ارائه رابطه‌ی پیش‌بینی مقاومت برشی بین لایه‌ای پانل‌های SCS با اتصال‌دهنده‌های برشی نواری گسسته با استفاده از الگوریتم برنامه ریزی بیان ژنی (GEP)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران.

10.22124/jcr.2023.22432.1582

چکیده

ساخت وساز سازه‌های بزرگ، به سرعت در حال توسعه می‌باشد. به‌همین خاطر یافتن مصالحی با وزن نسبتا کم و مقاومت بالا امری ضروری می‌باشد. در همین راستا سازه‌های ساندویچی فولاد-بتن-فولاد (SCS) پیشنهاد شد، سازه‌های فولاد-بتن-فولاد ، متشکل از دولایه‌ی فولادی و یک لایه‌ی بتنی می‌باشد. این سازه ها بخاطر وزن کم و در عین حال مقاومت و انعطاف بالا، در بین مهندسین محبوب واقع شدند. در این پژوهش ابتدا سه نمونه پانل‌ آزمایش فشار خارج اتصال‌دهنده‌ی برشی نواری، با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ABAQUS، مدلسازی و سپس صحت سنجی شد. در ادامه با توجه به اینکه، روابط موجود برای پیش‌بینی مقاومت برشی اتصال‌دهنده‌های برشی نواری، دارای شکل پیچیده و دقت نه چندان بالا بوده است، نویسندگان به دنبال پیشنهاد رابطه‌ای با در نظرگرفتن اثرات پارامترهای مختلف هندسی و همچنین مقاومت فشاری بتن، بودند. در همین راستا با استفاده از طراحی آزمایش، 17 نمونه‌ پانل طراحی و مدلسازی شد. سپس با استفاده از الگوریتم بیان ژنی (GEPرابطه‌ای جهت پیش‌بینی مقاومت برشی این سیستم پیشنهاد گردید. در انتها با استفاده از پارامترهای ارزیابی خطا، کارایی رابطه‌ی پیشنهادی ارزیابی شد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Prediction of the interlayer shear strength of SCS panels with corrugated- strip shear connectors using gene expression programming algorithm

نویسندگان [English]

  • seyed hashem khatibi
  • Hamed Ghohani Arab
  • Mahmoud Miri
Civil Engineering Department, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
چکیده [English]

Today, construction of large structures is growing quickly. For this reason, it is necessary to find the material with a rather low weight and high strength. For this purpose, Steel-Concrete-Steel (SCS) sandwich structures were proposed. SCS structures are composed of two steel layers and one concrete layer. Due to their low weight and high strength and flexibility, they have become popular among engineers. In the present research, first, three specimens of push-out test of strip shear connector were modeled and validated using ABAQUS finite elements software. Then, since the present equations to predict the shear strength of the shear connectors are complicated and are not so precise, the authors proposed an equation taking the effects of different geometrical parameters and the concrete's compressive strength in to account. For this purpose, using the experimental design, 17 specimens were designed and modeled. Then, an equation was proposed using the Genetic Expression Programming Algorithm (GEP) to predict the system's shear strength. Finally, the performance of the proposed equation was evaluated using the error parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • shear strength
  • corrugated-strip shear connectors
  • GEP
  • SCS structures
  • gene expression programming algorithm
[1]          S. K. Solomon, D. W. Smith, and A. R. Cusens, “Flexural tests of steel-concrete-steel sandwiches,” Mag. Concr. Res., vol. 28, no. 94, pp. 13–20, Mar. 1976, doi: 10.1680/macr.1976.28.94.13.
[2]          H. D. Wright, T. O. S. Oduyemi, and H. R. Evans, “The design of double skin composite elements,” J. Constr. Steel Res., vol. 19, no. 2, pp. 111–132, 1991, doi: 10.1016/0143-974X(91)90037-2.
[3]          M. Xie and J. C. Chapman, “Developments in sandwich construction,” J. Constr. Steel Res., vol. 62, no. 11, pp. 1123–1133, 2006, doi: 10.1016/j.jcsr.2006.06.025.
[4]          K. M. A. Sohel, J. Y. Richard Liew, and C. G. Koh, “Numerical modelling of lightweight Steel‐Concrete‐Steel sandwich composite beams subjected to impact,” Thin-Walled Struct., vol. 94, pp. 135–146, Sep. 2015, doi: 10.1016/j.tws.2015.04.001.
[5]          M. Yousefi and M. Ghalehnovi, “Push-out test on the one end welded corrugated-strip connectors in steel-concrete-steel sandwich structure,” Steel Compos. Struct., vol. 24, no. 1, pp. 23–35, 2017, doi: 10.12989/scs.2017.24.1.023.
[6]          M. Yousefi and M. Ghalehnovi, “Finite element model for interlayer behavior of double skin steel-concrete-steel sandwich structure with corrugated-strip shear connectors,” Steel Compos. Struct., vol. 27, no. 1, pp. 123–133, 2018, doi: 10.12989/scs.2018.27.1.123.
[7]          محمد گل­محمدی، منصور قلعه نوی، بررسی رفتار برشی بین لایه­ای سازه ساندویچی فولاد-بتن-فولاد با اتصال دهنده­های پیچ میله مقاومت بالا، تحقیقات بتن،سال دهم،شماره سوم.
[8]          B. A. Burgan and F. J. Naji, “Steel-concrete-steel sandwich construction,” J. Constr. Steel Res., vol. 1, no. 46, p. 219, 1998.
[9]          L. Tong, L. Chen, M. Wen, and C. Xu, “Static behavior of stud shear connectors in high-strength-steel–UHPC composite beams,” Eng. Struct., vol. 218, no. March, p. 110827, Sep. 2020, doi: 10.1016/j.engstruct.2020.110827.
[10]        J. B. Yan, H. Hu, and T. Wang, “Shear behaviour of novel enhanced C-channel connectors in steel-concrete-steel sandwich composite structures,” J. Constr. Steel Res., vol. 166, p. 105903, Mar. 2020, doi: 10.1016/j.jcsr.2019.105903.
[11]        M. Yousefi and S. Hashem Khatibi, “Experimental and numerical study of the flexural behavior of steel–concrete-steel sandwich beams with corrugated-strip shear connectors,” Eng. Struct., vol. 242, p. 112559, Sep. 2021, doi: 10.1016/j.engstruct.2021.112559.
[12]        K. & S. Hibbitt, “ABAQUS User’s Manual,” ABAQUS/CAE User’s Man., pp. 1–847, 2012.
[13]        M. Yousefi, M. Golmohammadi, S. H. Khatibi, and M. Yaghoobi, “Prediction of the punching load strength of SCS slabs with stud bolt shear connectors using numerical modeling and GEP algorithm,” J. Rehabil. Civ. Eng., 2022, doi: 10.22075/JRCE.2022.26528.1628.
[14]        F. H. Wittmann, P. E. Roelfstra, H. Mihashi, Y.-Y. Huang, X.-H. Zhang, and N. Nomura, “Influence of age of loading, water-cement ratio and rate of loading on fracture energy of concrete,” Mater. Struct., vol. 20, no. 2, pp. 103–110, Mar. 1987, doi: 10.1007/BF02472745.
[15]        C. Ferreira, “Gene Expression Programming in Problem Solving,” in Soft Computing and Industry, London: Springer London, 2002, pp. 635–653.
[16]        D. Muñoz, “Thesis Discovering unknown equations that describe large data sets using genetic programming techniques,” Masters Thesis, Linköping Institute of Technology. Institutionen för systemteknik, 2005, [Online]. Available: http://liu.diva-portal.org/smash/get/diva2:19975/FULLTEXT01.
[17]        W. Kleppmann, “Statistische Versuchsplanung,” in Masing Handbuch Qualitätsmanagement, vol. 158, no. 11, München: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2014, pp. 499–522.
[18]        “حامد قوهانی عرب ، همکاران ،تخمین مقاومت برشی بتن با استفاده از الگوریتم برنامه­ریزی بیان ژنی، تحقیقات بتن،سال سیزدهم،شماره سوم.
[19]        A. ANSI, “ANSI/AISC 360-10. Specification for structural steel buildings, American
Institute of Steel Construction,” Inc. Chicago, 2010.
[20]        پویان فخاریان،همکاران، ارائه مدل پیشبینی مقاومت ستونهای با مقاطع مربع یا مستطیل محصور شده با الیاف پلیمری(FRP) به­وسیله­ی روش برنامه­ریزی عبارتی ژنتیک(GEP)، تحقیقات بتن،سال یازدهم،شماره اول.