Eksenel basınç altında lifli polimer ile sargılı dikdörtgen kesitli beton kolonların gerilme-şekil değiştirme modelinin tahmin edilmesi için yeni bir yaklaşım
A new approach for predicting the stress-strain model of rectangular section concrete columns confined by fiber reinforced polymer under axial compression
Yazar: MUSTAFA GÜNEY
Danışman: DOÇ. DR. SEMA ALACALI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Son yıllarda lif takviyeli polimer (FRP) ile sargılı dikdörtgen kesitli beton kolonlarla ilgili çok sayıda deneysel çalışma gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar lif takviyeli polimerlerin kolonun eksenel basınç dayanımı ve sünekliliğini artırdığını kanıtlamıştır. Deneysel çalışmaların sonuçları gözönüne alınarak gerçekleştirilen analitik çalışmalarda dikdörtgen kesitli beton kolonların eksenel basınç ve şekil değiştirme değerlerine ilişkin çok sayıda bağıntı önerilmiştir. Söz konusu bağıntıların duyarlı tahmini yapısal sistemin performansının ve güvenilirliğinin gerçekçi tahmin edilmesi açısından önem taşımaktadır. Bu çalışmada ise, son yıllarda yaygın olarak kullanılan makine öğrenimi algoritmalarından gen ifadesi programlama ile literatürdeki deneysel veriler göz önüne alınarak lif takviyeli polimer (FRP) ile sargılı dikdörtgen kesitli kolonların basınç dayanımı ve şekil değiştirme değerine ilişkin yeni bağıntılar tahmin edilmiştir. Bağıntıların tahmininde, dikdörtgen kesitli kolon deney numunelerinin kısa kenar uzunluğu (b), uzun kenar uzunluğu (h), yuvarlatma yarıçapı (r), beton basınç dayanımı (f_co), lifli polimerin çekme elastisite modülü (E_f), lifli polimerin kalınlığı (〖nt〗_f), betonun şekil değiştirme değeri (ε_co) ve lifli polimerin göçme anında etkili şekil değiştirmesi (ε_(h,rup)) parametreleri göz önüne alınmıştır. Elde edilen bağıntılar, mevcut yönetmeliklerin ve farklı araştırmacıların önerdikleri bağıntılarla istatistiksel olarak karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmada R^2 (Belirleme Katsayısı), COV (Varyasyon Katsayısı), M (Ortalama Değer), SD (Standart Sapma), MAPE (Ortalama Mutlak Yüzde Hata) ve RMSE (Kök Ortalama Kare Hata)  istatistiksel ölçütleri göz önüne alınarak en güvenilir bağıntıların belirlenmesi amaçlanmıştır. Yapılan istatistiksel değerlendirmede, bu çalışmada betonun basınç dayanımı için tahmin edilen bağıntının R^2=0.876, COV=0.150, M=1.017, SD=0.153, MAPE=11.625, RMSE=7.128, şekil değiştirme için tahmin edilen bağıntının ise R^2=0.884, COV=0.580, M=1.132, SD=0.656, MAPE=36.445, RMSE=0.006 istatistiksel değerleri ile deneysel sonuçlarla en uyumlu olduğu kanıtlanmıştır.

Abstract:
In recent years, many experimental studies have been conducted on rectangular concrete columns with fiber reinforced polymer (FRP). Experimental studies have demonstrated that FRP increases the axial compressive strength and ductility of the column. Many relationships have been proposed for the compressive strength and ultimate strains of rectangular section concrete columns in analytical studies, which have been carried out taking into account the results of experimental studies. Sensitive prediction of these relations is important for realistic prediction of the performance and reliability of the structural system. In this study, new equations for the compressive strength and ultimate strain of the columns were predicted by considering the experimental data in the literature with gene expression programming, which is one of the machine learning algorithms that have been widely used in recent years. In the prediction of the these equations, the short side length (b), long side length (h), rounding radius (r), concrete compressive strength (f_co), elastic modulus of the fiber-reinforced polymer (E_f), thickness of the fiber-reinforced polymer (〖nt〗_f), the strain of the concrete (ε_co) and effective strain of the fiber-reinforced polymer at the ultimate limit state (ε_(h,rup)) of the rectangular cross-section concrete columns were taken into account. The obtained equations were statistically compared with the equations proposed by the existing regulations and previous researchers. In the comparison, it was aimed to determine the most reliable equations by considering the statistical criteria of R^2 (Coefficient of Determination), COV (Coefficient of Variation), M (Mean Value), SD (Standard Deviation), MAPE (Mean Absolute Percentile Error) and RMSE (Root Mean Square Error). In the statistical evaluation, it has been proved that the predicted equations in the current study were most in agreement with the experimental results based on the statistical values of R^2=0.876, COV=0.150, M=1.017, SD=0.153, MAPE=11.625, RMSE=7.128 for compressive strength, and R^2=0.884, COV=0.580, M=1.132, SD=0.656, MAPE=36.445, RMSE=0.006 for ultimate strain.