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. Smolyago G.A., Frolov N.V., Dronov A.V. Analysis of corrosion damages of reinforced concrete structures in operation. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2019;(1):52-57. (In Russ.) https://doi.org/10.12737/article_5c506209065dd6.02007715
  2. Ovchinnikov I.I. Current state of the calculation of reinforced structures that are exposed to aggressive medium. Construction of unique buildings and structures. 2012;2(2):46-60. (In Russ.) EDN: PCKXDB
  3. Mangat P.S., Elgarf M.S. Flexural strength of concrete beams with corroding reinforcement. ACI Structuaral Journal. 1999;96(1):149-158. Available from: https://shura.shu.ac.uk/id/eprint/1042 (accessed: 22.03.2024).
  4. Bondarenko V.M., Rimshin V.I. Linear equations of force resistance and diagram σ - ε of concrete. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2014;(6):40-44. (In Russ.) EDN: SYZJHL
  5. Bondarenko V.M. The elements of dissipative theory of force resistance of concrete. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2014;(2):47-57. (In Russ.) EDN: RZRQOF
  6. Rimshin V.I., Suleymanova L.A., Amelin P.A., Kryuchkov A.A. Experimental studies of bent reinforced concrete elements with reinforcement damage due to contact with an aggressive chloride environment. Expert: theory and practice. 2023;3(22):138-146. (In Russ.) EDN: GATSZC
  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;228:111793. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111793
  8. Chirkov V.P., Antropova E.A. Forecasting the service life of road bridges. Proceedings of the International Scientific and Technical Conference “Reliability of building elements and systems.” Samara, 1997. p. 78-81. (In Russ.)
  9. Al-HammoudR., Soudki K., Topper T.H. Bond analysis of corroded reinforced concrete beams under monotonic and fatigue loads. Cement Concrete Composites. 2010;32(3):194-203.
  10. Rozental N.K. Permeability and corrosion resistance of concrete. Industrial and civil engineering. 2013;(1):35-37. (In Russ.) 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. Popesco A.I., Antsygin O.I., Danilov A.A. Numerical calculation of reinforced concrete rods under corrosive influences. Concrete and reinforced concrete. 2007;(3):25-27. (In Russ.) 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;456:012060. 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;37:623-643.
  15. Frolov N.V., Smolyago G.A. Reinforced concrete beams strength under power and environmental influences. Magazine of Civil Engineering. 2021;(3):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;1973(1):020010. https://doi.org/ 10.1063/1.5041394
  17. Rimshin V.I., Suleymanova L.A., Amelin P.A., Kryuchkov A.A. Composite strengthener of reinforced concrete bendable elements damaged under the influence of chloride aggressive environment. Expert: theory and practice. 2023; 1(20):29-34. (In Russ.) EDN: YUOKZK
  18. Bonacci J.F., Maalej M. Externally bonded fiber-reinforced polymer for rehabilitation of corrosion damaged concrete beams. ACI Structural Journal. 2000;97(5):703-711. Available from: http://scholarbank.nus.edu.sg/handle/10635/65577 (accessed: 11. 03.2024).
  19. Yushin A.V., Morozov V.I. Experimental investigation of double-span beams with carbon fiber polymer reinforcement on the sloping section. Bulletin of civil engineers. 2014;(5):77-84. (In Russ.) EDN: TBPWWF
  20. Merkulov S., Esipov S., Esipova D. Experimental studies of the cracking of reinforced concrete beams reinforced with composite materials. Proceeding of the Donbas national academy of civil engineering and architecture. 2019;(3):102-107. (In Russ.) 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;49:3733-3747. https://doi.org/ 10.1617/s11527-015-0751-y
  22. Mailyan D.R., Mihoub A., Polskoy P.P. Research questions of flexural reinforced concrete elements, strengthened with different types of composite materials. Ingineering journal of Don. 2013;(2):99. (In Russ.) 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;93(7):1775-1786. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2011.01.011
  24. Belov V.V., Nikitin S.Ye. Diachronic deformation model of corrosion damaged reinforced concrete elements with cracks. Bulletin of civil engineers. 2011;(4):18-25. (In Russ.) EDN: OPBYHN
  25. Nikitin S.E. Estimation of corrosion-damaged concrete construction durability based on diachronic deformation model. Modern problems of science and education. 2012;(2):242. (In Russ.) EDN: OXCNJX

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».