constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2025-117-1-60-71construction-852Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙBUILDING AND STRUCTURE SAFETYВероятностный анализ надежности армированных балок из древесно-цементного композитаProbabilistic reliability analysis of reinforced wood-cement composite beamsСоловьевС. А.SolovyevS. A.

Соловьев Сергей Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры промышленного и гражданского строительства 

г. Вологда, ул. Ленина, д. 15

Solovyev Sergey Alexandrovich, Candidate of tech, sciences, associate professor of the industrial and civil construction department 

Vologda 

solovevsa@vogu35.ruШевцовЛ. С.ShevcovL. S.

Шевцов Леонид Сергеевич, аспирант, преподаватель кафедры промышленного и гражданского строительства 

г. Вологда, ул. Ленина, д. 15

Shevcov Leonid Sergeevich, lecturer, post-graduate student the industrial and civil construction department 

Vologda 

shevcovls@vogu35.ruСоловьеваА. А.SolovyevaA. A.

Соловьева Анастасия Андреевна, старший преподаватель кафедры промышленного и гражданского строительства 

г. Вологда, ул. Ленина, д. 15

Solovyeva Anastasia Andreevna, lecturer, post-graduate student the industrial and civil construction department 

Vologda 

solovevaaa@vogu35.ruФГБОУ ВО «Вологодский государственный университет»Vologda State University202510032025116071Copyright © Соловьев С.А., Шевцов Л.С., Соловьева А.А., 20252025Соловьев С.А., Шевцов Л.С., Соловьева А.А.Solovyev S.A., Shevcov L.S., Solovyeva A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/852

В статье представлен алгоритм вероятностного анализа армированных балок из древесно-цементного композита на заданный уровень надежности. В качестве требуемого уровня надежности используются показатели индекса надежности и вероятности безотказной работы. Выполнены экспериментальные исследования балки из древесноцементного композита со стальной арматурой. Представленный подход позволяет определить наиболее рациональное армирование, исходя из экономических факторов и уровня безопасности объекта. На основе вероятностных алгоритмов можно назначить допуски по размерам сечения балки и по расположению арматуры, исходя из обеспечения требуемого уровня вероятности безотказной работы. Конструкции армированных балок из древесно-цементного композита могут быть использованы в качестве несущих и самонесущих перемычек, обладая более высокой паропроницаемостью и энергоэффективностью по сравнению с перемычками из тяжелого бетона. Допустимый уровень вероятности отказа может быть назначен для группы элементов объекта индивидуально, исходя из критерия допустимого риска.

The article describes the algorithm for probabilistic analysis of reinforced concrete beams made of wood-cement composite for a target reliability level. The reliability index and no-failure probability are used as the indicators for required level of reliability. Experimental studies on woodcement composite beam behavior with steel reinforcement are performed. The presented approach allows to determine the most rational reinforcement based on economic factors and safety level of the object. On the basis of probabilistic algorithms, it is possible to assign tolerances on the dimensions of the beam cross-section and on the location (distance) of reinforcement, based on ensuring the required level of nofailure probability. Reinforced wood-cement composite beam structures can be used as load-bearing and self-supporting lintels, having higher vapor permeability and energy efficiency than heavy concrete lintels. The permissible level of failure probability can be assigned for a group of elements of the objects individually, based on the criterion of acceptable risk.

надежностьвероятность отказадревесно-цементный композитслучайная величинаарматуралегкий бетонвероятностное проектированиеперемычкаreliabilityfailure probabilitywood-cement compositerandom variablereinforcementlightweight concreteprobabilistic designlintelИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда №23-79-01035, https://rscf.ru/project/23-79-01035/The research was founded by Russian Science Foundation (RSF) No. 23-79-01035. https://rscf.ru/en/project/23-79-01035/ReferencesДолматов С. Н., Колесников П. Г. Исследование влияния стальных теплопроводных включений на теплотехнические свойства ограждающей конструкции из древесно-цементного композита // Хвойные бореальной зоны. 2022. Т. 40. №. 1. С. 76-83.Dolmatov S. N., Kolesnikov P. G. Issledovanie vliyaniya stal'nyh teploprovodnyh vklyuchenij na teplotekhnicheskie svojstva ograzhdayushchej konstrukcii iz drevesno-cementnogo kompozita [Study of the Influence of Steel Heat-Conducting Inclusions on the Thermal Properties of an Enclosing Structure Made of Wood-Cement Composite]. Conifers of the Boreal Zone. 2022. Vol. 40. No. 1. Pp. 76–83. (rus).Обрезкова, В. А. Исследование изгибаемых предварительно напряженных конструкций из поризованного арболита: специальность. 05.23.01 Строительные конструкции, здания и сооружения: автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук / В. А. Обрезкова. Самара: СГАСУ, 2005. 20 с.Obrezkova V. A. Issledovanie izgibaemyh predvaritel'no napryazhennyh konstrukcij iz porizovannogo arbolita [Study of Pre-Stressed Bending Structures Made of Porous Arbolite]: Specialty 05.23.01 PhD Thesis. Samara: SGASU, 2005. 20 p. (rus)Dolmatov S. N., Kolesnikov P. G. Wood-Cement Composite and its Reinforcement with Wooden Bars // Key Engineering Materials. 2022. Vol. 910. Pp. 982-987.Dolmatov S. N., Kolesnikov P. G. Wood-Cement Composite and its Reinforcement with Wooden Bars. Key Engineering Materials. 2022. Vol. 910. Pp. 982-987.Егорова Е.М., Липей О.А. Коррозионная стойкость арматуры в поризованном арболите // Бетон и железобетон. № 10. 1988. С. 39-40.Egorova E. M., Lipey O. A. Korrozionnaya stojkost' armatury v porizovannom arbolite [Corrosion Resistance of Reinforcement in Porous Arbolite]. Concrete and Reinforced Concrete. No. 10. 1988. Pp. 39–40. (rus)Andre N., Cho H. W., Baek S. H., Jeong M. K., Young, T. M. Prediction of internal bond strength in a medium density fiberboard process using multivariate statistical methods and variable selection // Wood Science and Technology. 2008. No. 42. Pp. 521-534.Andre N., Cho H. W., Baek S. H., Jeong M. K., Young, T. M. Prediction of internal bond strength in a medium density fiberboard process using multivariate statistical methods and variable selection. Wood Science and Technology. 2008. No. 42. Pp. 521-534.Sanaev V. G., Zaprudnov V. I., Gorbacheva G. A., Oblivin A. N. Factors affecting the quality of wood-cement composites // Bulletin of the Transilvania University of Brasov. Series II: Forestry. Wood Industry. Agricultural Food Engineering. 2016. Vol. 9. No.2. Pp. 63-70.Sanaev V. G., Zaprudnov V. I., Gorbacheva G. A., Oblivin A. N. Factors affecting the quality of wood-cement composites. Bulletin of the Transilvania University of Brasov. Series II: Forestry. Wood Industry. Agricultural Food Engineering. 2016. Vol. 9. No. 2. Pp. 63-70.Fadiel A.A.M., AbuLebdeh, T., Petrescu, F.I.T. Assessment of Woodcrete Using Destructive and NonDestructive Test Methods // Materials. 2022. No. 15. Pp. 3066.Fadiel A.A.M., AbuLebdeh, T., Petrescu, F.I.T. Assessment of Woodcrete Using Destructive and NonDestructive Test Methods. Materials. 2022. No. 15. Pp. 3066Korolev A., Koroleva Y., Gusev D. Wood (arbolit) concrete for bearing span structures // Construction of Unique Buildings and Structures. 2023. No. 107. Article No 10705.Korolev A., Koroleva Y., Gusev D. Wood (arbolit) concrete for bearing span structures. Construction of Unique Buildings and Structures. 2023. No. 107. Article No 10705. (rus)Наназашвили, И.Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. Ленинград: Стройиздат, 1990. 415 с.Nanazashvili I. H. Stroitel'nye materialy iz drevesno-cementnoj kompozicii [Building Materials Made of Wood-Cement Composite]. Leningrad: Stroyizdat, 1990. 415 p. (rus)Ягубкин А. Н. Влияние влажности на водостойкость и долговечность арболитовых изделий // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки. 2012. С. 60-63.Yagubkin A. N. Vliyanie vlazhnosti na vodostojkost' i dolgovechnost' arbolitovyh izdelij [Influence of Moisture on Water Resistance and Durability of Arbolite Products]. Bulletin of Polotsk State University. Series F. Construction. Applied Sciences. 2012. Pp. 60–63. (rus)Jiang C., Lu G. Y., Han X., Liu L. X. A new reliability analysis method for uncertain structures with random and interval variables // International Journal of Mechanics and Materials in Design. 2012. No. 8. Pp. 169-182.Jiang C., Lu G. Y., Han X., Liu L. X. A new reliability analysis method for uncertain structures with random and interval variables. International Journal of Mechanics and Materials in Design. 2012. No. 8. Pp. 169-182.Харитонов В. А., Николаевн И. Н., Петров И. М. Анализ уровня качества арматурной стали А400С и А500С на основе методов математической статистики // Качество в обработке материалов. 2016. №. 1(5). С. 18- 22.Kharitonov V. A., Nikolaev I. N., Petrov I. M. Analiz urovnya kachestva armaturnoj stali A400S i A500S na osnove metodov matematicheskoj statistiki [Analysis of the Quality Level of Reinforcing Steel A400C and A500C Based on Methods of Mathematical Statistics]. Quality in Material Processing. 2016. No. 1 (5). Pp. 18–22. (rus)Zeng C., Zhu J. H., Xiong C., Li Y., Li D., Walraven J. Analytical model for the prediction of the tensile behaviour of corroded steel bars // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 258. Pp. 120290.Zeng C., Zhu J. H., Xiong C., Li Y., Li D., Walraven J. Analytical model for the prediction of the tensile behaviour of corroded steel bars. Construction and Building Materials. 2020. Vol. 258. Pp. 120290.Djavanroodi F., Salman A. Variability of mechanical properties and weight for reinforcing bar produced in Saudi Arabia // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 230. No. 1. Pp. 012002.Djavanroodi F., Salman A. Variability of mechanical properties and weight for reinforcing bar produced in Saudi Arabia. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 230. No. 1. Pp. 012002.Соловьев С. А., Соловьева А.А. Метод вероятностного анализа надежности элементов конструкций на основе граничных функций распределения // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 10. С. 1545-1555.Solovyev S. A., Solovyeva A. A. Method of Probabilistic Analysis of Structural Element Reliability Based on Boundary Distribution Functions. Bulletin of Moscow State University of Civil Engineering. 2023. Vol. 18. No. 10. Pp. 1545–1555. (rus)Zhang H., Mullen R. L., Muhanna R. L. Interval Monte Carlo methods for structural reliability // Structural Safety. 2010. Vol. 32. No. 3. Pp. 183-190.Zhang H., Mullen R. L., Muhanna R. L. Interval Monte Carlo methods for structural reliability. Structural Safety. 2010. Vol. 32. No. 3. Pp. 183-190.Marek P., Brozzetti J., Guštar M. Probabilistic Assessment of Structures Using Monte Carlo Simulation. Czech Republic, Prague: CAS, 2003. 471 p.Marek P., Brozzetti J., Guštar M. Probabilistic Assessment of Structures Using Monte Carlo Simulation. Czech Republic, Prague: CAS, 2003. 471 p.Solovyev S., Solovyeva A. Structural reliability analysis using evidence theory and fuzzy probability distributions // Magazine of Civil Engineering. 2021. No. 7(107).Solovyev S., Solovyeva A. Structural reliability analysis using evidence theory and fuzzy probability distributions. Magazine of Civil Engineering. 2021. No. 7(107)Yang M., Zhang D., Han X. New efficient and robust method for structural reliability analysis and its application in reliability-based design optimization // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2020. Vol. 366. Pp. 113018.Yang M., Zhang D., Han X. New efficient and robust method for structural reliability analysis and its application in reliability-based design optimization. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2020. Vol. 366. Pp. 113018.Meng Z., Li G., Wang X., Sait S. M., Yıldız, A. R. A comparative study of metaheuristic algorithms for reliability-based design optimization problems // Archives of Computational Methods in Engineering. 2021. No. 28. Pp. 1853-1869.Meng Z., Li G., Wang X., Sait S. M., Yıldız, A. R. A comparative study of metaheuristic algorithms for reliability-based design optimization problems. Archives of Computational Methods in Engineering. 2021. No. 28. Pp. 1853-1869.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.