Machine Learning for Multiscale Modelling of Spatial Variability and Fracture for Sustainable Concrete Structures
Project goals
Simulation tools based on continuum mechanics have greatly increased efficiency of engineering design of complex reinforced concrete structures. However, excessive computational demands associated with mesoscale models prohibit their use in analyses of large structures. Further, significant uncertainties in cracking modelling affected by concrete spatial heterogeneity and in the coupled effect of cracking and corrosion require use of probabilistic approaches in life-cycle and sustainability assessments. Therefore, the project will develop multiscale modelling methods for fracture localisation, initiation and development in RC structures. Improved fracture patterns and crack widths will be applied in the life-cycle assessment of structural durability and sustainability. Subtasks include development of upscaling methods from meso-scale to continuum-based models for large scale computations using machine learning, models for fracture propagation in heterogeneous reinforced concrete, and time-variant models for interaction of concrete cracking and reinforcement corrosion.
Keywords
multiscale modellingfracture mechanicsreinforced concrete structuresartificial intelligencemachine learningcrack propagationsustainabilitysurrogate modelreinforcement corrosion
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202400001
Main participants
Červenka Consulting s.r.o.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
24-10892S
Alternative language
Project name in Czech
Strojové učení pro víceúrovňové modelování prostorové variability a trhlin pro zajištění udržitelnosti betonových konstrukcí
Annotation in Czech
Pokročilé numerické modely vycházející z mechaniky kontinua významně zdokonalují návrhové postupy pro betonové konstrukční systémy. Výpočetní náročnost modelů rozvoje trhlin popisujících heterogenitu betonu však zabraňuje jejich použití pro rozsáhlé konstrukce. Při predikcích životnosti a hodnocení udržitelnosti degradujících konstrukcí je navíc potřebné zohlednit významné nejistoty související s kombinovanými účinky rozvoje trhlin a koroze s využitím pravděpodobnostních metod. Výzkumný projekt proto rozvíjí metody víceúrovňového modelování betonových konstrukcí s využitím principů lomové mechaniky. Zpřesněné modely pro rozvoj trhlin se uplatní při hodnocení celoživotního cyklu betonových konstrukcí s ohledem na jejich trvanlivost a udržitelnost. Dílčí cíle zahrnují rozvoj metod pro využití modelů na úrovni struktury betonu pro makromodely rozsáhlých konstrukcí s využitím strojového učení, rozvoj modelů pro rozvoj trhlin v heterogenním materiálu a rozvoj modelů pro popis časově závislé interakce mezi rozvojem trhlin a koroze.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
20101 - Civil engineering
OECD FORD - secondary branch
20102 - Construction engineering, Municipal and structural engineering
OECD FORD - another secondary branch
—
GB - Agricultural machines and construction
JM - Structural engineering
JN - Civil engineering
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2024
Realization period - end
Dec 31, 2026
Project status
B - Running multi-year project
Latest support payment
Mar 19, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
10,149 thou. CZK
Public financial support
9,312 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
837 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
10 149 CZK thou.
Public support
9 312 CZK thou.
91%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Civil engineering
Solution period
01. 01. 2024 - 31. 12. 2026