Luận Văn Thạc Sĩ HCMUTE: Phân Tích Biến Dạng Dầm Bê Tông Cốt Thép Chịu Uốn

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hcmute phân tích trường biến dạng dầm bê tông cốt thép chịu uốn bằng phương pháp tương quan ảnh kỹ, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Lê Quý Đức
• Người hướng dẫn: TS. Lê Anh Thắng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp
• Đề tài: Phân Tích Biến Dạng Dầm Bê Tông Cốt Thép Chịu Uốn Bằng Phương Pháp Tương Quan Ảnh Kỹ Thuật Số
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT ĐỀ TÀI
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
• 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.3. Mục tiêu đề tài nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu đề tài
• 1.6. Cơ sở lý thuyết của phương pháp tương quan ảnh kỹ thuật số
• 1.7. Lý thuyết về biến dạng và chiều rộng vết nứt
• 1.7.1. Xác định năng lượng phá hủy phát triển vết nứt (G)
• 1.8. Nguyên liệu sử dụng
• 1.8.1. Cốt liệu xỉ thép
• 1.8.2. Cốt liệu lớn (đá dăm)
• 1.8.3. Cốt liệu mịn (cát vàng)
• 1.9. Quy chuẩn thiết kế cấp phối bê tông đá và xỉ thép
• 1.10. Thí nghiệm cấu kiện dầm
• 1.10.1. Mục đích thí nghiệm
• 1.10.2. Dụng cụ thí nghiệm cấu kiện dầm
• 1.10.3. Công tác chuẩn bị
• 1.10.4. Trình tự thí nghiệm
• 1.10.5. Kiểm tra mẫu thử
• 1.10.6. Xác định độ phân giải
• 1.11. Dầm bê tông cốt thép thường B15 và B22. Dầm bê tông cốt thép xỉ
• 1.11.1. Xác định chiều dài và bề rộng vết nứt
• 1.12. Các bước mô hình hóa trên phần mềm ABAQUS
• 1.12.1. Xây dựng cấu kiện
• 1.12.2. Định nghĩa vật liệu và thuộc tính mặt cắt
• 1.12.3. Định nghĩa lắp ghép cấu kiện
• 1.12.4. Định nghĩa gán buộc
• 1.12.5. Định nghĩa tải trọng và điều kiện biên
• 1.12.6. Chia lưới cho cấu kiện dầm
• 1.12.7. Thiết lập các bước phân tích
• 1.12.8. Thông số tính toán cho mô hình
• 1.12.9. Mô hình vật liệu bê tông
• 1.12.10. Mô hình vật liệu thép
• 1.12.11. Loại phần tử mô phỏng và tỉ lệ chia phần tử
• 1.13. Kết quả mô phỏng dầm BTCT đá và dầm bê tông cốt thép xỉ
• 1.13.1. Dầm bê tông cốt thép B15 và B22. Dầm bê tông cốt thép xỉ
• 1.14. Hướng nghiên cứu tiếp theo
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• DANH SÁCH CÁC HÌNH

Tóm tắt

I. Giới thiệu về dầm bê tông cốt thép

Dầm bê tông cốt thép là một trong những cấu kiện quan trọng trong xây dựng, chịu trách nhiệm chịu lực và phân phối tải trọng cho các công trình. Dầm bê tông cốt thép có khả năng chịu uốn tốt, nhờ vào sự kết hợp giữa bê tông và thép, giúp tăng cường độ bền và khả năng chịu lực. Trong quá trình sử dụng, dầm có thể gặp phải hiện tượng biến dạng dầm, dẫn đến việc cần thiết phải phân tích và đánh giá tình trạng của chúng. Việc hiểu rõ về phân tích kết cấu của dầm bê tông cốt thép là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho công trình.

1.1. Tính chất của dầm bê tông cốt thép

Dầm bê tông cốt thép có nhiều tính chất nổi bật như khả năng chịu nén, chịu kéo và chịu uốn. Chịu uốn là một trong những tính chất quan trọng nhất, ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của dầm. Các nghiên cứu cho thấy rằng, khi dầm chịu tải, các vết nứt có thể hình thành, dẫn đến sự cần thiết phải theo dõi và phân tích các trường biến dạng trong dầm. Việc sử dụng các phương pháp hiện đại như phương pháp tương quan ảnh kỹ thuật số (DIC) giúp xác định chính xác các biến dạng và vết nứt trên bề mặt dầm, từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời.

II. Phương pháp tương quan ảnh kỹ thuật số DIC

Phương pháp tương quan ảnh kỹ thuật số (DIC) là một kỹ thuật hiện đại được sử dụng để phân tích biến dạng và chuyển vị của các cấu kiện trong xây dựng. Phương pháp này hoạt động dựa trên việc theo dõi sự thay đổi vị trí của các điểm ngẫu nhiên trên bề mặt dầm trong quá trình chịu tải. DIC cho phép xây dựng trường biến dạng một cách chính xác và nhanh chóng, giúp các kỹ sư có thể đánh giá được tình trạng của dầm bê tông cốt thép một cách hiệu quả. Kết quả từ DIC có thể được so sánh với các phương pháp truyền thống để xác định tính chính xác và độ tin cậy của nó.

2.1. Quy trình thực hiện DIC

Quy trình thực hiện DIC bao gồm các bước chuẩn bị mẫu, chụp ảnh và phân tích hình ảnh. Đầu tiên, bề mặt dầm được chuẩn bị bằng cách tạo ra các điểm đánh dấu để theo dõi. Sau đó, các hình ảnh được chụp tại các giai đoạn khác nhau của quá trình chịu tải. Cuối cùng, phần mềm DIC sẽ phân tích các hình ảnh này để xác định biến dạng và chuyển vị. Kết quả thu được từ DIC không chỉ giúp đánh giá tình trạng của dầm mà còn cung cấp thông tin quan trọng cho việc thiết kế và bảo trì công trình.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng phương pháp DIC trong phân tích biến dạng dầm bê tông cốt thép là khả thi và hiệu quả. Kết quả từ các thí nghiệm cho thấy mối liên hệ giữa lực gây nứt và các đặc trưng cơ học của dầm. Việc xác định chính xác trường biến dạng giúp các kỹ sư có thể đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời, từ đó nâng cao tuổi thọ và độ an toàn của công trình. Hơn nữa, phương pháp này có thể được áp dụng rộng rãi trong các nghiên cứu về vật liệu và cơ học phá hủy, mở ra nhiều cơ hội cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực xây dựng.

3.1. Đánh giá hiệu suất của dầm

Đánh giá hiệu suất của dầm bê tông cốt thép là một phần quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho công trình. Các kết quả từ DIC cho thấy rằng, việc theo dõi và phân tích biến dạng có thể giúp phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn, từ đó có các biện pháp can thiệp kịp thời. Điều này không chỉ giúp bảo vệ tính mạng con người mà còn tiết kiệm chi phí sửa chữa và bảo trì cho các công trình xây dựng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế và đô thị hóa nhanh chóng, nhu cầu xây dựng các công trình nhà cao tầng và cầu vượt biển, sông lớn ngày càng tăng. Dầm bê tông cốt thép (BTCT) là bộ phận kết cấu quan trọng trong các công trình này, chịu tải uốn và ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, an toàn của công trình. Tuy nhiên, trong quá trình khai thác, dầm BTCT thường xuất hiện các vết nứt nhỏ li ti, phát triển dần thành vết nứt lớn gây phá hủy kết cấu. Việc quan sát và phân tích trường biến dạng, đặc biệt là vùng phát triển vết nứt (FPZs), đóng vai trò then chốt trong việc dự đoán tuổi thọ và đảm bảo an toàn kết cấu.

Mục tiêu nghiên cứu là áp dụng phương pháp tương quan ảnh kỹ thuật số (DIC) để khảo sát trường biến dạng trên bề mặt dầm BTCT chịu uốn ba điểm, đo đạc kích thước và hình dạng vết nứt theo từng cấp độ tải trọng, đồng thời kết hợp với mô phỏng phần tử hữu hạn để xây dựng mối liên hệ giữa tải trọng và các thông số cơ học phá hủy. Nghiên cứu tập trung vào dầm BTCT kích thước 200x300x3300 mm, gồm dầm bê tông thông thường và dầm bê tông sử dụng cốt liệu xỉ thép, thực hiện tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh trong năm 2017.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp phương pháp đo đạc trường biến dạng chính xác, chi phí thấp và khả năng ứng dụng thực tiễn cao trong giám sát và bảo trì kết cấu BTCT. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao độ tin cậy trong thiết kế và sửa chữa các kết cấu chịu uốn, đồng thời hỗ trợ phát triển các tiêu chuẩn kỹ thuật mới cho ngành xây dựng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Phương pháp tương quan ảnh kỹ thuật số (Digital Image Correlation - DIC) là kỹ thuật hiện đại dùng để xác định trường biến dạng và chuyển vị trên bề mặt vật thể chịu tải. DIC dựa trên việc so sánh các hình ảnh kỹ thuật số chụp trước và sau khi vật thể biến dạng, từ đó tính toán vector chuyển vị và tensor biến dạng Green–Lagrange. Các khái niệm chính bao gồm:

• Trường biến dạng (Strain field): Phân bố biến dạng theo các phương xx, yy và xy trên bề mặt dầm.
• Vùng phát triển vết nứt (FPZs): Khu vực hình thành và phát triển các vết nứt nhỏ li ti, ảnh hưởng đến độ bền và an toàn kết cấu.
• Chiều rộng và chiều dài vết nứt: Được xác định dựa trên vector chuyển vị tương đối giữa hai điểm nằm hai bên vết nứt.
• Năng lượng phá hủy (G): Đại lượng đặc trưng cho cơ học phá hủy, liên quan đến biến dạng và chuyển vị tại đầu vết nứt, được tính toán qua mối quan hệ với CTOD (Crack Tip Opening Displacement).

Ngoài ra, mô hình phần tử hữu hạn (FEM) trong phần mềm ABAQUS được sử dụng để mô phỏng ứng xử cơ học của dầm BTCT, xác định lực kéo Q trong cốt thép và các thông số cơ học phá hủy.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm:

• Hình ảnh kỹ thuật số thu thập trong quá trình thí nghiệm uốn ba điểm trên 6 dầm BTCT (3 dầm bê tông thông thường, 3 dầm bê tông sử dụng cốt liệu xỉ thép).
• Dữ liệu biến dạng thu thập từ cảm biến Strain Gauge và chuyển vị từ cảm biến LVDT.
• Kết quả mô phỏng phần tử hữu hạn trên phần mềm ABAQUS.

Phương pháp phân tích:

• Sử dụng phần mềm NCORR (mã nguồn mở tích hợp trong MATLAB) để xử lý ảnh, tính toán trường biến dạng và chuyển vị.
• So sánh kết quả biến dạng từ DIC với dữ liệu thực đo từ Strain Gauge để kiểm chứng độ chính xác (sai số khoảng 1%).
• Phân tích sự phát triển vết nứt qua các cấp tải trọng, đo chiều dài và chiều rộng vết nứt.
• Kết hợp kết quả thực nghiệm và mô phỏng FEM để xây dựng mối quan hệ giữa tải trọng và các thông số cơ học phá hủy như năng lượng phá hủy G và CTOD.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 9/2016 đến tháng 10/2017, bao gồm các bước chuẩn bị nguyên vật liệu, đúc mẫu, tiến hành thí nghiệm, xử lý dữ liệu và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Độ chính xác của phương pháp DIC: So sánh biến dạng tại vị trí đặt Strain Gauge trên dầm BTCT B22.5 ở cấp tải 89,94 kN, biến dạng đo được bằng DIC là 1046,6 µε, trong khi Strain Gauge đo được là 1043,28 µε, sai số chỉ khoảng 1%. Điều này chứng minh tính khả thi và độ tin cậy cao của phương pháp DIC trong đo đạc trường biến dạng.

2. Phân bố trường biến dạng và phát triển vết nứt: Qua các cấp tải trọng, vùng biến dạng FPZs trên bề mặt dầm được xác định rõ ràng, với chiều dài và chiều rộng vết nứt tăng dần theo tải trọng. Ví dụ, chiều dài vết nứt (Lc) và bề rộng vết nứt (Wc) có mối quan hệ tỷ lệ thuận, thể hiện qua biểu đồ tải trọng P và Lc, Wc.

3. So sánh dầm bê tông thông thường và dầm bê tông xỉ thép: Dầm sử dụng cốt liệu xỉ thép có đặc tính cơ học tương đương với dầm bê tông thông thường, tuy nhiên có sự khác biệt nhỏ về tốc độ phát triển vết nứt và năng lượng phá hủy. Các thông số cơ học như cường độ chịu kéo, năng lượng phá hủy G được xác định cụ thể cho từng loại dầm, hỗ trợ đánh giá hiệu quả sử dụng cốt liệu tái chế.

4. Mối liên hệ giữa tải trọng và cơ học phá hủy: Kết quả mô phỏng FEM kết hợp với dữ liệu DIC cho thấy mối quan hệ tuyến tính giữa lực kéo Q trong cốt thép và năng lượng phá hủy G, cũng như mối liên hệ giữa CTOD và tải trọng. Điều này giúp dự đoán chính xác trạng thái phá hủy của dầm dưới tải uốn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các phát hiện trên xuất phát từ khả năng của phương pháp DIC trong việc ghi nhận biến dạng bề mặt với độ phân giải cao, cho phép quan sát chi tiết sự phát triển vết nứt mà các phương pháp truyền thống khó thực hiện. So với các nghiên cứu trước đây sử dụng strain gauge hoặc phương pháp phần tử hữu hạn đơn thuần, DIC cung cấp dữ liệu trường biến dạng toàn diện hơn, giúp mô tả chính xác hơn quá trình phá hủy.

Việc sử dụng cốt liệu xỉ thép trong bê tông không làm giảm đáng kể tính năng cơ học của dầm, phù hợp với xu hướng phát triển vật liệu xây dựng bền vững và thân thiện môi trường. Kết quả này tương đồng với các báo cáo ngành về khả năng thay thế cốt liệu tự nhiên bằng vật liệu tái chế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ tải trọng - biến dạng, tải trọng - chiều dài vết nứt, cũng như bảng tổng hợp các thông số cơ học của từng loại dầm, giúp trực quan hóa quá trình phát triển vết nứt và đánh giá hiệu quả phương pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng rộng rãi phương pháp DIC trong giám sát kết cấu: Khuyến nghị các đơn vị thi công và bảo trì công trình sử dụng DIC để theo dõi trường biến dạng và phát hiện sớm vết nứt, nhằm nâng cao độ an toàn và tuổi thọ công trình. Thời gian triển khai có thể bắt đầu ngay trong giai đoạn nghiệm thu và bảo trì định kỳ.

2. Phát triển tiêu chuẩn kỹ thuật cho đo đạc trường biến dạng: Cần xây dựng các quy chuẩn và hướng dẫn kỹ thuật áp dụng DIC trong ngành xây dựng, đảm bảo tính đồng bộ và chính xác trong đo đạc. Chủ thể thực hiện là các cơ quan quản lý xây dựng và viện nghiên cứu, trong vòng 1-2 năm tới.

3. Khuyến khích sử dụng cốt liệu tái chế xỉ thép: Đề xuất các doanh nghiệp xây dựng và nhà sản xuất vật liệu bê tông nghiên cứu và áp dụng cốt liệu xỉ thép nhằm giảm chi phí và bảo vệ môi trường, đồng thời duy trì chất lượng kết cấu. Thời gian áp dụng có thể bắt đầu từ các dự án thí điểm trong 1-3 năm.

4. Kết hợp mô phỏng phần tử hữu hạn với dữ liệu thực nghiệm: Đề nghị các nhà nghiên cứu và kỹ sư thiết kế sử dụng mô hình FEM kết hợp với dữ liệu DIC để dự báo chính xác hơn trạng thái phá hủy và tối ưu hóa thiết kế kết cấu. Chủ thể thực hiện là các viện nghiên cứu và công ty tư vấn thiết kế, áp dụng trong các dự án quy mô lớn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư kết cấu và thiết kế xây dựng: Nghiên cứu cung cấp phương pháp đo đạc trường biến dạng chính xác, hỗ trợ thiết kế và đánh giá kết cấu chịu uốn, giúp tối ưu hóa vật liệu và đảm bảo an toàn công trình.

2. Nhà quản lý và bảo trì công trình: Thông tin về phát triển vết nứt và phương pháp giám sát hiện đại giúp lập kế hoạch bảo trì, sửa chữa kịp thời, giảm thiểu rủi ro và chi phí vận hành.

3. Nhà sản xuất vật liệu xây dựng: Kết quả nghiên cứu về cốt liệu xỉ thép cung cấp cơ sở khoa học để phát triển vật liệu bê tông tái chế, đáp ứng yêu cầu bền vững và thân thiện môi trường.

4. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng kỹ thuật số trong phân tích kết cấu, giúp nâng cao kiến thức và kỹ năng thực hành trong lĩnh vực cơ học vật liệu và kết cấu.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp tương quan ảnh kỹ thuật số (DIC) là gì?
   DIC là kỹ thuật sử dụng hình ảnh kỹ thuật số để đo đạc biến dạng và chuyển vị trên bề mặt vật thể bằng cách so sánh các hình ảnh trước và sau khi biến dạng. Ví dụ, trong nghiên cứu này, DIC giúp xác định trường biến dạng trên dầm BTCT chịu uốn.

2. DIC có ưu điểm gì so với phương pháp truyền thống?
   DIC cho phép đo đạc biến dạng toàn diện trên bề mặt, không chỉ tại một điểm như strain gauge, với độ chính xác cao và chi phí thấp hơn. Kết quả nghiên cứu cho thấy sai số giữa DIC và strain gauge chỉ khoảng 1%.

3. Cốt liệu xỉ thép có ảnh hưởng thế nào đến tính chất bê tông?
   Sử dụng xỉ thép thay thế cốt liệu lớn trong bê tông không làm giảm đáng kể cường độ và khả năng chịu lực của dầm, đồng thời góp phần giảm chi phí và bảo vệ môi trường.

4. Làm thế nào để xác định năng lượng phá hủy G trong dầm BTCT?
   Năng lượng phá hủy G được tính dựa trên mối quan hệ với CTOD và lực kéo Q trong cốt thép, sử dụng dữ liệu từ mô phỏng phần tử hữu hạn và kết quả DIC để xác định chính xác.

5. Phương pháp nghiên cứu này có thể áp dụng cho các kết cấu khác không?
   Có, DIC và mô phỏng phần tử hữu hạn có thể áp dụng rộng rãi cho nhiều loại kết cấu chịu tải khác nhau nhằm phân tích trường biến dạng và dự đoán phá hủy, giúp nâng cao độ an toàn và hiệu quả thiết kế.

Kết luận

• Phương pháp tương quan ảnh kỹ thuật số (DIC) được chứng minh là công cụ hiệu quả, chính xác trong việc đo đạc trường biến dạng và phát triển vết nứt trên dầm BTCT chịu uốn ba điểm.
• Sai số giữa kết quả DIC và đo thực nghiệm bằng Strain Gauge chỉ khoảng 1%, khẳng định độ tin cậy của phương pháp.
• Sử dụng cốt liệu xỉ thép trong bê tông không làm giảm đáng kể tính năng cơ học, mở ra hướng phát triển vật liệu xây dựng bền vững.
• Kết hợp dữ liệu DIC với mô phỏng phần tử hữu hạn giúp xây dựng mối quan hệ chính xác giữa tải trọng và các thông số cơ học phá hủy.
• Đề xuất áp dụng rộng rãi DIC trong giám sát kết cấu, phát triển tiêu chuẩn kỹ thuật và khuyến khích sử dụng vật liệu tái chế trong ngành xây dựng.

Tiếp theo, nghiên cứu sẽ mở rộng phạm vi khảo sát các loại kết cấu khác và phát triển phần mềm xử lý ảnh tự động nhằm nâng cao hiệu quả và tính ứng dụng thực tiễn. Các đơn vị nghiên cứu và doanh nghiệp xây dựng được khuyến khích hợp tác để triển khai ứng dụng phương pháp này trong thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ QUÝ ĐỨC PHÂN TÍCH TRƯỜNG BIẾN DẠNG TRONG DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU UỐN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG QUAN ẢNH KỸ THUẬT SỐ NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP SKC007470 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09/2017 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN : LÊ QUÝ ĐỨC MÃ SỐ HỌC VIÊN : 1680812 PHÂN TÍCH TRƢỜNG BIẾN DẠNG TRONG DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU UỐN BẰNG PHƢƠNG PHÁP TƢƠNG QUAN ẢNH KỸ THUẬT SỐ NGÁNH:KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD &CN Hƣớng dẫn khoa học: TS. LÊ ANH THẮNG TP. Hồ Chí Minh, tháng 9/ 2017 Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC (Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học) I.

LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: LÊ QUÝ ĐỨC Giới tính: Nam. Ngày, tháng, năm sinh: 28/07/1974 Nơi sinh: Gia Lai Quê quán: Nhơn Mỹ - An Nhơn - Bình Định Dân tộc: Kinh. Chức vụ, đơn vị công tác trƣớc khi học tập, nghiên cứu: Giám đốc công ty CP QL&SCĐB Gia Lai. Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 32A Phạm Văn Đồng - TP.

Pleiku - Gia Lai. Điện thoại cơ quan: 0269.3824528 Điện thoại nhà riêng: Fax: [phone] E-mail: Quyducdbgl@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Mở rộng Thời gian đào tạo từ: Tháng 9/1992 đến 01/1998.

Nơi học: Trƣờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng. Ngành học: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp. Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế trụ sở làm việc sở tài nguyên môi trƣờng Quảng Nam Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Trƣờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Nguyễn Thanh Bình.

Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ tháng /2016 đến 10/2017. Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật TP. Ngành học: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp. Tên luận văn: Phân tích trƣờng biến dạng trong dầm bê tông cốt thép chịu uốn bằng phƣơng pháp tƣơng quan ảnh kỹ thuật số.

Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Ngày 22/10/2017 tại Trƣờng Cao đẳng nghề Gia Lai. Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Lê Anh Thắng. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh B1.

Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 03/1998 – Công ty cổ phần quản lý và sửa chữa Cán bộ kỹ thuật 8/2002 đƣờng bộ Gia Lai 08/2002 – Công ty cổ phần quản lý và sửa chữa Đội trƣởng thi công 8/2012 đƣờng bộ Gia Lai Từ tháng Công ty cổ phần quản lý và sửa chữa Giám đốc điều hành 08/2012 đến nay đƣờng bộ Gia Lai IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: Ngày 21 tháng 11 năm 2017 Ngƣời khai ký tên ii Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “PHÂN TÍCH TRƢỜNG BIẾN DẠNG TRONG DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU UỐN BẰNG PHƢƠNG PHÁP TƢƠNG QUAN ẢNH KỸ THUẬT SỐ” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hồ Chí Minh, ngày tháng 09 năm 2017 Ngƣời thực hiện luận văn LÊ QUÝ ĐỨC iii Luan van LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập và nghiên cứu tại Trƣờng Đại học sƣ phạm Thành phố Hồ Chí Minh, Em đã đƣợc học tập và nghiên cứu trong môi trƣờng hiện đại, đầy đủ tiện nghi; đƣợc các Thầy cô nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu. Những kiến thức đó giúp em vận dụng vào cuộc sống, công việc của mình, đồng thời nó cũng không thể thiếu để giúp Em hoàn thành Luận văn.Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Nhà trƣờng và tất cả quý Thầy cô. Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Thầy hƣớng dẫn Luận văn, Thầy TS. Lê Anh Thắng, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ cho em những kiến thức sâu rộng trong suốt quá trình thực hiện Luận văn.

Sự quan tâm chỉ bảo và hƣớng dẫn thƣờng xuyên của các Thầy là động lực rất lớn giúp Em hoàn thành tốt Luận văn. Xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp - những ngƣời đã không ngừng động viên, ủng hộ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho Em trong suốt quá trình học tập và thực hiện hoàn thành Luận văn của mình. Do thời gian thực hiện đề tài không nhiều và trình độ có hạn, mặc dù đã hết sức cố gắng nhƣng trong luận văn không tránh khỏi những hạn chế nhất định, rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo cùng các bạn để luận văn hoàn thiên hơn. Xin chân thành cảm ơn! Tp.

Hồ Chí Minh, ngày tháng 09 năm 2017 Ngƣời thực hiện luận văn LÊ QUÝ ĐỨC iv Luan van TÓM TẮT ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH TRƢỜNG BIẾN DẠNG TRONG DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU UỐN BẰNG PHƢƠNG PHÁP TƢƠNG QUAN ẢNH KỸ THUẬT SỐ Phƣơng pháp tƣơng quan ảnh kỹ thuật số (DIC) là một kỹ thuật hiện đại để xây dựng trƣờng biến dạng của vật thể chịu lực.Trƣờng biến dạng và chuyển vị bao gồm biến dạng và chuyển vị theo các phƣơng xx, yy và xy. Thí nghiệm dầm bê tông cốt thép chịu uốn 3 điểm đƣợc chọn để áp dụng phƣơng pháp DIC. Bê tông cốt thép với cốt liệu là đá và xỉ đƣợc xét đến trong luận văn. Ban đầu các thông số của kỹ thuật DIC đƣợc kiểm chứng bằng so sánh biến dạng thực đo và biến dạng xác định đƣợc từ DIC.

Sau đó, kết hợp kết quả phân tích thí nghiệm uốn dầm bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn và DIC để xây dựng mối liên hệ giữa lực gây nứt và các đặc trƣng cơ bản của cơ học phá hủy cho dầm bê tông cốt thép.Kết quả nguyên cứu của đề tài cho thấy tính khả thi của việc sử dụng phƣơng pháp này cho việc xây dựng trƣờng biến dạng và xác định các đặc trƣng cơ học phá hủy của vật liệu. v Luan van ABSTRACT RESEARCH TOPIC ANALYSE THE DISPLACEMENT FIELDS IN REINFORCED CONCRETE UNDER THREE POINTS BENDING USING THE DIGITAL IMAGE CORRELATION (DIC) TECHNIQUE The digital image correlation (DIC) technique is a modern method to establish the displacement fields of the load bearing object. The deformation and displacements contain deformation and displacements in the xx, yy and xy directions. The reinforced concrete beam under three points bending experiment was chosen to apply DIC technique.

Reinforced concrete is the material with the aggregates are rock and cinder was used in this experiment. Originally, the DIC parameters were verified by comparing deformation results from physical measurement and DIC technique. Then, combining the analyzed results of the three point bending experiment by finite element method and DIC to establish the relationship between the cracking stress and the characteristics of fracture mechanic for reinforced concrete beams. The result of this research showed the feasibility of applying this technique to establish the displacement fields and determine the characteristics of fracture mechanic of the material.

vi Luan van MỤC LỤC CHƢƠNG 1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu:. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc:. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc:.

Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc. Mục tiêu đề tài nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu của đề tài. Phƣơng pháp nghiên cứu đề tài.

Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp tƣơng quan ảnh kỹ thuật số. Lý thuyết về biến dạng và chiều rộng vết nứt: .3 Xác định năng lƣợng phá hủy phát triển vết nứt (G): .1 Nguyên liệu sử dụng .1 Cốt liệu xỉ thép .2 Cốt liệu lớn (đá dăm) .3 Cốt liệu mịn (cát vàng) .2 Quy chuẩn thiết kế cấp phối bê tông đá và xỉ thép.3 Thí nghiệm cấu kiện dầm .1 Mục đích thí nghiệm .2 Dụng cụ thí nghiệm cấu kiện dầm .3 Công tác chuẩn bị .4 Trình tự thí nghiệm .5 Kiểm tra mẫu thử. Xác định độ phân giải .28 vii Luan van 4. Dầm bê tông cốt thép thƣờng B15 và B22.

Dầm bê tông cốt thép xỉ. Xác định chiếu dài và bề rộng vết nứt. Dầm bê tông cốt thép thƣờng B15 & B22. Dầm bê tông cốt thép xỉ:.

Các bƣớc mô hình hóa trên phần mền ABAQUS. Xây dựng cấu kiện. Định nghĩa vật liệu và thuộc tính mặt cắt. Định nghĩa lắp ghép cấu kiện.

Định nghĩa gán buộc. Định nghĩa tải trọng và điều kiện biên. Chia lƣới cho cấu kiện dầm. Thiết lập các bƣớc phân tích.

Thông số tính toán cho mô hình. Mô hình vật liệu bê tông. Mô hình vật liệu thép. Loại phần tử mô phỏng và tỉ lệ chia phần tử.

Kết quả mô phỏng dầm BTCT đá và dầm bê tông cốt thép xỉ:. Dầm bê tông cốt thép B15 và B22. Dầm bê tông cốt thép xỉ:. Hƣớng nghiên cứu tiếp theo.84 viii Luan van DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1: Tính chất cơ lý của xỉ thép Phú Mỹ 1 theo TCVN .2: Kết quả thí nghiệm cơ lý xỉ thép .3: Các chỉ tiêu cơ lý của đá sử dụng .4: Các chỉ tiêu cơ lý của cát sử dụng .5: Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng sử dụng .6: Bảng cấp phối bê tông xỉ và đá tự nhiên (1m3) .1: Kết quả tổng hợp số liệu vùng biến dạng dầm B22.2: Kết quả tổng hợp sớ liệu vùng biến dạng dầm xỉ .3: Tổng hợp số liệu tải trọng và bề rộng vết nứt dầm BTCT B22.4: Tổng hợp số liệu tải trọng và bề rộng vết nứt dầm BTCT B15.5: Tổng hợp số liệu thông số cơ học dầm B15 .6: Tổng hợp số liệu thông số cơ học dầm B22.7: Tổng hợp số liệu tải trọng và bề rông vết nứt dầm xỉ .8: Tổng hợp số liệu thông số cơ học dầm xỉ .1: Thông số đặc trƣng của bê tông thƣờng và bê tông xỉ.2: Thông số miền chịu nén của mô hình Hsu-Hsu.3: Thông số miền chịu kéo của mô hình Hsu-Hsu.4: Thông số đặc trƣng của cốt thép.5: Thông số đặc trƣng của mô hình IEPL.6: Loại phần tử mô phỏng dầm.7: Thông số mô hình phá hoại dẻo mô hình.8: Tổng hợp số liệu thông số cơ học dầm B15 .9: Tổng hợp số liệu thông số cơ học dầm B22.

80 ix Luan van DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Xác định ô lƣới vùng khảo sát .1: Sơ đồ vị trí hình ảnh của vùng biến dạng trƣớc và sau khi chuyển vị .2: Vẽ sơ đồ của hình ảnh phụ trên bề mặt .3: Thay đổi về vị trí tƣơng đối sau khi nứt xảy ra.