مصالح و سازه های بتنی

مصالح و سازه های بتنی

تحلیل تطبیقی مدل‌های رفتاری تنش - کرنش فشاری بتن خود تراکم پر مقاومت حاوی مقادیر بالای لاستیک: ارائه یک مدل پیشنهادی ترکیبی بهینه بر اساس داده‌های آزمایشگاهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکدۀ مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
چکیده
این پژوهش به ارزیابی دقت هفت مدل رفتاری تنش - کرنش فشاری کاربردی شامل مدل‌های هاگنستاد، سائنز، کنت - پارک، پاپوویکس، تورنفلد، هاجیمه و یوروکد 2 می‌پردازد و در ادامه با ارائه یک مدل ترکیبی به نام پاپوویکس - گو، تلاش می‌کند منحنی تنش - کرنش بتن لاستیکی پر مقاومت حاوی مقادیر بالای لاستیک با درصدهای مختلف جایگزینی حجمی ماسه با لاستیک (۰٪، ۲۰٪، ۴۰٪ و ۶۰٪) را به نحو دقیق‌تری پیش‌بینی کند. آزمایش‌های فشاری محوری بر روی نمونه‌های استوانه‌ای و مکعبی انجام شده است تا منحنی‌های تنش - کرنش تجربی به دست آید و رفتار خطی و غیرخطی تا رسیدن به نقطه بیشینه کرنش بتن لاستیکی به‌تفصیل بررسی گردد. عملکرد مدل‌های رفتاری از طریق استفاده از معیارهای آماری نظیر RMSE، R² و MAE و همچنین مقایسه‌های گرافیکی ارزیابی شده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش درصد لاستیک و به طور هم‌زمان وجود مقاومت فشاری بالا در بتن، خطاهای مدل‌های موجود در پیش‌بینی منحنی تنش - کرنش در بخش‌های مختلف به طور معنی‌داری افزایش‌یافته و تطابق نتایج پیش‌بینی شده با داده‌های تجربی ضعیف است. به همین منظور، مدل پیشنهادی ترکیبی پاپوویکس - گو ارائه گردیده است که بادقت بالا در پیش‌بینی منحنی تنش - کرنش بتن لاستیکی در هر دوشاخه صعودی و نزولی، عملکرد قابل‌اعتمادی از خود نشان داده است (با داشتن R² بیش از 0.98 برای تمامی درصدهای لاستیک). علاوه بر این، مقدار بهینه پارامترهای تجربی در مدل‌های پاپوویکس، تورنفلد و مدل پیشنهادی پاپوویکس - گو برای هر درصد لاستیک در طرح اختلاط این پژوهش استخراج و ارائه گردیده است. یافته‌های این پژوهش راهنمایی کاربردی برای انتخاب مدل‌های رفتاری مناسب باتوجه‌به درصد لاستیک موجود در بتن و شناسایی شکاف‌های تحقیقاتی جهت توسعه مدل‌های آتی ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Comparative Analysis of Compressive Stress–Strain Constitutive Models for High-Strength Self-Compacting Concrete with High Rubber Content: Proposal of an Optimized Hybrid Model Based on Experimental Data

نویسندگان English

Hamidreza Arasteh
Alireza Khaloo
Department of civil engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

This research evaluates the accuracy of seven applied compressive stress–strain constitutive models—including the Hogenstad, Saenz, Kent-Park, Popovics, Thorenfeldt, Hajimeh, and Eurocode 2 models—and subsequently proposes a combined model, termed Popovics–Guo, to more precisely predict the stress–strain curve of high-strength rubberized concrete containing high rubber content with varying volumetric replacements of sand by rubber (0%, 20%, 40%, and 60%). Axial compressive tests were performed on cylindrical and cubic specimens to obtain experimental stress–strain curves and to examine both the linear and nonlinear behavior up to the point of maximum strain in the rubberized concrete.The performance of the constitutive models was evaluated using statistical criteria such as RMSE, R², and MAE, in addition to graphical comparisons. The results indicate that, with an increase in rubber content coupled with the high compressive strength of the concrete, the prediction errors of the existing models in various segments of the stress–strain curve increase significantly, resulting in a poor match with the experimental data. Consequently, the suggested combined Popovics–Guo model was introduced, which demonstrated high accuracy in predicting the stress–strain behavior of rubberized concrete in both the ascending and descending branches (with R² values exceeding 0.98 for all rubber replacement percentages). Furthermore, the optimal values of the empirical parameters in the Popovics, Thorenfeldt and suggested Popovics–Guo models for each rubber content, as determined in the mix design of this study, are presented. The findings of this research provide practical guidance for selecting appropriate constitutive models based on the rubber content in concrete and help identify research gaps for the development of future models.

کلیدواژه‌ها English

High-Strength Rubberized Concrete
Self-Compacting Rubberized Concrete
Stress&‌ndash
Strain Constitutive Models
Numerical and Experimental Analysis

  • تاریخ دریافت 12 اسفند 1403
  • تاریخ بازنگری 26 فروردین 1404
  • تاریخ پذیرش 04 خرداد 1404