مدل جدید برای تعیین سهم ورقه‌های u-شکل frp در ظرفیت برشی تیرهای بتنی مقاوم سازی شده

در سالهای اخیر استفاده از مصالح کامپوزیت frp به دلیل وزن کم، مقاومت کششی بالا و آسانی اجرا در سطوح مختلف، بعنوان رویکردی مناسب برای تقویت و مقاومسازی اعضای بتن آرمه مطرح و مورد قبول مجامع مهندسی عمران و آئین نامهها بوده است. از سوی دیگر تحقیقات گستردهای بر روی تقویت خمشی و محوری اعضای بتن آرمه با استفاده از ورقه های frp و میزان بهبود آن انجام شده اما میزان توجه به مطالعات تحلیلی و آزمایشگاهی بر روی مقاومت برشی اعضای مقاوم سازی شده با frp و بخصوص تعیین دقیق سهم مصالح کامپوزیت نسبت به بحث مقاومت خمشی و محوری محدود بوده است. در این مطالعه با استفاده از روش مدیریت داده به روش گروهی و همچنین شبکه عصبی مصنوعی چند لایه، مدل‌هایی کارآمد برای تعیین سهم برش تحمل شده توسط ورقه‌های uشکل frp در تیرهای بتنی مقاومسازی شده بصورت خارجی ارائه شده است. همچنین با انجام آنالیز حساسیت، تغییرپذیری مدل های ایجاد شده نسبت به متغیرهای ورودی ارزیابی گردیده است. برای توسعه مدل‌ها، پارامترهای: کرنش نهایی frp، ضخامت frp، مدول الاستیسیته frp، میزان و نحوه اجرای frp، ارتفاع موثر frp، عرض تیر، عمق موثر تیر، نسبت دهانه برشی به عمق موثر و مقاومت فشاری بتن در نظر گرفته شده است. برای کنترل صحت نتایج حاصل از مدل های ارائه شده، نتایج آنها با مقادیر محاسبه شده از ضوابط aci 440، fibtg9.3 و jsce و براساس شاخص های آماری متنوع مقایسه شده است. نتایج نشان داده است که مدل های ایجاد شده عملکرد مطلوبی داشته و می توانند بعنوان رویکردی مطمئن در پیش طراحی برشی تیرهای بتنی تقویت شده با ورقه‌های uشکل frp مورد استفاده قرار گیرند.

A new model for determining the shear contribution of FRP in RC beams strengthened with U-shape FRP sheets

Due to their lightweight, high tensile strength, and ease to install on irregular surfaces, the use of FRP systems for the repair and strengthening of reinforced concrete structures has become an accepted practice within civil engineering community and codes. Extensive research has been conducted on structural members to identify the improvement in their flexural and axial capacity due to FRP strengthening. However, the analytical and experimental studies on shear strengthening with FRP systems, especially exact determining FRP contribution, are limited. This study provides a multilayer artificial neural network and group method of data handling approach for predicting the shear contribution of FRP in RC beams strengthened by externally bonded FRP sheets. To achieve the main purpose; ultimate strain of FRP, thickness of FRP, elastic modulus of FRP, width, spacing and angle of FRP sheet, effective depth of FRP, width and of effective depth of beam, compressive strength of concrete, and shear span to depth ratio were considered as input parameters while the shear contribution of the FRP is calculated as the target one. In order to verify the validity of the proposed models, a comparative assessment was conducted between experimental results and predicted values obtained directly from the models and existing guideline equations such as ACI 440, fibTG9.3, and JSCE. The results indicate that the proposed models could predict the shear contribution of FRP in RC beams strengthened by FRP sheets with a good degree of precision and can be used as a confident approach for predesign concrete beams strengthened with externally bonded Ushape FRP plates.