Прочность нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов, поврежденных коррозией и усиленных внешним композитным армированием

Обложка

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.

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, Россия

Людмила 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, Россия

Павел 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, Россия

Список литературы

  1. 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.
  2. 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
  3. 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).
  4. 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
  5. Бондаренко В.М. Элементы диссипативной теории силового сопротивления железобетона // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. № 2. С. 47–57. EDN: RZRQOF
  6. 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.
  7. 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
  8. 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.
  9. 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.
  10. Розенталь Н.К. Проницаемость и коррозионная стойкость бетона // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 1. С. 35–37. EDN: PNQAJB
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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.
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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).
  19. 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
  20. 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
  21. 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
  22. 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
  23. 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
  24. 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
  25. 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

© Римшин В.И., Сулейманова Л.А., Амелин П.А., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах