Функция надежности предварительно напряженной корродированной железобетонной балки при нелинейном распространении коррозии

В статье рассматривается функция предельного состояния в контексте анализа надежности корродированных балок. Обсуждаются методы определения предельной нагрузки для балок, подверженных коррозии. Рассматриваются различные подходы к определению функции предельного состояния, в том числе базирующиеся на статистических данных о коррозии и моделировании напряжений в железобетонной балке. Общая модель оценки надежности железобетонных конструкций должна включать распространение коррозии. Большинство предыдущих исследований были сосредоточены на проблемах одномерной диффузии с предполагаемой постоянной скоростью коррозии. Нелинейная модель скорости коррозии, в отличие от линейных моделей, рассматривает плотность тока коррозии не постоянной в течение срока службы железобетонной конструкции. Разработан подход к анализу надежности вместе с нелинейной моделью роста коррозии. В данной статье рассмотрены основные проблемы, связанные с надежностью при нелинейной модели коррозии преднапряженного арматурного каната железобетонных балок. Представлена функция уменьшения диаметра стержня арматуры от времени. Проведен анализ чувствительности для определения влияния параметров роста коррозии на индекс надежности железобетонной тавровой балки. Нелинейная модель роста коррозии вместе с другими соответствующими вероятностными моделями, используемыми для описания случайных переменных, была применена для анализа надежности железобетонной подкрановой балки. Выражение плотности тока коррозии показывает, что скорость коррозии увеличивается экспоненциально при увеличении значения расчетного параметра модели. Для дальнейшей оценки влияния предложенной модели роста коррозии по времени на надежность железобетонной балки рассматриваются два конкретных случая. Первый - с фиксированной плотностью тока коррозии, второй - с фиксированным ростом коррозии в заданное время.

1. Меркулов С.И. Развитие теории конструктивной безопасности объектов в условиях коррозионных воздействий // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2014. № 3. С. 44-46.

2. Tamrazyan A.G., Koroteev D.D. Assessment of the durability of corrosion-damaged prefabricated reinforced concrete structures // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1687. Pp. 012009. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1687/1/012009.

3. Смоляго Г.А., Дронов В.И., Дронов А.В., Меркулов С.И. Изучение влияния дефектов железобетонных конструкций на развитие коррозионных процессов арматуры // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 12. С. 49-51. https://doi.org/10.12737/article_5c506209065dd6.02007715.

4. Nogueira K.G., Leonel E.D., Coda H.B. Reliability algorithms for assessing the durability of reinforced concrete structures // Journal of IBRACON Structures and Materials. 2012. Vol. 5. No. 4. Pp. 440-450.

5. Тамразян А.Г., Мацеевич Т.А. Анализ надежности железобетонной плиты с корродированной арматурой // Строительство и реконструкция. 2022. № 1 (99). С. 89-98. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-99-1-89-98.

6. Меркулов С.И., Дворников В.М., Пахомова Е.Г. Работоспособность железобетона в условиях воздействия агрессивных сред // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2006. № 10. С. 10.

7. Ягупов Б.А., Мигаль Р.Е. К вопросу оценки несущей способности эксплуатируемых железобетонных конструкций, поврежденных коррозией // Бетон и железобетон. 2007. № 3. С. 28-30.

8. Тамразян А.Г., Попов Д.С. Напряженно-деформированное состояние коррозионно-поврежденных железобетонных элементов при динамическом нагружении // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 2. С. 19-26.

9. Ting S.C., Nowak A.S. Effect of reinforcing steel area loss on flexural behavior of reinforced concrete beams. ACI Structural Journal, 88(3), 1991.

10. Lushnikova V.Y., Tamrazyan A.G. The effect of reinforcement corrosion on the adhesion between reinforcement and concrete // Magazine of Civil Engineering. 2018. № 4(80). Pp. 128-137. https://doi.org/10.18720/MCE.80.12.

11. Browne R.D. Mechanisms of Corrosion of Steel in Relation to Design, Inspection, and Repair of Offshore and Coastal Structure. ACISP-65, U.S. Detroit.

12. Andrade C. Calculation of Chloride Diffusion Coefficients in Concrete from Ionic Migration Measurements. Cement and Concrete Research. 1993. Vol. 23. Pp. 724-742. doi:10.1016/0008-8846(93)90023-3.

13. Мацеевич Т.А., Андреев И.Ф. Конечно-элементная модель диффузии хлорида в предварительно напряженной корродированной арматуре железобетонных конструкций // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. Вып. 11. С. 1462–1470. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2022.11.1462-1470.

14. Frangopol D.M., Lin K.Y., Estes A.C. Reliability of Reinforced Concrete Girders Under Corrosion Attack // Journal of Structural Engineering. 1997. Vol. 123. No. 3. Pp. 286-297.

15. Fu X., Chung D.D.L. Effect of corrosion on the bond between concrete and steel rebar // Cement and Concrete Research. 1997. Volume 27. Issue 12. Pp. 1811-1815. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(97)00172-5. 16. Tuutti K. Service Life of Structures with Regard to Corrosion of Embedded Steel, Quality Control. Concrete Structures. 1980. Vol. 1. Pp. 293-301.

16. Atkinson A., Hearne J.A. Mechanistic Model for the Durability of Concrete Barriers Exposed to Sulphate-Bearing Groundwaters. MRS Online Proceedings Library. 1989. Vol. 176. Art.n. 149. https://doi.org/10.1557/PROC-176-149.

17. Stewart M.G., Rosowsky D.V. Time dependent reliability deteriorating reinforced concrete bridge decks // Structural Safety. 1998. Vol. 20. Issue 1. Pp. 91-109. https://doi.org/10.1016/S0167-4730(97)00021-0.

18. Ting S.-C. The effects of corrosion on the reliability of concrete bridge girders. Dissertation of the University of Michigan, 1989. https://doi.org/10.1016/0167-4730(89)90007-6.

19. Ржаницын А.Р. Теория длительной прочности при произвольном одноосном и двухосном загружении // Строительная механика и расчет сооружений. 1975. № 4. С. 25-29.

20. Тамразян А.Г., Мацеевич Т.А. Надежностная оптимизация конструкций с учетом неопределенностей при проектировании // Актуальные проблемы строительной отрасли и образования - 2022. Сборник докладов Третьей Национальной научной конференции. Москва, 2023. С. 50-54.

21. Тамразян А.Г. Методология анализа и оценки надежности состояния и прогнозирование срока службы железобетонных конструкций // Железобетонные конструкции. 2023. Т. 1. № 1. С. 5-18.