a trên thu tătốnăđ i s tínhătốnăđ bi n thiên c aăn ngăl ng bi n d ng (modal strain energy sensitivity) đ aăraăph ngăphápă
xácăđnh v trí và m căđ h ăh ng c a k t c u. iăt ngăđ ki m ch ng s chính
xác c aăph ngăphápălƠăd măđ năgi n, d m liên t c hai nh p và k t c u khung m t nh p ba t ng. S nhăh ng c a nhi uătrongăđoăl ng nhăh ngăđ n k t qu tính
c ngăđ c tác gi xem xét và k đ n trong nghiên c u. Tác gi đư ch raăph ngăphápă
s d ng có hi u qu trong m tăb c tính tốn khơng c n l p. Seyedpoor (2012) [17]
đưăch năđốnăv trí và m căđ h ăh ng trên h giàn ph ngăthôngăquaăph ngăphápăđ
xu t bao g măhaiăb c. B c th nh t là ch năđốnăv trí c aăh ăh ng d a trên ch
s n ngăl ng bi n d ng.ăB c th hai là ch năđoánăm căđ c a các ph n t h ăh ng
đ căxácăđ nh t b c m t thông qua l i gi i t iă uă(Particle Swarm Optimization -
cho k t qu ch năđốnăv trí và m căđ h ăh ng trong k t c u v iăđ chính xác cao. Guo và Li (2014) [18] đưătrìnhăbƠyăph ngăphápăch năđốnăh ăh ng nhi u v trí d a vào ch tiêuă đánhă giáă h ă h ng có tên Modal Strain Energy Equivalence Index (MSEEI). iăt ng nghiên c u là k t c u dàn ph ng và xây d ng cơng th c tính tốn ch tiêu MSEEI v i giá tr c ngăt ngă ng là m căđ h ăh ng c a ph n t . T các k t qu , tác gi đưăch raăđ căph ngăphápăcóăm căđ chính xác cao.
Cha và Buyukozturk (2015) [19] đưănghiên c u và ki n ngh ph ngăphápăch n
đoánăh ăh ng trong k t c u s d ng thu t toán t iă uăđaăm c tiêu d a trên s thay
đ iăn ngăl ng bi n d ng c a k t c u. Ph n l n các nghiên c uătr căđơyăt p trung
vào vi c phát hi năh ăh ng trong các d măđ năgi n ho c các k t c u ph ng. Trong nghiên c u này, m tăph ngăphápăphátăhi năh ăh ng m i s d ng các thu t tốn t i
uăhóaăđaăm c tiêu k t h p d aătrênăMSEăđ căđ xu tăđ phát hi năcácăh ăh ng
trong các k t c u thép ba chi u khácănhau.ăCácăh ăh ng nh ít nhăh ngăđ n s khác bi t c a các thu c tính c a k t c u. Vì v y, nh ngăh ăh ng nh nhi u v trí trong k t c u r t khó phát hi n b ng cách s d ngăcácăph ngăphápăphátăhi năh ăh ng truy n th ng d a trên các thu c tính c a k t c u.ăCácătr ng h păh ăh ng nh khác
nhauăđ c t oăraăđ ki m tra s đúngăđ n c aăph ngăphápăti p c năđaăm c tiêu m i
đ căđ xu t. Thu t toán di truy năđaăm cătiêuăđ căđ xu t phát hi n các v trí và
ph m vi chính xác c aăcácăh ăh ng nh . Nhi u tín hi uătrongăqătrìnhăđoăđ c nh
h ng lênăđ chính xác c aăph ngăphápăc ngăđ c tác gi kh o sát v i m căđ
nhi u là 5%.
Khi nghiên c u các v năđ v ch năđoánăh ăh ng k t c u có giaăc ngăFRPăđaă
s các nghiên c uătr căđơyă ng d ngăph ngăphápăth c nghi măvƠăđápă ng tr kháng. Jumaat và Alam (2010) [20] đưăti n hành thí nghi m b y m u d m BTCT v i các chi u dài neo t m CFRP khác nhau và nh n th y th y các m u d m có neo t m
CFRPăh ăh ngăítăh năsoăv i các m u d m khơng có b n neo. D a trên phân tích bi u
đ ng su t b m t c a t m CFRP nghiên c uăđư tìm ra chi u dài neo t m t iă u.ăă
Voutetaki và c ng s (2012) [21] đưănghiênăc u cách ki m sốt q trình tách l p FRP và b m t bê tông b ng vi c s d ng m căđi n áp t iă u.ăCácăk t qu đưăcho th y r ngăđ i v i m căđi n áp t iă u,ătácăđ ngăápăđi n lo i b s t p trung ng su t t i vùng tách l p c a FRP. V m t đ nhăl ng, ng su t kéo t i b m t bê tông và l p
keoăEpoxyăđ c gi m xu ngăd iăc ngăđ kéo c aăbêătông.ă i u này cho th y s
d ngăđi n áp có th phịng ng a hi u qu s tách l p FRP.
Kim và c ng s (2012) [22] đưătheoădõiăh ăh ng d măBTCTăcóăgiaăc ng FRP d a trên c m bi năápăđi n. M t m u d măbêătôngăgiaăc ng b ng CFRP và n măPZTă đ c g n t iăđáyăd măđưăđ c thí nghi măđ phát hi năh ăh ng tách l p CFRP. Khi
m căđ h ăh ngăt ng,ătr khángăc ăđi n và tín hi uăđ căđoăvà ghi nh n m i m c thi t h i. Ch s Root Mean Square Deviation (RMSD) đưăđ c nghiên c uăđ đ nh
l ng các tín hi uăh ăh ng thuăđ c. V tríăt ngă ng v iăđnh cao nh t c a đ ng
congăđưăđ căxácăđnh và so sánh v i v tríăh ăh ng th c t đ xácăđ nh tính hi u qu
c a ch s đ căđ xu t.
Li và c ng s (2017) [23] đưănghiênăc u ch năđoánăh ăh ng gi a thanh FRP và bê tông s d ng Electro-Mechanical Impedance (EIM). T k t qu th nghi m, nghiên c u đư ch ra r ng các PZT có kh n ngăt t đ phát hi năcácăh ăh ng k t c u c t thép CFRP. Tuy nhiên, PZT ph iăđ căđ t g năn iăx y ra tách l păđ đ tăđ căđ
nh y thích h p. Các ch s đoăl ng Root Mean Square Deviation (RMSD) và Mean Absolute Percentage Deviation (MAPD) đưăđ c s d ngăđ đ nh l ng nh ng thay
đ i tín hi u nh năđ c. Nghiên c uăđ c nêu trong cơng trình này có th đóngăvaiă
trị là tài li u tham kh o có giá tr cho k thu t th c t v giámăsátăh ăh ng c a bê tông c t thép FRP.
Liu và c ng s (2019) [24] đưănghiênăc u s tách l p CFRP trong d m BTCT s d ng c m bi n tr kháng PZT. Ti n hành thí nghi m gia t i d măBTCTăcóăgiaăc ng
CFRPăchoăđ n khi hi năt ng tách l p CFRP x yăra.ă có th giám sát q trình
tách l p tác gi đưăg n 10 c m bi n PZT đ thu nh n tín hi u. T i v trí tách l p th i
gianăvƠăđ ng truy n tín hi u s l năh nănh ng v trí khơng tách l p (Hình 2.1). K t
qu thuăđ c t thí nghi m cho th y tính hi u qu trong vi c giám sát hi năt ng tách
l p b ng PZT. Tuy nhiên, vi c t oătr c v trí tách l p thay vì kh o sát d m v i gia
c ng nguyên v n.ă i u này làm h n ch thí nghi m khơng g n v i th c t .
a) Tr c khi tách l p FRP b) Sau khi tách l p FRP Hình 2.1.ă ng truy n tín hi u tr c và sau khi tách l p t m FRP [24] Ng và c ng s (2019) [25] đưănghiên c u th c hi n vi c t o sóng Rayleigh trên b m t c u ki năbêătơngăcóăgiaăc ng CFRP. B tríăđ uăphátăvƠăđ u thu tín hi u sóng
Bê tơng Bê tông
CFRP CFRP
u thu
u phát u phát
k t h p v i thu t tốn tái t o hình nhăh ăh ng tách l p CFRP. Nghiên c uăđ căđ i chi u v i th c nghi m và cho k t qu đáng tin c y trong vi c s d ng sóng Rayleigh
ch năđốnăhi năt ng tách l p CFRP. Vi c t o sóng Reyleigh và mơ ph ng ch m i
ti n hành t i v trí đưăt o tách l p bi tătr c nên v năch aăcóăcáiănhìnăkháchăquanăkhiă
áp d ng kh o sát trên c u ki n v i qui mô l n.
Jiang và c ng s (2019) [26] đưăphát hi n s k t dính gi a d m thép và t m CFRP
giaăc ng b ng cách s d ngăđ u dò và c m bi n d a trên PZT có th tháo r i. i u
ki n liên k t nhăh ngăđángăk đ n tín hi u c m bi n nh năđ c và ch s Wavelet- Packet-Based Energy Index (WPEI)ăđ c s d ngăđ đ nhăl ngăn ngăl ng c a tín hi u nh năđ c nh măđánhăgiáăm căđ nghiêm tr ng c a vi c k t dính gi a thép và t m CFRP. K t qu th nghi m ch ng minh tính kh thi c aăph ngăphápăđ căđ
xu t trong vi c phát hi n s tách l p gi a d m thép và t măCFRPăgiaăc ng b ng cách s d ngăđ u dị d a trên PZT có th tháo r i.ă iăt ng thí nghi m là d m thép
ch IăvƠăch aăxétăđ n tách l p CFRP khi d m thép ch u t i. Thí nghi măđ c ti n
hành d a trên vi c ch đ ng phá h y l p keo t i các v tríăchoătr c và d m tr ng thái không ch u t i. Th c t khi k t c u làm vi c s b phá ho i v kh n ngăch u l c
vƠăkhiăđóăs có tín hi u nhi u.
Li và c ng s (2020) [27] đưăti n hành nghiên c u tách l p CFRP v i k t c u thép. Nghiên c u này d a trên sóng Lamb ph n x ngăđ c ch n làm sóng t i và các t m PZT g n trên b m tăđ c s d ngăđ kích thích và thu th p tín hi u. Cơng th c lý thuy tăđ căđ aăraăđ tìm m i quan h time of flight ậ ToF c a tính hi u phát và tín hi uăthuăđ c. Các th nghi m mô ph ng và th c nghi măsauăđóăđưăđ c ti n
hƠnhăđ xác minh suy lu n lý thuy tălƠăđúngăđ n.
2.1.2 Cácăcơngătrìnhănghiênăc uătrongăn c
M t s nghiên c u đưăđ c công b trongăn c c ngăđưăgi i quy t đ c m t s bài tốn liênăquanăđ n k t c u cóăgiaăc ng t m FRP nh ăsau:
Tr n (2007) [28] đưănghiênăc u tính hi u qu c a t măAFRPăkhiăgiaăc ng cho d m BTCT. K t qu ch ra r ng kh n ngăch u u n c a d măt ngătheoăs l p gia
c ng AFRP. C th kh n ngăchu u năt ngă25.2%ăkhiăgiaăc ng 1 l p và khi gia
c ng 2 l p thì kh n ngăchu u năt ngă15.8%ăsoăv i d măgiaăc ng 1 l p. Khi gia
c ng AFRP thì ki u phá ho i, tu i th k t c u và t căđ h ăh ng có nhăh ngăđángă
k so v iăkhôngăgiaăc ng.
Nguy n (2009) [29] đưăti n hành nghiên c u kh n ngăkhángăc t c a d m BTCT
khiăgiaăc ngăFRP.ăKhiăgiaăc ng v i k thu t EBR (FRP d ng t m) d ng phá ho i
cán m ng)ăh ăh ng ph bi n là bóc tách FRP và bê tông b o v . D a trên các tiêu chí th i gian thi cơng, tính dai c a c u ki n khi phá ho i và kh n ngăchu l c thì k thu t
giaăc ng NSMR hi u qu h năk thu t EBR. Ngoài ra, nghiên c u đư ch ra kho ng
cách gi a các FRP nh h năm t giá tr t iă uăs khơngălƠmăt ngătínhăhi u qu c a
vi căgiaăc ng.
Nguy n (2011) [30] đưănghiên c u nhăh ng c a y u t t l mơăhìnhăđ n kh
n ngăkhángăc t c a d măBTCTăcóăgiaăc ng t m GFRP. K t qu đư cho th y t m gia
c ng GFRP d ng ch Uăgiúpăt ngăkh n ngăkhángăn t xiên, giúp tái phân b ng su t trong vùng c t, gi m b r ng vùng n t. Ngoài ra t măgiaăc ng d ng ch U còn giúp cho d m gi m chuy n v và hi u qu gi m chuy n v t l ngh ch v i s giaăt ngă
kíchăth c d m.ăS ăđ thí nghi măđ c th hi n trong Hình 2.2.
Hình 2.2.ăS ăđ thí nghi m kh n ngăkhángăc t d măkhiăgiaăc ng GFRP [30] Nguy n (2015) [31] đưămôăph ng s phân tích ng x c a d m BTCT có gia
c ng t m FRP và t m thép neo ch ngătr t khi ch u u n. T k t qu mô ph ng, phân tích và so sánh v i k t qu th c nghi m. BƠiătoánăđ c phát tri n b ng cách
thayăđ i chi u dài t m thép neo ch ngătr tăgiaăc ngăđ xem xét t i tr ng c c h n
vƠăxácăđnh chi u dài neo t iă uăchoăd măBTCTăcóăgiaăc ng t m FRP và t m thép
Lê (2017) [32] đưănghiênăc u kh n ngăkhángăch n c aăkhungăBTCTăgiaăc ng kháng u n b ng FRP. Nghiên c uăđưăphơnătích, đánhăgiáăhi u qu giaăc ng kháng u n b ng FRP cho khung BTCT.ă iăt ng nghiên c u là khung BTCT 5 t ng 3 nh p và khung 8 t ng 3 nhpăđ c mơ hình trong SAP2000 ch u các m căđ đ ngăđ t khác nhau. K t qu phân tích cho th y tác d ng c a vi c kháng n hôngădoăFRPălƠmăt ngă