Bài toán chẩn đoán kỹ thuật công trình trong trường hợp thiếu số liệu và ứng dụng cho dầm bê tông cốt thép bị ăn mòn (TT)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Nguyễn Thanh Hưng

BÀI TỐN CHẨN ĐỐN KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH
TRONG TRƯỜNG HỢP THIẾU SỐ LIỆU VÀ ỨNG DỤNG
CHO DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP BỊ ĂN MÒN
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng và Cơng nghiệp
Mã số: 62.58.02.08

TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS Trần Văn Liên
2. GS. TS Nguyễn Văn Phó

Hà Nội - 2017


1

MỞ ĐẦU
A. Ý nghĩa khoa học và cơ sở thực tiễn
Bài tốn chẩn đốn kỹ thuật (CĐKT) cơng trình bao gồm việc khảo sát,
đánh giá trạng thái kỹ thuật của kết cấu cơng trình sau một thời gian sử dụng
ln được đặt ra đối với các nhà xây dựng. Nếu đánh giá khơng đúng trạng thái
kỹ thuật của cơng trình để có những biện pháp gia cố, sửa chữa kịp thời sẽ làm
tăng thêm mức độ nguy hiểm và mất an tồn của cơng trình. Nhưng do các
phương trình trạng thái của cơng trình là phức tạp, tính chất vật liệu phụ thuộc
vào môi trường xung quanh, tải trọng và tác động có tính chất bất thường nên

việc CĐKT cơng trình rất phức tạp, trong nhiều trường hợp cịn thiếu chính xác.
Vì vậy, bài tốn CĐKT cơng trình tuy là rất khó nhưng quan trọng, cần thiết và
thu hút được sự quan tâm của các nhà xây dựng trên thế giới và trong nước.
Khi giải quyết bài tốn CĐKT cơng trình thường xảy ra trường hợp các
tham số tính tốn là đủ số liệu hay thiếu số liệu:
- Nếu đủ số liệu cho mơ hình tất định, ta sẽ mơ hình hóa các tham số thành
các đại lượng tất định. Đây là mơ hình lý tưởng, chỉ xảy ra cho các hệ đơn giản;
- Nếu đủ số liệu cho mô hình ngẫu nhiên, ta sẽ mơ hình hóa các tham số
thành các đại lượng hay q trình ngẫu nhiên. Mơ hình ngẫu nhiên tuy khá
phức tạp nhưng đã được nghiên cứu nhiều trên thế giới và ở trong nước;
- Nếu thiếu số liệu, khơng đáp ứng được các mơ hình ngẫu nhiên, ta cần
phải mơ hình hóa tham số thành các đại lượng mờ. Mơ hình này cịn đang được
nghiên cứu và phát triển trên thế giới và trong nước.
Bài tốn CĐKT cơng trình thực tế có cả 3 loại đại lượng tất định, ngẫu
nhiên, mờ cùng tham gia. Ví dụ bài tốn chẩn đốn khả năng chịu lực cịn lại
của dầm bê tơng cốt thép (BTCT) bị ăn mịn thông qua các đo đạc chuyển vị
dầm bằng thực nghiệm.
B. Mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
B.1. Mục đích nghiên cứu của luận án này là nghiên cứu, xây dựng một
phương pháp giải bài toán CĐKT cơng trình trong trường hợp thiếu số liệu và
ứng dụng phương pháp này để chẩn đoán khả năng chịu lực cịn lại của dầm
BTCT bị ăn mịn có kể đến sự suy giảm của đường kính cốt thép và lực bám
dính giữa cốt thép và bê tơng.
B.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu gồm:
- Bài toán chẩn đoán kỹ thuật cơng trình trong trường hợp thiếu số liệu,
chứa các tham số mờ, ngẫu nhiên và tất định cùng tham gia;
- Dầm BTCT bị ăn mòn làm việc trong và ngoài giới hạn đàn hồi với các


2

mơ hình suy giảm đường kính cốt thép và mơ hình suy giảm liên kết bám dính
giữa cốt thép và bê tông đã được công bố.
B.3. Phương pháp nghiên cứu là phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp
với các phương pháp số.
C. Những kết quả chính của Luận án
1. Phân loại và thành lập bài toán CĐKT trong trường hợp thiếu số liệu
theo tiêu chuẩn độ lệch bình phương bé nhất dưới dạng bài tốn cực trị có các
tham số tất định, ngẫu nhiên và mờ cùng tham gia.
2. Đề xuất phương pháp giải bài tốn CĐKT cơng trình trong trường hợp
thiếu số liệu có các tham số tất định, ngẫu nhiên và mờ cùng tham gia, trong đó
các đại lượng mờ được chuyển về đại lượng ngẫu nhiên tương đương để sử
dụng phương pháp Monte – Carlo, thể hiện trên một sơ đồ gồm 9 bước.
3. Xây dựng thuật tốn và chương trình tính dầm BTCT bị ăn mịn theo
phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH), trong đó phần tử dầm BTCT là phần tử
thanh gồm các phần tử bê tông, phần tử cốt thép và phần tử tiếp xúc ghép lại
trên cơ sở giả thiết tiết diện phẳng.
4. Ứng dụng phương pháp đề xuất để chẩn đoán khả năng chịu lực còn lại
cho dầm BTCT bị ăn mịn trong trường hợp thiếu số liệu có kể đến sự suy giảm
đường kính cốt thép và sự suy giảm lực bám dính giữa cốt thép và bê tơng.
D. Cấu trúc của Luận án
Luận án gồm phần mở đầu, 4 chương và phần kết luận. Tài liệu tham khảo
gồm 121 tài liệu (44 tài liệu trong nước, 77 tài liệu nước ngồi). Đã cơng 9
cơng trình trong đó có 5 bài báo đăng trên các tạp chí chuyên ngành và 4 báo
cáo tại các hội nghị khoa học toàn quốc.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Chương này trình bày tổng quan các vấn đề liên quan đến lĩnh vực nghiên
cứu của luận án như phân biệt các bài toán thiết kế và bài tốn CĐKT, sơ đồ và
quy trình giải bài tốn CĐKT, phương pháp Monte – Carlo. Luận án cũng chỉ ra
khả năng ứng dụng hạn chế của các phương pháp phân tích khoảng, phương

pháp max-min dựa theo nguyên lý mở rộng của Zadeh, phương pháp tối ưu
mức α của Moller, phương pháp Monte – Carlo mờ trong lĩnh vực CĐKT cơng
trình. Ngoài ra luận án cũng tổng quan các kết quả nghiên cứu về bài tốn
CĐKT cơng trình BTCT bị ăn mịn trong và ngồi nước. Từ đó, xác định nhiệm
vụ nghiên cứu của luận án là xây dựng một phương pháp giải bài toán CĐKT
trong trường hợp thiếu số liệu, có các biến tất định, ngẫu nhiên và mờ tham gia
và ứng dụng phương pháp đề xuất vào đánh giá khả năng chịu lực còn lại của
dầm BTCT bị ăn mòn.


3

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN CHẨN ĐOÁN KỸ
THUẬT CƠNG TRÌNH TRONG TRƯỜNG HỢP THIẾU SỐ LIỆU
2.1. Mở đầu
Trong chương 2, luận án lựa chọn tiêu chuẩn độ lệch bình phương bé nhất
để giải bài tốn CĐKT trong trường hợp thiếu số liệu. Do khơng thể dùng các
thuật tốn quy hoạch tốn học thơng thường để giải bài tốn này nên tác giả đã
đề xuất một sơ đồ giải bài tốn gồm 9 bước, trong đó có bước chuyển đổi các
tham số mờ về tham số ngẫu nhiên tương đương để có thể sử dụng phương
pháp Monte – Carlo. Sau khi đưa ra một ví dụ minh họa độ tin cậy của phương
pháp đề xuất, tác giả đưa ra một ví dụ đơn giản có 2 trường hợp khác nhau để
minh họa và làm rõ phương pháp giải bài tốn.
2.2. Bài tốn CĐKT cơng trình trong trường hợp thiếu số liệu
Bài toán CĐKT thường là bài toán thiếu số liệu, có các biến tất định, ngẫu
nhiên, mờ cùng tham gia, đồng thời chỉ có nghiệm số. Các đại lượng ngẫu
nhiên được đặc trưng bằng hàm phân phối hay mật độ xác suất. Các đại lượng
mờ được đặc trưng bằng các hàm thuộc.
2.3. Thành lập bài tốn CĐKT cơng trình trong trường hợp thiếu số liệu
∗ }

Ký hiệu 𝜆⃗ = {𝜆1 , 𝜆2 , … , 𝜆𝑛 } là n tham số chẩn đoán, 𝑑⃗∗ = {𝑑1∗ , 𝑑2∗ , … , 𝑑𝑚
là m số liệu khảo sát, đo đạc được, 𝑑⃗ = {𝑑1 , 𝑑2 , … , 𝑑𝑚 } là m giá trị tương ứng
của 𝑑𝑖∗ được tính theo mơ hình lý thuyết. Tiêu chuẩn CĐKT được chọn là tiêu
chuẩn độ lệch bình phương bé nhất “Tổng bình phương sai lệch giữa số liệu
thực nghiệm với số liệu tính tốn theo mơ hình lý thuyết là bé nhất”, dẫn đến
bài tốn cực trị (III) có các biến tất định, ngẫu nhiên và mờ cùng tham gia:
𝑚

2

𝑑𝑖 (𝜆⃗)
∑ [ ∗ − 1] → 𝑚𝑖𝑛
𝑑𝑖
𝑖=1

(𝑰𝑰𝑰)
𝑣ớ𝑖 𝑐á𝑐 đ𝑖ề𝑢 𝑘𝑖ệ𝑛 {
{

𝑑𝑖 (𝜆⃗) = 𝜑𝑖 (𝜆⃗)
𝐴(𝜆⃗). 𝑋(𝜆⃗) = 𝐵(𝜆⃗)
𝑎𝑖 ≤ 𝜆𝑖 ≤ 𝑏𝑖 ; 𝑖 = 1,2, … , 𝑛

Việc giải bài toán cực trị (III) rất phức tạp do có các biến tất định, ngẫu
nhiên và mờ cùng tham gia và do hầu hết các bài tốn tính tốn kết cấu khơng
có nghiệm đóng mà chỉ có nghiệm số.
Để giải bài tốn (III), luận án đề xuất một phương pháp giải gồm nhiều
bước, trong đó sử dụng phương pháp Monte – Carlo. Khi đó, ta phải nghiên cứu
cách chuyển đổi các đại lượng mờ về các đại lượng ngẫu nhiên tương đương.
Vấn đề này đã có một số cơng trình tốn học của Dubois và Frade [60] đề cập

4

đến, nhưng các cách chuyển đổi này khó áp dụng vào lĩnh vực cơng trình do có
nhiều giả thiết tốn học phức tạp.
Bước 1: Xác định các biến chẩn đoán

Bước 2: Xác định miền biến thiên các biến chẩn đoán

Bước 3: Biến đổi tương đương các tham số mờ (nếu có) về ngẫu nhiên
tương đương để áp dụng chương trình tính tốn theo phương pháp
Monte - Carlo

Bước 4: Rời rạc hóa và lập các tổ hợp khả dĩ các biến chẩn đoán

Bước 5: Lập đầu vào khả dĩ của bài tốn phân tích kết cấu gồm các biến
chẩn đốn và các tham số đầu vào khác

Bước 6: Thực hiện phân tích kết cấu theo từng tổ hợp khả dĩ của các
(𝑗)
biến chẩn đốn và các biến đầu vào cịn lại để tính 𝑑𝑖 {𝜆⃗𝑥𝑑 }

Bước 7: Tính giá trị tổng bình phương

(𝑗)
𝐼(𝜆⃗𝑥𝑑 )

=

⃗⃗(𝑗) }
𝑑𝑖 {𝜆
𝑚
∑𝑖=1 [ ∗𝑥𝑑
𝑑

2

− 1]

𝑖

(𝑗)

Bước 8: Tìm kỳ vọng của tổng 𝐼(𝜆⃗𝑥𝑑 ) theo các tổ hợp biến chẩn đốn 𝜆⃗𝑥𝑑

(𝑗)

(0)

Bước 9: Tìm min 𝐼(𝜆⃗𝑥𝑑 )=𝐼(𝜆⃗𝑥𝑑 ) là nghiệm
{𝑗}

Hình 2.12. Sơ đồ khối giải bài tốn cực trị (III)
2.4. Chuyển đổi tham số mờ về tham số ngẫu nhiên tương đương
Trong mục này, Luận án đề xuất một cách chuyển đổi đơn giản các đại


5

lượng mờ về đại lượng ngẫu nhiên, có thể ứng dụng dễ dàng vào bài toán kỹ
thuật khi sử dụng phương pháp Monte – Carlo [11] nhưng vẫn đảm bảo tương
đương về mặt định lượng.
Hai điều kiện của phép biến đổi tương đương là:
- Diện tích dưới đường mật độ bằng 1, diện tích dưới đường hàm thuộc
cũng phải bằng 1;
- Kỳ vọng và phương sai của đại lượng ngẫu nhiên tương đương phải bằng
kỳ vọng và phương sai của đại lượng mờ.
2.5. Phương pháp giải bài tốn CĐKT cơng trình khi thiếu số liệu
Sơ đồ khối để giải bài tốn CĐKT cơng trình trong trường hợp thiếu số
liệu, cụ thể là bài toán cực trị (III), thể hiện trên hình 2.12. Do rời rạc hóa miền
các biến chẩn đốn D nên sẽ có sai số. Theo khả năng tính tốn và u cầu về
độ chính xác của lời giải, sau khi thực hiện tính tốn theo 9 bước của sơ đồ
khối, ta coi đó là “nghiệm thơ”. Để tăng độ chính xác, ta tiến hành bao nghiệm
thơ bởi một miền D '  D (D’ bé hơn D) và thực hiện tương tự theo sơ đồ khối
trên với bước lưới nhỏ hơn.
2.6. Đánh giá về sai số và tính đa trị của nghiệm bài toán chẩn đoán
Nhằm khắc phục tính vơ nghiệm của bài tốn CĐKT, thay vì chọn tiêu
chuẩn đồng nhất hóa giữa số liệu đo đạc và số liệu lý thuyết, luận án đã chọn
tiêu chuẩn độ lệch bình phương bé nhất vì các lý do sau:
- Tiêu chuẩn đồng nhất hóa giữa số liệu đo đạc và số liệu lý thuyết dẫn
đến giải hệ phương trình đại số siêu việt, phức tạp. Các phương trình có thể vô
nghiệm, đặc biệt trường hợp sai số đo đạc là lớn;
- Tiêu chuẩn độ lệch bình phương bé nhất dẫn đến bài tốn cực trị. Do đó,
ta ln chọn được nghiệm làm cho tổng bình phương sai lệch giữa số liệu thực
nghiệm và số liệu mơ hình là bé nhất, nghĩa là chọn được mơ hình lý thuyết gần
nhất với số liệu thực nghiệm. Tất nhiên, để giá trị bé nhất (2.24) càng gần với
giá trị lý tưởng thì ta phải xem xét lại 2 yếu tố: Mơ hình toán học đã sát với
thực tế chưa? và số liệu đo đạc đã đủ tin cậy chưa?. Nếu 2 yếu tố này đã thỏa
mãn thì bài tốn cực trị bao giờ cũng có lời giải vì cụ thể đối tượng đang tồn tại.

Ta nhận thấy rằng, nghiệm chẩn đoán theo sơ đồ 9 bước như trên hình
(𝑗)
2.12 có thể đa trị, nghĩa là, có nhiều giá trị khác nhau của 𝐼 (𝜆⃗𝑥𝑑 ) cùng đạt min.
Điều này được khẳng định ngay bằng tốn học vì số lượng ẩn rất lớn, trong khi
số phương trình (rút ta từ các số liệu đo đạc) lại rất hạn chế. Vì vậy để tiến tới
lời giải có ý nghĩa thực tế thì cần phải có những chỉ tiêu nào đó để chọn
nghiệm. Có 2 cách để khắc phục khó khăn trên là: Bổ sung thông tin bằng cách


6

khảo sát thêm, tất nhiên càng nhiều số liệu đo đạc tin cậy thì ta có thể chọn
nghiệm tin cậy hơn và căn cứ vào các kiến thức, tài liệu thiết kế và kinh nghiệm
của các nhà kỹ thuật để chọn nghiệm hợp lý.
2.7. Kiểm tra độ tin cậy của thuật toán đề xuất
So sánh kết quả chẩn đoán chiều dài của một dầm công xôn chịu tải trọng
ngang theo kết quả đo dao động tại một số điểm trên dầm bằng phương pháp đề
xuất với kết quả chẩn đoán đã được các tác giả Nguyễn Cao Mệnh và Trần
Trọng Tồn giải quyết, cho thấy kết quả chẩn đốn là tin cậy được.
2.8. Thí dụ tính tốn theo phương pháp đề xuất
Đưa ra một ví dụ có 2 trường hợp để minh họa và làm rõ phương pháp
giải bài toán chẩn đốn kỹ thuật cơng trình cho các trường hợp tham số là tất
định, ngẫu nhiên và mờ. Các ví dụ đã cho thấy tính khả thi và độ tin cậy của
phương pháp giải đề xuất. Từ đó, tác giả sẽ nghiên cứu bài toán chẩn đoán khả
năng chịu lực cịn lại của kết cấu bê tơng cốt thép bị ăn mịn, đây là một bài
tốn đặt ra nhiều trong thực tế nhưng chưa được giải quyết trọn vẹn.
2.9 Kết luận chương 2
1. Phân loại và thành lập bài toán CĐKT trong trường hợp thiếu số liệu
dựa vào tiêu chuẩn độ lệch bình phương bé nhất nhằm khắc phục tính vơ
nghiệm của bài tốn CĐKT mà tiêu chuẩn đồng nhất hóa thường gặp.

2. Đề xuất một sơ đồ khối gồm 9 bước để giải bài toán CĐKT trong
trường hợp thiếu số liệu, có các tham số tất định, ngẫu nhiên và mờ cùng tham
gia, đồng thời phương trình trạng thái chỉ có nghiệm số. Phương pháp này cho
phép tận dụng các thuật tốn và chương trình phân tích kết cấu tất định hiện có,
đồng thời khắc phục được các hạn chế của các phương pháp phân tích và
CĐKT cơng trình trong trường hợp thiếu số liệu hiện nay.
3. Chuyển đổi tham số mờ về ngẫu nhiên tương đương để sử dụng phương
pháp Monte – Carlo. Việc chuyển đổi được thực hiện đơn giản hơn so với các
phương pháp toán học chính xác, có thể ứng dụng dễ dàng vào bài tốn chẩn
đốn kỹ thuật cơng trình.
4. So sánh kết quả chẩn đốn chiều dài của dầm cơng xơn chịu tải trọng
ngang của Nguyễn Cao Mệnh và Trần Trọng Toàn với phương pháp đề xuất
cho thấy kết quả chẩn đoán là tin cậy, sai số bé chấp nhận được.
5. Một thí dụ có 2 trường hợp để minh họa và làm rõ phương pháp giải bài
tốn CĐKT cơng trình.


7

CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP BỊ ĂN MÒN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP PTHH VỚI CÁC SỐ LIỆU TẤT ĐỊNH
3.1. Mở đầu
Chương 3 trình bày tóm tắt ngun nhân ăn mịn, các mơ hình vật liệu bê
tơng, cốt thép và ứng dụng phương pháp PTHH lập chương trình CBS tính khả
năng chịu lực cịn lại dầm BTCT bị ăn mịn do sự suy giảm lực bám dính và
đường kính cốt thép. Chương trình này là cơ sở tính tốn tất định cho bài tốn
CĐKT ở chương sau.
3.2. Ăn mịn cốt thép trong bê tơng
Q trình ăn mịn cốt thép trong bê tơng diễn ra theo hai giai đoạn chính
như trên hình 3.1. Ăn mịn cốt thép trong bê tơng dẫn đến giảm đường kính cốt

thép (hình 3.2), nứt bê tơng do dãn nở thể tích và suy giảm lực bám dính giữa
bê tơng và cốt thép (hình 3.3). So sánh kết quả tính lực bám dính giữa bê tơng
cốt thép theo các công thức (3.3)– (3.7) với các mức độ ăn mịn khác nhau thể
hiện trên hình 3.4. Khi mức độ ăn mịn là trên 2,5% thì ta có thể xem mối quan
hệ giữa sự suy giảm đường kính cốt thép do ăn mịn và lực bám dính là khơng
có và có thể xem chúng là các biến khác nhau.
x

0
x

x
R

R

0
t1

t2

Hình 3.1. Q trình ăn mịn cốt thép
trong bê tơng

Hình 3.2. Mặt cắt ngang còn lại của
thép



1

 max

0.8

 max
'

0.6
0.4

f

Lee et.al (2002) -M40

0.2

 'f
s' s
1

1

s

2

s'

3

s

3

s

Hình 3.3. Biểu đồ quan hệ lực bám
dính  và độ trượt s cho trường hợp cốt
thép khơng bị ăn mịn
3.3. Thí nghiệm dầm BTCT bị ăn mòn

Cabrera (1996) - M25
Chung et.al (2004) - M20
Bhargava et.al (2007) -M40

0
0

2.5

5

7.5

10

Hình 3.4. Ảnh hưởng của mức độ ăn
mịn đến tỷ số lực bám dính [95]

8

Rodriguez và cộng sự đã nghiên cứu rất chi tiết trong phịng thí nghiệm về
ảnh hưởng của sự ăn mịn cốt thép đến khả năng chịu lực của dầm BTCT. Số
lượng mẫu dầm BTCT nghiên cứu là 31 với các mức độ ăn mịn khác nhau
(hình 3.5). Bản đồ chi tiết đường nứt bê tông được thiết lập cho từng dầm (hình
3.6). Từ bản đồ này, Rodriguez và cộng sự đã đưa ra dự báo mức suy giảm lực
bám dính giữa bê tông và cốt thép max. Bốn dạng phá hoại cũng như thứ tự phá
hoại khác nhau đã được quan sát (hình 3.8).

200

1

1
150
2300

1-1

Hình 3.5. Cấu tạo dầm thí nghiệm bê tơng cốt thép của Rodriguez
1
2.0
1.5

0.3

1.2

1.2
0.3
0.5

1.0

0.2
0.3

0.7

0.2
2.4

1.3

1.4
0.3

0.7
1.5

1.0

1.0

2
0.2

3

1
2

34

0.6

0.4

1.2

1.5

0.9

0.8

1.5

3
2.0

2.0
0.8

0.4

0.2
0.8

1.7
0.3

0.7

1.0
0.3

0.8

0.3

1.0

0.6

0.2

0.5

0.7

Hình 3.6. Sơ đồ vết nứt do sự ăn mịn của dầm
P

P

200

2
4

3
1

800

400

800

Hình 3.8. Các dạng phá hoại quan sát được trên dầm
Luận án chỉ xét dạng phá hoại 1 của dầm BTCT do cốt thép bị ăn mịn.
3.4. Mơ hình vật liệu bê tơng và cốt thép (hình 3.10 và 3.11)


9

a)

b)





fcc
fct
Ec

K

E

 su

tu





fct K

Hình 3.10. Mơ hình ứng suất biến dạng của bê tơng khi nén (a), khi kéo (b)
a)

b)




EST

fsy

fsy

Es

su





Hình 3.11. Mơ hình ứng suất biến dạng của cốt thép
3.5. Mơ hình PTHH tính tốn dầm bê tơng cốt thép bị ăn mịn
Khi giải bài tốn CĐKT dầm BTCT bị ăn mịn, ta gặp một số khó khăn:
- Các chương trình hiện nay về tính tốn dầm BTCT có xét đến sự ăn
mòn cốt thép như Ansys, Atena, Abaqus, Diana,... đòi hỏi phải chia dầm thành
nhiều phần tử. Ví dụ: Ali Ghods phải chia 100 đến 300 phần tử theo mỗi trục
[68], Yang Xiaoming cũng phải sử dụng hàng ngàn phần tử để phân tích [112];
- Việc tính tốn dầm BTCT bị ăn mịn là bài tốn phi tuyến vật lý, phải
dùng phép giải lặp như Newton – Raphson, Newton – Raphson cải tiến,...;
- Bản thân phương pháp giải bài toán CĐKT cơng trình trong trường hợp
thiếu số liệu đề xuất ở chương 2 dẫn đến sử dụng phương pháp Monte – Carlo
cũng là một phép giải rất nhiều lần.
Do đó cần thiết phải lập một chương trình PTHH tính dầm BTCT bị ăn
mịn nhỏ gọn, nhanh hơn và có thể kết hợp với thuật toán chẩn đoán dầm BTCT
bị ăn mòn trong trường hợp thiếu số liệu đề xuất ở chương 2.
Phần tử dầm BTCT có kể đến lực bám dính bao gồm ba phần tử ghép lại
như hình 3.12: a) phần tử bê tông, b) phần tử cốt thép và c) phần tử tiếp xúc.
Mỗi đầu phần tử dầm bê tơng cốt thép có nhiều điểm nút:
- Các điểm nút liên kết phần tử bê tông và phần tử tiếp xúc, điểm nút này
có 3 bậc tự do gồm chuyển vị theo trục X, Y và góc xoay quanh trục Z;


10

- Các điểm nút liên kết phần tử tiếp xúc với phần tử cốt thép, mỗi điểm
nút này có 1 bậc tự do là chuyển vị dọc trục X.
Chuyển vị nút của phần tử dầm BTCT gồm chuyển vị dọc u, chuyển vị
ngang w, góc xoay  và chuyển vị dọc của cốt thép 𝑢𝑠𝑖 , trong đó số lượng ẩn 𝑢𝑠𝑖
phụ thuộc vào số lượng thanh thép trong dầm.
Y

Z

X

y

Hình 3.12. Phần tử dầm bê tơng cốt thép

1

3

4

1

2

2

3
1

4
2

Hình 3.15. Phần tử cốt thép

3,4
t

y

Hình 3.14. Phần tử bê tơng

1,2

Hình 3.16. Phần tử tiếp xúc: a) Mặt cắt dọc; b) Mặt cắt ngang
Phần tử bê tông gồm chuyển vị dọc xấp xỉ theo 𝑢 = 𝑁𝑢1 𝑢1 +𝑁𝑢2 𝑢2 với
𝑁𝑢1 = 1 − 𝑥⁄𝐿; 𝑁𝑢2 = 𝑥⁄𝐿, chuyển vị ngang 𝑤 = 𝑁𝑤1 𝑤1 +𝑁𝑤2 𝜃1 +𝑁𝑤3 𝑤2 +
𝑁𝑤4 𝜃2 với 𝑁𝑤1 , 𝑁𝑤2 , 𝑁𝑤3 và 𝑁𝑤4 là các hàm dạng Hermite (hình 3.14).
Phần tử cốt thép chỉ có chuyển vị dọc theo trục X như hình 3.15. Sử dụng
giả thiết tiết diện phẳng, tính được:
𝑢𝑠 = 𝑁𝑠1 𝑤1 + 𝑁𝑠2 𝜃1 + 𝑁𝑠3 𝑤2 +𝑁𝑠4 𝜃2 + 𝑁𝑠5 𝑢𝑠1 + 𝑁𝑠6 𝑢𝑠2

(3.22)

trong đó 𝑁𝑠1 , 𝑁𝑠2 , 𝑁𝑠3 , 𝑁𝑠4 , 𝑁𝑠5 , 𝑁𝑠6 là các hàm dạng của phần tử cốt thép:


11

𝑁𝑠1 = −𝑦𝑖 𝑁𝑤′ 1 ; 𝑁𝑠2 = −𝑦𝑖 (𝑁𝑤′ 2 − NΔ1 ); 𝑁𝑠3 = −𝑦𝑖 𝑁𝑤′ 3

(3.23)

𝑁𝑠4 = −𝑦𝑖 (𝑁𝑤′ 4 − NΔ2 ); 𝑁𝑠5 = 1 − 𝑥⁄𝐿 ; 𝑁𝑠6 = 𝑥⁄𝐿

Phần tử tiếp xúc giữa cốt thép và bê tơng như hình 3.16. Giả thiết chiều
dày của phần tử tiếp xúc thứ i là t thì biến dạng trượt của phần tử có dạng:
γi =

Δi 1
= [NΔ1 (𝑢1 − 𝑦𝑖 𝜃1 − 𝑢𝑠1 ) + NΔ2 (𝑢2 − 𝑦𝑖 𝜃2 − 𝑢𝑠2 )]
t
t

(3.27)

Từ đó, luận án đã xác định được ma trận biến dạng của 3 loại phần tử bê
tông, phần tử cốt thép và phần tử tiếp xúc trong phần tử dầm BTCT. Thay các
biểu thức của chuyển vị và biến dạng vào phương trình cân bằng [115], ta nhận
được phương trình cân bằng tĩnh cho bài toán biến dạng bé và phi tuyến vật lý:
𝑃 (𝜎 ) = 𝑓

(3.30)

trong đó P() và f tương ứng là véc tơ ứng lực và véc tơ tải trọng ngoài:
𝑃 = ∑𝑒 𝑃𝑒 (𝜎) ; 𝑃𝑒 (𝜎) = ∫𝑉 𝐵𝑇 𝜎𝑑𝑉 ;

(3.31)

𝑓 = ∑𝑒 𝑓 𝑒 ; 𝑓 𝑒 = ∫𝑉 𝑁 𝑇 𝑏𝑑𝑉 + ∫𝑆 𝑁 𝑇 𝑡̅𝑑𝑆;

(3.32)

𝑒

𝑒

𝑒

Trường hợp đàn hồi tuyến tính  = D, ta nhận được:
(3.33)

𝑓(𝜎) = (∫Ω 𝐵𝑇 𝐷𝐵𝑑Ω) 𝑢̃ = 𝐾𝑢̃;
trong đó K gọi là ma trận độ cứng của phần tử.

Luận án sử dụng phương pháp Newton – Raphson cải tiến để giải (3.30).
y

Asi

ci

Aci
M

yi

h

y

Asi

x

N

ci

Aci

M

yi

h



b

x

0



b

Hình 3.18. Chia thớ mặt cắt ngang của tiết diện thanh
Ứng suất tại mỗi thớ (hình 3.18) của phần tử bê tơng tính theo đường
cong ứng suất biến dạng của bê tơng (hình 3.10). Giả thiết ứng suất trong cốt
𝜎𝑠 −𝜎𝑠
thép phân bố tuyến tính 𝜎𝑠 = 𝜎𝑠1 + 2 1 𝑥 với 𝜎𝑠1 là ứng suất tại điểm đầu và
𝐿
𝜎𝑠2 là ứng suất tại điểm cuối của phần tử như hình 3.12. Tương tự, giả thiết ứng


12

suất trong phần tử tiếp xúc phân bố tuyến tính có dạng 𝜏𝑠 = 𝜏𝑠1 +

𝜏𝑠2 −𝜏𝑠1
𝐿

𝑥.

3.6. Xây dựng chương trình tính tốn dầm bê tơng cốt thép bị ăn mòn
Bắt đầu

Xây dựng ma trận độ cứng các phần tử của hệ

Thực hiện các bước lặp thứ i

Xác định véc tơ ngoại lực mới nếu có pi

Xác định phản lực của các phần tử trong kết cấu

Tính tốn tải trọng không cân bằng

Thiết lập giá trị ban đầu cho số gia chuyển vị

Tạo vòng lặp mới

Số gia chuyển vị j

Thêm số gia chuyển vị

Tính tốn mơ men dẻo của tiết diện

Xác định phản lực của các phần tử trong kết cấu

Tính tốn tải trọng khơng cân bằng
Khơng hội tụ

Tính tốn sai số
Hội tụ

Thêm chuyển vị tính được vào chuyển vị bước trước

Kết thúc

Hình 3.19. Sơ đồ khối chương trình CBS tính dầm BTCT bị ăn mịn


13

Luận án đã xây dựng được một chương trình tính tốn cho dầm BTCT bị
ăn mịn với sơ đồ khối trên hình 3.19. Chương trình CBS sử dụng các mơ hình

vật liệu của bê tơng trên hình 3.10, cốt thép trong hình 3.11b, ăn mịn cốt thép
trên hình 3.2 và quan hệ lực bám dính đối với cốt thép như hình 3.3.
Trong q trình tính tốn, tải trọng tác dụng lên dầm (khơng bị ăn mịn
hay bị ăn mịn) được giả thiết là tăng từ từ cho đến khi cốt thép chịu kéo tại tiết
diện nguy hiểm bị chảy dẻo hoàn toàn, tương ứng với dạng phá hoại dẻo hay
dạng phá hoại 1 trên hình 3.8.
Khi tính tốn cốt thép bị ăn mịn, chương trình cũng giả thiết các thanh
cốt thép bị ăn mòn là đều theo chiều dài thanh với giá trị ăn mịn là giá trị trung
bình [55]. Việc xem xét mức độ ăn mòn khác nhau trên từng phần tử hay trên
phạm vi nhỏ hơn vượt ra ngoài phạm vi nghiên cứu của luận án.
Để đơn giản cho mơ phỏng ứng xử của dầm, ta có thể xem mức độ ăn mịn
trung bình của cốt thép chịu kéo và chịu nén là tương tự nhau. Trường hợp
không có dữ liệu thí nghiệm, ta giả thiết lực bám dính của các thanh thép bị ăn
mịn giảm tới 65% lực bám dính max [89, 90].
Đối với cốt thép chịu kéo bị ăn mịn thì mối quan hệ ứng suất và liên kết
bám dính bị thu nhỏ lại bởi hệ số 0,65. Đối với cốt thép chịu nén bị ăn mịn,
đường cong ứng suất và liên kết bám dính ban đầu khơng thay đổi.
Chương trình được lập có xét đến các trường hợp dầm bê tơng khơng có
cốt đai và có cốt đai:
- Khi khơng có cốt thép đai thì chọn cường độ bê tông tương ứng với bê
tông không bị hạn chế nở hơng (hình 3.3);
- Do cốt thép đai chỉ ảnh hưởng đến cường độ của bê tông, tương đương
với bê tông bị hạn chế nở hông, nên ta chỉ cần thay đồi cường độ bê tông từ số
liệu nhập, khơng cần phải thay đổi chương trình.
3.7. Kiểm tra độ tin cậy của chương trình tính tốn

200

b
150

800

400

800

150

Hình 3.20. Dầm đơn giản chịu tải thử nghiệm

h=200
d=169
b=150

h

P
d

P


14

Hình 3.25 là so sánh các kết quả tính tốn đường cong quan hệ tải trọng
và chuyển vị tại tiết diện giữa nhịp theo chương trình CBS, chương trình Ansys
của Ali Ghods và kết quả thực nghiệm của Rodriguez và các cộng sự cho
trường hợp dầm khơng bị ăn mịn (dầm D111), và dầm đã bị ăn mòn (dầm
D115) nên phải xét đến sự suy giảm của lực bám dính giữa bê tông và cốt thép.

Ta nhận thấy kết quả tính cho dầm đã bị ăn mịn theo chương trình CBS rất gần
với kết quả tính tốn bằng Ansys của Ali Ghods và kết quả thực nghiệm. Mặt
khác, ta cũng nhận thấy rằng khi bị ăn mịn thì khả năng chịu tải trọng của dầm
là giảm đáng kể. Như vậy, chương trình CBS là tin cậy, có thể dùng cho tính
tốn chuyển vị của dầm BTCT bị ăn mịn với sai số nhỏ, chấp nhận được
45

14

40

12

Tải trọng (kN)

30
25

Ket qua TN (D115)

20

ANSYS của Ali Ghods (D 115)

15

ATENA (D115)

10

CBS (D115)

Mô men (kN.m)

35

10
8
6
4
2

5

0

0
0

0.01

0.02

0.03

0.04

Chuyển vị giữa nhịp của dầm (m)

0.05

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

Góc xoay (Rad/m)

Hình 3.25. So sánh kết quả tính của dầm Hình 3.26. Biểu đồ quan hệ mơ men
bị ăn mịn (dầm D115)
và góc xoay tại tiết diện giữa nhịp
Hình 3.26 là biểu đồ quan hệ mơ men và góc xoay tại tiết diện giữa nhịp
theo chương trình CBS để xác định khả năng chịu lực của dầm D115. Ta nhận
thấy khả năng chịu mômen uốn còn lại của dầm theo kết quả thực nghiệm là
11,6kNm [89, 90], trong khi kết quả tính theo chương trình CBS là 12,03kNm.
Như vậy, sai số tính tốn so với kết quả thực nghiệm là 3,5%.
3.8. Ảnh hưởng của sự suy giảm đường kính cốt thép và lực bám dính
Hình 3.27 thể hiện kết quả khảo sát ảnh hưởng của sự suy giảm đường
kính cốt thép bị ăn mịn, trong đó giả thiết ăn mịn là đều dọc thanh, đến khả
năng chịu tải trọng của dầm BTCT theo chương trình CBS với các trường hợp
suy giảm đường kính cốt thép từ 3% đến 15%. Ta nhận thấy rằng, sự suy giảm

đường cốt thép làm giảm đáng kể đến khả năng chịu tải của dầm: khi đường
kính cốt thép giảm 3% thì khả năng chịu lực của dầm giảm 11,93% so với
trường hợp khơng bị ăn mịn; khi đường kính cốt thép giảm 15% thì khả năng
chịu tải của dầm giảm 23,8% so với trường hợp khơng bị ăn mịn.


15

Hình 3.28 thể hiện kết quả khảo sát ảnh hưởng của sự suy giảm lực bám
dính giữa cốt thép và bê tơng khi bị ăn mịn đến khả năng chịu tải trọng của
dầm BTCT theo chương trình CBS với các trường hợp max=4.5MPa; 5,5MPa;
...; 7MPa. Ta nhận thấy khi lực bám dính bị suy giảm mạnh thì ảnh hưởng rất
lớn đến khả năng chịu lực của dầm BTCT.
45
35

Tải trọng (kN)

Tải trọng (kN)

40
30
25

Đường kính giảm 3%
Đường kính giảm 5%
Đường kính giảm 9%
Đường kính giảm 12%
Đường kính giảm 15%

20
15
10
5
0
0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

Chuyển vị giữa nhịp của dầm (m)

Hình 3.27. Kết quả tính khi đường
kính cốt thép thay đổi

50
45
40
35
30
25
20
15

10
5
0

Tmax = 7.0Mpa
Tmax = 6.5Mpa
Tmax = 5.5Mpa
Tmax = 4.5Mpa

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

Chuyển vị giữa nhịp của dầm (m)

Hình 3.28. Kết quả tính khi lực bám
dính thay đổi

3.9. Kết luận chương 3
1. Khi dầm BTCT bị ăn mịn thì các tham số như đường kính cốt thép Φ,
lực bám dính max là tham số khó có thể đo đạc được. Khi mức độ ăn mịn trên
2,5% có thể coi Φ, max khơng có mối quan hệ, là hai biến độc lập. Khi khơng

có số liệu thực nghiệm thì có thể lấy max trong khoảng 65%-80%. Đây là cơ sở
lựa chọn biến và miền biến thiên của biến chẩn đoán.
2. Xây dựng được thuật tốn và chương trình CBS, khảo sát sự ảnh hưởng
của sự suy giảm Φ, max. Chương trình đảm bảo tin cậy, sai số chấp nhận được.
CHƯƠNG 4. CHẨN ĐOÁN DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP BỊ ĂN MỊN
TRONG TRƯỜNG HỢP THIẾU SỐ LIỆU
4.1. Mở đầu
Quy trình hiện nay về đánh giá khả năng chịu lực còn lại của kết cấu
BTCT bị ăn mịn chưa đáp ứng được bài tốn thực tế đặt ra trong trường hợp
thiếu số liệu. Dưới đây, luận án sẽ kết hợp những kết quả đạt được của chương
2 và chương 3, để xây dựng một sơ đồ khối giải bài toán chẩn đoán cho dầm
BTCT bị ăn mịn. Độ tin cậy của thuật tốn được kiểm chứng thơng qua việc so
sánh các kết quả tính tốn theo thuật toán của luận án với kết quả thực nghiệm
của Rodriguez et al. [89, 90] và của Mangatet al. [79], từ đó rút ra nhận xét và
kết luận về các kết quả đạt được.


16

4.2. Khảo sát chi tiết các tham số trên dầm bê tơng cốt thép bị ăn mịn
u cầu khảo sát là thu được các số liệu về tình trạng hư hỏng của kết
cấu, cụ thể là lượng hóa bằng số liệu và bằng hình ảnh những vấn đề sau:
- Sai lệch kích thước hình học của kết cấu;
- Chất lượng bê tông thể hiện qua cường độ bê tông;
- Biến dạng kết cấu thể hiện qua độ võng kết cấu;
- Các đặc trưng vết nứt như số lượng, chiều rộng, chiều dài, chiều sâu và
hướng vết nứt;
- Mức độ ăn mòn hay mức độ rỉ cốt thép.
Một số vấn đề tồn tại trong việc đánh giá kết cấu:
- Xác định cường độ của bê tơng địi hỏi một số lượng mẫu đủ lớn để

thống kê. Ngược lại nếu số lượng mẫu không đủ lớn dẫn đến kết quả sai số lớn;
- Xác định đường kính thực cịn lại của cốt thép là rất khó, nên chỉ có thể
dự báo biến thiên trong một khoảng nào đó.;
- Cốt thép bị ăn mịn, khó có thể xác định được max. Do vậy, khi tính tốn
khả năng chịu lực thường coi là bám dính tuyệt đối.
4.3. Quy trình cơ bản chẩn đốn dầm bê tơng cốt thép bị ăn mịn
f(  max)

f  f cc

1
0

a1

b1



0

a2

f

f

b2

ccj

0

cc

 maxj

a3

b3

 max

Hình 4.1. Mơ hình tổ hợp khả dĩ của 1 với các biến ngẫu nhiên
f(  max)

f  f cc

i
0

a1

b1



0

a2

f

ccj

b2

f

cc

0

a3

 maxj

b3

 max

Hình 4.2. Mơ hình tổ hợp khả dĩ của (ϕ1 , ϕ2 , … , ϕn ) với các biến ngẫu nhiên


17

1. Xác định biến chẩn đoán: Chọn biến chẩn đoán là đường kính cốt thép
() vì khi khảo sát rất khó thu thập thơng tin về đường kính cốt thép cịn lại.
2. Miền biến thiên của biến chẩn đốn: Dựa vào thiết kế, tiêu chuẩn, có
thể ước lượng  cịn lại nằm trong một khoảng.

3. Xác định các tham số đầu vào của bài toán: b,h và P là đại lượng tất
định; fcc là đại lượng ngẫu nhiên; max đại lượng mờ.
Biến chẩn đoán 
Xác định miền biến thiên của 
Chuyển đổi tham số mờ max về ngẫu nhiên

Bắt đầu
Rời rạc : (𝜙1 , 𝜙2 , … , 𝜙𝑛 )

i=1

j=1

Gieo các biến ngẫu nhiên: fcc và max

Chạy chương trình CBS: với (𝜙𝑖 , 𝑓𝑐𝑐𝑗 , 𝜏𝑚𝑎𝑥,𝑗 )
Ghi nhận tập giá trị {yj}

j=j+1

1

Tính giá trị ước lượng kỳ vọng 𝑦̅𝑖 = ∑𝑁
𝑗=1 𝑦𝑗
𝑁

i=i+1
Ghi nhận các giá trị 𝑦̅𝑖 ; i = 1, 2, … n

Tính 𝐼𝑖 = (𝑦̅𝑖 − 𝑦 ∗ )2 ; i =1, 2, …n

Nghiệm chẩn đoán là 0 ứng với Imin

Kết thúc


18

4. Chuyển đổi tham số mờ về tham số ngẫu nhiên tương đương: Đại lượng
mờ được chuyển đổi tương đương về đại lượng ngẫu nhiên.
5. Rời rạc hóa tham số chẩn đoán: Biến chẩn đoán , dựa vào mức độ sai
số để có thể rời rạc hóa  trong khoảng [a, b] thành các giá trị.
6. Thành lập các tổ hợp khả dĩ theo biến chẩn đốn (hình 4.1 - 4.2)
7. Tính kết cấu theo chương trình CBS với từng tổ hợp: Mỗi i tính bằng
CBS tìm được chuyển vị ngẫu nhiên {yi}.
8. Tìm giá trị kỳ vọng theo từng giá trị biến chẩn đốn: Từ {yi} tìm được
một giá trị kỳ vọng 𝑦̅𝑖 .
9. Tính các giá trị Ii theo tiêu chuẩn: tìm giá trị Ii theo 𝐼𝑖 = (𝑦̅𝑖 − 𝑦 ∗ )2
Từ đó, với các giá trị rời rạc của biến chẩn đoán được các giá trị (𝐼1 , 𝐼2 , … , 𝐼𝑛 ).
10. Xác định nghiệm chẩn đốn: Từ kết quả tính 𝐼 = (𝐼1 , 𝐼2 , … , 𝐼𝑛 ),,
giá trị tính tốn tương ứng với Imin là nghiệm của bài toán ứng với giá trị 0.
4.4. Sơ đồ khối chương trình chẩn đốn dầm BTCT bị ăn mịn (hình 4.3)
4.5. Chẩn đốn dầm bê tơng cốt thép bị ăn mịn
50
45
40
35
30
25
20
15

10
5
0

80
70
60

Kết quả TN (D111 ăn mòn 0%)
Kết qủa TN (D115 ăn mòn 6,7%)
Kết quả CĐ (D115 ăn mòn 7,12%)

Tải trọng (kN)

Tải trọng (kN)

4.5.1. Theo kết quả thực nghiệm của Rodriguez và cộng sự (hình 4.5).

50
40

Kết quả TN (ăn mịn 0%)

30

Kết quả TN (ăn mòn 7,5%)

20

Kết quả CĐ (ăn mòn 7,08%)

10
0

0

0.01

0.02

0.03

0.04

Chuyển vị giữa nhịp của dầm (m)

0.05

0

5

10

15

Chuyển vị giữa nhịp của dầm (mm)

Hình 4.5. Đồ thị quan hệ tải trọng và
Hình 4.9. Đồ thị quan hệ tải trọng và

chuyển vị giữa nhịp theo thí nghiệm của chuyển vị giữa nhịp theo thí nghiệm
Rodriguez và cộng sự
của Mangat và cộng sự
Theo kết quả thực nghiệm của Rodriguez và cộng sự đường kính cốt thép
giảm mức trung bình là 6,7%, kết quả chẩn đốn theo thuật tốn là 7,12%. Hình


19

4.5 là đồ thị quan hệ tải trọng và chuyển vị giữa nhịp theo thí nghiệm của
Rodriguez và cộng sự và theo kết quả chẩn đốn. Khi đó khả năng chịu tải
trọng của dầm giảm đi 25.3% tương ứng với mômen M=9,24kNm.
4.5.2. Theo kết quả thực nghiệm của Mangat và cộng sự (hình 4.9).
Theo kết quả thực nghiệm của Mangat và cộng sự đường kính cốt thép
giảm mức trung bình là 7,5%, kết quả chẩn đoán theo thuật toán là 7,08%. Hình
4.9 là đồ thị quan hệ tải trọng và chuyển vị giữa nhịp theo thí nghiệm của
Mangat và cộng sự và theo kết quả chẩn đốn. Khi đó khả năng chịu tải trọng
của dầm giảm đi 52,3% tương ứng với mơmen M=9,5kNm.
4.5.3. Khi có số liệu đo chuyển vị có từ 1 đến 2 điểm đo
Đối với bài tốn chẩn đoán theo thuật toán được đề xuất, kết quả chẩn
đốn cho thấy, nếu có được số điểm đo tăng lên thì sẽ cho kết quả chẩn đốn
gần với trạng thái thực của kết cấu hơn, tuy nhiên thời gian tính tốn sẽ tăng lên
rất lớn. Do vậy tùy thuộc vào mức độ yêu cầu và khả năng khảo sát, đo đạc
được của bài toán để lựa chọn mức độ chính xác cho kết quả tính tốn
4.6. Kết luận chương 4
1. Quy trình khảo sát chi tiết các tham số cho dầm BTCT bị ăn mòn theo
một số tiêu chuẩn hiện nay chưa đáp ứng được yêu cầu do thiếu số liệu.
2. Trong chương này, luận án đã đề xuất một quy trình và sơ đồ khối chẩn
đốn dầm BTCT bị ăn mòn trong trường hợp thiếu số liệu.
3. Để kiểm chứng, luận án đã giải 2 bài toán chẩn đốn khả năng chịu lực

cịn lại cho dầm BTCT bị ăn mòn theo 2 kết quả thực nghiệm đã được cơng bố.
Kết quả chẩn đốn là phù hợp với kết quả thực nghiệm và đủ tin cậy.
KẾT LUẬN CHUNG
Những kết quả mới chủ yếu đạt được trong luận án như sau:
1. Phân loại và thành lập bài toán CĐKT trong trường hợp thiếu số liệu
theo tiêu chuẩn “Tổng bình phương sai lệch giữa số liệu thực nghiệm với số
liệu mô hình lý thuyết là bé nhất” dưới dạng bài tốn cực trị có các tham số tất
định, ngẫu nhiên và mờ cùng tham gia, đồng thời phương trình trạng thái của
kết cấu khơng có nghiệm đóng mà chỉ có nghiệm số nên khơng đưa được về bài
tốn quy hoạch tốn học thơng thường.
2. Đề xuất phương pháp giải bài tốn CĐKT cơng trình trong trường hợp
thiếu số liệu trên đây, thể hiện trên một sơ đồ gồm 9 bước. Trong đó các tham
số mờ được chuyển đổi về tham số ngẫu nhiên tương đương để thực hiện được
phương pháp Monte – Carlo. Việc chuyển đổi này được thực hiện đơn giản hơn


20

so với các phương pháp tốn học chính xác, có thể ứng dụng dễ dàng vào các
bài toán chẩn đoán kỹ thuật cơng trình. So sánh kết quả chẩn đốn với các kết
quả đã công bố cho thấy phương pháp đề xuất đảm bảo độ tin cậy. Phương
pháp này cho phép tận dụng các thuật tốn và chương trình phân tích kết cấu tất
định hiện có, đồng thời khắc phục được các hạn chế của các phương pháp phân
tích và chẩn đốn kỹ thuật cơng trình trong trường hợp thiếu số liệu.
3. Xây dựng được chương trình CBS tính tốn dầm bê tơng cốt thép bị ăn
mịn theo phương pháp PTHH bằng ngơn ngữ lập trình Delphi để ứng dụng
được phương pháp giải bài tốn chẩn đốn kỹ thuật cơng trình trong trường hợp
thiếu số liệu đề xuất ở chương 2. So sánh kết quả tính đường cong tải trọng và
chuyển vị tại giữa nhịp của dầm theo chương trình với kết quả thực nghiệm cho
thấy kết quả tính tốn là tin cậy được. Chương trình CBS là cơ sở tính tốn tất

định cho bài tốn chẩn đốn dầm bê tơng cốt thép bị ăn mịn trong trường hợp
thiếu số liệu, có các tham số tất định, ngẫu nhiên và mờ cùng tham gia.
4. Đã đề xuất một số bước chính của quy trình và sơ đồ khối chẩn đốn
dầm bê tơng cốt thép bị ăn mịn trong trường hợp thiếu số liệu. Đó là kết quả
việc ứng dụng phương pháp giải bài toán chẩn đoán trong trường hợp thiếu số
liệu, có các tham số tất định, ngẫu nhiên và mờ cùng tham gia, vào bài toán
chẩn đoán khả năng chịu lực cịn lại của dầm bê tơng cốt thép bị ăn mịn. So
sánh kết quả chẩn đốn theo một số bước chính của quy trình đề xuất với 2 kết
quả thực nghiệm của các tác giả Rodriguez cùng cộng sự và tác giả Mangat
cùng cộng sự, cho thấy là nghiệm chẩn đốn tìm được là phù hợp với kết quả
thực nghiệm và đủ tin cậy.


21

CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CĨ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ
1. Nguyễn Thanh Hưng (2009), Ứng dụng lý thuyết độ tin cậy vào việc khảo sát và
đánh giá độ tin cậy của sàn phằng bê tông ứng lực trước, Tạp chí KHCN Xây
dựng, số 2 - 2009, Viện KHCN Xây dựng - Bộ Xây dựng, tr. 6-11.
2. Nguyễn Thanh Hưng (2009), Đánh giá sự an toàn kết cấu khung phẳng bê tông
cốt thép nhiều tầng chịu tải trọng gió mờ, Tạp chí kết cấu & Cơng nghệ xây
dựng, số 1 - 2009, Hội kết cấu và Công nghệ Xây dựng Việt Nam, tr. 42-49.
3. Nguyễn Thanh Hưng (2011), Đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu trong trường hợp thiếu số liệu quan sát, đo đạc, Tạp chí KHCN Xây dựng, số 1 - 2011,
Viện KHCN Xây dựng - Bộ Xây dựng, tr. 18-25.
4. Nguyễn Thanh Hưng (2011), Đánh giá tuổi thọ cơng trình bê tơng cốt thép bị ăn
mòn, Kỷ yếu Hội nghị KHCN trường ĐHXD, Hà Nội lần thứ 16, tr. 266-281.
5. Nguyễn Thanh Hưng (2013), Về một phương pháp chẩn đoán kỹ thuật cơng trình
bằng các số liệu đo tĩnh, Tạp chí kết cấu & Công nghệ xây dựng, số 11 - 2013,
Hội kết cấu và Công nghệ Xây dựng Việt Nam, tr. 39-46.

6. Nguyễn Văn Phó, Trần Văn Liên, Nguyễn Thanh Hưng (2013), Một phương
pháp giải bài toán chẩn đoán kỹ thuật cơng trình theo tiêu chuẩn đồng nhất hóa
giữa số liệu thực nghiệm và số liệu theo mơ hình, Tạp chí Kết cấu & Công
nghệ xây dựng, số 14 - 2013, Hội Kết cấu và Công nghệ Xây dựng Việt Nam,
tr. 66-73.
7. Nguyễn Thanh Hưng (2013), Mô phỏng dầm bê tông cốt thép bị ăn mòn xét đến
cường độ liên kết giữa cốt thép và bê tông theo phương pháp phần tử hữu hạn,
Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ học VRBD lần thứ XI - TP Hồ Chí Minh, 79/11/2013, tr. 542-550.
8. Nguyễn Thanh Hưng, Nguyễn Văn Phó, Trần Văn Liên (2015), Chẩn đốn dầm
bê tơng cốt thép bị ăn mòn trong trường hợp thiếu số liệu, Tuyển tập Hội nghị
Khoa học toàn quốc Cơ học VRBD lần thứ XII, Đà nẵng, 6-7/8/2015, tr. 715722.
9. Nguyễn Thanh Hưng, Nghiêm Mạnh Hiến, Trần Văn Liên (2015), Tính tốn dầm
bê tơng cốt thép bị ăn mòn bằng phương pháp phần tử hữu hạn, Tuyển tập Hội
nghị Khoa học toàn quốc Cơ học VRBD lần thứ XII, Đà nẵng, 6-7/8/2015, tr.
707-714.