HANDLING OF UNCERTAINTIES IN ATTRIBUTING THERMOSHOCK IN FIBROUS CONCRETE STRENGTH: A PROBABILISTIC APPROACH

摘要

Hallmark professionalism in probabilistic analysis is to quantify the uncertainties involved in construction materials subject to intrinsic randomness in its physical and mechanical properties and is now gaining popularity in civil engineering arena. As well, knowledge of behaviour of materials is continuously evolving and its statistical descriptors are also changing when more and more data collected or even data updated and hence reliability analysis has to be carried out with the updated data as a continuous process. As per the committee report ACI 544.2R, it is found that there is no attempt made for probabilistic relation between cube compressive strength and cylinder compressive strength for fiber reinforced concrete. In consequence of this report, a robust relation between cube and cylinder of experimentally conducted compressive strength was established by Monte-Carlo simulation technique for different types of fibrous concrete like steel, alkali resistant glass and polyester fibrous concrete before and after thermoshock considering various uncertainties. Nevertheless simulated probabilistic modals, characteristic modals, optimized factor of safety and allowable designed cylinder compressive strength have been developed from the drawn probability of failure graph, which exhibits robust performance in realistic Civil Engineering materials and structures.%Większość krajów korzysta z sześciennych próbek, a kilka innych używa próbek cylindrycznych w celu ustalenia wytrzymałości na ściskanie betonu. Na ogół wytrzymałość na ściskanie cylindra jest nieuczciwie ustalana jako 0,8 wytrzymałości sześcianu na ściskanie, ale doświadczenia wykazały, że nie ma unikalnego związku między wytrzymałością sześcianu a wytrzymałością cylindra. Podobna sytuacja występuje również w przypadku betonu włóknistego. Zgodnie z raportem komisji Amerykańskiego Instytutu Betonu ACI 544.2R okazuje się, że nie podjęto próby wykazania probabilistycznego związku między wytrzymałością sześcianu na ściskanie a wytrzymałością cylindra w przypadku żelbetu. Obecnie wytrzymałość materiałów konstrukcyjnych jest wymagana, ponieważ gaszenie pożaru wodą prowadzi do szoku termicznego. Przewidywanie wytrzymałości próbki sześciennej lub cylindrycznej przed i po szoku termicznym jest wymagane w przypadku betonu włóknistego różnych typów. W niniejszej pracy eksperymentalnej wytrzymałość na ściskanie betonu włóknistego jest traktowana jako zmienna losowa, w której istnieje kilka niepewności, co ma wpływ na łączną zmianę wytrzymałości w wyniku zmian jakości składników betonu, właściwości włókien, ważenia, mieszania, utwardzania i procedur badawczych. Również wiedza na temat zachowań materiałów stale się rozwija, a ich statystyczne deskryptory również się zmieniają wraz z zbieraniem coraz większej ilości danych oraz ich aktualizacją. Niemiej jednak uzbieranie wszystkich danych pola dla różnych składników betonu włóknistego jest zarówno niemożliwe, jak i drogie. Taki stan rzeczy powoduje trudną sytuację w przypadku ustalania zdecydowanego związku między nimi z powodu niepewności związanych z betonem, a także właściwości włókien lub mogą być spowodowane niewystarczającą ilością danych. Techniki symulacyjne są jedynym skutecznym narzędziem do analizowania odpowiedzi losowo napędzanego układu w celu rozwiązania takiej sytuacji, co jest zazwyczaj obliczane przez różne równania. Jest to powodowane zbiorem danych wejściowych, które są kompatybilne z wcześniej opisanym modelem probabilistycznym oraz charakteryzujących ten model przez odpowiedni rozkład, taki jak rozkład normalny lub logarytmiczno-normalny. Później, symulując zestaw losowych liczb, które są kompatybilne z podaną funkcją gęstości mocy układu, udział ilościowy odpowiedzi jest przetwarzany statystycznie w celu oszacowania parametrów lub deskryptorów, takich jak średnia, odchylenia, skośność i kurtoza. W konsekwencji, przeprowadzono analizę probabilistyczną w następujących dwóch fazach ustalania związku R* między wytrzymałością na ściskanie sześcianu i cylindra różnych betonów włóknistych. W fazie-I, przeprowadzono analizę niezawodności w celu przeanalizowania doświadczalnego wytrzymałości na ściskanie sześcianu i cylindra różnych betonów włóknistych poprzez wzięcie pod uwagę różnych właściwości materiałowych związanych z nim w celu ustalenia odpowiedniej wytrzymałości probabilistycznej wraz z współczynnikiem funkcji zmienności i gęstości prawdopodobieństwa dla swojego typu rozkładu. Obserwując wartość współczynnika zmienności (COV), wszystkie wartości COV mieszczą się w dopuszczalnej wartości 15% i można stwierdzić, że wszystkie wyniki badań spełniają wymagania kontroli jakości. W fazie II, wykorzystano dane z techniki symulacji Monte-Carlo z fazy I w celu symulacji losowego zachowania związku między wytrzymałością na ściskanie sześcianu a wytrzymałością cylindra biorąc pod uwagę wytrzymałość jako losową zmienną zależną od złożonych właściwości materiałowych różnych typów betonu włóknistego, takich jak beton włóknisty z włóknami ze stali, szkła odpornego na działanie alkaliów i poliestru przed i po szoku termicznym R_(i=1 to 3)~* R_(i-4106)~* Niemniej jednak symulowane modele probabilistyczne, charakterystyczne, zoptymalizowany czynnik bezpieczeństwa oparty na niezawodności i dopuszczalna wytrzymałość na ściskanie cylindra również zostały opracowane. W tym znaczeniu, niektóre główne wnioski zostały wyciągnięte z tych badań. I. Co niezwykłe, przed i po szoku termicznym, wytrzymałość na ściskanie sześcianu i cylindra nie zmieniała się i okazało się, że rosła niezmiennie wraz ze wzrostem wielkości włókien. II. Opracowane modele probabilistyczne dla związku między wytrzymałością na ściskanie sześcianu i cylindra różnych rodzajów betonu włóknistego, takich jak beton włóknisty z włóknami ze stali, szkła odpornego na alkalia i poliestru, przed i po szoku termicznym, będą przydatne do uzyskania wytrzymałości na ściskanie cylindra z betonu włóknistego. III. Niemniej jednak charakterystyczne modele związku są również opracowane do odróżniania charakterystycznej wytrzymałości na ściskanie cylindra od wytrzymałości sześcianu z betonu włóknistego. Będą one idealne do projektowania konstrukcji żelbetowych. Opracowano również zoptymalizowany czynnik bezpieczeństwa i dopuszczalną zaprojektowaną wytrzymałość na ściskanie cylindra, i takie modele wykazują solidną wydajność w przypadku realistycznych obiektów inżynieryjnych.