XÁC ĐỊNH TÌNH TRẠNG CÔNG TRÌNH

Xác định tình trạng của công trình là nhu cầu tự nhiên của chủ đầu tư, người sử dụng cũng như cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng. Căn cứ vào tình trạng của công trình, kế hoạch khai thác sử dụng sửa chữa bảo trì được xây dựng với mục tiêu tối thượng là tối ưu hóa hiệu quả khai thác công trình xây dựng trong khi vẫn đảm bảo an toàn. Xác định tình trạng của công trình được phân thành bốn cấp như hình vẽ bên trên, bao gồm:

1. Sự xuất hiện của các cấu kiện hỏng hóc bên trong công trình;

2. Vị trí của các cấu kiện hỏng;

3. Mức độ hỏng của các cấu kiện hỏng;

4. Dự kiến tuổi thọ của của công trình

Điều quan trọng của việc xác định tình trạng công trình là việc nhận biết sự xuất hiện các bộ phận, cấu kiện bị hỏng trong công trình. Có hai phương pháp chính để xác định sự xuất hiện cấu kiện hỏng trong công trình: (1) Các phương pháp không sử dụng mô hình tính toán của công trình và (2) các phương pháp cần sử dụng mô hình tính toán của công trình.

Các phương pháp tìm kiếm cấu kiện hỏng trong công trình không sử dụng mô hình tính toán bao gồm:

1. Kiểm tra bằng mắt: Sử dụng mắt thường để phát hiện các vị trí nứt, ăn mòn, biến dạng của cấu kiện.

• Là phương pháp lâu đời nhất, đơn giản nhất, rẻ tiền nhất
• Phụ thuộc vào kinh nghiệm của người thực hiện, phụ thuộc và điều kiện môi trường, thời tiết như nhiệt độ, độ ẩm, ...
• Chỉ phát hiện được sự hỏng của cấu kiện khi chúng xuất hiện trên bề mặt

2. Gõ và nghe âm thanh phát ra từ cấu kiện, công trình: Dùng búa gõ vào cấu kiện công trình, nghe âm thanh phát ra để xác định cấu kiện có bị hỏng hay không và mức độ hỏng.

• Là phương pháp lâu đời, đơn giản nhất, rẻ tiền
  
• Phụ thuộc vào kinh nghiệm của người thực hiện, phụ thuộc và điều kiện môi trường, thời tiết như nhiệt độ, độ ẩm, ...

3. Sử dụng máy quét X-ray, Gama-ray: Sử dụng các loại máy quét để xác định sự xuất hiện các chỗ hỏng xuất hiện trên bề mặt và bên trong cấu kiện.

• Là phương pháp đơn giản, có thể phát hiện các chỗ hỏng dưới bề mặt cấu kiện.
• Phụ thuộc khả năng tiếp cận của cấu kiện.
• Vấn đề về an toàn lao động và sức khỏe của người thực hiện cần được quán triệt

4. Đo thời gian tín hiệu truyền qua cấu kiện, công trình: Dùng một đầu phát tín hiện và một hoặc nhiều đầu thu để thu tín hiện. Tín hiệu từ đầu phát truyền trong cấu kiện, khi gặp vết nứt hoặc biên của cấu kiện sẽ phản hồi lại. Căn cứ vào thời gian truyền sóng, khoảng cách giữa đầu phát và đầu thu, khoảng cách từ biên cấu kiện tới đầu thu, vị trí, hình dạng và độ sâu của các vết nứt trong cấu kiện sẽ được xác định.

• Là phương pháp đơn giản, rẻ tiền
• Phụ thuộc khả năng tiếp cận của cấu kiện.
• Chỉ thực hiện được với các cấu kiện cấu tạo từ vật liệu đồng chất

5. Các phương pháp sử dụng thay đổi các đặc tính công trình: Sử dụng sự thay đổi về tần số, độ cứng, độ mềm của công trình của cấu kiện để ước đoán sự hỏng trong công trình và cấu kiện.

• Là phương pháp đơn giản, rẻ tiền
  
• Độ tin cậy phụ thuộc vào hình dạng của cấu kiện;
  
• Các phương pháp này thường không nhạy với các chỗ hỏng xuất hiện ở gần liên kết
  

Tóm lại, các phương pháp xác định chỗ hỏng của công trình không sử dụng mô hình tính toán thường đơn giản, rẻ tiền, phù hợp với các cấu kiện đồng nhất, hoặc công trình dạng tấm, vỏ, ... Nếu áp dụng và các công trình nhà cao tầng, công trình cầu sẽ tốn rất nhiều thời gian và nhiều khi là không khả thi vì các cấu kiện thường được bao bọc bởi kết cấu bao che, kết cấu phụ truyền lực.

Các phương pháp tìm kiếm cấu kiện hỏng trong công trình sử dụng mô hình tính toán bao gồm:

 1. Phương pháp sử dụng đáp ứng tĩnh của công trình: Tác dụng tĩnh tải vào công trình, đo đáp ứng của công trình dưới dạng chuyển vị của các nút, biến dạng của các cấu kiện. So sánh biến dạng, chuyển vị của các nút, biến dạng cấu kiện giữa số liệu đo được và số liệu tham khảo ban đầu có thể xác định được sự xuất hiện của sự giảm yếu trong các cấu kiện của công trình.

• Mô hình tính toán đơn giản
  
• Việc lưu trữ số liệu có thể kiểm soát được
  
• Không sử dụng các giả thiết về khối lượng và độ cản của công trình
  
• Tải trọng để tạo ra các chuyển vị, biến dạng đo được nhiều khi cực kỳ lớn vì độ cứng của các công trình thực tế thường rất lớn
  
• Cần có các điểm thao khảo (không chuyển vị) khi thực hiện đo chuyển vị công trình
  
• Phương pháp tính toán rất nhạy với các loại sai số
  

2. Phương pháp sử dụng đáp ứng động của công trình: Tác dụng tải trọng động vào công trình, đo đáp ứng của công trình dưới dạng gia tốc tại các nút của công trình. Thiết lập ma trận độ cứng, độ mềm cho toàn bộ công trình hoặc cho một số bậc tự do của công trình.  Rút ra một số thông tin từ ma trận độ cứng, độ mềm và so sánh với các số liệu đó khi công trình ở thời điểm tham khảo ban đầu có thể xác định được sự xuất hiện của sự giảm yếu trong các cấu kiện của công trình.

• Có khả năng kích thích dao động của kết cấu lớn với lực động có biên độ nhỏ. Với nhiều trường hợp dao động của công trình dưới tác dụng của tải trọng gió, thủy triều, động đất, ... có thể được sử dụng để xác định tình trạng của công trình
  
• Việc đo gia tốc công trình không yêu cầu phải thiết lập các điểm tham khảo không chuyển vị như khi thực hiên đo chuyển vị trong phương pháp xác định tình trạng của công trình sử dụng tải trọng tĩnh
  
• Ít nhạy với các sai số. Khi số liệu đủ lớn, các sai số có giá trị trung bình bằng không như tiếng ồn có thể tự bị triệt tiêu;
  
• Khối lượng dữ liệu lưu trữ lớn, khối lượng tính toán nhiều, cần máy tính có tốc độ và bộ nhớ lớn
  
• Các giả thiết về khối lượng, lực cản của cấu kiện, công trình được sử dụng. Việc này ảnh hưởng tới độ chính xác của phương pháp tính toán.
  

Ngoài ra còn có các phương pháp: GA, NN, KF, EKF, LSE.