Tài liệu Theo dõi hư hỏng của vùng neo bê tông ứng suất trước bằng cốt liệu áp điện thông minh

ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP. HCM 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA PHҤM NGӐC LÂN 7+(2'®,+Ѭ+ӒNG CӪA VÙNG NEO BÊ TÔNG ӬNG SUҨ775ѬӞC BҴNG CӔT LIӊ8È3Ĉ,ӊN THÔNG MINH Chuyên ngành : Kӻ thuұt Xây dӵng Mã sӕ: 8580201 LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ TP. HӖ &+Ë0,1+WKiQJQăP i &Ð1*75Î1+ĈѬӦC HOÀN THÀNH TҤI: 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA ± Ĉ+4*± HCM Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc : TS. HuǤnh Thanh Cҧnh PGS.TS. Hӗ Ĉӭc Duy Chӳ kê: Chӳ kê: Cán bӝ chҩm nhұn xét 1 : PGS.TS. NguyӉQ9ăQ+LӃu Cán bӝ chҩm nhұQ[pW3*676&DR9ăQ9XL LuұQYăQWKҥFVƭÿѭӧc bҧo vӋ tҥL7UѭӡQJĈҥi hӑF%iFK.KRDĈ+4*7S+&0 QJj\WKiQJQăP Thành phҫn HӝLÿӗQJÿiQKJLiOXұQYăQWKҥFVƭJӗm: 1. PGS. TS. NguyӉn TrӑQJ3Kѭӟc Chӫ tӏch 76/LrX;XkQ4Xê7KѭNê 3. PGS. TS. NguyӉQ9ăQ+LӃu Phҧn biӋn 1 3*676&DR9ăQ9XL3Kҧn biӋn 2 767KiL6ѫQӪy viên Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch HӝLÿӗQJÿiQKJLi/9Yj7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұQYăQÿmÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có). CHӪ TӎCH HӜ,ĈӖNG 75ѬӢNG KHOA KӺ THUҰT XÂY DӴNG PGS. TS. NguyӉn TrӑQJ3Kѭӟc ii ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP.HCM CӜNG HO¬ X­ HӜI CHӪ NGHƬA VIӊT NAM 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÈCH KHOA Ĉӝc Lұp ± Tӵ Do ± Hҥnh Ph~c NHIӊM VӨ LUҰ19Ă17+ҤC SƬ Hӑ vj tên hӑc viên: PHҤM NGӐC LÂN MSHV: 2070513 Ngjy, thiQJQăPVLQK 10/10/1997 1ѫLVLQK/kPĈӗng Chuyên ngjnh: Kӻ Thuұt Xây Dӵng Mm sӕ: 8580201 ,7Ç1Ĉӄ T¬I 7KHRG}LKѭKӓng cӫa vùng neo bê tông ӭng suҩWWUѭӟc bҵng cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh Numerical feasibility of smart aggregates for detecting damage in prestressed anchorage II. NHIӊM VӨ V¬ NӜI DUNG 1. Mô phӓng tҩm PZT và cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình trө, so sánh vӟi kӃt quҧ thӵc nghiӋm. 2. Mô phӓng PZT cy hình cҫu và cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu, so sánh vӟi kӃt quҧ thӵc nghiӋm. 3. Mô phӓng cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu trong vùng neo, cө thӇ gӗm: mô phӓng vӃt nӭt trong vùng neo, khҧo sát ӭng suҩWWURQJYQJQHRÿӇ chӑn vӏ WUtKѭKӓng tiӅm QăQJNKҧo sát mӭFÿӝ hiӋu quҧ cӫa chҭQÿRiQKѭKӓng bê tông và sӵ suy giҧm lӵc ӭng suҩt WUѭӟc bҵQJSKѭѫQJSKiSWUӣ kháng cӫa cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu. III. NG¬Y GIAO NHIӊM VӨ 24/02/2021 II. NG¬Y HO¬N TH¬NH NHIӊM VӨ 30/12/2021 II. CÈN BӜ +ѬӞNG DҮN TS. HuǤnh Thanh Cҧnh PGS.TS. Hӗ Ĉӭc Duy TP.HCM, ngjy 21 thiQJQăP CÈN BӜ +ѬӞNG DҮN TS. HuǤnh Thanh Cҧnh CHӪ NHIӊM BӜ 0Ð1Ĉ¬27ҤO PGS.TS. Hӗ Ĉӭc Duy 75ѬӢNG KHOA KӺ THUҰT XÂY DӴNG iii LӠI CҦ0Ѫ1 Trong thӡi gian hӑc tұp tҥLWUѭӡQJĈҥi hӑc Bich Khoa ± Ĉ+4*73+&0W{L may mҳQÿѭӧc quê Thҫy Cô truyӅQÿҥt nhiӅu kiӃn thӭc kinh nghiӋm, tôi thұt sӵ trân trӑng qumng thӡi gian ҩy. Trong qui trunh thӵc hiӋn luұQYăQQj\W{Lÿm nhұQÿѭӧc rҩt nhiӅu sӵ hӛ trӧ tӯ phta nhj WUѭӡng và thҫy cô, tôi muӕQWK{QJTXDÿk\ÿӇ gӱi lӡi cҧPѫQVâu sҳFÿӃn: Ban Giim hiӋu nhj WUѭӡng, quê Thҫ\&{WUѭӡQJĈҥi hӑc Bich Khoa ± Ĉ+4* TP.HCM vj cic quê Thҫy Cô khoa Kӻ thuұt Xây dӵng, nhӳng ciQKFKLPÿҫXÿjn dүn dҳWWUrQFRQÿѭӡng hӑc tұp, nghiên cӭu cӫa tôi. Tôi muӕn gӱi lӡi cҧPѫQVkXVҳc tӟi Thҫy HuǤnh Thanh Cҧnh vj Thҫy Hӗ Ĉӭc Duy. Tôi luôn bӏ sӵ nhiӋt huyӃt, tұn tâm cӫa hai Thҫy ljm cho bҩt ngӡ, cNJQJQKѭ ÿy lj mӝWÿӝng lӵc lӟn gi~p tôi hojn thjnh luұQYăQQjy. Trong qui trunh thӵc hiӋn luұQYăQQKӳng kiӃn thӭFÿӏQKKѭӟng kӏp thӡi tӯ hai Thҫ\QKѭQJӑn hҧLÿăQJWURQJ ÿrPWUѭӡng. Ĉӗng thӡi, tôi cNJng gӱi lӡi cҧPѫQFKkQWKjQKÿӃQJLDÿunh, bҥn bq ÿm tҥRÿLӅu kiӋn tӕt vӅ mһt tinh thҫn vj vұt chҩt gi~p tôi hojn thjnh luұQYăQQjy. Lӡi cuӕi, tôi xin gӱi lӡi ch~c sӭc khӓe vj thjQKÿҥt tӟi quê Thҫ\&{JLDÿunh, vj bҥn bq. Trong qui trunh ljm luұQ YăQ NK{QJ WKӇ trinh khӓi nhӳng thiӃu syt, tôi rҩt mong nhұQÿѭӧc gyp ê quê biu tӯ Thҫy Cô vj cic bҥn. Tôi xin chân thjnh cҧPѫQ TP.HCM, ngjy 21 thiQJQăP HӐC VIÊN CAO HӐC Phҥm Ngӑc Lân iv TÏM TҲT 7+(2'®,+Ѭ+ӒNG CӪA VÙNG NEO BÊ TÔNG ӬNG SUҨ775ѬӞC BҴNG CӔT LIӊ8È3Ĉ,ӊN THÔNG MINH 3KѭѫQJSKiSWUӣ kháng sӱ dөng cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu (SSA) ÿѭӧF[HPQKѭOjPӝt công cө hiӋu quҧ ÿӇ theo dõi sӭc khӓe kӃt cҩu (SHM). Tuy nhiên, các ӭng dөQJÿӇ khҧRViWKѭKӓng trong vùng bê tông ӭng suҩWWUѭӟc ((BT Ѭ67FKѭDÿѭӧc nghiên cӭu mӝWFiFKÿҫ\ÿӫ. Nghiên cӭu này khҧo sát tính khҧ thi cӫa SSA trong viӋc theo dõi lӵc ӭng suҩWWUѭӟFYjKѭKӓng trong các vùng neo BT Ѭ67Ĉҫu tiên, lý thuyӃt cӫDSKѭѫQJSKiSVӱ dөng cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫXÿѭӧc trình bày. Thӭ KDLÿiSӭng trӣ kháng và tҫn sӕ GDRÿӝng riêng cӫa cӕt liӋu iSÿLӋn thông minh hình cҫXÿѭӧc mô phӓng bҵng phҫn mӅm phҫn tӱ hӳu hҥn (FE), ANSYS Mechanical APDL và kӃt quҧ ÿѭӧc so sánh vӟi mô phӓng sӕ ÿmÿѭӧc kiӇm chӭQJÿӇ ÿiQKJLiÿӝ chính xác cӫa kӻ thuұt mô phӓng. Thӭ ba, mӝt mô hình vùng QHR%7Ѭ67ÿѭӧc mô phӓng bҵng phҫn mӅm phҫn tӱ hӳu hҥn. Vӏ trí có thӇ xҧy ra KѭKӓng do lӵc ӭng suҩWWUѭӟFJk\UDÿѭӧc chҭQÿRiQEҵng mӝt mô phӓng sӕ vӅ ӭng suҩt cӫDYQJQHR%7Ѭ676DXÿyÿiSӭng trӣ kháng cӫD66$ÿѭӧFSKkQWtFKWѭѫQg ӭng vӟi các mӭc tәn hao lӵc ӭng suҩWWUѭӟc và mӭFÿӝ KѭKӓng. Cuӕi cùng, sӵ thay ÿәLWURQJÿiSӭng trӣ NKiQJÿѭӧFÿӏQKOѭӧQJÿӇ chҭQÿRiQVӵ xuҩt hiӋn cӫa tәn hao ӭng suҩWWUѭӟFYjFiFKѭKӓng bên trong bê tông. Các kӃt quҧ sӕ cho thҩ\ÿiSӭng trӣ kháng cӫD66$WKD\ÿәi mӝt cách nhҥy cҧm vӟLFiFKѭKӓng trong kӃt cҩu và SSA có thӇ là mӝt công cө ÿҫy tiӅPQăQJÿӇ ÿiQKJLiKѭKӓQJWURQJQHR%7Ѭ67 v ABSTRACT NUMERICAL FEASIBILITY OF SMART AGGREGATES FOR DETECTING DAMAGE IN PRESTRESSED ANCHORAGE The impedance ± based method based on spherical smart aggregate (SSA) has been known as an effective structural health monitoring (SHM) tool. However, its applications for damage monitoring of the prestressed concrete (PSC) anchorage has not been studied so far. This study is motivated to investigate the numerical feasibility of SSA for detecting inner damages and prestress ± loss occurrence in a post ± tensioned anchorage system. Firstly, the theory of the impedance ± based technique and the operating principal of SSA are briefly described. Secondly, the impedance response and the natural frequency of SSA are simulated by a finite element (FE) program, ANSYS Mechanical APDL and the obtained results are compared with the existing literature to evaluate the accuracy of the FE modelling technique. Thirdly, a FE model of a PSC anchorage in literature is established. Stress analysis is then conducted to identify the potential damages inside the PSC anchorage and to determine the optimal placement of SSA. Afterwards, the impedance response of SSA is numerically analyzed under different levels of the prestress force and the damage severity, respectively. Finally, the change in the impedance response is consequently quantified to diagnose the occurrence of the prestress ± loss and the inner damages in concrete. The numerical results show that the impedance response of SSA sensitively varies with those structural damages and the SSA technique could be a promising tool for damage assessment in prestressed PSC anchorage. vi LӠI C$0Ĉ2$1 7{L[LQFDPÿRDQFiFF{QJYLӋc trong luұQYăQWKҥFVƭGRFKtQKW{LWKӵc hiӋn Gѭӟi sӵ Kѭӟng dүn khoa hӑc cӫa TS. HuǤnh Thanh Cҧnh và PGS.TS. Hӗ Ĉӭc Duy. Các kӃt quҧ trong luұQYăQOjKRjQWRjQÿ~QJYӟi sӵ thұWYjFKѭDÿѭӧc công bӕ ӣ các nghiên cӭu khác, ngoҥi trӯ các kӃt quҧ OLrQTXDQÿӃn luұQYăQÿmÿѭӧc trích dүn trong phҫn tài liӋu tham khҧo. Tôi xin chӏu hoàn toàn trách nhiӋm vӅ các công viӋFÿmWKӵc hiӋn cӫa mình. TP.HCM, ngjy 21 thiQJQăP HӐC VIÊN CAO HӐC Phҥm Ngӑc Lân vii MӨC LӨC &+ѬѪ1* GIӞI THIӊU .........................................................1 1.1 Ĉһt vҩQÿӅ .................................................................................................. 1 1.2 Mөc tiêu vj nӝi dung nghiên cӭu............................................................... 4 1.2.1 Mөc tiêu nghiên cӭu........................................................................ 4 1.2.2 Nӝi dung nghiên cӭu ....................................................................... 5 1.3 ĈӕLWѭӧng vj phҥm vi nghiên cӭu.............................................................. 5 1.4 Tính cҩp thiӃt YjêQJKƭDWKӵc tiӉn cӫa nghiên cӭu ................................... 5 1.5 Cҩu tr~c luұQYăQ ....................................................................................... 6 &+ѬѪ1* TӘNG QUAN .......................................................2 2.1 Tunh hunh nghiên cӭXQѭӟc ngoji .............................................................. 2 2.1.1 3KѭѫQJSKip trӣ khing ................................................................... 2 2.1.2 3KѭѫQJSKip giҧi ttch sӕ ................................................................. 5 2.1.3 Ĉinh gii KѭKӓng ............................................................................ 7 2.1.4 Cӕt liӋu iSÿLӋn thông minh .......................................................... 10 2.2 Tunh hunh nghiên cӭu tҥi ViӋt Nam ......................................................... 14 2.3 Tәng kӃt ................................................................................................... 16 &+ѬѪ1* &Ѫ6Ӣ LÝ THUYӂT .........................................17 3.1 3KѭѫQJSKip trӣ khing ............................................................................ 17 3.1.1 Vұt liӋu iSÿLӋn ............................................................................. 17 3.1.2 6ѫOѭӧc vӅ PZT ............................................................................. 20 3.1.3 Ĉip ӭng trӣ khiQJFѫÿLӋn ............................................................ 24 3.2 Cҩu tҥo cӫa cӕt liӋu iSÿLӋn thông minh .................................................. 26 3.3 PhѭѫQJSKiSYjF{QJFө hӛ trӧ nghiên cӭu............................................. 29 3.3.1 Mô phӓng bài toán trӣ kháng bҵng phҫn mӅm ANSYS ............... 29 3.3.2 Quy trình giҧLEjLWRiQFѫEҧn ....................................................... 29 3.3.3 Giӟi thiӋu mӝt sӕ loҥi phҫn tӱ ....................................................... 30 3.3.4 3KѭѫQJSKiSÿiQKJLiKѭKӓng bҵQJÿiSӭng trӣ kháng ............. 34 viii 3.4 Vùng neo cáp ........................................................................................... 35 3.4.1 Giӟi thiӋu....................................................................................... 35 3.4.2 Lӧi ích cӫa neo dӵ ӭng lӵc ........................................................... 35 3.4.3 Các loҥi tәn hao lӵc ӭng suҩWWUѭӟc .............................................. 36 3.4.4 Tәng quan mӝt sӕ SKѭѫQJSKiS[iFÿӏQKKѭKӓng bê tông và tәn hao lӵc ӭng suҩWWUѭӟc trong vùng neo cáp ............................................................. 36 &+ѬѪ1* CÈC B¬I TOÈN ӬNG DӨNG .........................40 4.1 Bji toin 1: cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình trө...................................... 41 4.1.1 Thông sӕ P{KuQKYjFiFWUѭӡng hӧp khҧo sát ............................. 41 4.1.2 Mô phӓQJÿiSӭng trӣ kháng cӫa cӕt liӋu thông mình hình trө ... 44 4.1.3 KӃt quҧ WKXÿѭӧc ........................................................................... 49 4.1.4 Nhұn xét cho bài toán cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình trө ......... 50 4.2 Bji toin 2: cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu .................................... 51 4.2.1 Thông sӕ mô hình ......................................................................... 51 4.2.2 Mô phӓQJÿiSӭng trӣ kháng cӫa cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu 53 4.2.3 KӃt quҧ WKXÿѭӧc ........................................................................... 55 4.2.4 Nhұn xét cho bài toán cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu ........ 64 4.3 Bji toin 3: mô phӓng vùng neo bê tông .................................................. 65 4.3.1 Thông sӕ mô hình ......................................................................... 65 4.3.2 Mô phӓng sӵ phá hӫy cӫa vùng neo ............................................. 68 4.3.3 Mô phӓng ӭng suҩt cӫa vùng neo bê tông .................................... 70 4.4 Bji toin 4: khҧo sát khҧ QăQJSKiWKLӋQKѭKӓng và tәn hao ӭng suҩWWUѭӟc trong vùng neo cӫa cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu ....................... 73 4.4.1 Thông sӕ mô hình ......................................................................... 73 4.4.2 Khҧo sát khҧ QăQg phát hiӋQKѭKӓng trong vùng neo cӫa cӕt liӋu áp ÿLӋn thông minh ................................................................................................ 74 4.4.3 Khҧo sát khҧ QăQJSKiWKLӋn sӵ suy giҧm lӵc ӭng suҩWWUѭӟc cáp trong vùng neo cӫa cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh ........................................................ 83 ix 4.4.4 Nhұn xét cho bài toán cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu trong vùng neo bê tông chӏu nén ......................................................................................... 93 &+ѬѪ1* KӂT LUҰN VÀ KIӂN NGHӎ ...........................94 5.1 KӃt luұn .................................................................................................... 94 5.2 KiӃn nghӏ .................................................................................................. 95 DANH MӨC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HӐC ....................96 TÀI LIӊU THAM KHҦO ..........................................................97 LÝ LӎCH TRÍCH NGANG ..................................................... 107 x DANH MӨC CÈC BҦNG Bҧng 4.1. Hӛn hӧp cement, cit, vj QѭӟFÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ ÿ~c lӟp vӓ cӫa cӕt liӋu thông minh hình trө (Pham vj cӝng sӵ, (2021a) [58]).......................................42 Bҧng 4.2. Thông sӕ vұt liӋu cӫa vұt liӋu epoxy (Pham vj cӝng sӵ, (2021a) [58]) ...................................................................................................................................43 Bҧng 4.3. Thông sӕ vұt liӋu cӫa PZT ± 5A (Pham vj cӝng sӵ, (2021a) [58]) .........43 BҧQJ6RViQKÿiSӭng trӣ kháng giӳa mô phӓng và thӵc nghiӋm ....................48 Bҧng 4.5. Thông sӕ vұt liӋu cӫa PZT (Pham vj cӝng sӵ, (2021a) [58]) ..................52 Bҧng 4.6. Thông sӕ vұt liӋu cӫa PZT (Pham vj cӝng sӵ, (2021a) [58]) ..................53 Bҧng 4.7. Tҫn sӕ cӫDÿӍQKÿiSӭng trӣ kháng trong khҧo sát 1 và khҧo sát 2 ..........59 Bҧng 4.8. So sánh giá trӏ tҫn sӕ ÿӍnh trӣ NKiQJWURQJEDWUѭӡng hӧp cӫa khҧo sát 3 .................................................................................................................................62 Bҧng 4.9. Thông sӕ vұt liӋu cӫa vұt liӋu cӫa vùng neo (Pham vj cӝng sӵ, (2021b) [59]) ...........................................................................................................................66 Bҧng 4.10. ChӍ sӕ ÿiQKJLi506'FӫDÿiSӭng trӣ NKiQJFKRFiFWUѭӡng hӧp tәn hao lӵc ӭng suҩt trong miӅn tҫn sӕ tӯ 11 ± 100 kHz ..........................................78 Bҧng 4.11. ChӍ sӕ ÿiQKJLi506'FӫDÿiSӭng trӣ NKiQJFKRFiFWUѭӡng hӧp KѭKӓng trong miӅn tҫn sӕ tӯ 41 ± 50 kHz ................................................................80 Bҧng 4.12. ChӍ sӕ ÿiQKJLi506'FӫDÿiSӭng trӣ NKiQJFKRFiFWUѭӡng hӧp tәn hao ӭng suҩt trong miӅn tҫn sӕ tӯ 11 ± 100 kHz ................................................87 Bҧng 4.13. ChӍ sӕ ÿiQKJLi506'FӫDÿiSӭng trӣ NKiQJFKRFiFWUѭӡng tәn hao ӭng suҩt trong miӅn tҫn sӕ tӯ 31 ± 40 kHz ........................................................89 xi DANH MӨC HÎNH ҦNH Hunh 1.1. Cҫu sӱ dөQJ%7Ѭ67 ..................................................................................1 Hunh 1.2. TuyӃn metro sӕ 1 BӃn Thành ± Suӕi Tiên. .................................................2 Hunh 1.3. Các dҥQJKѭKӓng cӫa vùng neo [5] ...........................................................3 HuQK6ѫÿӗ tam giác mô tҧ quan hӋ giӳDQăQJOѭӧQJFѫQKLӋWYjÿLӋn trong mӝt vұt liӋXNK{QJÿӕi xӭng tâm [75] .......................................................................19 Hunh 3.2. Nguyên tҳc hoҥWÿӝng cӫa vұt liӋu iSÿLӋn [79] ........................................20 Hunh 3.3. Cҩu trúc khӕi ͵ (Izyumskaya vj cӝng sӵ, 2013) [75] .......................21 Hunh 3.4. Cҩu tr~c tinh thӇ cӫa PZT [76]..................................................................22 Hunh 3.5. Mӝt sӕ dҥng hunh hӑc cӫa PZT [77] .........................................................23 HuQK0{KuQKWѭѫQJWiFFѫ± ÿLӋn giӳa PZT và kӃt cҩu ....................................24 HuQK6ѫÿӗ cӫa cӕt liӋu thông minh hunh cҫu [56] ............................................28 Hunh 3.8. Hunh cӫa cӕt liӋu thông minh hunh cҫu [56]..............................................28 Hunh 3.9. Vùng neo cáp trong công trình xây dӵng [78] ..........................................35 Hunh 3.10. KiӇm tra bҵng thiӃt bӏ nӝi soi [5] ............................................................36 Hunh 3.11. Mô hình kiӇm tra tao cáp bҵng siêu âm [5].............................................37 Hunh 3.12. 3KѭѫQJSKiSNLӇm tra bҵng nhұn dҥng âm thanh [5] .............................37 Hunh 3.13. 6ѫÿӗ QJX\rQOêSKѭѫQJSKiS$( [5] ....................................................38 Hunh 3.14. 3KѭѫQJSKiSNLӇm tra tӯ (MFL) [5] .......................................................38 Hunh 3.15. 3KѭѫQJSKiSFKөp X quang (Radiography) [5] ......................................39 Hunh 4.1. KtFKWKѭӟc cӕt liӋu thông minh hunh trө ...................................................42 Hunh 4.2. Cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình trө, (Pham vj cӝng sӵ, (2021a) [58]) ...................................................................................................................................42 HuQK%DWUѭӡng hӧp mô phӓng ..........................................................................45 Hunh 4.4. Phҫn thӵc cӫDÿiSӭng trӣ khiQJWURQJEDWUѭӡng hӧp: chӍ có PZT (TH1), PZT bӑc trong keo epoxy (TH2), cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình trө WKXÿѭӧc trong mô phӓng (TH3) ...............................................................................45 xii Hunh 4.5. Phҫn thӵc cӫDÿip ӭng trӣ khiQJWURQJEDWUѭӡng hӧp: chӍ có PZT (TH1), PZT bӑc keo epoxy (TH2), cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình trө (TH3) tham khҧo Pham vj cӝng sӵ, (2021) [58] .................................................................46 Hunh 4.6. Phҫn thӵc cӫDÿip ӭng trӣ khiQJWURQJWUѭӡng hӧp chӍ có PZT (TH1) WKXÿѭӧc trong mô phӓng và tham khҧo Pham vj cӝng sӵ, (2021) [58]...................46 Hunh 4.7. Phҫn thӵc cӫDÿip ӭng trӣ khiQJWURQJWUѭӡng hӧp PZT bӑc keo epoxy 7+WKXÿѭӧc trong mô phӓng và tham khҧo Pham vj cӝng sӵ, (2021) [58]........47 Hunh 4.8. Phҫn thӵc cӫDÿip ӭng trӣ khiQJWURQJWUѭӡng hӧp cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình trө 7+WKXÿѭӧc trong mô phӓng và tham khҧo Pham vj cӝng sӵ, (2021) [58] ..................................................................................................47 Hunh 4.9. Tҫn sӕ ÿӍnh cӫDÿiSӭng trӣ NKiQJWKXÿѭӧc trong mô phӓng và tham khҧo Pham vj cӝng sӵ, (2021) [58] ..........................................................................48 Hunh 4.10. Phҫn thӵc cӫDÿӍQKÿip ӭng trӣ khiQJWKXÿѭӧc trong mô phӓng và tham khҧo Pham vj cӝng sӵ, (2021) [58] .................................................................49 Hunh 4.11. Mô huQKÿѫQJLҧn hya cӫa vұt liӋu iSÿLӋn thông minh hunh cҫu ...........52 Hunh 4.12. Khҧo sát sӕ 1: khӕi cҫX3=7Fyÿѭӡng kính D2=25.4 mm và D1=23.4 mm .............................................................................................................................54 Hunh 4.13. Khҧo sát sӕ 2: khӕi cҫX3=7Fyÿѭӡng kính D2=20.0 mm và D1=18.4 mm .............................................................................................................................54 Hunh 4.14. Khҧo sát sӕ 3: cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu ..............................54 Hunh 4.15. Phҫn thӵFÿiSӭng trӣ kháng cӫa PZT hình cҫXÿѭӡng kính D2=25.4 mm .............................................................................................................................56 HuQKĈӝ lӟn cӫDÿiSӭng trӣ kháng cӫa PZT hình cҫXÿѭӡng kính D2=25.4 mm .............................................................................................................................56 Hunh 4.17. Tҫn sӕ GDRÿӝng tӵ nhiên cӫa khӕi PZT hình cҫu D2=25.4 mm .............57 Hunh 4.18. Phҫn thӵc cӫD ÿiS ӭng trӣ kháng cӫa PZT hình cҫX ÿѭӡng kính D2=20 mm .................................................................................................................58 HuQKĈӝ lӟn cӫDÿiSӭng trӣ kháng cӫa PZT hình cҫXÿѭӡng kính D2=20 mm so sánh vӟi mô phӓng cӫa Kong và cӝng sӵ (2017) [83] bҵng ABAQUS ........59 Hunh 4.20. Tҫn sӕ cӫDÿӍQKÿiSӭng trӣ kháng trong khҧo sát 1 và khҧo sát 2 ........60 xiii Hunh 4.21. Tҫn sӕ GDRÿӝng tӵ nhiên cӫa khӕi PZT hình cҫu D2=20.0 mm .............61 Hunh 4.22. Phҫn thӵc cӫDÿiSӭng trӣ kháng cӫa cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu .....................................................................................................................62 HuQKĈiSӭng trӣ kháng cӫa cӕt liӋu thông mình hình cҫu so sánh vӟi mô phӓng cӫa Kong và cӝng sӵ (2017) [83] bҵng ABAQUS ........................................63 Hunh 4.24. Tҫn sӕ GDRÿӝng tӵ nhiên cӫa cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu D=40.0 mm ...............................................................................................................64 Hunh 4.25. BiӇXÿӗ ӭng suҩt ± biӃn dҥng theo Kent ± Park (1971) [84] ..................67 Hunh 4.26. BiӇXÿӗ ӭng suҩt ± biӃn dҥQJÿѭӧc sӱ dөng ...........................................68 Hunh 4.27. Mô phӓng vùng neo chӏu nén ..................................................................69 Hunh 4.28. Các giDLÿRҥn phát triӇn vӃt nӭt trong vùng neo bê tông ........................69 Hunh 4.29. Ӭng suҩt trong vùng bê tông chӏu lӵc nén ..............................................72 Hunh 4.30. Ӭng suҩt trong vùng bê tông chӏu lӵc nén (Pham vj cӝng sӵ, (2021b) [59]) ...........................................................................................................................73 Hunh 4.31. Cӕt liӋXiSÿLӋQWK{QJPLQKÿһt trong vùng neo chӏu nén ......................74 Hunh 4.32. Các thông sӕ NtFKWKѭӟc cӫDYQJQHRErW{QJÿѭӧc mô phӓng ............75 Hunh 4.33. Phҫn thӵc cӫDÿiSӭng trӣ kháng cӫD66$WURQJFiFWUѭӡng hӧSKѭ hӓng ...........................................................................................................................76 HuQK  Ĉӝ lӟn cӫD ÿiS ӭng trӣ kháng cӫD 66$WURQJ FiF WUѭӡng hӧS Kѭ hӓng ...........................................................................................................................76 Hunh 4.35. ChӍ sӕ ÿiQKJLi506'NKLYQJQHREӏ KѭKӓng: sӱ dөng phҫn thӵc cӫDÿiSӭng trӣ kháng ...............................................................................................77 Hunh 4.36. ChӍ sӕ ÿiQKJLi506'NKLYQJQHREӏ KѭKӓng: sӱ dөQJÿӝ lӟn cӫa ÿiSӭng trӣ kháng......................................................................................................78 Hunh 4.37. Phҫn thӵc cӫDÿiSӭng trӣ kháng cӫD66$WURQJFiFWUѭӡng hӧSKѭ hӓng trong miӅn tҫn sӕ tӯ 41 ± 50 kHz .....................................................................79 HuQK  Ĉӝ lӟn cӫD ÿiS ӭng trӣ kháng cӫD 66$WURQJ FiF WUѭӡng hӧS Kѭ hӓng trong miӅn tҫn sӕ tӯ 41 ± 50 kHz .....................................................................79 Hunh 4.39. ChӍ sӕ ÿiQK JLi Kѭ Kӓng RMSD cӫD ÿiS ӭng trӣ kháng cho các WUѭӡng hӧSKѭKӓng trong miӅn tҫn sӕ tӯ 41 ± 50 kHz .............................................80 xiv Hunh 4.40. Phân tích tuyӃn tính chӍ sӕ RMSD so vӟi mӭFÿӝ KѭKӓng ....................81 Hunh 4.41. Dӵ ÿRiQPӭFÿӝ KѭKӓng dӵDYjRSKѭѫQJWUuQKQӝi suy tuyӃn tính ......82 Hunh 4.42. Sai sӕ giӳa giá trӏ dӵ ÿRiQYjJLiWUӏ thӵc tӃk .........................................82 Hunh 4.43. Phҫn thӵc cӫDÿiSӭng trӣ kháng trong cáFWUѭӡng hӧp suy giҧm lӵc ӭng suҩWWUѭӟc ............................................................................................................84 HuQKĈӝ lӟn cӫDÿiSӭng trӣ NKiQJWURQJFiFWUѭӡng hӧp suy giҧm lӵc ӭng suҩWWUѭӟc ............................................................................................................85 Hunh 4.45. ChӍ sӕ ÿiQKJLi506'NKL[ҧy ra tәn hao ӭng suҩWWUѭӟc: sӱ dөng cӫa phҫn thӵc cӫDÿiSӭng trӣ kháng........................................................................86 Hunh 4.46. ChӍ sӕ ÿiQKJLi506'NKL[ҧy ra tәn hao ӭng suҩWWUѭӟc: sӱ dөng cӫDÿӝ lӟn cӫa trӣ kháng ...........................................................................................87 Hunh 4.47. Phҫn thӵc cӫDÿiSӭng trӣ kháng cӫD66$WURQJFiFWUѭӡng hӧp suy giҧm lӵc ӭng suҩWWUѭӟc trong miӅn tҫn sӕ tӯ 31 ± 40 kHz.......................................88 HuQKĈӝ lӟn cӫDÿiSӭng trӣ kháng cӫD66$WURQJFiFWUѭӡng hӧp suy giҧm lӵc ӭng suҩWWUѭӟc trong miӅn tҫn sӕ tӯ 31 ± 40 kHz.......................................89 Hunh 4.49. ChӍ sӕ ÿiQKJLi506'FKRFiFWUѭӡng hӧp suy giҧm lӵc ӭng suҩt WUѭӟc trong miӅn tҫn sӕ tӯ 31 ± 40 kHz ....................................................................89 Hunh 4.50. Phân tích tuyӃn tính chӍ sӕ RMSD so vӟi mӭFÿӝ tәn hao ӭng suҩt WUѭӟc ..........................................................................................................................91 Hunh 4.51. Dӵ ÿRiQ PӭF ÿӝ tәn hao ӭng suҩt dӵD YjR SKѭѫQJWUuQK Qӝi suy tuyӃn tính ...................................................................................................................92 Hunh 4.52. Sai sӕ giӳa giá trӏ dӵ ÿRiQYjJLiWUӏ thӵc tӃ ...........................................92 xv DANH MӨC CÈC CHӲ VIӂT TҲT AE Acoustic Emission: Kӻ thuұt dùng sӵ phát xҥ âm thanh %7Ѭ67 Bê tông ӭng suҩWWUѭӟc %7&7Ѭ67 Bê tông cӕt thép ӭng suҩWWUѭӟc CCD Correlation Coefficient Deviation: HӋ sӕ WѭѫQJTXDQ EMI Electro ± 0HFKDQLFDO,PSGDQFHĈiSӭQJFѫÿLӋn FE Finite element: Phҫn tӱ hӳu hҥn HPC High Performance Concrete: Bê tông hiӋu suҩt cao MAPD Mean Absolute Percentage Deviation: Sai sӕ phҫQWUăPWX\ӋWÿӕi trung bình MFL Magnetic Flux Leakage: Kӻ thuұt tӯ WUѭӡng rò PSC Prestressed concrete: Bê tông ӭng suҩWWUѭӟc PZT Lead Ziconate Titane RMSD Root Mean Square Deviation: Sai sӕ WRjQSKѭѫQJWUXQJEuQK SA Smart aggregate: Cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh SHM Structural Health Monitoring: ChҭQÿRiQVӭc khӓe kӃt cҩu SSA Spherical smart aggregate: Cӕt liӋXiSÿLӋn thông minh hình cҫu SDOF Single degree of freedom: Mӝt bұc tӵ do UHPC Ultra ± High Performance Concrete: tông hiӋu suҩt rҩt cao xvi DANH MӨC CÁC KÝ HIӊU sij vector biӃn dҥQJFѫKӑc Dj vector chuyӇn dӏFKÿLӋn s Ejikl ma trұQÿӝ mӅPÿjQKӗi ӭng vӟi mӝWÿLӋQWUѭӡng bҩt biӃn HTjk ma trұn hҵng sӕ ÿLӋn môi ӭng vӟi mӝWWUѭӡng ӭng suҩt bҩt biӃn Tkl vector ӭng suҩt Ek YHFWRUFѭӡng ÿӝ ÿLӋQWUѭӡng Y(Z) ÿӝ dүn nҥSFѫ± ÿLӋQÿҥLOѭӧng nghӏFKÿҧo cӫa trӣ NKiQJFѫÿLӋn Z(Z) w p , Ip , t p k lҫQOѭӧt chiӅu rӝng, chiӅu dài và chiӅu dày cӫa cҧm biӃn PZT d31 hҵng sӕ iSÿLӋn cӫa PZT khi ӭng suҩt bҵng 0 E Y11 mô ± ÿXQÿjQKӗi cӫD3=7NKLÿLӋQWUѭӡng bҵng 0 V e33 hҵng sӕ ÿLӋn dung cӫa PZT Ș hӋ sӕ mҩt mát cҧn į hӋ sӕ mҩWPiWÿLӋn môi Z U E Y11 ȡ sӕ Eѭӟc sóng phө thuӝc vào khӕLOѭӧng riêng ɏ và mô ± ÿXQÿjQKӗi cӫa PZT khӕLOѭӧng riêng Zs (Z) trӣ NKiQJFѫFӫa kӃt cҩu Za (Z) trӣ NKiQJÿLӋn cӫa cҧm biӃn PZT V(Ȧ) ÿLӋQiSÿҫu vào cho cҧm biӃn PZT I(Ȧ) GzQJÿLӋQÿҫu vào cho cҧm biӃn PZT Re(Z(Ȧ)) phҫn thӵc cӫa trӣ NKiQJFѫ± ÿLӋQWѭѫQJӭng. Im(Z(Ȧ)) phҫn ҧo cӫa trӣ NKiQJFѫ± ÿLӋQWѭѫQJӭng. kx, ky, kz ÿӝ cӭQJOz[RWKHRSKѭѫQJ[\Yj] xvii &+ѬѪ1**,ӞI THIӊU &+ѬѪ1* 1.1 *,Ӟ,7+,ӊ8 Ĉһt vҩQÿӅ Ngjy nay, kӃt cҩu bê tông cӕt thpp ӭng suҩWWUѭӟF%7&7Ѭ67QJjy cjQJÿѭӧc sӱ dөng rӝng rãi trong các công trình xây dӵng dân dөng và công nghiӋp vu cic phҭm chҩWYѭӧt trӝi cӫDQyĈk\Oj SKѭѫQJSKip sӱ dөng sӵ kӃt hӧp lӵFFăQJFӫa cáp ӭng suҩWWUѭӟc vj khҧ QăQJFKӏu npn cӫDErW{QJÿӇ tҥo nên trong kӃt cҩu nhӳng biӃn dҥng QJѭӧc vӟi khi chӏu tҧi,. Nhӡ ÿy%7&7Ѭ67JL~p kӃt cҩu ljm viӋc tӕWKѫQKRһc có thӇ ljm viӋFÿѭӧc trong nhӳQJÿLӅu kiӋn mà bê tông WK{QJWKѭӡng không thӵc hiӋn ÿѭӧFQKѭYѭӧt nhӏp rҩt lӟQĈӗng thӡL%7&7Ѭ67Fzn gi~p giҧm mӝt khӕLOѭӧng ÿing kӇ vұt liӋu bê tông vj thpp, giúp chӕng v}ng vj giҧm tҧi trӑng bҧn thân cӫa kӃt cҩu. Hunh 1.1 và Hunh 1.2 thӇ hiӋn mӝt sӕ ӭng dөng mӟi cӫa kӃt cҩX%7Ѭ67 Hunh 1.1. Cҫu sӱ dөQJ%7Ѭ67 Cҫu CҫQ7Kѫ [1] (trái) OjFk\FkXGk\YăQJOӟn nhҩt trên sông Mê Công và Cҫu Phú Mӻ [2] (phҧi) là cây cҫXGk\YăQJOӟn nhҩt Thành phӕ Hӗ Chí Minh bҳc qua sông Sài Gòn nӕi Quұn 7 và thành phӕ Thӫ Ĉӭc, ÿӅu sӱ dөng kӃt cҩu dҫm Super ± T ӭng suҩWWUѭӟc. 1 &+ѬѪ1**,ӞI THIӊU Hunh 1.2. TuyӃn metro sӕ 1 BӃn Thành ± Suӕi Tiên. TuyӃn metro sӕ 1 BӃn Thành ± Suӕi Tiên [3] có tәng chiӅu dài 19.7 km, sӱ dөng cáp dӵ ӭng lӵc dӑc theo dҫm. Khi ljm viӋFFiSFѭӡQJÿӝ FDRÿѭӧc kpRFăQJWUѭӟc bҵng miy kpo ӭng suҩt WUѭӟFÿҥt tӟi mӝt ӭng suҩt nhҩWÿӏnh vj nҵm trong giӟi hҥQÿjn hӗi cӫDFiSWUѭӟc khi kӃt cҩu bê tông chӏu tҧi. Khi kӃt cҩu chӏu tҧi, tҧi trӑng sӁ gây ra biӃn dҥng triӋt tiêu biӃn dҥng do cáp ӭng suҩWWUѭӟc, kӃt cҩu trӣ vӅ trҥng thiLEDQÿҫXQKѭNK{QJKӅ chӏu tҧi gu. Trong kӃt cҩX%7&7Ѭ67 vùng làm viӋc quan trӑng nhҩWOjYQJÿҫu neo OjQѫLWұp trung lӵc ӭng suҩWWUѭӟc. Hunh 1.3 cho thҩy nhiӅu nguyên nhân và hình thӭc cӫDKѭKӓng cӫDYQJQHR7URQJÿy, cùng vӟi vҩQÿӅ vӅ KѭKӓng vùng bê tông chӏu nén cӫa vùng neo, vҩQÿӅ vӅ suy giҧm tәn hao lӵc ӭng suҩWWUѭӟc bên trong dây cip FNJQJOj vҩQÿӅ quan trӑng vj WKѭӡng xuyên xҧy ra. Sӵ KѭKӓng, tәn hao ӭng suҩt cӫa vQJ%7Ѭ67QӃXNK{QJÿѭӧc chҭQÿRin sӟm vj khҳc phөc sӁ gây ra hұu quҧ nghiêm trӑng, có thӇ dүn tӟi sөSÿә hoàn toàn công trình xây dӵng.[3], [4]. 2 &+ѬѪ1**,ӞI THIӊU (a) DҥQJKѭKӓng ӕng HDPE (b) Mҩt nҳp bҧo vӋ, hӣ và rӍ VpWÿҫu neo (c) Các tao cáp bӏ ăQPzQYjJk\ÿӭt (d) ChҩWOѭӧng vӳDNK{QJÿӗng nhҩt cáp Hunh 1.3. Các dҥQJKѭKӓng cӫa vùng neo [5] 'RÿyWuQKWUҥng kӃt cҩu cӫDYQJQHR%7&7Ѭ67FҫQÿѭӧc theo G}LYjÿiQK giá mӝWFiFKWKѭӡng xuyên bҵng các hӋ thӕng giám sát sӭc khӓe công trình (Structural Health Monitoring ± SHM). Trong mӝt hӋ thӕng SHM, các cҧm biӃn sӁ ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ thu thұp các ӭng xӱ cӫDF{QJWUuQKÿӏnh kì, và các dӳ liӋu này sӁ ÿѭӧc truyӅn vӅ Pi\WtQKÿӇ xӱ OêYjÿiQKJLiWUҥng thái kӃt cҩXFNJQJQKѭFiF\Ӄu tӕ bҩt lӧi có thӇ xҧy ra cho công trình. SHM cho phpp tӕLѭXKyDF{QJQăQJFӫa công trunh, giҧm thiӇu cic sӵ cӕ, và gi~p nhj thҫu giҧm thiӇu các chi phí bҧo trì công trình. Trong ciFSKѭѫQJSKiSÿѭӧc sӱ dөQJSKѭѫQJSKip sӱ dөQJÿip ӭng trӣ khing FѫÿLӋn (Electro ± Mechanical Impdance ± EMI) lj mӝWSKѭѫQJSKip hӭa hҽn chҭn ÿRiQÿѭӧc nhӳQJKѭKӓng ngay tӯ khi bҳWÿҫu hunh thjnh. Nguyên lê cӫDSKѭѫng 3