constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2025-121-5-57-72construction-967Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙBUILDING AND STRUCTURE SAFETYПрактический метод расчета по нормальному сечению коррозионно поврежденных колонн при горизонтальном удареA practical calculation method for the normal section of corrosion-damaged columns under transverse impactАлексейцевА. В.AlekseytsevA. V.

Алексейцев Анатолий Викторович, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Железобетонные и каменные конструкции» 

Москва 

Тел. 8(495)287-49-14 доб. 3059 

Alekseytsev Anatoliy V., Doctor of Engineering, Prof. of Department "Reinforced concrete and stone structures" 

Moscow 

Ph.: 8(495)287-49-14 доб. 3059 

ЮрусовК. В.YurusovK. V.

Юрусов Константин Валерьевич, аспирант кафедры «Железобетонные и каменные конструкции» 

Москва 

Yurusov Konstantin V., post-graduate student of department "Reinforced concrete and stone structures" 

Moscow 

walrk@mail.ruНациональный исследовательский московский государственный строительный университетNational Research Moscow State University of Civil Engineering202526102025055772Copyright © Алексейцев А.В., Юрусов К.В., 20252025Алексейцев А.В., Юрусов К.В.Alekseytsev A.V., Yurusov K.V.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/967

Вопросы живучести несущих конструкций при техногенных аварийных воздействиях в настоящее время приобретают все большую актуальность как в отечественной, так и в мировой строительной науке. В особенности это касается сжатых и сжато изгибаемых элементов, в том числе колонн зданий. Здания со значительным периодом эксплуатации накапливают коррозионные повреждения, которые приводят к местной деградации механических характеристик материалов, что может существенно сказаться на предельной несущей способности и живучести конструктивных систем в целом при динамических воздействиях. Разрабатывается подход к определению прочности нормальных сечений для внецентренно сжатых колонн в случае малого начального эксцентриситета при поперечном ударе. Коррозия рассматривается в виде «точечного» очага, в пределах которого могут быть деградированы механические характеристики как бетона, так и арматуры. Степень деградации механических характеристик материалов определяется по экспериментальным данным, получаемым на основе схем ускоренной коррозии. В зависимости от ее степени учитывается влияние стеснения деформаций бетона в направлении, перпендикулярном сжатию. Приводится верификационное сравнение разработанной методики с экспериментальными данными динамических испытаний колонн при поперечном ударе. Рассмотрен пример расчета коррозионно-поврежденной колонны.

The issues of the robustness of load-bearing structures under technogenic emergency impacts are currently becoming increasingly relevant in both domestic and global structural engineering. This is particularly true for compressed and compression-bent elements, including building columns. Buildings with a significant service life accumulate corrosion damage, which leads to local degradation of the mechanical properties of materials. This can substantially affect the ultimate load-bearing capacity and overall robustness of structural systems under dynamic loads. An approach is being developed to determine the strength of normal sections for eccentrically compressed columns with a small initial eccentricity under transverse impact. Corrosion is considered as a localized "spot" defect, within which the mechanical properties of both concrete and reinforcement may be degraded. The degree of degradation of the materials' mechanical properties is determined from experimental data obtained using accelerated corrosion schemes. Depending on the degree of corrosion, the effect of confinement on concrete deformations in the direction perpendicular to compression is taken into account. A verification comparison of the developed methodology with experimental data from dynamic tests of columns under transverse impact is provided. A calculation example for a corrosion-damaged column is considered.

поперечный ударкоррозионные поврежденияжелезобетонные конструкцииколоннадинамические воздействиямеханическая безопасностьtransverse impactcorrosion damagereinforced concrete structurescolumndynamic loadsstructural safetyReferencesTamrazyan, A. The Bearing Capacity of Compressed Corrosion-Damaged Reinforced Concrete Elements under Lateral Pulse Loading. Buildings 2023, 13, 2133. https://doi.org/10.3390/buildings13092133Tamrazyan A. The Bearing Capacity of Compressed Corrosion-Damaged Reinforced Concrete Elements under Lateral Pulse Loading. Buildings. 2023;13:2133. https://doi.org/10.3390/buildings13092133Колчунов В.И., Федорова Н.В., Савин С.Ю. Динамические эффекты в статически неопределимых физически и конструктивно нелинейных системах // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 9. С. 42-51. doi: 10.33622/0869-7019.Kolchunov V.I., Fedorova N.V., Savin S.Yu. Dinamicheskiye effekty v staticheski neopredelimykh fizicheskikh i konstruktivno nelineynykh tekhnologiyakh [Dynamic effects in statically indeterminate physically and structurally nonlinear systems]. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitel'stvo. 2022;(9):42-51. doi: 10.33622/0869-7019. (rus)Тамразян А.Г. Усталостное поведение изгибаемых железобетонных балок при коррозии. Железобетонные конструкции. 2024. Т. 6. № 2. С. 22-34Tamrazyan A.G. Ustalostnoye povedeniye gibkikh zhelezobetonnykh balok pri montazhe [Fatigue behavior of bending reinforced concrete beams under corrosion]. Zhelezobetonnyye konstruktsii. 2024;6(2):22-34. (rus)Бондаренко В.М. Коррозионные повреждения как причина лавинного разрушения железобетонных конструкций Строительная механика и расчет сооружений. 2009. № 5 (226). С. 13-17.Bondarenko V.M. Korrozionnyye povrezhdeniya kak prichina lavinnogo razrusheniya zhelezobetonnykh konstruktsiy [Corrosion damage as a cause of avalanche failure of reinforced concrete structures]. Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzheniy. 2009;5(226):13-17. (rus)Кудрявцев М.В., Тамразян А.Г. Методика определения несущей способности коррозионноповрежденных колонн при сейсмических воздействиях. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2024. Т. 24. № 1. С. 20-27.Kudryavtsev M.V., Tamrazyan A.G. Metodika opredeleniya nesushchey sposobnosti korrozionnopovrezhdonnykh kolonn pri seysmicheskikh vozdeystviyakh [Methodology for Determining the Bearing Capacity of Corrosion-Damaged Columns under Seismic Impacts]. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Stroitel'stvo i arkhitektura. 2024;24(1):20-27. (rus)Тамразян А.Г. Несущая способность коррозионно-поврежденных изгибаемых железобетонных элементов, подвергнутых огневому воздействию Academia. Архитектура и строительство. 2022. № 4. С. 130-137.Tamrazyan A.G. Nesushchestvennaya zheleznaya sposobnost' korrozionno-povrezhdennykh izgibayemykh elementov, sootvetstvuyushchikh trebovaniyam ognevogo vozdeystviya [Bearing Capacity of CorrosionDamaged Bendable Reinforced Concrete Elements Subjected to Fire Exposure]. Academia. Arkhitektura i stroitel'stvo. 2022;(4):130-137. (rus)Sun, J.-M., Yi, W.-J., Chen, H., Peng, F., Zhou, Y., Zhang, W.-X. Dynamic Responses of RC Columns under Axial Load and Lateral Impact. Journal of Structural Engineering. 2023. 149(1). DOI:10.1061/jsendh/steng-11612.Sun J.-M., Yi W.-J., Chen H., Peng F., Zhou Y., Zhang W.-X. Dynamic Responses of RC Columns under Axial Load and Lateral Impact. Journal of Structural Engineering. 2023;149(1). DOI:10.1061/jsendh/steng-11612.Zhang, W.-P., Chen, J.-P., Yu, Q.-Q., Gu, X.-L. Corrosion evolution of steel bars in RC structures based on Markov chain modeling. STRUCTURAL SAFETY. 2021. 88. DOI:10.1016/j.strusafe.2020.102037.Zhang W.-P., Chen J.-P., Yu Q.-Q., Gu X.-L. Corrosion evolution of steel bars in RC structures based on Markov chain modeling. Structural Safety. 2021;88. DOI:10.1016/j.strusafe.2020.102037.Zhao, W., Qian, J. Resistance mechanism and reliability analysis of reinforced concrete columns subjected to lateral impact. International Journal of Impact Engineering. 2020. 136. DOI:10.1016/j.ijimpeng.2019.103413.Zhao W., Qian J. Resistance mechanism and reliability analysis of reinforced concrete columns subjected to lateral impact. International Journal of Impact Engineering. 2020;136. DOI:10.1016/j.ijimpeng.2019.103413.Пузанков Ю.И. Прочность и деформативность сжатых железобетонных элементов при поперечной динамической нагрузке диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Московский ордена трудового красного знамени инженерно-строительный институт им. В.В. Куйбышева. Москва, 1979Puzankov Yu.I. Prochnost' i deformativnost' szhatykh zhelezobetonnykh elementov pri poperechnoy dinamicheskoy nagruzke [Strength and deformability of compressed reinforced concrete elements under transverse dynamic loading]: PhD thesis. Moscow: Moscow Order of the Red Banner of Labor Civil Engineering Institute named after V.V. Kuybyshev, 1979. (rus)Daneshvar, K., Moradi, M.J., Ahmadi, K., Hajiloo, H. Strengthening of corroded reinforced concrete slabs under multi-impact loading: Experimental results and numerical analysis. CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS. 2021. 284. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2021.122650.Daneshvar K., Moradi M.J., Ahmadi K., Hajiloo H. Strengthening of corroded reinforced concrete slabs under multi-impact loading: Experimental results and numerical analysis. Construction and Building Materials. 2021;284. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2021.122650.He, S., Cao, Z., Ma, J., Zeng, S., Li, P., Wang, H. Influence of Corrosion and Fatigue on the Bending Performances of Damaged Concrete Beams. ADVANCES IN CIVIL ENGINEERING. 2021. 2021. DOI:10.1155/2021/6693224.He S., Cao Z., Ma J., Zeng S., Li P., Wang H. Influence of Corrosion and Fatigue on the Bending Performances of Damaged Concrete Beams. Advances in Civil Engineering. 2021;2021. DOI:10.1155/2021/6693224.Бондаренко В.М. Особенности силового сопротивления поврежденных коррозией железобетонных элементов знакопеременному нагружению. Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2011. № 1. С. A30-38.Bondarenko V.M. Osobennosti silovogo soprotivleniya povrezhdennykh korroziyey zhelezobetonnykh elementov znakoperemennomu nagruzheniyu [Features of the force resistance of corrosion-damaged reinforced concrete elements to alternating loading]. Stroitel'naya mekhanika inzhenernykh konstruktsiy i sooruzheniy. 2011;(1):30-38. (rus)Смоляго Г.А., Дронов А.В., Фролов Н.В. Моделирование величины коррозионных повреждений арматуры железобетонных конструкций в условиях хлоридной агрессивной среды Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. № 1 (70). С. 43-49.Smolyago G.A., Dronov A.V., Frolov N.V. Modelirovaniye velichiny korrozionnykh povrezhdeniy armatury zhelezobetonnykh konstruktsiy v usloviyakh khloridnoy agressivnoy sredy [Modeling the magnitude of corrosion damage to the reinforcement of reinforced concrete structures in an aggressive chloride environment]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. 2017;1(70):43-49. (rus)Yu, X.-H., Dai, K.-Y., Li, Y.-S. Variability in corrosion damage models and its effect on seismic collapse fragility of aging reinforced concrete frames. CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS. 2021. 295. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2021.123654.Yu X.-H., Dai K.-Y., Li Y.-S. Variability in corrosion damage models and its effect on seismic collapse fragility of aging reinforced concrete frames. Construction and Building Materials. 2021;295. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2021.123654.Fernandez, I., Bairán, J.M., Marí, A.R. Corrosion effects on the mechanical properties of reinforcing steel bars. Fatigue and σ–ε behavior. Construction and Building Materials. 2015. 101. Pp. 772–783. DOI:10.1016/J.CONBUILDMAT.2015.10.139.Fernandez I., Bairán J.M., Marí A.R. Corrosion effects on the mechanical properties of reinforcing steel bars. Fatigue and σ–ε behavior. Construction and Building Materials. 2015;101:772–783. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2015.10.139.Aminulai, H.O., Robinson, A.F., Ferguson, N.S., Kashani, M.M. Nonlinear behaviour of corrosion damaged low-strength short reinforced concrete columns under compressive axial cyclic loading. Engineering Structures. 2023. 289. Pp. 116245. DOI:10.1016/J.ENGSTRUCT.2023.116245.Aminulai H.O., Robinson A.F., Ferguson N.S., Kashani M.M. Nonlinear behaviour of corrosion damaged low-strength short reinforced concrete columns under compressive axial cyclic loading. Engineering Structures. 2023;289:116245. DOI:10.1016/j.engstruct.2023.116245.Алексейцев А.В., Антонов М.Д. Динамика безбалочных железобетонных каркасов сооружений при повреждениях плит продавливанием. Строительство и реконструкция. 2021. № 4 (96). С. 23-34.Alekseytsev A.V., Antonov M.D. Dinamika bezbalochnykh zhelezobetonnykh karkasov sooruzheniy pri povrezhdeniyakh plit prodavlivaniyem [Dynamics of beam-free reinforced concrete frames of structures with slab damage due to punching]. Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. 2021;4(96):23-34. (rus)Klueva, N., Emelyanov, S., Kolchunov, V., Gubanova, M. Criterion of Crack Resistance of Corrosion Damaged Concrete in Plane Stress State. Procedia Engineering. 2015. 117(1). Pp. 179–185. DOI:10.1016/J.PROENG.2015.08.144.Klueva N., Emelyanov S., Kolchunov V., Gubanova M. Criterion of Crack Resistance of Corrosion Damaged Concrete in Plane Stress State. Procedia Engineering. 2015;117(1):179–185. DOI:10.1016/j.proeng.2015.08.144.Nasser, H., Van Steen, C., Vandewalle, L., Verstrynge, E. An experimental assessment of corrosion damage and bending capacity reduction of singly reinforced concrete beams subjected to accelerated corrosion. CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS. 2021. 286. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2021.122773.Nasser H., Van Steen C., Vandewalle L., Verstrynge E. An experimental assessment of corrosion damage and bending capacity reduction of singly reinforced concrete beams subjected to accelerated corrosion. Construction and Building Materials. 2021;286. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2021.122773.Алексейцев А.В., Юрусов К.В. Исследование несущей способности коррозионно-повреждаемых сжатых железобетонных элементов при поперечном действии импульсной нагрузки. Вестник МГСУ. 2025. Т. 20. № 5. С. 667-682.Alekseytsev A.V., Yurusov K.V. Issledovaniye nesushchey sposobnosti korrozionnopovrezhdayemykh szhatykh zhelezobetonnykh elementov pri poperechnom deystvii impul'snoy nagruzki [Study of the bearing capacity of corrosion-damaged compressed reinforced concrete elements under transverse impulse load]. Vestnik MGSU. 2025;20(5):667-682. (rus)Yu, X., Robuschi, S., Fernandez, I., Lundgren, K. Numerical assessment of bond-slip relationships for naturally corroded plain reinforcement bars in concrete beams. ENGINEERING STRUCTURES. 2021. 239. DOI:10.1016/j.engstruct.2021.112309.Yu X., Robuschi S., Fernandez I., Lundgren K. Numerical assessment of bond-slip relationships for naturally corroded plain reinforcement bars in concrete beams. Engineering Structures. 2021;239. DOI:10.1016/j.engstruct.2021.112309.Chen, S., Duffield, C., Miramini, S., Raja, B.N.K., Zhang, L. Life-cycle modelling of concrete cracking and reinforcement corrosion in concrete bridges: A case study. ENGINEERING STRUCTURES. 2021. 237. DOI:10.1016/j.engstruct.2021.112143.Chen S., Duffield C., Miramini S., Raja B.N.K., Zhang L. Life-cycle modelling of concrete cracking and reinforcement corrosion in concrete bridges: A case study. Engineering Structures. 2021;237. DOI:10.1016/j.engstruct.2021.112143.Luo, Y., Zheng, H., Zhang, H., Liu, Y. Fatigue reliability evaluation of aging prestressed concrete bridge accounting for stochastic traffic loading and resistance degradation. ADVANCES IN STRUCTURAL ENGINEERING. DOI:10.1177/13694332211017995.Luo Y., Zheng H., Zhang H., Liu Y. Fatigue reliability evaluation of aging prestressed concrete bridge accounting for stochastic traffic loading and resistance degradation. Advances in Structural Engineering. DOI:10.1177/13694332211017995.Савин С.Ю., Колчунов В.И., Федорова Н.В. Несущая способность железобетонных внецентренно сжатых элементов каркасов зданий при коррозионных повреждениях в условиях особых воздействий. Железобетонные конструкции. 2023;1(1):46-54.Savin S.Yu., Kolchunov V.I., Fedorova N.V. Nesushchaya sposobnost' zhelezobetonnykh vnetsentrenno szhatykh elementov karkasov zdaniy pri korrozionnykh povrezhdeniyakh v usloviyakh osobykh vozdeystviy [Bearing capacity of reinforced concrete eccentrically compressed elements of building frames under corrosion damage under special influences]. Zhelezobetonnyye konstruktsii. 2023;1(1):46-54. (rus)Bojorquez, J., Ponce, S., Ruiz, S.E., Bojorquez, E., Reyes-Salazar, A., Barraza, M., Chavez, R., Valenzuela, F., Leyva, H., Baca, V. Structural reliability of reinforced concrete buildings under earthquakes and corrosion effects. ENGINEERING STRUCTURES. 2021. 237. DOI:10.1016/j.engstruct.2021.112161.Bojorquez J., Ponce S., Ruiz S.E., Bojorquez E., Reyes-Salazar A., Barraza M., Chavez R., Valenzuela F., Leyva H., Baca V. Structural reliability of reinforced concrete buildings under earthquakes and corrosion effects. Engineering Structures. 2021;237. DOI:10.1016/j.engstruct.2021.112161.Серпик И.Н., Курченко Н.С., Алексейцев А.В., Лагутина А.А. Анализ в геометрически, физически и конструктивно нелинейной постановке динамического поведения плоских рам при запроектных воздействиях Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 10. С. 49-51.Serpik I.N., Kurchenko N.S., Alekseytsev A.V., Lagutina A.A. Analiz v geometricheski, fizicheski i konstruktivno nelineynoy postanovke dinamicheskogo povedeniya ploskikh ram pri zaproyektnykh vozdeystviyakh [Analysis of the dynamic behavior of flat frames under beyond-design-basis loads in a geometrically, physically, and structurally nonlinear formulation]. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitel'stvo. 2012;(10):49-51. (rus)Zhao, W., Ye, J. Dynamic behavior and damage assessment of RC columns subjected to lateral soft impact. Engineering Structures. 2022. 251. DOI:10.1016/j.engstruct.2021.113476.Zhao W., Ye J. Dynamic behavior and damage assessment of RC columns subjected to lateral soft impact. Engineering Structures. 2022;251. DOI:10.1016/j.engstruct.2021.113476.Daneshvar, K., Moradi, M.J., Ahmadi, K., Mahdavi, G., Hariri-Ardebili, M.A. Dynamic behavior of corroded RC slabs with macro-level stochastic finite element simulations. ENGINEERING STRUCTURES. 2021. 239. DOI:10.1016/j.engstruct.2021.112056.Daneshvar K., Moradi M.J., Ahmadi K., Mahdavi G., Hariri-Ardebili M.A. Dynamic behavior of corroded RC slabs with macro-level stochastic finite element simulations. Engineering Structures. 2021;239. DOI:10.1016/j.engstruct.2021.112056.Fu, C., Fang, D., Ye, H., Huang, L., Wang, J. Bond degradation of non-uniformly corroded steel rebars in concrete. ENGINEERING STRUCTURES. 2021. 226. DOI:10.1016/j.engstruct.2020.111392.Fu C., Fang D., Ye H., Huang L., Wang J. Bond degradation of non-uniformly corroded steel rebars in concrete. Engineering Structures. 2021;226. DOI:10.1016/j.engstruct.2020.111392.Курченко Н.С., Гришков В.А. К оценке жесткости коррозионно-повреждаемых железобетонных балок. Инженерный вестник Дона. 2022. № 9 (93). С. 112-123.Kurchenko N.S., Grishkov V.A. K otsenke zhestkosti korrozionno-povrezhdayemykh zhelezobetonnykh balok [On the assessment of the rigidity of corrosion-damaged reinforced concrete beams]. Inzhenernyy vestnik Dona. 2022;9(93):112-123. (rus)

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