BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  25,756,331
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

67

Vật liệu xây dựng

BB

Huynh Phuong Nam, Tran Le Anh Duc, Phan Hoang Nam, Nguyen Minh Hai, Phan Da Thao, Nguyễn Minh Hải(1), Phan Hoàng Nam(2)

Phát triển mô hình dự đoán dựa trên mạng nơ-ron nhân tạo cho cường độ liên kết của thanh FRP trong bê tông

Development of an artificial neural network based-prediction model for bond strength of FRP bars in concrete

Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải

2024

4

1502-1517

1859-2724

Thanh polyme gia cường sợi, Thử nghiệm kéo ra, Độ bền liên kết, Mô hình ANN, Kỹ thuật học máy

Fiber-reinforced polymer bar, Pull-out test, Bond strength, ANN model, Machine learning technique

Thanh polyme gia cường sợi (FRP) đã thu hút sự chú ý ngày càng tăng trong những năm gần đây do khả năng chống ăn mòn vượt trội, mang đến giải pháp tiềm năng cho nhược điểm đáng kể của sự ăn mòn thép trong bê tông. Để sử dụng rộng rãi các thanh FRP trong các kết cấu bê tông, việc xác định cường độ liên kết giữa các thanh FRP và bê tông là một chủ đề quan trọng. Nghiên cứu này tìm cách phát triển một mô hình dự đoán để ước tính cường độ liên kết của các thanh FRP trong bê tông, sử dụng một tập dữ liệu mở rộng từ 1010 thử nghiệm kéo ra. Ban đầu, nghiên cứu đánh giá khả năng áp dụng của một số công thức cường độ liên kết từ các quy tắc hiện có. Sau đó, hai mô hình dự đoán, cụ thể là mô hình hồi quy tuyến tính đa biến và mô hình mạng nơ-ron nhân tạo (ANN), được giới thiệu để ước tính cường độ liên kết của các thanh FRP trong bê tông. Kết quả cho thấy mối tương quan giữa các giá trị đánh giá của các công thức hiện có và giá trị thực nghiệm là rất thấp. Điều này là do các công thức này vẫn chưa được cập nhật để bao gồm phạm vi sử dụng mở rộng của các thanh FRP với nhiều phương pháp xử lý bề mặt và loại bê tông khác nhau. Mặc dù mô hình hồi quy tuyến tính đa biến vượt trội hơn các công thức này, nhưng độ chính xác của nó vẫn tương đối thấp; ngược lại, ANN cho thấy hiệu suất vượt trội, đạt giá trị R^2 cho cả bộ xác thực và thử nghiệm lớn hơn 0,92. Những phát hiện này nhấn mạnh rằng, khi xem xét phạm vi ứng dụng rộng hơn, ANN đóng vai trò là công cụ mạnh mẽ để dự đoán chính xác cường độ liên kết của thanh FRP trong bê tông, so với các công thức truyền thống và mô hình hồi quy tuyến tính

Fiber-reinforced polymer (FRP) bars have garnered increasing attention in recent years due to their superior corrosion resistance, offering a potential solution to the significant drawback of steel corrosion in concrete. For the widespread utilization of FRP bars in concrete structures, determining the bond strength between FRP bars and concrete is a crucial topic. This study seeks to develop a prediction model to estimate the bond strength of FRP bars in concrete, utilizing an extended dataset f-rom 1010 pull-out tests. Initially, the study evaluates the applicability of several bond strength formulas f-rom existing codes. Subsequently, two prediction models, namely a multivariate linear regression model and an artificial neural network (ANN) model, are introduced for estimating the bond strength of FRP bars in concrete. The results indicate that the correlation between the evaluation values of existing formulas and the experimental value is very low. This is because these formulas have not yet been up-dated to encompass the expanded usage scopes of FRP bars with various surface processing methods and types of concrete. While the multivariate linear regression model outperforms these formulas, its accuracy is still relatively low; in contrast, the ANN demonstrates superior performance, achieving an R^2 value for both the validation and test set of more than 0.92. The findings highlight that, when considering a broader range of applications, the ANN serves as a robust tool for accurately predicting the bond strength of FRP bars in concrete, in comparison to traditional formulas and linear regression models. This assessment approach provides engineers with a convenient, high-precision tool for designs utilizing various forms of FRP bars and diverse types of concrete in practical design scenarios

TTKHCNQG, CVv 287

Xem toàn văn
  • [1] F. Soltanzadeh, A.E. Behbahani, E.N. Pereira (2023), Bond behavior of recycled tyre steel fiber concrete and BFRP bars,Journal of Building Engineering
  • [2] J.J. Zeng, J.J. Liao, Y. Zhuge, Y.C. Guo, J.K. Zhou, Z.H. Huang, L. Zhang (2022), Bond behavior in seawater sea-sand UHPC,Engineering Structures
  • [3] D. Tong, Y. Chi, L. Huang, Y. Zeng, M. Yu, L. Xu (2023), Bond model of helically wound GFRP bar in UHPC,Journal of Building Engineering
  • [4] Y. Gong, J. Song, Y. Zhang (2023), Bond properties of BFRP bar in UHPC under cyclic loading,Journal of Building Engineering
  • [5] F. Yan, Z. Lin, D. Zhang, Z. Gao, M. Li (2017), Bond durability of GFRP bars under freeze-thaw and alkaline-saline conditions,Composites Part B: Engineering
  • [6] I. Vilanova, M. Baena, L. Torres, C. Barris (2015), Bond-slip of GFRP bars in concrete under sustained loads,Composites Part B: Engineering
  • [7] B. Kim, J.H. Doh, C.K. Yi, J.Y. Lee (2013), Effects of structural fibers on bonding mechanism changes,Composites Part B: Engineering
  • [8] K. Hossain, D. Ametrano, M. Lachemi (2014), Bond strength of standard and high-modulus GFRP bars in high-strength concrete,Journal of Materials in Civil Engineering
  • [9] M.A. Aiello, M. Leone, M. Pecce (2007), Bond performances of FRP rebars-reinforced concrete,Journal of Materials in Civil Engineering
  • [10] A. Godat, S. Aldaweela, H. Aljaberi, N. Al Tamimi, E. Alghafri (2021), Bond strength of FRP bars in recycled-aggregate concrete,Construction and Building Materials
  • [11] Q. Hao, Y. Wang, Z. He, J. Ou (2009), Bond strength of GFRP ribbed rebars in normal strength concrete,Construction and Building Materials
  • [12] M. Robert, B. Benmokrane (2010), Effect of aging on bond of GFRP bars embedded in concrete,Cement and Concrete Composites
  • [13] J. Zhou, X. Chen, S. Chen (2012), Effect of different environments on bond strength of GFRP and steel bars,KSCE Journal of Civil Engineering
  • [14] J.P. Won, C.G. Park, H.H. Kim, S.W. Lee, C.I. Jang (2008), Effect of fibers on bonds between FRP bars and high-strength concrete,Composites Part B: Engineering
  • [15] J.F. Davalos, Y. Chen, I. Ray (2008), Effect of FRP bar degradation on interface bond with high strength concrete,Cement and Concrete Composites
  • [16] Y. Ding, X. Ning, Y. Zhang, F.P. Torgal, J. Aguiar (2014), Fibres for enhancing bond capacity between GFRP rebar and concrete,Construction and Building Materials
  • [17] M. Bazli, H. Ashrafi, A.V. Oskouei (2017), Experiments and probabilistic models of bond strength under aggressive environments,Construction and Building Materials
  • [18] B. Tighiouart, B. Benmokrane, D. Gao (1998), Investigation of bond in concrete member with FRP bars,Construction and Building Materials
  • [19] A. Abbasi, P.J. Hogg (2005), Temperature and environmental effects on glass fibre rebar,Composites Part B: Engineering
  • [20] W. Tang, T. Lo, R.V. Balendran (2008), Bond performance of PAC reinforced with GFRP bars,Building and Environment
  • [21] W. Wei, F. Liu, Z. Xiong, Z. Lu, L. Li (2019), Bond performance between FRP bars and concrete under pull-out tests,Construction and Building Materials
  • [22] Z. Dong, G. Wu, B. Xu, X. Wang, L. Taerwe (2016), Bond durability of BFRP bars in concrete under seawater conditions,Materials & Design
  • [23] A. Belarbi, H. Wang (2012), Bond durability of FRP bars in fiber-reinforced concrete,Journal of Composites for Construction
  • [24] L.J. Malvar, J. Cox, K.B. Cochran (2003), Bond between CFRP bars and concrete. I: Experimental study,Journal of Composites for Construction
  • [25] Z. Achillides, K. Pilakoutas (2004), Bond behavior of FRP bars under direct pullout conditions,Journal of Composites for Construction
  • [26] S. Islam, H.M. Afefy, K. Sennah, H. Azimi (2015), Bond c-haracteristics of GFRP bars in high-strength concrete,Construction and Building Materials
  • [27] A. Rolland, M. Quiertant, A. Khadour, S. Chataigner, K. Benzarti, P. Argoul (2018), Experimental investigations on bond behavior between concrete and FRP bars,Construction and Building Materials
  • [28] A. Katz (1999), Bond mechanism of FRP rebars to concrete,Materials and Structures
  • [29] B. Basaran, I. Kalkan (2020), Development length and bond strength equations for FRP bars,Composite Structures
  • [30] M. Baena, L. Torres, A. Turon, C. Barris (2009), Bond behaviour between concrete and FRP bars using pull-out test,Composites Part B: Engineering
  • [31] Y. Liu, Z.H. Tao, Z.H. Hao, L. Lu, H.M. Yang, W.J. Cai, S. Guan (2021), Mechanical properties of novel FRP bars with hoop winding layer,Advances in Materials Science and Engineering
  • [32] A. Parghi, M.S. Alam (2018), Sprayed-FRP composites for strengthening concrete and masonry,Composite Structures
  • [33] M. Ekenel (2021), FRP Reinforcement for Concrete Members – ACI Committee 400,Concrete International
  • [34] X. Liu, X. Wang, K. Xie, Z. Wu, F. Li (2020), Bond behavior of BFRP bars under mono-tensile and cyclic loads,Int. J. of Concrete Structures & Materials
  • [35] E. Toumpanaki, J.M. Lees, G.P. Terrasi (2018), Bond durability of CFRP tendons in high-strength concrete,Journal of Composites for Construction
  • [36] H. Kazemi, M. Yekrangnia, M. Shakiba, M. Bazli, A. Vatani Oskouei (2023), Bond durability between anchored GFRP bar and seawater concrete,Materials and Structures
  • [37] B. Basaran, I. Kalkan, E. Bergil, E. Erdal (2021), Estimation of the FRP-concrete bond strength with code formulations and machine learning algorithms,Composite Structures
  • [38] N.C. Concha (2022), Neural network model for bond strength of FRP bars in concrete,Structures
  • [39] (2010), First Complete Draft-Volume 2: Model Code,
  • [40] A. Machida, T. Uomoto (1997), Recommendation for design of concrete structures using continuous fiber materials,
  • [41] (2006), Canadian Highway Bridge Design Code,
  • [42] (2012), Design and Construction of Building Components with FRP,
  • [43] (2006), Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars,
  • [44] J.Y. Lee, T.Y. Kim, T.J. Kim, C.K. Yi, J.S. Park, Y.C. You, Y.H. Park (2008), Interfacial bond strength of GFRP bars in high-strength concrete,Composites Part B: Engineering
  • [45] R. Okelo, R.L. Yuan (2005), Bond strength of FRP rebars in normal strength concrete,Journal of Composites for Construction
  • [46] M.H. Omrani, M. Dehestani, H. Yousefpour (2021), Flexural behavior of lightweight concrete beams reinforced with GFRP bars,Structural Concrete
  • [47] Q. Li, M. Fu, B. Xie (2020), Bond behavior of FRP bars in ECCs with nonlocal continuum rod model,Mathematical Problems in Engineering
  • [48] R. Sun, R. Perera, J. Gu, Y. Wang (2021), Simplified approach for evaluating flexural response of FRP reinforced beams,Frontiers in Materials
  • [49] A. Nanni, A. De Luca, H.J. Zadeh (2014), Reinforced concrete with FRP bars: Mechanics and design,
  • [50] L. Xiao, S. Dai, Q. Jin, S. Peng (2023), Bond performance of GFRP bars in steel‐PVA hybrid fiber concrete,Structural Concrete
  • [51] R.J. Hamad, M.M. Johari, R.H. Haddad (2017), Mechanical properties and bond c-haracteristics of FRP rebars at elevated temperatures,Construction and Building Materials
  • [52] X. Lin, Y. Zhang (2014), Evaluation of bond stress-slip models for FRP reinforcing bars in concrete,Composite Structures
  • [53] F. Aslani, S. Nejadi (2012), Bond behavior of reinforcement in conventional and self-compacting concrete,Advances in Structural Engineering
  • [54] A. Confrere, L. Michel, E. Ferrier, G. Chanvillard (2016), Experimental behaviour of low‐strength concrete beams reinforced with FRP bars,Structural Concrete
  • [55] X. Hu, J. Xiao, K. Zhang, Q. Zhang (2022), Durability of FRP reinforced concrete with seawater and sea sand,Journal of Building Engineering
  • [56] H.A. Hasan, M.N. Sheikh, M.N. Hadi (2019), Maximum axial load carrying capacity of FRP bar reinforced concrete columns,Structures
  • [57] S.M. Hosseini, M. Yekrangnia, A.V. Oskouei (2022), Effect of spiral transverse bars on structural behavior of concrete shear walls reinforced with GFRP bars,Journal of Building Engineering
  • [58] Y.M. Amran, R. Alyousef, R.S. Rashid, H. Alabduljabbar, C.C. Hung (2018), Properties and applications of FRP in strengthening RC structures: A review,Structures
  • [59] X. Zou, H. Lin, P. Feng, Y. Bao, J. Wang (2021), A review on FRP-concrete hybrid sections for bridge applications,Composite Structures