Анализ коррозионно-поврежденных монолитных железобетонных балок ребристой плиты перекрытия

Введение. Выполнен нелинейный численный расчет монолитного ребристого многопролетного перекрытия для оценки влияния коррозионных повреждений арматуры и бетона на напряженно-деформированное состояние (НДС). Коррозионное повреждение арматуры принималось равным 25 %, потери сечения стержня на 70 % длины балки. Поврежденный бетон прочностью В5.

Материалы и методы. Построены конечно-элементные модели натурных испытаний и проведены их верификационные численные расчеты; конечно-элементная модель из объемных конечных элементов фрагмента ребристой плиты перекрытия для анализа НДС. Учтены законы нелинейного деформирования бетона и арматуры.

Результаты. Получены растягивающие напряжения в арматурных стержнях коррозионно-поврежденной и неповрежденной моделях, на основании которых построены графические зависимости перераспределения усилий в моно­литных балках. Осуществлен сравнительный анализ прогибов и размеров сжатой зоны плиты в поврежденных и неповрежденных численных моделях.

Выводы. Определено качественное влияние на перераспределение усилий в монолитных коррозионно-поврежденных и неповрежденных балках по критерию образования пластического шарнира. Выявлено увеличение прогиба и размера сжатой зоны плиты в поврежденных моделях на 23 %.

1. Дронов А.В. Прочность и деформативность железобетонных изгибаемых элементов с коррозионными повреждениями : дисс. … канд. техн. наук. Белгород, 2017. 163 с. EDN MGWZWX.

2. Прокопович А.А. Сопротивление изгибу железобетонных конструкций с различными условиями сцепления продольной арматуры с бетоном : дисс. … д-ра техн. наук. Самара, 1999. 448 с. EDN QDHVYX.

3. Попеско А.И. Расчет железобетонных конструкций, подверженных коррозии : дисс. … д-ра техн. наук. СПб., 1996. 148 с.

4. Попов Д.С. Силовое сопротивление коррозионно-поврежденных сжатых железобетонных элементов при динамическом нагружении : дисс. … канд. техн. наук. М., 2020. 185 с.

5. Бондаренко В.М. Элементы диссипативной теории силового сопротивления железобетона // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. № 2. С. 47–57. EDN RZRQOF.

6. Бондаренко В.М., Боровских А.В. Износ, повреждения и безопасность железобетонных сооружений. М. : ИД Русанова, 2000. 141 с.

7. Гузеев Е.А., Алексеев С.Н., Савицкий Н.В. Учет агрессивных воздействий в нормах проектирования конструкций // Бетон и железобетон. 1992. № 10. С. 8–10.

8. Пухонто Л.М. Долговечность железобетонных конструкций инженерных сооружений : монография. М. : Изд-во АСВ, 2004. 424 с.

9. Петров В.В., Овчинников И.Г., Шихов Ю.М. Расчет элементов конструкций, взаимодействующих с агрессивной средой. Саратов : СГУ, 1987. 288 с.

10. Смоляго Е.Г. Трещинообразование сборно-монолитных железобетонных конструкций с учетом коррозии : дисс. … канд. техн. наук. М., 2010. 307 с. EDN QEYEXN.

11. Пахомова Е.Г. Прочность изгибаемых железобетонных конструкций при коррозионных повреждения : дисс. … канд. техн. наук. Курск, 2006. 167 с. EDN NOKEAN.

12. Морозова О.В. Силовое сопротивление статически неопределимых железобетонных конструкций, поврежденных коррозией : дисс. … канд. техн. наук. М., 2015. 142 с.

13. Ставская И.С. Продольные трещины в защитном слое бетона в условиях коррозионных повреждений : дисс. … канд. техн. наук. М., 2014. 134 с. EDN IETXDT.

14. Макаренков Е.А. Учет коррозионных повреждений железобетонных конструкций при динамических воздействиях : дисс. … канд. техн. наук. М., 2014. 174 с.

15. Клюева Н.В. Основы теории живучести конструктивных систем при запроектных воздействиях : дисс. … д-ра техн. наук. Орёл, 2009. 454 с.

16. Губанова М.С. Длительное деформирование плосконапряженных коррозионно-поврежденных составных железобетонных конструкций : дисс. … канд. техн. наук. Курск, 2018. 188 с.

17. Марков С.В. Влияние факторов нагружения и коррозионных воздействий на силовое сопротивление реконструируемого железобетона : дисс. … канд. техн. наук. М., 2003. 119 с. EDN QDUMFX.

18. Tamrazyan A.G., Mineev M.S. Cracks in the Model of a Thick-Walled Concrete Cylinder During Corrosion Taking into Account the Porous Zone at the Section Boundary between Reinforcement and Concrete // Proceedings of Higher Education Institutions. Textile Industry Technology. 2021. Issue 3. Pp. 159–165. DOI: 10.47367/0021-3497_2021_3_159

19. Бондаренко В.М. О влиянии коррозионных повреждений на диссипацию энергии при силовом деформировании бетона // Бетон и железобетон. 2009. № 6. С. 24–27.

20. Bielecki R., Schremmer H. Biogene Schwefelsäure-Korrosion in teilgefüllten Abwasserkanälen // Mitteilunge des Leichtweiß- Instituts für Wasserbau der Technischen Universität Braunschweig. 1987. Heft 94.

21. Liu Y. Modeling the Time-to-Corrosion Cracking of the Cover Concrete in Chloride Contaminated Reinforced Concrete Structures : PhD Thesis. Virginia, USA, 1996. 128 p.

22. Zheng J.J., Li C.Q., Lawanwisut W. Modeling of Crack Width in Concrete Structures Due to Expansion of Reinforcement Corrosion // International Conference on Durability of Building Materials and Component. 2005. 164 p.

23. Potisuk T., Higgins C., Miller T.H., Yim S.C. Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Beams with Corrosion Subjected to Shear // Advances in Civil Engineering. 2011. Vol. 2011. Pp. 1–14. DOI: 10.1155/2011/706803

24. Prudil S. Mathematical expressions of concrete changes due to corrosion // Acta Universitatis Agriculturae. 1977. Issue XXV. Pp. 109–119.

25. Sompura M., Choudhury T., Kwatra N. Nonlinear Finite Element Analysis of Corroded Reinforced Concrete Beams // ASPS Conference Proceedings. 2022. Vol. 1. Pp. 1377–1381. DOI: 10.38208/acp.v1.665

26. Khan I., Francois R., Castel A. Experimental and analytical study of corroded shear-critical reinforced concrete beams // Materials and Structures. 2014. Vol. 47. Issue 9. Pp. 1467–1481. DOI: 10.1617/s11527-013-0129-y