Прочность нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов, поврежденных коррозией и усиленных внешним композитным армированием
- Авторы: Римшин В.И.1, Сулейманова Л.А.2, Амелин П.А.2
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
- Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
- Выпуск: Том 20, № 4 (2024)
- Страницы: 331-341
- Раздел: Расчет и проектирование строительных конструкций
- URL: https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/41543
- DOI: https://doi.org/10.22363/1815-5235-2024-20-4-331-341
- EDN: https://elibrary.ru/TZOMCJ
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Исследование направлено на разработку методики расчета прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов, подвергшихся коррозионным повреждениям и усиленных внешним композитным армированием. Объектом исследования являются железобетонные конструкции, используемые в различных сооружениях, которые подвергаются воздействию хлоридной агрессивной среды, вызывающей коррозию бетона и арматурных стержней. Метод исследования базируется на применении диахронной модели деформирования коррозионноповрежденных элементов. Эта модель учитывает изменения механических характеристик бетона и арматуры в процессе коррозии и включает в себя расчеты, основанные на аналитических зависимостях для определения первоначальной несущей способности неповрежденных конструкций. Важным аспектом методики является учет внешнего полимеркомпозитного армирования, которое позволяет повысить изгибные жесткости и прочностные характеристики поврежденных элементов. Для обеспечения точности расчетов использован итерационный метод Пикара, предназначенный для аппроксимации решений дифференциальных уравнений. Результаты исследования показали, что предложенная методика позволяет эффективно оценивать прочность нормальных сечений железобетонных элементов, подверженных коррозии. Установлено, что методика, учитывающая изменения прочностных и деформационных характеристик материалов, а также воздействие хлоридной агрессивной среды, обеспечивает высокую точность и надежность расчетов. Применение внешнего полимеркомпозитного армирования значительно увеличивает устойчивость и долговечность конструкций. Таким образом, разработанная методика служит важным инструментом для повышения эксплуатационной надежности и продления срока службы железобетонных конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред, что является актуальной задачей в строительной отрасли.
Ключевые слова
Об авторах
Владимир Иванович Римшин
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: v.rimshin@niisf.ru
ORCID iD: 0000-0003-0209-7726
SPIN-код: 9629-5322
член-корреспондент Российской академии архитектуры и строительных наук, доктор технических наук, профессор кафедры жилищно-коммунального комплекса, Институт инженерно-экологического строительства и механизации, Национальный исследова- тельский Московский государственный строительный университет
Москва, РоссияЛюдмила Александровна Сулейманова
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
Email: ludmilasuleimanova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1180-558X
SPIN-код: 7156-3920
доктор технических наук, профессор кафедры строительства и городского хозяйства
Белгород, РоссияПавел Андреевич Амелин
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
Email: p.amelin@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-7104-3214
SPIN-код: 8237-9002
ассистент кафедры строительства и городского хозяйства
Белгород, РоссияСписок литературы
- Смоляго Г.А., Фролов Н.В., Дронов А.В. Анализ коррозионных повреждений эксплуатируемых изгибаемых железобетонных конструкций зданий и сооружений // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. № 1. С. 52–57. https:// doi.org/10.12737/article_5c506209065dd6.02007715.
- Овчинников И.И. Современное состояние проблемы расчета армированных конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2012. № 2 (2). С. 46–60. EDN: PCKXDB
- Mangat P.S., Elgarf M.S. Flexural strength of concrete beams with corroding reinforcement // ACI Structuaral Journal. 1999. Vol. 96. No. 1. P. 149–158. URL: https://shura.shu.ac.uk/id/eprint/1042 (дата обращения: 22.03.2024).
- Бондаренко В.М., Римшин В.И. Квазилинейные уравнения силового сопротивления и диаграмма σ — ε бетона // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. № 6. С. 40–44. EDN: SYZJHL
- Бондаренко В.М. Элементы диссипативной теории силового сопротивления железобетона // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. № 2. С. 47–57. EDN: RZRQOF
- Римшин В.И., Сулейманова Л.А., Амелин П.А., Крючков А.А. Экспериментальные исследования изгибаемых железобетонных элементов, имеющих повреждения арматуры вследствие контакта с хлоридной агрессивной средой // Эксперт: теория и практика. 2023. № 3 (22). С. 138–146. https://doi.org/10.51608/26867818_2023_3_138.
- Feng G., Jin Z., Jiang Y., Wang X., Zhu D. Localized corrosion propagation of steel in cracked mortar and longterm corrosion of steel reinforcement in cracked concrete in seawater environment // Corrosion Science. 2024. Vol. 228. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111793
- Чирков В.П., Антропова Е.А. Прогнозирование срока службы автодорожных мостов // Надежность строительных элементов и систем: труды Международной научно-технической конференции Самара, 1997. С. 78–81.
- Al-Hammoud R., Soudki K., Topper T.H. Bond analysis of corroded reinforced concrete beams under monotonic and fatigue loads // Cement Concrete Composites. 2010. Vol. 32. No. 3. P. 194–203.
- Розенталь Н.К. Проницаемость и коррозионная стойкость бетона // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 1. С. 35–37. EDN: PNQAJB
- Gaal G.C., Veen C., Djorai M.H. Prediction of deterioration of concrete bridges in the Netherlands // Proceedings of First International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management. Barcelona, 2002. P. 111–118. ISBN 84-95999-05-6
- Попеско А.И., Анцыгин О.И., Данилов А.А. Численный расчет железобетонных стержней при коррозионных воздействиях // Бетон и железобетон. 2007. № 3. С. 25–27. EDN: HZVULP
- Selyaev V.P., Selyaev P.V., Sorokin E.V., Kechutkina E.L. Modeling of the reinforced concrete structure performance at joint influence of mechanical and chemical loads // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 456. P. 012060. https://doi.org/10.1088/1757-899X/456/1/012060
- Andrade C., Alonso C., Gulikers J. Test methods for on-site corrosion rate measurement of steel reinforcement in concrete by means of the polarization resistance method // Materials and Structures. 2004. No. 37. P. 623–643.
- Frolov N.V., Smolyago G.A. Reinforced concrete beams strength under power and environmental influences // Magazine of Civil Engineering. 2021. No. 3 (103). P. 10303. https://doi.org/10.34910/MCE.103.3
- Ovchinnikov I.I., Snezhkina O.V., Ovchinnikov I.G. Diffusion model of penetration of a chloride-containing environment in the volume of a constructive element // AIP Conference Proceedings. 2018. Vol. 1973. Iss. 1. Article no. 020010. https://doi.org/10.1063/1.5041394
- Римшин В.И., Сулейманова Л.А., Амелин П.А., Фролов Н.В. Композитное усиление железобетонных изгибаемых элементов, поврежденных под воздействием хлоридной агрессивной среды // Эксперт: теория и практика. 2023. № 1 (20). С. 29–34. EDN: YUOKZK
- Bonacci J.F., Maalej M. Externally bonded fiber-reinforced polymer for rehabilitation of corrosion damaged concrete beams // ACI Structural Journal. 2000. Vol. 97. No. 5. P. 703–711. URL: http://scholarbank.nus.edu.sg/handle/ 10635/65577 (accessed: 11.03.2024).
- Юшин А.В., Морозов В.И. Экспериментальные исследования двухпролетных железобетонных балок, усиленных композитными материалами по наклонному сечению // Вестник гражданских инженеров. 2014. № 5 (46). С 77–84. EDN: TBPWWF
- Меркулов С.И., Есипов С.М., Есипова Д.В. Экспериментальные исследования трещинообразования железобетонных балок, усиленных композитными материалам // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2019. № 3. С. 102–107. EDN: MMDDMZ
- Al-Saidy A.H., Saadatmanesh H., El-Gamal S., Al-Jabri K.S., Waris B.M. Structural behavior of corroded RC beams with/without stirrups repaired with CFRP sheets // Materials and Structures. 2016. Vol. 49. P. 3733–3747. https:// doi.org/10.1617/s11527-015-0751-y
- Маилян Д.Р, Польской П.П., Михуб А. Вопросы исследования прочности нормальных сечений балок, усиленных различными видами композитных материалов // Инженерный вестник Дона. 2013. № 2. С. 99. EDN: QLISLZ
- Al-Saidy A.H., Al-Jabri K.S. Effect of damaged concrete cover on the behavior of corroded concrete beams repaired with CFRP sheets // Composite Structures. 2011. Vol. 93. No. 7. P. 1775–1786. https://doi.org/10.1016/j.compstruct. 2011.01.011
- Белов В.В., Никитин С.Е. Диахронная модель деформирования коррозионно-поврежденных железобетонных элементов с трещинами // Вестник гражданских инженеров. 2011. № 4 (29). С. 18–25. EDN: OPBYHN
- Никитин С.Е. Оценка долговечности коррозионно-поврежденных железобетонных конструкций на базе диахронной модели деформирования // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 2. С. 242. EDN: OXCNJX