ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẶNG NGỌC THÚY VY

ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ SỐ CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG
CHO KẾT CẤU DẦM SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP
ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG CỦA CHUYỂN VỊ

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
Mã số: 8580201

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2023


i

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐHQG HCM - TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Hà Minh Tuấn

Chữ ký: .....................

PGS.TS. Hồ Đức Duy

Chữ ký: .....................

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Trần Tuấn Nam

Chữ ký: .....................

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS. TS. Cao Văn Vui

Chữ ký: .....................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM
ngày 11 tháng 07 năm 2023
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm có:
1

PGS. TS. Lương Văn Hải

- Chủ tịch

2

TS. Nguyễn Thái Bình

- Thư ký

3

TS. Trần Tuấn Nam

- Phản biện 1

4


PGS. TS. Cao Văn Vui

- Phản biện 2

5

PGS. TS. Châu Đình Thành

- Ủy viên

Xác nhận của Chủ tịch hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG


ii

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: ĐẶNG NGỌC THÚY VY


MSHV: 2070523

Ngày, tháng, năm sinh: 13/08/1997

Nơi sinh: Tây Ninh

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng

Mã số: 8580201

I.

II.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
III.
IV.
V.

TÊN ĐỀ TÀI: Đánh giá các chỉ số chẩn đoán hư hỏng cho kết cấu dầm sử
dụng phương pháp đường ảnh hưởng của chuyển vị (Evaluation on damage
detection indicators for beam-type structures using displacement influence
line)
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
Tìm hiểu và nắm vững phương pháp chẩn đoán hư hỏng kết cấu dựa vào đường

ảnh hưởng của chuyển vị.
Xây dựng mô hình dầm bê tơng, dầm bê tơng cốt thép lần lượt bằng phần mềm
phần tử hữu hạn SAP2000 và ANSYS.
Thu thập kết quả phân tích chuyển vị - tải trọng của dầm, đường ảnh hưởng của
chuyển vị ứng với từng trường hợp khảo sát.
Xác định tình trạng hư hỏng của dầm dựa trên kết quả của phương pháp đường
ảnh hưởng của chuyển vị.
Phân tích và đánh giá kết quả.
Kết luận và kiến nghị.
NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
05/09/2022
NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
12/06/2023
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
TS. HÀ MINH TUẤN
PGS.TS. HỒ ĐỨC DUY

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TP. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 06 năm 2023
CHỦ NHIỆM NGÀNH ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


iii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn TS. Hà Minh Tuấn và PGS.TS. Hồ Đức
Duy, đã tận tình hướng dẫn và đưa ra đề xuất đầu tiên hình thành ý tưởng của đề tài.

Các thầy đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ cách đưa ra những nhận định đúng đắn
trong vấn đề nghiên cứu và cách giải quyết vấn đề, tiếp cận nghiên cứu một cách hiệu
quả. Sự tận tâm chỉ bảo là động lực to lớn giúp tơi hồn thành xuất sắc đề cương luận
văn của mình.
Tơi cũng gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô đã từng tham gia giảng dạy lớp
cao học ngành Kỹ thuật Xây dựng. Các thầy cô đã trang bị cho tôi những kiến thức
quý báu, đã từng bước hướng dẫn tôi đi vào con đường nghiên cứu khoa học. Nếu
khơng có sự giúp đỡ của thầy cơ thì chắc chắn chúng ta sẽ khơng có được kiến thức
như ngày hơm nay.
Ngồi ra, tơi cũng xin cảm ơn các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước trong lĩnh
vực chẩn đốn sức khỏe kết cấu đã có những đóng góp to lớn, cung cấp những kiến
thức, hiểu biết để tôi thực hiện đề tài này.
Đề cương Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực
của bản thân, tuy nhiên không thể khơng có những thiếu sót. Kính mong các thầy cơ
hướng dẫn để em bổ sung kiến thức và hoàn thiện bản thân hơn.
Xin trân trọng cảm ơn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 06 năm 2023

Đặng Ngọc Thúy Vy


iv

TÓM TẮT
Tên đề tài luận văn: “Đánh giá các chỉ số chẩn đoán hư hỏng cho kết cấu dầm
sử dụng phương pháp đường ảnh hưởng của chuyển vị”.
Nghiên cứu này trình bày về việc chẩn đốn sức khỏe kết cấu của dầm chịu tải
trọng di động thông qua dữ liệu đường ảnh hưởng của chuyển vị. Ứng xử của một kết
cấu dầm bê tông cốt thép dài 2.2m chịu tải trọng di động được tính tốn dựa trên
phương pháp phần tử hữu hạn. Dầm được đánh giá tình trạng hư hỏng với các cấp độ

bao gồm chẩn đoán sự xuất hiện, vị trí và mức độ hư hỏng. Dữ liệu chuyển vị của
dầm ở trạng thái chuẩn (trạng thái chưa hư hỏng) và trạng thái cần đánh giá (trạng
thái hư hỏng) truy xuất từ mơ hình tính tốn phục vụ cho cơng tác đánh giá. Sau đó,
hai chỉ số Root Mean Square Deviation (RMSD), và Mean Absolute Percentage
Deviation (MAPD) được xác định để đánh giá sự tương quan giữa hai đường ảnh
hưởng chuyển vị ở hai trạng thái trên. Kết quả nghiên cứu cho thấy cả hai chỉ số đều
giúp xác định sự hiện diện và vị trí của hư hỏng. Bên cạnh đó, với mục đích chẩn
đốn được mức độ hư hỏng, hai chỉ số RMSD và MAPD được đề xuất cải tiến thơng
qua các bước chuẩn hóa, vẽ biểu đồ, khoanh vùng hư hỏng, và xác định ngưỡng hư
hỏng. Kết quả của các kịch bản khảo sát trong nghiên cứu này đều có độ chính xác
giữa thực tế và chẩn đoán là trên 90% và sự đồng thuận đều ở mức trung bình hoặc
tốt. Mở rộng, nghiên cứu còn khảo sát việc tăng số điểm lấy dữ liệu để xác minh tính
hiệu quả của phương pháp phù hợp với điều kiện thực tế.


v

ABSTRACT
The thesis title: “Evaluation on damage detection indicators for beam-type
structures using displacement influence line”.
This study aimed to evaluate the structural health of reinforcement beam structures
exposed to moving loads using displacement influence line data. Initially, the
behavior of a 2.2 m long beam exposed to a moving load is estimated using the finite
element method in order to analyze the degradation of the beam on three levels:
appearance, location, and degree of damage. For assessment, the displacement data
of the beam in the intact state (undamaged state) and the state to be evaluated
(damaged state) are retrieved from the computational model. To examine the
correlation between two influence lines of beam displacement in the two data
collection states, the Root Mean Square Deviation (RMSD) and Mean Absolute
Percentage Deviation (MAPD) indices were generated. According to the results of

this study, these indicators help determine the presence and location of damage. In
addition, for the aim of identifying the degree of damage, it is recommended to
enhance the RMSD and MAPD indices by standardization, charting, damage zoning,
and calculating the failure threshold. Overall, the assessment situations in this study
showed a fact-to-diagnosis accuracy of above 90%, with a consensus ranging from
moderate to very good. Furthermore, the study also investigates increasing the
number of data points to verify the effectiveness of the method under real conditions.


vi

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề cương luận văn do chính tơi thực hiện dưới sự hướng
dẫn của TS. Hà Minh Tuấn và PGS. TS. Hồ Đức Duy.
Các kết quả của luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu
khác.
Tôi xin chịu trách nhiệm về cơng việc thực hiện của mình.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 06 năm 2023

Đặng Ngọc Thúy Vy


vii

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU .......................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ...........................................................................................................1
1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu......................................................................2
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................2
1.2.2. Nội dung nghiên cứu.................................................................................2

1.3. Tính cần thiết và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu ........................................3
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ......................................................................................5
2.1. Tình hình nghiên cứu nước ngồi .....................................................................5
2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam ..................................................................7
2.3. Tổng kết...............................................................................................................8
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................10
3.1. Giới thiệu phương pháp đường ảnh hưởng của chuyển vị ..........................10
3.1.1. Định nghĩa ...............................................................................................10
3.1.2. Công tác lấy dữ liệu ................................................................................11
3.2. Các chỉ số dùng để chẩn đoán hư hỏng ..........................................................12
3.2.1. Chỉ số RMSD (Root Mean Square Deviation) ......................................13
3.2.2. Chỉ số MAPD (Mean Absolute Percentage Deviation) ........................13
3.2.3. Chỉ số chuẩn hóa Z jX .............................................................................14
3.3. Xác định mức độ hư hỏng ...............................................................................15
3.3.1. Khoanh vùng hư hỏng ............................................................................15
3.3.2. Biểu đồ chuẩn hóa ..................................................................................18
3.3.3. Ngưỡng hư hỏng đề xuất ........................................................................18
3.4. Quy trình chẩn đốn ........................................................................................22
3.5. Phương pháp đánh giá độ chính xác của chẩn đốn ....................................23
3.5.1. Chỉ số A, B, C ..........................................................................................23
3.5.2. Chỉ số K (Cohen's Kappa Coefficient) ..................................................26
3.6. Mơ hình trong ANSYS .....................................................................................29
3.6.1. Quy trình giải bài tốn cơ bản...............................................................29
3.6.2. Mơ hình phần tử .....................................................................................30


viii

3.6.3. Mơ hình vật liệu ......................................................................................30
3.6.4. Phương pháp phân tích ..........................................................................32

CHƯƠNG 4 CÁC BÀI TỐN KHẢO SÁT .........................................................34
4.1. Bài tốn 1 ..........................................................................................................35
4.1.1. Kịch bản S01 ...........................................................................................39
4.1.2. Kịch bản S02 ...........................................................................................44
4.2. Bài tốn 2 ..........................................................................................................46
4.2.1. Thơng số đầu vào ....................................................................................46
4.2.2. Kết quả phân tích tải trọng – chuyển vị ...............................................50
4.3. Bài toán 3 ..........................................................................................................51
4.4. Bài toán 4 ..........................................................................................................61
4.5. Bài toán 5 ..........................................................................................................70
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..........................................................78
5.1. Kết luận .............................................................................................................78
5.2. Điểm mới và đóng góp của luận văn ..............................................................78
5.3. Những điểm cần cải thiện ................................................................................79
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ..........................................................80
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................81


ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Xe nâng và robot trong kho bãi logistics (Nguồn: Internet) .......................1
Hình 3.1 Minh họa sơ bộ phương pháp chẩn đốn ..................................................10
Hình 3.2 Minh họa dầm đơn giản và vị trí đo đạc ....................................................11
Hình 3.3 Minh hoạ đường ảnh hưởng của chuyển vị tại vị trí trung điểm của dầm 11
Hình 3.4 Thiết bị đo chuyển vị bằng cảm biến thường được sử dụng cho dầm ......12
Hình 3.5 Thiết bị đo chuyển vị bằng laser thường được sử dụng cho dầm .............12
Hình 3.6 Minh họa sự thay đổi của giá trị thuần sau khi chuẩn hóa ........................15
Hình 3.7 Các bước khoanh vùng chứa hư hỏng .......................................................17
Hình 3.8 Minh họa thành phần giá trị trong biểu đồ chuẩn hóa ...............................18

Hình 3.9 Các trường hợp xét số điểm giao nằm trong vùng nghi vấn hư hỏng .......21
Hình 3.10 Sơ đồ khối phương pháp chẩn đốn hư hỏng ..........................................23
Hình 3.11 Minh họa chẩn đốn trường hợp 1 ..........................................................24
Hình 3.12 Minh họa chẩn đốn trường hợp 2 ..........................................................26
Hình 3.13 Minh họa chẩn đốn trường hợp 3 ..........................................................26
Hình 3.14 Minh họa mơ hình ma trận nhầm lẫn áp dụng cho nghiên cứu ...............28
Hình 3.15 Các bước mơ phỏng kết cấu cơng trình bằng ANSYS ............................29
Hình 3.16 Phần tử khối bê tơng SOLID65 ...............................................................30
Hình 3.17 Phần tử BEAM188 ..................................................................................30
Hình 3.18 Mặt phá hoại của bê tơng theo mơ hình William và Warnke (1975) [45]
...................................................................................................................................31
Hình 3.19 Mơ hình ứng suất - biến dạng của cốt thép .............................................32
Hình 3.20 Mơ hình liên kết giữa bê tơng và cốt thép ...............................................32
Hình 3.21 Phương pháp lặp Newton-Raphson .........................................................33
Hình 4.1 Mơ tả đề bài bài tốn dầm đơn giản phần tử thanh ...................................36
Hình 4.2 Mơ tả hư hỏng bài tốn dầm đơn giản phần tử thanh ................................36
Hình 4.3 Khai báo Path điểm đặt tải và lực đơn vị ..................................................37
Hình 4.4 Khai báo trường hợp tải .............................................................................37
Hình 4.5 Xuất bảng giá trị đường ảnh hưởng ...........................................................38
Hình 4.6 Đường ảnh hưởng chuyển vị tại vị trí 1.1m của dầm ở các trạng thái ban
đầu và có hư hỏng. ....................................................................................................38
Hình 4.7 Biểu đồ chỉ số RMSD (S01) ......................................................................39
Hình 4.8 Biểu đồ chỉ số MAPD (S01)......................................................................39
Hình 4.9 Biểu đồ độ dốc chỉ số RMSD (S01) ..........................................................40
Hình 4.10 Biểu đồ độ dốc chỉ số MAPD (S01) ........................................................40


x

Hình 4.11 Kết quả chẩn đốn bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số RMSD (S01) ........41

Hình 4.12 Kết quả chẩn đoán bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số MAPD (S01)........42
Hình 4.13 Kết quả chẩn đốn bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số RMSD (S02) ........44
Hình 4.14 Kết quả chẩn đoán bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số MAPD (S02)........44
Hình 4.15 Hệ thống ghi nhận dữ liệu Trần và cộng sự (2019) [3] ...........................47
Hình 4.16 Thơng số mơ hình dầm thực nghiệm Trần và cộng sự (2019) [3]...........47
Hình 4.17 Đường cong ứng suất – biến dạng của bê tơng Kent và Park (1971) [46]
...................................................................................................................................48
Hình 4.18 Đường cong ứng suất – biến dạng của vật liệu được dùng cho mơ hình
PTHH ........................................................................................................................49
Hình 4.19 Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị của dầm bê tông cốt thép giữa mơ
phỏng và thí nghiệm ..................................................................................................50
Hình 4.20 Q trình tác dụng tải cho dầm bê tơng cốt thép .....................................51
Hình 4.22 Chiều dài vết nứt trường hợp hư hỏng giữa nhịp ....................................52
Hình 4.23 Biểu đồ chỉ số thuần RMSD và MAPD trường hợp hư hỏng giữa nhịp .53
Hình 4.24 Biểu đồ độ lệch chuẩn của chỉ số thuần RMSD và MAPD trường hợp hư
hỏng giữa nhịp ...........................................................................................................54
Hình 4.25 Biểu đồ độ dốc RMSD và MAPD với trường hợp hư hỏng giữa nhịp ...55
Hình 4.26 Kết quả chẩn đốn bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số RMSD (M11) ......56
Hình 4.27 Kết quả chẩn đoán bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số MAPD (M11) ......57
Hình 4.28 Kết quả chẩn đốn bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số RMSD (M12) ......57
Hình 4.29 Kết quả chẩn đoán bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số MAPD (M12) ......58
Hình 4.30 Kết quả chẩn đoán bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số RMSD (M13) ......58
Hình 4.31 Kết quả chẩn đốn bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số MAPD (M13) ......59
Hình 4.32 Chiều dài vết nứt trường hợp hư hỏng lệch nhịp.....................................61
Hình 4.33 Biểu đồ độ lệch chuẩn của chỉ số thuần RMSD và MAPD trường hợp hư
hỏng lệch nhịp ...........................................................................................................62
Hình 4.34 Biểu đồ chỉ số thuần RMSD và MAPD của trường hợp hư hỏng lệch nhịp
...................................................................................................................................63
Hình 4.35 Biểu đồ độ dốc RMSD và MAPD với trường hợp hư hỏng lệch nhịp ....64
Hình 4.36 Kết quả chẩn đoán bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số RMSD (D11) .......66

Hình 4.37 Kết quả chẩn đoán bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số MAPD (D11) .......66
Hình 4.38 Kết quả chẩn đốn bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số RMSD (D02) .......67
Hình 4.39 Kết quả chẩn đoán bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số MAPD (D02) .......68
Hình 4.40 Kết quả chẩn đốn bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số RMSD (D03) .......68
Hình 4.41 Kết quả chẩn đoán bề rộng vùng nứt dựa trên chỉ số MAPD (D03) .......69


xi

Hình 4.42. Biểu đồ độ dốc RMSD với kịch bản M13-E ..........................................71
Hình 4.43 Biểu đồ độ dốc MAPD với kịch bản M13-E ...........................................72
Hình 4.44. Biểu đồ độ dốc RMSD với kịch bản M13-E ..........................................72
Hình 4.45 Biểu đồ độ dốc MAPD với kịch bản D11-E............................................73
Hình 4.46 Kết quả chẩn đốn dầm thơng qua chỉ số chuẩn hóa RMSD (15 điểm lấy
dữ liệu) với kịch bản M13-E .....................................................................................73
Hình 4.47 Kết quả chẩn đốn dầm thơng qua chỉ số chuẩn hóa MAPD (15 điểm lấy
dữ liệu) với kịch bản M13-E .....................................................................................74
Hình 4.48 Kết quả chẩn đốn dầm thơng qua chỉ số chuẩn hóa RMSD (15 điểm lấy
dữ liệu) với kịch bản D11-E ......................................................................................74
Hình 4.49 Kết quả chẩn đốn dầm thơng qua chỉ số chuẩn hóa MAPD (15 điểm lấy
dữ liệu) với kịch bản D11-E ......................................................................................75


xii

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Phân loại đánh giá chỉ số K [43] ...............................................................27
Bảng 4.1 Tên tương ứng của các kịch bản hư hỏng .................................................34
Bảng 4.2 Thơng số hình học của dầm cho bài toán dầm đơn giản phần tử thanh ....35
Bảng 4.3 Thông số về vật liệu ..................................................................................35

Bảng 4.4 Giá trị chuẩn hóa các chỉ số của kịch bản S01 ..........................................41
Bảng 4.5 Đánh giá dựa trên chỉ số A, B, C của kịch bản S01 ..................................42
Bảng 4.6 Đánh giá dựa trên chỉ số K của kịch bản S01 ...........................................43
Bảng 4.7 Đánh giá dựa trên chỉ số A, B, C và K của kịch bản S02 .........................45
Bảng 4.8 Thông số hình học của dầm ......................................................................46
Bảng 4.9 Thơng số về vật liệu ..................................................................................47
Bảng 4.10 Các kiểu phần tử sử dụng trong mô phỏng .............................................48
Bảng 4.11 Dữ liệu đường cong ứng suất − biến dạng của bê tông trong ANSYS ...49
Bảng 4.12 Giá trị chỉ số thuần RMSD và MAPD trường hợp hư hỏng giữa nhịp ...52
Bảng 4.13 Giá trị chuẩn hóa RMSD và MAPD trường hợp hư hỏng giữa nhịp ......55
Bảng 4.14 Đánh giá dựa vào chỉ số A, B, C và K của trường hợp hư hỏng giữa nhịp
...................................................................................................................................60
Bảng 4.15 Giá trị chỉ số thuần RMSD và MAPD trường hợp hư hỏng lệch nhịp....61
Bảng 4.16 Giá trị chuẩn hóa RMSD và MAPD trường hợp hư hỏng lệch nhịp.......64
Bảng 4.17 Đánh giá dựa vào chỉ số A, B, C và K của trường hợp hư hỏng lệch nhịp
...................................................................................................................................69
Bảng 4.18 Kết quả chỉ số thuần và chỉ số chuẩn hóa trường hợp mở rộng ..............70
Bảng 4.19 Đánh giá dựa trên chỉ số A, B, C và K của trường hợp hư hỏng mở rộng
...................................................................................................................................75
Bảng 4.20 So sánh chỉ số đánh giá trường hợp mở rộng ..........................................76


xiii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BA

Bat Algorithm

ĐAH


Đường Ảnh Hưởng

DBI

Displacement Based Index

FN

False Negative

FP

False Positive

FRP

Fiber Reinforced Polymer

KVS

Khoanh Vùng Sau

KVT

Khoanh Vùng Trước

LVDT

Linear Variable Differential Transformer


MAPD

Mean Absolute Percentage Deviation

MSEDI

Modal Strain Energy Damage Index

nMSEDI

Normalized Modal Strain Energy Indicator

PSO

Particle Swann Optimization

PTHH

Phần Tử Hữu Hạn

RMSD

Root Mean Square Deviation

SHM

Structural Health Monitoring

TLBO


Teaching - Learning Based Optimization Algorithm

TN

True Negative

TP

True Positive


xiv

DANH MỤC KÍ HIỆU
A

Độ chính xác vùng nứt

B

Độ chính xác vùng khơng nứt

C

Độ chính xác tổng thể

Ec

Mơ-đun đàn hồi của bê tông


Es

Mô-đun đàn hồi của thép

f’c

Cường độ chịu nén của bê tông

ft

Cường độ chịu kéo của bê tông

fy

Giới hạn chảy dẻo của cốt thép

IFji

Tập hợp giá trị đường ảnh hưởng ở trạng thái chưa hư hỏng

IFjd

Tập hợp giá trị đường ảnh hưởng ở trạng thái đã hư hỏng

K

Chỉ số Kappa

L


Chiều dài nhịp dầm

Lcrack

Chiều dài vùng nứt thực tế

Lpred,in

Chiều dài vùng nứt chẩn đoán nằm trong vùng nứt thực tế

Lpred,out

Chiều dài vùng nứt chẩn đốn nằm ngồi vùng nứt thực tế

Lo,pred
Lo,crack

Chiều dài vùng khơng nứt chẩn đốn đã loại bỏ vùng nứt chẩn
đốn nằm ngồi phạm vi vùng nứt thực tế
Chiều dài vùng không nứt thực tế

N

Tổng thành phần được xét đến

Pe

Tỷ lệ giống nhau ngẫu nhiên


Pe( N )

Tỷ lệ đồng thuận ngẫu nhiên cho sự kiện “không xảy ra” là không
hư hỏng

Pe(Y )

Tỷ lệ đồng thuận ngẫu nhiên cho sự kiện “xảy ra” là có hư hỏng

Po
Pk

Tỷ lệ quan sát hai dữ liệu đều cho kết quả giống nhau (cả hai cùng
hư hỏng hoặc không hư hỏng)
Tải di động dọc theo dầm

Xj

Tập hợp giá trị chỉ số thuần

Zo

Ngưỡng hư hỏng

Z jX

Chỉ số chuẩn hóa của tập hợp giá trị chỉ số thuần


xv


n

Giá lớn nhất của trị tuyệt đối chỉ số chuẩn hóa dương trong khoanh
vùng hư hỏng
Số lần đo chuyển vị tại điểm đang xét

u ijk

Giá trị đường ảnh hưởng ở trạng thái chưa hư hỏng

u djk

Giá trị đường ảnh hưởng ở trạng thái đã hư hỏng

xk

Tọa độ điểm đặt lực thứ k theo phương x dọc theo dầm

[X j ]

Giá trị trung bình của tập hợp giá trị chỉ số thuần

 i ,i+1

Độ dốc của chỉ số dầm trong đoạn dầm

x

Khoảng cách giữa hai vị trí lấy điểm dữ liệu


[X j ]

Độ lệch chuẩn của tập hợp giá trị chỉ số thuần

( Z +j )
 xp

Độ lệch chuẩn của các chỉ số chuẩn hóa dương trong khoanh vùng
hư hỏng
Ứng suất chính phương x

 yp

Ứng suất chính phương y

 zp

Ứng suất chính phương z

max( Z j )


1
Chương 1
GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Khoa học công nghệ trong ngành xây dựng đã và đang phát triển mạnh mẽ trong
những thập kỷ gần đây. Một sự thật mà ta khơng thể phủ nhận là các tịa nhà cao tầng,
cầu treo, sân vận động, nhà máy,… không ngừng được xây dựng với quy mô ngày

càng lớn hơn. Trong công cuộc phát triển kinh tế tồn cầu thì việc ln chuyển hàng
hóa trở nên hiệu quả hơn nhờ ứng dụng khoa học cơng nghệ. Một trong các loại cơng
trình có cơng năng quan trọng trong việc vận hành hàng hóa trên khắp thế giới là dạng
nhà kho phân loại phục vụ công tác logistics trong ngành quản lý chuỗi cung ứng.
Bằng chứng là rất nhiều kho bãi phục vụ cho các công tác này đang được xây dựng
trên khắp thế giới. Trong đó, phân loại hàng hóa đều đã được tự động hóa bằng robot
nhằm giảm thiểu đối đa nhầm lẫn và việc vận chuyển trong nhà kho sẽ được thực hiện
bởi các xe nâng chuyên dụng (Hình 1.1). Hệ thống thiết bị này có đặc điểm là di
chuyển thường xuyên, chúng gây tác động đến các kết cấu của kho bãi khi giờ đây
các cấu kiện như cột, dầm, sàn sẽ chịu tải trọng động ngồi các tĩnh tải thơng thường.
Bảo trì liên tục các kết cấu của cơng trình là cơng tác thiết yếu để đảm bảo an tồn và
kéo dài tuổi thọ của chúng.

Hình 1.1 Xe nâng và robot trong kho bãi logistics (Nguồn: Internet)
Những cơng trình quy mơ lớn cần có thời gian xây dựng lâu dài nên việc theo
dõi, bảo trì liên tục các kết cấu của cơng trình là cơng tác thiết yếu. Bởi khơng chỉ do
các sai lệch trong q trình thi cơng mà các yếu tố tự nhiên như gió, bão, động đất,…
kèm các tác dụng động lực học khác cũng sẽ khiến cấu kiện không đạt chuẩn so với
thiết kế. Để đảm bảo chất lượng của các cấu kiện, chẩn đoán sức khỏe kết cấu
(Structural Health Monitoring - SHM) là một biện pháp hiệu quả để giải quyết vấn
đề này. Việc này giúp nhận biết sớm các mối nguy hại trên kết cấu, tạo điều kiện


2
thuận lợi để sửa chữa hoặc thay thế những cấu kiện bị hư hỏng kịp thời, đánh giá tuổi
thọ còn lại của cơng trình, giảm thiểu mọi hậu quả có thể phát sinh.
Đánh giá phát hiện hư hỏng kết cấu dựa trên hai phương pháp chính là thí nghiệm
phá hủy và thí nghiệm khơng phá hủy. Phương pháp thí nghiệm phá hủy được hiểu
là thực hiện kiểm tra chất lượng trực tiếp trên các mẫu thử cấu kiện theo nhiều tiêu
chí khác nhau để tìm ra hư hỏng, điều này làm cho cấu kiện sau khi thí nghiệm sẽ bị

phá hủy hoặc biến dạng. Ngược lại, phương pháp thí nghiệm không phá hủy sẽ không
làm ảnh hưởng đáng kể cho cấu kiện. Phương pháp này có ưu điểm về tính linh hoạt
và tiết kiệm chi phí nên ngày càng trở nên phổ biến. Cùng với việc phát triển của máy
móc, các thiết bị hiện đại có thể giúp ta theo dõi ứng xử của kết cấu với độ chính xác
vẫn rất cao mà khơng cần trực tiếp ở cơng trình. Khi cần đánh giá một kết cấu, chỉ
cần có dữ liệu thu được từ các cảm biến dao động về tần số, gia tốc, chuyển vị,... do
đó có thể theo dõi để chẩn đoán kết cấu đang làm việc như thế nào trong điều kiện
môi trường thực tế, giúp giải quyết nhanh chóng nếu phát sinh các tình huống bất lợi.
Trong nghiên cứu này, dầm bê tông cốt thép là đối tượng nghiên cứu chẩn đốn
kết cấu thơng qua dữ liệu đường ảnh hưởng (ĐAH) của chuyển vị. Các chỉ số đánh
giá được sử dụng trong nghiên cứu này không chỉ tập trung vào những thay đổi trong
đường ảnh hưởng chuyển vị mà còn từ các chỉ số này phát triển phương pháp cải tiến
nhằm xác định chiều dài vùng nứt, đồng nghĩa với đánh giá mức độ hư hỏng. Đầu
tiên, các chỉ số chẩn đoán sử dụng các đường ảnh hưởng chuyển vị làm dữ liệu đầu
vào được khảo sát trong kịch bản dầm có hư hỏng giả định giữa nhịp. Sau đó, vị trí
cũng như mức độ được thay đổi để khảo sát sự hiệu quả của phương pháp trong việc
chẩn đốn hư hỏng. Ngồi ra, bộ ba chỉ số A, B, C [1] và chỉ số K [2] cũng được tính
tốn để đánh giá độ chính xác của phương pháp chẩn đoán.
1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của luận văn này đánh giá các chỉ số chẩn đoán hư hỏng
cho kết cấu dầm sử dụng phương pháp đường ảnh hưởng của chuyển vị. Sau khi thu
thập được dữ liệu ĐAH, các chỉ số đề xuất sẽ được phân tích và đánh giá sự xuất hiện
và vị trí của hư hỏng. Ngồi ra, luận văn cịn cải tiến các chỉ số để xác định mức độ
hư hỏng của kết cấu.
1.2.2. Nội dung nghiên cứu
Bài nghiên cứu được thực hiện qua các nội dung cụ thể sau:


3

-

-

-

-

Mô phỏng kết cấu dầm đơn giản chịu tải trọng di động bằng phần mềm
SAP2000.
Giả định các trường hợp hư hỏng của các mơ hình SAP2000 bằng cách giảm
độ cứng của một hoặc nhiều phần tử.
Áp dụng đường ảnh hưởng của chuyển vị của từng trường hợp làm dữ liệu
đầu vào để chẩn đoán các đặc trưng hư hỏng dựa trên các chỉ số.
Sử dụng phần mềm ANSYS mô phỏng dầm bê tông cốt thép chịu tải trọng
tĩnh, so sánh kết quả mô phỏng với kết quả thực nghiệm của Trần và cộng sự
(2019) [3].
Gia tải cho dầm bê tông cốt thép để tìm được tải gây nứt dầm, so sánh với
kết quả với thí nghiệm của Trần và cộng sự (2019) [3].
Sau đó, gia tải tại các cấp tải khác nhau mục đích tạo ra những hư hỏng khác
nhau theo cách tăng tải đến giá trị mong muốn và giảm tải về 0. Tiếp tục giữ
nguyên trạng thái dầm để tiếp tục khảo sát.
Tại mỗi cấp tải, sử dụng đường ảnh hưởng của chuyển vị cho từng trường
hợp làm dữ liệu đầu vào để chẩn đoán các đặc trưng hư hỏng dựa trên các chỉ
số.
Phân tích và đánh giá ưu nhược điểm các chỉ số.
Cải tiến các chỉ số để đưa ra kết quả chẩn đốn chính xác hơn.
Đưa ra các kết luận và kiến nghị.

Trong nghiên cứu này cấu kiện được mơ phỏng là dầm đơn giản có gối tựa cách

hai đầu dầm một khoảng bằng nhau. Hư hỏng trên dầm được khảo sát và giới hạn
trong vùng giữa hai gối tựa. Nguyên nhân là do vùng này dễ bị hư hỏng hơn so với
các đoạn tự do ở hai đầu dầm. Đồng nghĩa, hư hỏng ở hai đoạn đầu dầm không được
xét đến trong nghiên cứu này
1.3. Tính cần thiết và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu
Kết cấu bê tông cốt thép là loại kết cấu phổ biến trong ngành xây dựng, xuất hiện
ở hầu hết các cơng trình lớn nhỏ. Dầm bê tơng cốt thép là cấu kiện quan trọng, đảm
bảo độ cứng và ổn định của tồn bộ cơng trình. Hiện tại, có rất nhiều nghiên cứu sử
dụng đặc trưng động học của kết cấu để chẩn đoán sức khỏe kết cấu. Nhằm mục đích
mở rộng cũng như nâng cao phạm vi nghiên cứu trong lĩnh vực này, phương pháp
được đề xuất chẩn đoán dựa trên đặc trưng tĩnh học, cụ thể là chuyển vị.
Sử dụng dữ liệu đường ảnh hưởng của chuyển vị để đánh giá trạng thái của kết
cấu là một cách hiệu quả vì thao tác đơn giản, đặc biệt là chi phí thấp. Nghiên cứu
này đề xuất phương pháp chẩn đốn hư hỏng thơng qua đường ảnh hưởng của chuyển
vị nhằm tập trung vào cấu kiện dầm bê tông cốt thép chịu tải trọng di động.


4
Phát triển nghiên cứu về dầm trong nhà kho chịu tải trọng di động là thiết thực
bởi tầm quan trọng của chúng trong việc duy trì cơng năng của cơng trình. Phát hiện
hư hỏng của dầm bê tơng cốt thép giúp ngăn chặn thiệt hại, góp phần vơ hiệu hóa
những mối nguy hiểm tiềm tàng bởi sự phức tạp của công nghệ khi kỹ thuật xây dựng
càng ngày càng phát triển.


5
Chương 2
TỔNG QUAN
Chẩn đoán sức khỏe kết cấu (structural health monitoring – SHM) là một công
cụ quan trọng để đảm bảo rằng kết cấu hoạt động hiệu quả trong vòng đời thiết kế và

có thể vượt ra ngồi tuổi thọ thiết kế. Đã có nghiên cứu chỉ ra rằng chẩn đoán sức
khỏe kết cấu được chú trọng từ nhiều năm trước và 20 năm gần đây số lượng nghiên
cứu liên quan đã tăng lên đáng kể [4].
2.1. Tình hình nghiên cứu nước ngồi
Hai nhóm đối tượng nghiên cứu chính của SHM là ứng xử động học và ứng xử
tĩnh học. Về mặt nghiên cứu ứng xử động học, một số phương pháp chẩn đoán hư
hỏng kết cấu dầm dựa trên các đặc trưng dao động đã được nghiên cứu và phát triển
hiện nay bao gồm: Phương pháp dựa trên sự thay đổi của tần số (frequency change based damage detection method), dạng dao động (modal assurance criterion), độ cong
dạng dao động (mode shape curvature - based damage detection method), độ cứng và
tần số (stiffness, frequency change - based damage detection method), năng lượng
biến dạng (modal strain energy - based damage detection method),…
Các ví dụ về nghiên cứu thơng qua những phương pháp nêu trên như Adams và
cộng sự [5] đã đánh giá tần số của dầm thông qua việc áp tải trọng động cho thí
nghiệm ba điểm vào năm 1978. Một năm sau, Cawley và Adams [6] đã sử dụng tần
số tự nhiên để dự đoán khuyết tật cho cấu kiện tấm nhôm phẳng. Năm 1991, Pandey
và cộng sự [7] nghiên cứu về độ cong dạng dao động trong dầm công-xôn, kết quả
cho thấy sự thay đổi độ cong dạng dao động tỷ lệ thuận với mức độ hư hỏng của kết
cấu. Stubbs và cộng sự [8] trình bày một phương pháp dựa trên việc giảm năng lượng
biến dạng của dạng dao động (từ kết quả đo dạng dao động) giữa hai mơ hình kết cấu
có nhiều bậc tự do vào năm 1995. Nghiên cứu này đã được ứng dụng thành cơng
trong việc chẩn đốn hư hỏng trên kết cấu dầm của cơng trình cầu ở bang New
Mexico, Hoa Kỳ. Một năm sau, Stubbs và cộng sự [9] đã phát triển nghiên cứu khi
xem xét tính khả thi của việc định vị hư hỏng bằng cách sử dụng kỹ thuật này khi
khơng có các tham số dạng dao động cơ bản. Một phương pháp dựa vào năng lượng
biến dạng để xác định vị trí và ước tính mức độ hư hỏng trong kết cấu dầm với một
vài tần số và dạng dao động được Kim và cộng sự [10] đề xuất năm 2003. Tiếp đó,
Wang và Qiao [11] đã phát triển một phương pháp chẩn đốn vị trí và kích thước của
vết nứt trên dầm vào năm 2008. Trong đó, mơ hình cấu kiện dầm có vết nứt được
phân tích động học để thu được dạng dao động, sau đó sự sai khác giữa dạng dao
động ở trạng thái hư hỏng và trạng thái ban đầu được tính tốn bằng phương pháp số



6
học. Dầm sau đó được chẩn đốn hư hỏng bằng phương pháp mới dựa trên sự sai
khác của dạng dao động do tác giả đề xuất. Ba năm sau, Dixit và Hanagud [12] đã đề
xuất một phương pháp đánh giá hư hỏng trong dầm có liên quan đến năng lượng biến
dạng. Trong đó, ngồi các thuộc tính dao động (tần số, dạng dao động) tác giả đã xét
đến các đặc tính vật lý của kết cấu khi xảy ra hư hỏng như sự suy giảm độ cứng và
khối lượng vào phương pháp. Sau đó, Cha và Buyukozturk [13] đã kiến nghị một
phương pháp chẩn đoán hư hỏng trong kết cấu sử dụng thuật toán tối ưu đa mục tiêu
hỗn hợp dựa vào sự thay đổi của năng lượng biến dạng trong kết cấu vào năm 2015.
Phương pháp được triển khai áp dụng để chẩn đoán hư hỏng cho kết cấu khung khơng
gian bằng thép. Phương pháp có khả năng chẩn đoán hư hỏng trong kết cấu khi mới
bắt đầu xuất hiện với mức độ hư hỏng còn nhỏ. Năm 2019, Khatir và cộng sự [14]
trình bày bài tốn chẩn đốn vị trí và mức độ hư hỏng qua hai bước cho kết cấu dầm.
Tác giả đưa ra phương pháp chẩn đốn vị trí hư hỏng dựa vào chỉ tiêu đánh giá hư
hỏng có tên normalized modal strain energy indicator (nMSEDI). Bước tiếp theo, tác
giả sử dụng thuật toán teaching - learning based optimization algorithm (TLBO) để
chẩn đoán mức độ hư hỏng với hàm mục tiêu xây dựng trên chỉ số nMSEDI. Đồng
thời, tác giả cịn đánh giá thuật tốn TLBO với hai thuật toán khác là particle swarn
optimization (PSO) và bat algorithm (BA). Kết quả cho thấy thuật toán TLBO cho
kết quả chính xác hơn hai thuật tốn cịn lại với hàm mục tiêu nMSEDI. Vào năm
2022, Feng và Liang [15] đã phát triển công nghệ dựa trên hiệu ứng áp điện để chẩn
đoán sức khỏe kết cấu. Vẫn trong năm đó, nhóm nghiên cứu Li và cộng sự [16] đã
giới thiệu phương án tích hợp hệ thống cảm biến sợi quang, cảm biến điện áp, định
vị toàn cầu để chẩn đoán sức khỏe kết cấu cầu Zhijiang (Hangzhou, Trung Quốc).
Bên cạnh các đặc trưng về động học của kết cấu, các đặc trưng tĩnh học cũng có
thể thu được chính xác và nhanh chóng từ những cơng cụ hỗ trợ ít tốn kém về chi phí.
Các phương pháp phát hiện ra sự hư hại dựa trên thông số tĩnh đã thu hút được sự
quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trong những năm qua. Từ năm 1982, Sheena và

cộng sự [17] giới thiệu phương pháp phân tích dựa vào việc giảm độ lệch giữa thực
tế và đối tượng phân tích ma trận độ cứng để đo được chuyển vị giảm xuống. Năm
1991, Sanayei và Onipede [18] đã đề xuất một phương pháp chính xác để tính các
thơng số của phần tử kết cấu từ các dữ liệu thí nghiệm tĩnh, ví dụ như việc áp dụng
tải tĩnh và đo chuyển vị. Sau hai năm, Banan và cộng sự [19] đã đề nghị một phương
pháp dựa vào việc xác định các thông số hư hại của mỗi phần tử từ chuyển vị do tải
trọng tĩnh xác định trước. Năm 2001, Wang và cộng sự [20] đề xuất thuật toán hai
bước để nhận biết kết cấu bị hư hỏng dựa vào sự chênh lệch giữa tần số tự nhiên và
chuyển vị tĩnh. Sau đó, Bakhtiari Nejad và cộng sự [21] đã giới thiệu một phương


7
pháp mô tả sự thay đổi của chuyển vị tĩnh với bậc tự do định trước bằng cách giảm
thiểu sự chênh lệch giữa véc-tơ tải của kết cấu có phá hoại và không phá hoại vào
năm 2005. Abdo [22] đã thí nghiệm khảo sát các thơng số bằng cách sử dụng độ cong
đường chuyển vị để xác định vị trí hư hỏng vào năm 2012, kết quả cho thấy rằng sự
thay đổi của độ cong đường chuyển vị có thể được sử dụng là một chỉ số hữu hiệu,
thậm chí có khả năng chỉ ra vị trí của phần tử bị giảm một lượng nhỏ độ cứng. Năm
2016, Das và cộng sự [23] đã hệ thống lại kỹ thuật liên quan tới sự biến đổi dựa vào
sự rung động (Vibration-based damage detection techniques). Schommer và cộng sự
[24] thực hiện phân tích chuyển vị của dầm bê tơng cốt thép kể đến ảnh hưởng của
nhiệt độ để chẩn đoán sức khỏe kết cấu vào năm 2017. Cùng năm, Ha và Fukada [25]
đã giới thiệu chỉ số Displacement-based Index (DBI) như là một phương pháp để xác
định hư hỏng sử dụng sự thay đổi hình dạng chuyển vị để phát hiện hư hỏng kết cấu
của mơ hình dầm bê tơng ứng suất trước. Tuy nhiên, DBI chỉ sử dụng dữ liệu đầu vào
có được từ tải trọng tĩnh và khơng xét đến tải trọng di động. Won và cộng sự (2019)
[26] thực hiện giám sát chuyển vị bằng máy biến áp vi sai biến đổi tuyến tính (Linear
Variable Differential Transformer - LVDT) để đánh giá hư hỏng dầm. Vẫn trong năm
2019, Ono và cộng sự [27] đã nghiên cứu phân tích phương pháp phát hiện hư hỏng
cho bản dầm thép cầu giao thông bằng đường ảnh hưởng của chuyển vị. Cũng trong

năm này, đường ảnh hưởng của chuyển vị tiếp tục được Maki và cộng sự [28] nghiên
cứu để đánh giá sự suy giảm độ cứng của dầm cầu thép ở khu vực miền núi. Nghiên
cứu đưa ra được kết luận về vị trí xuất hiện hư hỏng, và đánh giá độ cứng tổng thể
của dầm. Vào năm 2021, Zhang và cộng sự [29] đã công bố phương pháp giám sát
chuyển vị kết cấu dựa trên vùng nhận dạng kết hợp hệ thống mạng nơ-ron. Gần đây
trong năm 2023, Shokravi và cộng sự [30] đã cơng bố phương pháp chẩn đốn hư
hỏng của dầm cầu bê tông cốt thép thông qua việc đo lường biến dạng bằng thiết bị
laser không dây được gắn trên xe chạy dọc cầu.
Tóm lại, lĩnh vực chẩn đoán sức khỏe kết cấu đã một lịch sử lâu dài và đến nay
các nghiên cứu vẫn đang phát triển bởi tầm quan trọng của việc phòng chống hư hại
ngày càng được ưu tiên.
2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
Áp dụng các thông số động học và tĩnh học trong chẩn đoán hư hỏng kết cấu đã
được nghiên cứu trong nhiều năm. Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu về
các thông số động lực học đã được công bố và đăng trên các tạp chí và hội nghị khoa
học ở Việt Nam như sau:


8
Năm 2012, Hồ và cộng sự [31] đã nghiên cứu dự đốn lực căng trước của bê tơng
ứng suất trước bằng đặc trưng dao động và phương pháp đồng nhất. Phương pháp sử
dụng trở kháng để dị tìm hư hỏng trên dầm cũng được Nguyễn và cộng sự [32] thực
hiện và cho kết quả thực nghiệm trên dầm nhôm công-xôn một năm sau đó. Năm
2018, Hồ và cộng sự [33] trình bày phương pháp chẩn đốn hư hỏng trong kết cấu
dầm với các điều kiện biên khác nhau, sử dụng phương pháp năng lượng biến dạng
được kiến nghị và áp dụng thành cơng cho bài tốn dầm đơn giản và bài tốn dầm
cơng-xơn. Kết quả phân tích cho thấy, phương pháp chẩn đốn đề xuất có khả năng
chẩn đốn chính xác vị trí hư hỏng trong dầm, đặc biệt khi sử dụng dạng dao động
thích hợp. Hai năm sau, Cao và cộng sự [34] đề xuất một phương pháp chẩn đốn hư
hỏng về cả vị trí và mức độ của hư hỏng cho kết cấu tấm thơng qua quy trình chẩn

đoán hai bước. Trong bước thứ nhất, chỉ tiêu dựa vào sự thay đổi của năng lượng biến
dạng (Modal Strain Energy Damage Index – MSEDI) được sử dụng để chẩn đốn vị
trí của hư hỏng. Trong bước thứ hai, thuật tốn di truyền được sử dụng để cực tiểu
hóa hàm mục tiêu với biến số là véc-tơ mức độ suy giảm chiều dày của các phần tử
có khả năng xảy ra hư hỏng đã được cảnh báo từ bước thứ nhất. Tính hiệu quả của
phương pháp đề xuất được khảo sát và đánh giá thơng qua bài tốn tấm với các kịch
bản hư hỏng khác nhau. Tiếp tục trong năm đó, Cao và cộng sự [35] đã phát triển
phương pháp năng lượng biến dạng để chẩn đoán hư hỏng trong kết cấu tấm.
Bên cạnh những nghiên cứu trên ứng xử động học của kết cấu một số nghiên cứu
sử dụng ứng xử tĩnh học của kết cấu được phát triển. Năm 2011, Trần và cộng sự [36]
trình bày các kết quả kiểm tra thực nghiệm để khẳng định phương pháp xác định vị
trí, độ sâu vết nứt của dầm có một hoặc nhiều vết nứt bằng phân tích wavelet các
chuyển vị tĩnh hồn tồn có thể dùng trong thực tế. Các kết quả nghiên cứu nhận được
là cơ sở cho việc xây dựng một phương pháp đơn giản và hiệu quả để xác định vết
nứt trong các kết cấu hệ thanh. Năm 2021, Nguyễn [37] đã thực hiện nghiên cứu đánh
giá sự xuống cấp của dầm bê tông cốt thép sử dụng phương pháp đường chuyển vị.
Có thể nói các nghiên cứu về chẩn đoán sức khỏe kết cấu cũng được chú trọng
tại Việt Nam. Nhưng tổng quan lĩnh vực chẩn đoán sức khỏe kết cấu vẫn cần phải
phát triển hơn nữa bởi sự quan tâm chỉ đáng kể trong 10 năm gần đây.
2.3. Tổng kết
Hiện nay, một số phương pháp giám sát và chẩn đoán hư hỏng trong kết cấu dầm
bê tông cốt thép đã được nghiên cứu và phát triển. Các phương pháp chẩn đoán
thường sử dụng với dầm được mô phỏng bằng các phần tử thanh và gắn với một vật
liệu đồng chất cụ thể: bê tông hoặc thép. Nhưng trong thực tế kết cấu dầm bê tông


9
cốt thép luôn thể hiện tác động qua lại giữa bê tông và cốt thép, mối quan hệ giữa hai
loại vật liệu sẽ gây ra những sai lệch nhất định cho các phương pháp chẩn đoán và dự
báo hư hỏng. Do đó ngồi việc đánh giá, xem xét lại tính hiệu quả của phương pháp

chẩn đoán trên dầm đơn giản được mô phỏng bằng phần tử thanh trong không gian
phần tử thanh thì ta cần đánh giá thêm hiệu quả của phương pháp này khi áp dụng lên
phần tử dầm được mô phỏng bằng phần tử khối trong không gian phần tử khối.
Từ những tổng kết nêu trên về tình hình nghiên cứu, học viên thực hiện nghiên
cứu, kiến nghị phương pháp xác định vị trí cùng với bề rộng vùng nứt xảy ra trong
kết cấu dầm bê tông cốt thép sử dụng dữ liệu đầu vào là đường ảnh hưởng của đường
chuyển vị. Thực tế, một số nghiên cứu về chẩn đoán sức khỏe kết cấu sử dụng đối
tượng là đường ảnh hưởng của chuyển vị, điển hình như Ono và cộng sự [27], Maki
và cộng sự [28]. Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào đưa ra phương pháp xác định
mức độ hư hỏng, cụ thể là kích thước vùng hư hỏng.