Nghiên cứu tối ưu số nơ-ron trong mạng thần kinh nhân tạo để dự đoán lực liên kết giữa tấm FRP với bê tông

 Tác giả: TS. NGUYỄN THÙY ANH; TS. LÝ HẢI BẰNG
               Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải
               ThS. NGUYỄN TRỌNG ANH MINH
               Tổng công ty Cảng Hàng không Việt Nam

Sơ đồ minh họa thí nghiệm xác định lực liên kết giữa tấm FRP với bề mặt bê tông: (a) mặt cắt ngang, (b) mặt cắt dọc

Trong thời gian gần đây, việc sử dụng kết cấu sợi polyme (Fiber Reinforced Polymers - FRP) dạng tấm để gia cường cho kết cấu BTCT là một giải pháp được áp dụng phổ biến. Vật liệu FRP là một dạng vật liệu composite, được chế tạo từ các cốt liệu sợi kết hợp với chất kết dính, trong đó ba loại sợi được sử dụng nhiều nhất là sợi carbon (CFRP), sợi thủy tinh (GFRP) và sợi aramid (AFRP). Đặc tính của các loại sợi này là có cường độ chịu kéo cao, mô-đun đàn hồi lớn, trọng lượng nhỏ, khả năng chống mài mòn cao, cách điện, chịu nhiệt tốt và bền theo thời gian. Hơn nữa, tính linh hoạt và khả năng thi công cao khi dán tấm FRP bên ngoài kết cấu bê tông đem lại nhiều lợi thế trong các ứng dụng cơ sở hạ tầng giao thông và dân dụng, vì tấm dán FRP có thể liên kết dễ dàng với các kết cấu có mặt cắt ngang bất kỳ [1,2]. Hiệu quả của việc gia cố bên ngoài bằng tấm dán FRP về bản chất phụ thuộc vào khả năng liên kết giữa tấm FRP và bề mặt bê tông. Liên kết này đóng một vai trò quan trọng trong việc truyền ứng suất giữa bê tông và các tấm FRP, đồng thời là yếu tố chính để kiểm soát các hư hỏng do kết dính ở nhiều dạng khác nhau trong kết cấu được gia cường FRP.

Nhiều nghiên cứu thực nghiệm đã được thực hiện để khảo sát cường độ của liên kết bằng cách sử dụng các thử nghiệm cắt một vòng [3,4]. Ngoài ra, nhiều nghiên cứu lý thuyết đã được đề xuất bằng cách sử dụng các phương pháp khác nhau như cơ học phá hủy, phương pháp phần tử hữu hạn hoặc các phương trình rút ra từ thực nghiệm để xác định cường độ liên kết của tấm FRP với bề mặt bê tông [5-7]. Tuy nhiên, các phương pháp thực nghiệm cũng như phương pháp số phải dùng đến một số giả thiết, cũng như nhiều giới hạn sử dụng được đặt ra cho từng trường hợp cụ thể, qua đó mất đi tính tổng quát.

Gần đây, sự phát triển và ứng dụng của kỹ thuật học máy (machine learning) trong lĩnh vực xây dựng công trình đã được quan tâm rộng rãi [8-10]. Tận dụng cơ sở dữ liệu được thử nghiệm, các thuật toán học máy thể hiện khả năng đơn giản hóa các phương pháp tiếp cận cổ điển, chẳng hạn như phương pháp thử nghiệm hoặc mô phỏng số. Chính vì vậy, mục tiêu chính của nghiên cứu này là đề xuất mô hình học máy phù hợp để dự đoán lực liên kết giữa tấm FRP với bề mặt bê tông dựa trên bộ dữ liệu gồm 150 kết quả thí nghiệm thu thập được trên các tạp chí quốc tế uy tín.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây