Different methods for the estimation of fiber reinforced polymer (FRP) contribution to shear strength in reinforced concrete (RC) beams were evaluated and compared through reliability analysis using FRP rupture and debonding failure functions. The carbon fibers properties were obtained through laboratory tests allowing to define the probability distribution function of the fiber tensile strength and elastic modulus. Uncertainties associated with the load, material properties were taken into account in order to compare two standards (ACI 440.2R and CNR-DT200) and two more sophisticated methods proposed in the literature. The Monte Carlo method and an improved first order reliability method (FORM iHLRF) were used to determine the structural reliability of an RC beam with externally bonded FRP. The results show the effects of the different mechanical methods in the reliability indices of the strengthened RC beam. The performance function related to FRP rupture presented a much higher reliability index than the other failure function related to FRP debonding for all four methods. A reliability-based design optimization was also performed to measure the effects of the assumptions and uncertainties associated with each method regarding the design variable (width of the reinforcement) for the same target reliability. The most conservative methods were the standards (ACI 440.2R and CNR-DT200), leading to a wider FRP reinforcement than the ones estimated by the other methods for the same reliability safe level design.

中文翻译：

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外粘纤维增强聚合物抗剪加固钢筋混凝土梁的可靠性分析

通过使用 FRP 断裂和脱粘破坏函数的可靠性分析，评估和比较了用于估计纤维增强聚合物 (FRP) 对钢筋混凝土 (RC) 梁剪切强度贡献的不同方法。碳纤维的特性是通过实验室测试获得的，允许定义纤维拉伸强度和弹性模量的概率分布函数。为了比较两个标准（ACI 440.2R 和 CNR-DT200）和文献中提出的两种更复杂的方法，考虑了与负载、材料特性相关的不确定性。Monte Carlo 方法和改进的一阶可靠性方法 (FORM iHLRF) 用于确定具有外部粘合 FRP 的 RC 梁的结构可靠性。结果表明了不同力学方法对钢筋混凝土梁可靠性指标的影响。对于所有四种方法，与 FRP 断裂相关的性能函数比与 FRP 脱粘相关的其他失效函数表现出更高的可靠性指数。还进行了基于可靠性的设计优化，以测量与每种方法相关的假设和不确定性的影响，这些假设和不确定性涉及相同目标可靠性的设计变量（钢筋宽度）。最保守的方法是标准（ACI 440.2R 和 CNR-DT200），导致比相同可靠性安全水平设计的其他方法估计的更宽的 FRP 加固。对于所有四种方法，与 FRP 断裂相关的性能函数呈现出比与 FRP 脱粘相关的其他失效函数高得多的可靠性指标。还进行了基于可靠性的设计优化，以测量与每种方法相关的假设和不确定性的影响，这些假设和不确定性涉及相同目标可靠性的设计变量（钢筋宽度）。最保守的方法是标准（ACI 440.2R 和 CNR-DT200），导致比相同可靠性安全水平设计的其他方法估计的更广泛的 FRP 加固。对于所有四种方法，与 FRP 断裂相关的性能函数比与 FRP 脱粘相关的其他失效函数表现出更高的可靠性指数。还进行了基于可靠性的设计优化，以测量与每种方法相关的假设和不确定性的影响，这些假设和不确定性涉及相同目标可靠性的设计变量（钢筋宽度）。最保守的方法是标准（ACI 440.2R 和 CNR-DT200），导致比相同可靠性安全水平设计的其他方法估计的更广泛的 FRP 加固。还进行了基于可靠性的设计优化，以测量与每种方法相关的假设和不确定性的影响，这些假设和不确定性涉及相同目标可靠性的设计变量（钢筋宽度）。最保守的方法是标准（ACI 440.2R 和 CNR-DT200），导致比相同可靠性安全水平设计的其他方法估计的更广泛的 FRP 加固。还进行了基于可靠性的设计优化，以测量与每种方法相关的假设和不确定性的影响，这些假设和不确定性涉及相同目标可靠性的设计变量（钢筋宽度）。最保守的方法是标准（ACI 440.2R 和 CNR-DT200），导致比相同可靠性安全水平设计的其他方法估计的更宽的 FRP 加固。