Chẩn đoán vết nứt trong dầm bê tông cốt thép qua phân tích dao động

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Tầm quan trọng của công tác theo dõi sức khỏe kết cấu

1.2. Các hư hỏng trong dầm bê tông cốt thép

1.3. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu

1.3.2. Nội dung nghiên cứu

1.4. Tính cần thiết và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu

1.5. Cấu trúc luận văn

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1. Phương pháp chẩn đoán dựa trên sự thay đổi của tần số (Frequency change – Based damage detection method)

3.1.1. Giới thiệu phương pháp

3.1.2. Công thức đánh giá

3.2. Phương pháp chẩn đoán dựa trên sự thay đổi của dạng dao động (Modal assurance criterion)

3.2.1. Giới thiệu phương pháp

3.2.2. Công thức đánh giá

3.3. Phương pháp chẩn đoán dựa trên sự thay đổi của độ cong dạng dao động (Mode shape curvature – Based damage detection method)

3.3.1. Giới thiệu phương pháp

3.3.2. Công thức đánh giá

3.3.3. Ảnh hưởng của điều kiện biên

3.3.4. Ngưỡng hư hỏng

3.3.5. Các bước tính toán

3.4. Phương pháp chẩn đoán dựa trên sự thay đổi của độ cứng và tần số (Stiffness – Frequency change – Based damage detection method)

3.4.1. Giới thiệu phương pháp

3.4.2. Công thức đánh giá

3.4.3. Ngưỡng hư hỏng

3.4.4. Các bước tính toán

3.5. Phương pháp đánh giá độ chính xác

3.6. Các chỉ số đánh giá

3.7. Công cụ nghiên cứu

3.7.1. Phần mềm ANSYS

3.7.2. Một số phần mềm hỗ trợ khác

4. CHƯƠNG 4: BÀI TOÁN KHẢO SÁT

4.1. PHÂN TÍCH DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỨNG

4.1.1. Thông số kỹ thuật của dầm

4.1.2. Dữ liệu mô phỏng

4.1.3. Kết quả mô phỏng

4.1.4. So sánh kết quả mô phỏng với thí nghiệm và tiêu chuẩn

4.2. CHẨN ĐOÁN VÙNG NỨT SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN SỰ THAY ĐỔI CỦA TẦN SỐ

4.3. CHẨN ĐOÁN VÙNG NỨT SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN SỰ THAY ĐỔI CỦA DẠNG DAO ĐỘNG (MAC)

4.3.1. Mặt dưới dầm

4.3.2. Mặt trên dầm

4.4. CHẨN ĐOÁN VÙNG NỨT SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN SỰ THAY ĐỔI CỦA ĐỘ CONG DẠNG DAO ĐỘNG (MSC)

4.4.1. Mặt dưới dầm

4.4.2. Mặt trên dầm

4.5. CHẨN ĐOÁN VÙNG NỨT SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN SỰ THAY ĐỔI CỦA ĐỘ CỨNG – TẦN SỐ

4.5.1. Mặt dưới dầm

4.5.2. Mặt trên dầm

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1. Kết luận chung

5.2. Điểm mới và đóng góp của luận văn

5.3. Những điểm cần cải thiện

5.4. Kiến nghị về phát triển phương pháp chẩn đoán hư hỏng trong dầm BTCT

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Giới thiệu

Nghiên cứu về chẩn đoán vết nứt trong dầm bê tông cốt thép dưới tác dụng của tải trọng là một lĩnh vực quan trọng trong ngành xây dựng. Dầm bê tông cốt thép là một trong những kết cấu chủ yếu trong các công trình xây dựng hiện đại. Việc phát hiện và kiểm tra vết nứt trong kết cấu này không chỉ giúp bảo đảm an toàn cho công trình mà còn giúp kéo dài tuổi thọ của nó. Phân tích dao động là một trong những phương pháp hiệu quả để chẩn đoán tình trạng của kết cấu. Nghiên cứu này sẽ khảo sát các phương pháp chẩn đoán dựa trên các đặc trưng dao động của dầm bê tông cốt thép, từ đó đưa ra các phương pháp đánh giá độ chính xác trong việc phát hiện hư hỏng.

1.1. Tầm quan trọng của việc theo dõi sức khỏe kết cấu

Theo dõi sức khỏe kết cấu là một nhiệm vụ cần thiết trong ngành xây dựng, đặc biệt là trong bối cảnh gia tăng nhu cầu về nhà ở và cơ sở hạ tầng. Các công trình xây dựng thường xuyên phải chịu tác động của tải trọng và các yếu tố môi trường, dẫn đến hư hỏng và xuống cấp. Việc phát hiện sớm các vấn đề này giúp giảm thiểu rủi ro cho người sử dụng và bảo vệ tài sản. Các phương pháp hiện đại như phân tích rung động có thể cung cấp thông tin quý giá về tình trạng của kết cấu, từ đó hỗ trợ trong việc đánh giá kết cấu và lập kế hoạch bảo trì hiệu quả.

II. Tổng quan về nghiên cứu

Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện nhằm cải thiện khả năng phát hiện vết nứt trong dầm bê tông cốt thép. Các nghiên cứu này thường tập trung vào việc sử dụng các công nghệ tiên tiến như phân tích rung động và mô phỏng phần tử hữu hạn. Nghiên cứu hiện tại sẽ xem xét và tổng hợp các phương pháp đã được đề xuất, bao gồm các phương pháp dựa trên sự thay đổi tần số, dạng dao động và độ cong của dạng dao động. Việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp phát hiện hư hỏng mà còn xác định vị trí và mức độ hư hỏng một cách chính xác.

2.1. Các phương pháp chẩn đoán

Các phương pháp chẩn đoán hư hỏng trong dầm bê tông cốt thép đã được phát triển rất đa dạng. Một trong những phương pháp phổ biến là dựa trên sự thay đổi của tần số dao động. Khi có vết nứt, tần số dao động của dầm sẽ thay đổi, từ đó có thể xác định được tình trạng hư hỏng. Ngoài ra, phương pháp dựa trên dạng dao động cũng được sử dụng rộng rãi. Phương pháp này dựa trên việc so sánh dạng dao động của dầm trước và sau khi có hư hỏng để xác định sự thay đổi trong kết cấu. Việc áp dụng các phương pháp này giúp nâng cao độ chính xác trong việc chẩn đoán kết cấu.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp mô phỏng dầm bê tông cốt thép bằng phần mềm ANSYS để phân tích dao động dưới tác dụng của tải trọng. Các đặc trưng dao động của dầm sẽ được thu thập và phân tích để xác định tình trạng hư hỏng. Bốn phương pháp chẩn đoán sẽ được áp dụng: dựa trên sự thay đổi tần số, dạng dao động, độ cong dạng dao động và độ cứng. Kết quả sẽ được so sánh với các phương pháp lý thuyết và thực nghiệm để đánh giá độ tin cậy của mô hình. Điều này không chỉ giúp xác định chính xác vị trí và mức độ hư hỏng mà còn cung cấp thông tin quan trọng cho việc bảo trì và sửa chữa.

3.1. Mô phỏng và phân tích

Phần mềm ANSYS sẽ được sử dụng để mô phỏng dầm bê tông cốt thép dưới tác dụng của tải trọng. Các thông số kỹ thuật của dầm sẽ được thiết lập dựa trên các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành. Kết quả mô phỏng sẽ được phân tích để xác định các đặc trưng dao động như tần số tự nhiên và dạng dao động. Sau đó, các phương pháp chẩn đoán sẽ được áp dụng để xác định tình trạng hư hỏng của dầm. Kết quả từ mô phỏng sẽ được so sánh với các kết quả thực nghiệm để đánh giá độ chính xác và khả năng ứng dụng của phương pháp chẩn đoán này.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng phân tích dao động trong chẩn đoán vết nứt trong dầm bê tông cốt thép là một phương pháp hiệu quả và khả thi. Các phương pháp chẩn đoán dựa trên sự thay đổi tần số, dạng dao động và độ cong đã cho thấy độ chính xác cao trong việc xác định vị trí và mức độ hư hỏng. Để cải thiện hơn nữa độ chính xác và hiệu quả của các phương pháp này, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới, đồng thời ứng dụng các thiết bị đo hiện đại vào thực tiễn. Việc nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của việc kiểm tra vết nứt và bảo trì các công trình xây dựng sẽ góp phần bảo đảm an toàn cho người sử dụng và kéo dài tuổi thọ của công trình.

4.1. Kiến nghị phát triển phương pháp

Để nâng cao hiệu quả của các phương pháp chẩn đoán, cần tiến hành nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến đánh giá kết cấu. Việc tích hợp công nghệ mới như cảm biến thông minh và phân tích dữ liệu lớn có thể giúp cải thiện khả năng phát hiện và chẩn đoán hư hỏng. Ngoài ra, cần có các chương trình đào tạo cho kỹ sư và nhân viên kỹ thuật về các phương pháp chẩn đoán hiện đại, từ đó nâng cao năng lực và chất lượng công tác bảo trì các công trình xây dựng.

Luận văn thạc sĩ: Chẩn đoán vết nứt trong dầm bê tông cốt thép dưới tải trọng