Влияние коррозионных повреждений арматуры на динамическое сотояние сжатых железобетонных конструкций

Самый часто встречаемый дефект в железобетонных конструкциях — это коррозионные повреждения рабочей арматуры в теле бетона. Основную опасность коррозионных повреждений несут несколько факторов: увеличение продуктов коррозии в объёме и создание дополнительных растягивающих напряжений в бетоне по длине стержня, что приводит к откалыванию защитного слоя; уменьшение диаметра рабочей арматуры; участки локального оголения арматуры вследствие разрушения защитного слоя. Помимо потери общей несущей способности конструкций вследствие уменьшения площади сечения арматуры и бетона, изменяются ещё и их динамические характеристики. Изменение динамических характеристик конструкций влияет на оценку сейсмостойкости зданий при расчете по акселлерограммам на доминантные частоты колебаний. В работе представлен анализ отечественной и зарубежной литературы по оценке сцепления арматуры с бетоном, приведены результаты испытаний, проведенных авторами статьи, по оценке потери сцепления коррозионно-поврежденного арматурного стержня в теле бетона и приведены результаты изменения периодов и частот колебаний поврежденных колонн.

1. Бенин Андрей Владимирович, Семенов Артем Семенович, Семенов Сергей Георгиевич, Мельников Борис Евгеньевич Математическое моделирование процесса разрушения сцепления арматуры с бетоном. Часть 1. Модели с учетом несплошности соединения // Magazine of Civil Engineering. 2013. №5 (40).

2. Тамразян А.Г. Концептуальные подходы к оценке живучести строительных конструкций, зданий и сооружений. Железобетонные конструкции. 2023;3(3):62-74.

3. Алексейцев А.В. Анализ устойчивости железобетонной колонны при горизонтальных ударных воздействиях. Железобетонные конструкции. 2023;2(2):3-12.

4. 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.

5. Колчунов В.И. Деформационная модель сопротивления бетона и железобетона от дислокаций до трещин. Строительство и реконструкция. 2022;(6):22-39.

6. Холмянский М.М. Контакт арматуры с бетоном. Москва: Стройиздат, 1981. 184 с.

7. Shima H., Chou L.-L., Okamura H. Micro and Macro Models for Bond in Reinforced Concrete. Journal of the Faculty of Engineering: University of Tokyo. 1987. Vol. XXXIX. No. 2. Pp. 133–194

8. Balázs G.L. Connecting Reinforcement to Concrete by Bond // Beton- und Stahlbetonbau. 2007. No.102. pp. 46–50.

9. CEB-FIP Model Code 90

10. Cruz J.S., Barros J. Modeling of bond between near-surface mounted CFRP laminate strips and concrete // Computers and Structures. 2004. No.82. Pp.1513–1521.

11. G. Rehm, The fundamental law of bond, Proceedings of the Symposium on Bond and Crack Formation in Reinforced Concrete, Stockholm, pp. 491-498, 1957

12. Y.F. Wu, X.M. Zhao, Unified bond stress-slip model for reinforced concrete, J. Struct. Eng. 139 (11) (2012) 1951–1962.

13. H.S. Lee, T. Noguchi, F. Tomosawa, Evaluation of the bond properties between concrete and reinforcement as a function of the degree of reinforcement corrosion, Cem. Concr. Res. 32 (8) (2002) 1313–1318.

14. J.G. Cabrera, Deterioration of concrete due to reinforcement steel corrosion, Cem. Concr. Compos. 18 (1) (1996) 47–59.

15. K.D. Stanish, R.D. Hooton, S.J. Pantazopoulou, Corrosion effects on bond strength in reinforced concrete, ACI Struct. J. 96 (6) (1999) 915–921.

16. Y. Yuan, S. Yu, F. Jia, Deterioration of bond behavior of corroded reinforced concrete, Indust. Constr. 29 (11) (1999) 47–50 (in Chinese).

17. Y. Auyeung, P. Balaguru, L. Chung, Bond behavior of corroded reinforcement bars, ACI Mater. J. 97 (2) (2000) 214–220.

18. L. Chung, S.H. Cho, J.H.J. Kim, S.T. Yi, Correction factor suggestion for ACI development length provisions based on flexural testing of RC slabs with various levels of corroded reinforcing bars, Eng. Struct. 26 (8) (2004) 1013– 1026

19. L. Chung, J.H.J. Kim, S.T. Yi, Bond strength prediction for reinforced concrete members with highly corroded reinforcing bars, Cem. Concr. Compos. 30 (7) (2008) 603–611.

20. K. Bhargava, A.K. Ghosh, Y. Mori, S. Ramanujam, Suggested empirical models for corrosion-induced bond degradation in reinforced concrete, J. Struct. Eng. 134 (2) (2008) 221–230.

21. A.R.L. Kivell, Effects of bond deterioration due to corrosion on seismic performance of reinforced concrete structures, University of Canterbury, New Zealand, 2012.

22. H.W. Lin, Y.X. Zhao, Effects of confinements on the bond strength between concrete and corroded steel bars, Constr. Build. Mater. 118 (2016) 127–138.

23. ACI Committee 318, “Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-02) and Commentary (318R-02),” American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 2002, 443 pp.

24. Hindawi, Experimental Study on Bond Performance and Damage Detection of Corroded Reinforced Concrete Specimens, Advances in Civil Engineering, Vol. 2020, Article ID 7658623, p.p. 15. DOI 10.1155/2020/7658623

25. СП 63.13330.2018 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».

26. Tamrazyan, A. G. Influence of Damage Level on Dynamic Characteristics of Reinforced Concrete Structures when Assessing their Seismic Resistance / A. G. Tamrazyan, M. V. Kudryavtsev // Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. – 2024. – Vol. 20, No. 3. – P. 255-264.

27. Tamrazyan A.G., Chernik V.I., Matseevich T.A., Manaenkov I.K. ANALYTICAL MODEL of DEFORMATION of REINFORCED CONCRETE COLUMNS BASED ON FRACTURE MECHANICS/Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2022. Т. 18. № 6. С. 573-583.

28. Тамразян А.Г., Мацеевич Т.А. Анализ надежности железобетонной плиты с корродированной арматурой. Строительство и реконструкция. 2022. № 1 (99). С. 89-98.