Predicting residual moment capacity of thermally insulated RC beams exposed to fire using artificial neural networks

Hakan Erdem

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자료유형: 학술저널

저자정보: Hakan Erdem (Nigde University)

저널정보: 한국계산역학회 Computers and Concrete, An International Journal Computers and Concrete, An International Journal Vol.19 No.6

발행연도: 2017.1

수록면: 711 - 716 (6page)

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This paper presents a method using artificial neural networks (ANNs) to predict the residual moment capacity of thermally insulated reinforced concrete (RC) beams exposed to fire. The use of heat resistant insulation material protects concrete beams against the harmful effects of fire. If it is desired to calculate the residual moment capacity of the beams in this state, the determination of the moment capacity of thermally insulated beams exposed to fire involves several consecutive calculations, which is significantly easier when ANNs are used. Beam width, beam effective depth, fire duration, concrete compressive and steel tensile strength, steel area, thermal conductivity of insulation material can influence behavior of RC beams exposed to high temperatures. In this study, a finite difference method was used to calculate the temperature distribution in a cross section of the beam, and temperature distribution, reduction mechanical properties of concrete and reinforcing steel and moment capacity were calculated using existing relations in literature. Data was generated for 336 beams with different beam width (bw), beam account height (h), fire duration (t), mechanical properties of concrete (fcd) and reinforcing steel (fyd), steel area (As), insulation material thermal conductivity (kinsulation). Five input parameters (bw, h, fcd, fyd, As and kinsulation) were used in the ANN to estimate the moment capacity (Mr). The trained model allowed the investigation of the effects on the moment capacity of the insulation material and the results indicated that the use of insulation materials with the smallest value of the thermal conductivities used in calculations is effective in protecting the RC beam against fire.

참고문헌 (20)

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1994 / CI216; Guide for Determining the Fire Endurance of Concrete Elements / ACI Committee 216

Bilgehan, M. / 2015 / ANFIS-based prediction of moment capacity of reinforced concrete slabs exposed to fire / Neur. Comput. Appl. :1~13

Choi, E. G. / 2013 / Structural damage evaluation of reinforced concrete beams exposed to high temperatures / J. Fire Protect. Eng. 23(2):135~151

Çengel, Y. H. / 1998 / Heat Transfer: A Practical Approach / McGraw-Hill

Eamon, C. D. / 2013 / Reliability analysis of RC beams exposed to fire / Res. Publ. Civil Environ. Eng. 139:1~15

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