The strength and post-peak performance of reinforced concrete corbels, strengthened with epoxy bonded glass fiber reinforced polymer (GFRP) overlays, were experimentally investigated. The test variables were the corbel shear span to depth ratio, corbel main reinforcement ratio, and the number and orientation of the GFRP fibers. In total, 24 normal strength concrete, one-third scale, corbel specimens, without hoop reinforcement, were tested to failure under quasi-static gravity loading. Test results revealed that GFRP overlays can easily be used for the enhancement of corbel load bearing capacity, depending on the fiber orientation. The main reinforcement ratio and the number of GFRP plies were found to be the two main variables affecting the level of strength gain in the corbel specimens.
11 February 2021 in Frontiers in Built Environment
The performance of precast concrete structures is greatly influenced by the response of beam–to-column connections. In this study, a new moment resisting precast concrete beam-column connection detail with post-tensioning bolts, made out of high yield strength spring steel, has been experimentally investigated as an alternative to the conventional precast moment resisting connections. Precast specimens and an aseismic monolithic reference specimen have been tested under reverse cycling loads. The contribution of the mild steel in the connection region to the flexural moment capacity, and to the initial pre-stressing force on post-tensioning bolt have been the main test variables. The moment capacity, stiffness, energy dissipation capacity and the residual displacement performance of the precast connections have been compared with those of the aseismically detailed monolithic connection. The conducted tests reveal that the connection detail with steel corbel along with the post-tensioning bolt and mild steel has superior performance properties as compared to the companion precast specimens.
This study proposes a source-study-aware validation framework to estimate the shear capacity of stirrup-free steel-fiber-reinforced concrete corbels and assess the reliability and generalizability of machine-learning models in structural engineering. A database of 108 specimens, compiled from seven independent studies, was analyzed using linear regression, ridge regression, and hyperparameter-optimized XGBoost. The evaluation combined standard specimen-level five-fold cross-validation, predefined source-study holdout evaluation, exhaustive partition-sensitivity analysis, and specimen-level out-of-bag bootstrap uncertainty analysis. In the predefined source-study hold-out evaluation, with hyperparameters selected exclusively from the training portion via an inner group-aware search, the models achieved test R2 values of 0.842, 0.866, and 0.912, respectively, with XGBoost providing the highest point estimate of performance. However, an exhaustive sensitivity analysis of source-study partitions, in which hyperparameters were re-selected independently within the training portion of each partition, indicated that this ranking was not maintained: Linear Regression achieved the highest mean and median R2 and the narrowest interquartile range, whereas XGBoost exhibited the lowest mean and median R2, the widest interquartile range, and the highest incidence of negative R2 values and large prediction errors among the three models; this reflects instability introduced by re-tuning under limited, group-diverse training data. The specimen-level out-of-bag bootstrap uncertainty analysis also favored the linear models in terms of mean performance and confidence-interval width. Standardized coefficients and SHAP analyses consistently identified the shear span-to-effective-depth ratio, the longitudinal reinforcement ratio, and the fiber ratio as the dominant predictors. This study provides a transparent and uncertainty-aware framework for determining when predictive performance is transferable across independent experimental studies and when caution is required in engineering applications.
28 November 2024 in Journal of Innovative Engineering and Natural Science
Prefabrike yapılar fabrikada üretilen yapı elemanlarının şantiyede birleştirilmesi ile oluşmaktadır ve bağlantılar, yapısal sistemin önemli bir parçasını oluşturmaktadır. Bağlantı bölgesi, sadece elemanların birleştiği alanla sınırlı değildir, kuvvet aktarımı ve gerilme dağılımlarının gerçekleştiği her iki elemana bitişik bölgelerin tasarımı ve detaylandırmasından etkilenmektedir. Prefabrike taşıyıcı sistemlerde kolon-kiriş bağlantı bölgesinde kolon yüzeylerinde mevcut kısa konsollar ile kiriş birleşimlerinin yapılabilmesi için eleman uç kesitleri küçültülmekte ve kiriş uçları inceltildikçe bu bölgede kesme kuvveti artmaktadır. Bu sebeple prefabrike bir çerçeve sistemde kolon-kiriş bağlantı bölgesinde oluşan kuvvetlerin ve gerilmelerin izlediği yola göre elemanların birleşime bitişik bölgeleri tasarlanmalıdır. Sunulan çalışmada yayılı yük etkisindeki inceltilmiş uçlu prefabrike kirişin yürürlükteki yönetmelikler ve yeni yaklaşımlara göre tasarım adımları karşılaştırılmıştır. Bu kapsamda örnek olarak seçilen inceltilmiş uçlu prefabrike kiriş bağlantı bölgesi Beton Prefabrikasyon El Kitabı, Amerikan Prefabrike Beton Enstitüsü’nün (PCI Tasarım El Kitabı) tasarım el kitabı ve çubuk analojisi yöntemi esas alınarak tasarlanmıştır. Analiz sonuçları karşılaştırıldığında, çubuk analojisi yöntemine göre belirlenen toplam donatı alanının diğer yaklaşımlara göre daha fazla olduğu görülmüştür. Bununla birlikte PCI Tasarım El Kitabı kriterlerine göre belirlenen toplam donatı alanının, Beton Prefabrikasyon El Kitabı'na göre belirlenen toplam donatı alanından daha fazla olduğu ve bu nedenle güvenli tarafta kaldığı tespit edilmiştir.