ممان اينرسي موثر تيرهاي مسلح شده با ميلگردهاي FRP

Effective Moment of Inertia of FRP Reinforced Concrete Beams

تيرهاي مسلح‌شده با ميلگردهاي پليمري اليافيGFRP به‌دليل مدول الاستيسيته كم اين ميلگردها، داراي خيز و عرض ترك‎هاي بيش‌تري در مقايسه با تيرهاي بتن مسلح فولادي مي‎باشند. تحقيقات زيادي نشان مي‎دهند كه آيين‎نامه‌ي ACI 318نمي‎تواند خيز تيرهاي مسلح‌شده با ميلگردهاي FRP را بر اساس ممان اينرسي موثر، به‌درستي تخمين بزند. هدف از اين مقاله ارايه‌ي روابطي جديد براي ممان اينرسي موثر اين تيرها بر مبناي داده‎هاي آزمايشگاهي و الگوريتم ژنتيك مي‎باشد. اين روابط به‌گونه‎اي تخمين زده مي‎شوند كه تفاوت بين نتايج به‌دست آمده از مدل‎هاي پيشنهادي و داده‎هاي آزمايشگاهي توسط الگوريتم ژنتيك كمينه شود. براي اين منظور از 55 نمونه‌ي آزمايش‌شده در پژوهش‎هاي ديگران استفاده شده است. هم‌چنين 9 نمونه‌‌ي آزمايشگاهي تيرهاي مسلح‎شده با ميلگردهايGFRP ساخته‌شده است. در نمونه‌هاي ساخته شده، مقاومت بتن و نسبت آرماتور به‌عنوان متغير در‌نظر گرفته شده‎اند. در اين تحقيق، اثر پارامترهاي مدول الاستيسيته ميلگردهاي FRP، نسبت آرماتور و سطح بارگذاري در روابط ممان اينرسي موثر وارد مي‎شوند. سپس، خيز حاصل از مدل‎هاي پيشنهادي با خيز تجربي و مقادير به‌دست‌آمده از روابط آيين‎نامه‎اي و مدل‎هاي ساير پژوهش‎ گران مقايسه مي‎گردد. نتايج نشان مي‎دهند كه خيز به‌دست‌آمده از مدل‎هاي پيشنهادي به نتايج آزمايشگاهي نزديك‎ مي‎باشد. هم‌چنين‌ در نمونه‎هاي با نسبت آرماتور بالا و در سطوح بالاي بارگذاري، مدل‎هاي پيشنهادي نتايج دقيق‎تري را نسبت به ساير روش‎هاي موجود نشان مي‎دهند.

Concrete beams reinforced with glass fiber reinforced polymer (GFRP) bars exhibit large deflections and crack widths as compared with steel reinforced concrete beams due to the low modulus of elasticity of GFRP bars. Different studies show that ACI 318 equation for the effective moment of inertia Ie does not predict deflection well for FRP reinforced concrete beams. The purpose of this paper is to propose new equations for estimating the effective moment of inertia of FRP reinforced concrete beams based on genetic algorithm and experimental results. Genetic algorithm is used for optimization of error function between experimental and analytical responses. In the experimental part of the study, nine beam specimens were manufactured and tested. The parameters of reinforcement ratio and concrete compressive strength were selected as the variables for the beam specimens. Also fifty five beam specimens tested by other researchers were used for experimental database. In this paper, the effect of elastic modulus of FRP bars, reinforcement ratio and the applied level of loading on the effective moment of inertia is taken into account. In addition, the proposed equations are compared with different code provisions and the existing models for predicting deflection of FRP reinforced concrete beams. Also, the calculated values by the proposed equations are compared with different test results. The experimental results correlated well with the values predicted by the proposed equations especially in high reinforcement ratios and high levels of loading.