D. Cấu trúc của Luận án
1.2.1.Phương pháp thử nghiệm
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.2.1.Phương pháp thử nghiệm
Trong cơ học công trình các thông số, dữ liệu sử dụng trong chẩn đoán quyết định phương pháp chẩn đoán, để thu thập các dữ liệu khảo sát đo đạc người ta chia ra thành hai phương pháp chính:
Phương pháp thử nghiệm phá hủy (Destructive Testing Methods): Nội dung
phương pháp này là dựa vào các thí nghiệm phá hủy mẫu, mô hình hoặc kết cấu công trình thực để đo đạc dữ liệu, như kéo nén mẫu để kiểm tra ứng suất, phương pháp va đập, phương pháp kiểm tra độ cứng vật liệu....
Phương pháp thử nghiệm không phá hủy (Non-Destructive Testing Methods -
NTD): Nội dung phương pháp này là phân tích các thông số của kết cấu trên mô hình với các kịch bản hư hỏng khác nhau để có các đặc trưng cơ học của mô hình kết cấu. Song song với đó là lắp đặt các thiết bị đo tương ứng với kịch bản để đo trực tiếp các ứng xử của công trình đối với các tác động ngoài. Người ta so sánh hai bộ dữ liệu mô hình và đo đạc để phát hiện hư hỏng nếu có. Sau đó, trên cơ sở các kết quả tính toán, phân tích các đặc trưng kết cấu trên mô hình để đưa ra độ tin cậy hay tuổi thọ còn lại của kết cấu.
Tuỳ theo sự lựa chọn các chỉ tiêu tĩnh hay động lực học của kết cấu làm chỉ tiêu đánh giá trạng thái kỹ thuật của công trình mà người ta chia phương pháp khảo sát đo đạc không phá huỷ thành hai phương pháp:
+ Phương pháp thử nghiệm tĩnh (static testing) bao gồm:
- Nhiệt hồng ngoại [81]: đo nhiệt bề mặt để xác định các vùng phát sinh nhiệt, ví dụ như: vết nứt dưới tác động của rung động hoặc tải trọng, các túi khí có trong kết cấu bê tông,...
- Đo tán xạ sóng âm đàn hồi [28],[29]: các cảm biến được gắn lên bề mặt kết cấu để ghi lại các sóng âm đàn hồi khi trong kết cấu có các vết nứt nhỏ đang phát triển. Về nguyên tắc phân tích sóng âm chỉ dùng trong một số điều kiện nhất định. Phương pháp này cho phép phân tích một phần hoặc toàn bộ kết cấu và đang được ứng dụng nhiều trong giám sát kết cấu.
- Phân tích sóng siêu âm [73]: dùng máy quét sóng siêu âm đặt trực tiếp tại các vị trí cần tìm khuyết tật như các vị trí có vết nứt, lỗ rỗng. Phương pháp này thường sử dụng để kiểm tra đường hàn của các vật liệu như kim loại, nhựa, gốm sứ,... - Chụp cắt lớp [22]: phương pháp này khá nổi tiếng trong lĩnh vực y học. Trong
kỹ thuật, phương pháp này hay được áp dụng trong ngành hàng không để kiểm tra máy bay bằng cách chụp cắt lớp, từ đó đưa ra hình ảnh ba chiều cùng với kỹ thuật phân tích đám mây để chẩn đoán hư hỏng.
- Phương pháp ra đa trong đất [57]: sử dụng trong khảo sát đường, cầu và các công trình hạ tầng, dựa trên tín hiệu điện từ phát ra từ bộ ăng ten phát vào đối tượng. Kết quả không đồng nhất của đối tượng đánh giá dựa trên phân tích năng lượng tín hiệu thu được.
+ Phương pháp thử nghiệm động (dynamic testing):
Phương pháp này chiếm ưu thế do có thể thực hiện trên phạm vị rộng các công trình như nhà, cầu cống, đập,... thông qua đo đạc các đặc trưng động lực học như tần số riêng, dạng dao động riêng, hàm phổ phản ứng. [10],[17],[24],[27], [33],[48] Các chỉ tiêu này có thể tách ra và nhận biết trong các tín hiệu đo về rung động như gia tốc, vận tốc, chuyển vị động hay biến dạng động. Việc lựa chọn các chỉ tiêu động lực học để đánh giá không phải là mới nhưng cho đến nay vẫn chưa có được đặc trưng nào hiệu quả hơn. Các đặc trưng này gắn liền với bản chất vật lý, hình học, liên kết của kết cấu và không phụ thuộc vào tác động của môi trường. Các dao động có thể là tự nhiên hoặc dao động cưỡng bức.