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://journal-vniispk.ru/1815-5235/article/view/325878
- DOI: https://doi.org/10.22363/1815-5235-2024-20-4-331-341
- EDN: https://elibrary.ru/TZOMCJ
- ID: 325878
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
- 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
- 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
- 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).
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.)
- 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.
- Rozental N.K. Permeability and corrosion resistance of concrete. Industrial and civil engineering. 2013;(1):35-37. (In Russ.) 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
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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).
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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


