بهينه سازي مدل سخت شوندگي كششي بتن براساس نتايج تحليل غيرخطي لايه اي تيرهاي بتني مسلح شده با ميلگردهاي FRP

Optimization of tension stiffening model of concrete based on results of layered nonlinear analysis of FRP – reinforced concrete beams

اثر سخت شوندگي كششي كه ناشي از مشاركت بتن بين ترك ها در تحمل كشش است، منجر به كاهش كرنش هاي عضو بتن مسلح نسبت به كرنش ميلگردها به تنهايي مي شود. در برخي پيشنهادها، اين اثر در رفتار تنش- كرنش بتن بعد از ترك خوردگي گنجانده شده است كه تعداد اندكي از آن ها بتن با مسلح كننده هاي FRP را بررسي كرده اند. در اين تحقيق از مقايسه نتايج تحليل غيرخطي لايه اي و نتايج آزمايشگاهي مجموعه ي نسبتا گسترده اي از تيرهاي بتني مسلح شده با ميلگردهاي FRP نسبت به تحقيقات پيشين، براي استخراج رابطه ي تنش- كرنش بتن بعد از ترك خوردگي استفاده شده است. مدل به دست آمده برخلاف مدل هاي پيشين براي همه ي انواع ميلگردهاي FRP ارايه شده است. ثابت هاي مدل با كاربرد روش بهينه سازي ژنتيك به دست مي آيند. از 87 نمودار بار- خيز آزمايشگاهي تيرهاي بتني مسلح شده با ميلگردهاي FRP تحت خمش چهارنقطه اي ، 78 نمودار براي استخراج ثابت هاي مدل و 9 نمودار براي بررسي مدل بهينه به دست آمده به كار مي روند. علاوه براين 20 درصد از داده هاي 78 تير درنظر گرفته شده براي استخراج مدل، به صورت تصادفي حذف شده و به جاي محاسبه ي مدل در كنترل مدل به كار مي روند. ميانگين لگاريتم طبيعي نسبت خيز آزمايشگاهي به محاسباتي براي داده هاي انتخاب شده براي كنترل، با كاربرد مدل اوليه 1/0457 و با كاربرد مدل بهينه 0/2668 است. با توجه به اين كه مقدار ايده آل لگاريتم نسبت خيز آزمايشگاهي به محاسباتي صفر است، كاربرد مدل بهينه اين پارامتر آماري را 74 درصد بهبود داده است. نتايج تحليل غيرخطي با مدل هاي اوليه و بهينه با روابط آيين نامه اي نيز مقايسه شده اند.

Tension stiffening effect, which is due to participation of concrete in resisting tension between cracks, results in the reduction of strains of reinforced concrete member relative to pure bars. In some researches, this effect was involved at strain – stress behavior of concrete after cracking that few researches investigated FRP reinforced concrete. In Present investigation, comparison of experimental data with results of layered nonlinear analysis of wide collection FRP-reinforced concrete beams relative to prior researches was used for extracting of concrete strain – stress after cracking. The resulting model unlike previous models was developed for all type of FRP bars. The constants of model are obtained from optimization method based on genetic. 78 curves from 87 curves of FRP – reinforced concrete beams under four-point bending are used for deriving of model coefficients and the others are used for investigating of optimal model. Furthermore, 20 percent of load – deflection data of 78 beams are also randomly selected for controlling of optimal model instead of developing of model. The average natural logarithm of experimental/calculated deflection ratios for randomly selected data by applying initial model and optimal model is 1.0457 and 0.2668, respectively. According to ideal value of zero for natural logarithm of experimental/calculated deflection ratio, applying optimal model has improved this statistical parameter by 74 percent. Responses of nonlinear analysis by using initial model and optimized model are compared with those of code relations.