Практический метод расчета по нормальному сечению коррозионно поврежденных колонн при горизонтальном ударе

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.

1. Tamrazyan, A. The Bearing Capacity of Compressed Corrosion-Damaged Reinforced Concrete Elements under Lateral Pulse Loading. Buildings 2023, 13, 2133. https://doi.org/10.3390/buildings13092133

2. Колчунов 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.

3. Тамразян А.Г. Усталостное поведение изгибаемых железобетонных балок при коррозии. Железобетонные конструкции. 2024. Т. 6. № 2. С. 22-34

4. Бондаренко В.М. Коррозионные повреждения как причина лавинного разрушения железобетонных конструкций Строительная механика и расчет сооружений. 2009. № 5 (226). С. 13-17.

5. 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.

6. Тамразян А.Г. Несущая способность коррозионно-поврежденных изгибаемых железобетонных элементов, подвергнутых огневому воздействию Academia. Архитектура и строительство. 2022. № 4. С. 130-137.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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, 1979

11. 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.

12. 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.

13. Бондаренко В.М. Особенности силового сопротивления поврежденных коррозией железобетонных элементов знакопеременному нагружению. Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2011. № 1. С. A30-38.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. Алексейцев А.В., Антонов М.Д. Динамика безбалочных железобетонных каркасов сооружений при повреждениях плит продавливанием. Строительство и реконструкция. 2021. № 4 (96). С. 23-34.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. 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.

26. 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.

27. 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.

28. 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.

29. 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.

30. 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.

31. Курченко Н.С., Гришков В.А. К оценке жесткости коррозионно-повреждаемых железобетонных балок. Инженерный вестник Дона. 2022. № 9 (93). С. 112-123.