Влияние коррозионных повреждений на несущую способность сжатых железобетонных элементов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 октября, печатный экземпляр отправим 23 октября.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Опубликовано в Молодой учёный №21 (520) май 2024 г.

Дата публикации: 25.05.2024

Статья просмотрена: 11 раз

Библиографическое описание:

Мифтахутдинова, Л. Р. Влияние коррозионных повреждений на несущую способность сжатых железобетонных элементов / Л. Р. Мифтахутдинова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2024. — № 21 (520). — С. 141-145. — URL: https://moluch.ru/archive/520/114779/ (дата обращения: 05.10.2024).



В научной публикации автор исследует влияние коррозионных повреждений на несущую способность железобетонных сжатых элементов, которые ведут к ухудшению эксплуатационных характеристик. Исследование базируется на методе численного анализа и моделирования. Одновременно дается качественная и количественная оценка, основанная на характере повреждения и его объеме.

Ключевые слова: несущая способность, коррозионные повреждения, оценка эксплуатационных характеристик.

На данный момент действующие нормативные документы не содержат определенного метода расчета строительных конструкций с учетом их дефектов и повреждений. Подверженность коррозии является основной причиной износа железобетонной конструкции. Влияние коррозионных повреждений на несущую способность железобетонных конструкций в настоящее время не нормирована и приводится ориентировочно, что напрямую указывает на необходимость совершенствования методов оценки несущей способности железобетонных стержней.

Целью данной работы является привести возможный способ прогнозирования и оценки остаточной несущей способности корродирующих железобетонных колонн, работающих на сжатие.

Механизм процесса разрушения железобетона:

  1. Проникновение агрессивных сред путем диффузии, инициирующее процесс коррозии.
  2. Продукты коррозии арматуры накапливаются, создавая давление на границе раздела между бетоном и стальной арматурой. Дополнительное давление способствует образованию трещин в бетоне.
  3. Ширина трещины увеличивается из-за продолжающегося образования продуктов коррозии на границе раздела арматуры и бетона.
  4. Происходит нарушение сцепления бетонного покрытия и арматуры, в ходе которого наблюдается отслоение бетона с последующей потерей устойчивости арматурного стержня и разрушением конструкции.

Для первых трех этапов были проведены аналитические и численные исследования с целью определения несущей способности коррозионно-поврежденных сжатых элементов. Необходимые исходные данные были получены при анализе расчета модели реально существующего инженерно-лабораторного корпуса.

Потапкин А. А. в [1] приводит следующую формулу для определения глубины коррозионного повреждения, учитывающую время продвижения коррозии только от постоянных величин.

В работе Меркулова С. И. [2] приведены рекомендации по определению среднегодовой потери несущей способности железобетонных конструкций, которые зависят от степени агрессивности внешней среды и глубины коррозионного повреждения бетона в сечении (таблица …).

Таблица 1

Потеря несущей способности при эксплуатации конструкции

В статье Бабенковой Ю. В. [3] представлена следующая таблица степени агрессивности окружающей среды и глубины cноса поверхностного слоя бетона (таблица 2), влияющие на потерю несущей способности железобетонных конструкций:

Таблица 2

Степень агрессивности окружающей среды и глубины cноса поверхностного слоя бетона

На основе данных о снижении прочности в зоне коррозии в течении года был произведен расчет и спрогнозирована несущая способность железобетонных конструкций через 10, 20, 30, 40, 50 лет эксплуатации при различных степенях агрессивности среды. График приведен на рис. 1.

График потери несущей способности при эксплуатации конструкций по Меркулову С. И. [2] и Бабенковой Ю. В. [3]

Рис. 1. График потери несущей способности при эксплуатации конструкций по Меркулову С. И. [2] и Бабенковой Ю. В. [3]

Основываясь на вышеприведеных данных о коррозии материала конструкций, сделаны прогнозы глубины коррозионного повреждения железобетонных конструкций через периоды длительностью в несколько десятков лет в условиях различных агрессивных окружающей сред.

Для наглядности расхождения теоретических данных, изложенных в научных трудах Потапкина А. А. [1], Меркулова С. И. [2] и Бабенковой Ю. В. [3], результаты сведены в сравнительный график, представленный на рис. 2.

Сравнительный график прогнозирования глубины коррозионных повреждений конструкций

Рис. 2. Сравнительный график прогнозирования глубины коррозионных повреждений конструкций

В работе Анцыгина О. И. [4] приведена формула для оценки рабочего сечения корродирующей арматуры (с учетом коррозионных потерь) без ее вскрытия в зависимости от ширины раскрытия коррозионной трещины:

Используя данную формулу, построим график зависимости рабочего сечения арматуры диаметром 25 мм, подвергнувшейся коррозии, от ширины раскрытия трещины в плоскости арматуры (рисунок 3).

График зависимости рабочего сечения арматуры, подвергнувшейся коррозии, от ширины раскрытия трещины в плоскости арматуры

Рис. 3. График зависимости рабочего сечения арматуры, подвергнувшейся коррозии, от ширины раскрытия трещины в плоскости арматуры

Увеличение ширины раскрытия коррозионной трещины в бетоне говорит о снижении площади рабочего сечения арматуры. Это объясняется уменьшением сечения стержня с течением времени и увеличением давления продуктов коррозии, которые превышают в 1,5–2 раза первоначальный объем металла, тем самым создавая дополнительные растягивающие напряжения в околоарматурной зоне.

На данный момент исследования темы анализа долговечности коррозионно-поврежденных сжатых элементов осуществляется моделирование объемно-конечной модели в программном комплексе для дальнейшего расчета с учетом процессов уменьшения поперечного сечения стержня, образования трещин в защитном слое бетона за счет давления продуктов коррозии, нарушения совместной работы арматуры с бетоном и его отслоения. (Рисунок 4, рисунок 5).

Моделирование колонны без повреждений

Рис. 4. Моделирование колонны без повреждений

Моделирование колонны с учетом коррозионных повреждений

Рис. 5. Моделирование колонны с учетом коррозионных повреждений

Практическое значение исследования состоит в применении метода на практике для эксплуатируемых зданий и сооружений. Расчет моделей с повреждениями позволит предотвратить возможные аварии и повысить срок службы конструкций.

Литература:

1. Потапкин А. А. Оценка ресурсов мостов с учетом дефектов и повреждений. Вестник мостостроения — 1997. — № 3. — С. 22–23.

2. Меркулов С. И. Конструктивная безопасность железобетонных элементов реконструированных зданий и сооружений: Дисс. докт. техн. наук [Текст] / С. И. Меркулов — Орел: 2004. — 436 с.

3. Бабенкова Ю. В. Методы исследования железобетонных конструкций в агрессивных средах // E-Scio. 2020. № 4 (43).

4. Анцыгин, О. И. Прочность и устойчивость усиленных под нагрузкой железобетонных стержней с коррозионными повреждениями: автореферат дис.... кандидата технических наук: 05.23.01. — Санкт-Петербург, 1998. — 21 с.: ил.

Основные термины (генерируются автоматически): несущая способность, окружающая среда, рабочее сечение арматуры, глубина сноса, график зависимости, коррозионная трещина, коррозионное повреждение, моделирование колонны, образование трещин, плоскость арматуры.


Ключевые слова

несущая способность, коррозионные повреждения, оценка эксплуатационных характеристик

Похожие статьи

Анализ состояния проблем огнестойкости железобетонных конструкций с учётом времени и условий их эксплуатации

В статье рассматривается вопрос применения натурных технических обследований на огнестойкость железобетонных конструкций. Практическая значимость позволит сформулировать конструктивные предложения, способствующие повышению остаточной прочности, сниже...

Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонной балки при наличии трещины

В работе исследовано напряженно-деформированное состояние железобетонной балки при наличии поперечной трещины. Приведена оценка численных результатов значений напряжений при удалении от вершины трещины. Моделирование осуществлялось с использованием п...

Планирование экспериментального исследования по оценке прочностных и деформативных параметров ПВХ мембраны

В статье рассматриваются результаты планирования экспериментального исследования гидроизоляционной ПВХ мембраны. Прочностные и деформативные параметры определены как одни из основных показателей, обеспечивающих работоспособность материала при действи...

Сравнительный анализ изменения несущей способности перекрытий при изменении защитных слоев рабочей арматуры

В статье рассмотрено расчетное обоснование и сравнительный анализ предельных моментов в железобетонных перекрытиях при изменении защитных слоев рабочей арматуры.

Влияние свойств асфальтобетона и слоев основания на эксплуатационно-прочностные показатели покрытий

В данной статье рассмотрены основные свойства асфальтобетонов, которые необходимо учитывать при оценке прочностных и эксплуатационных качеств дорожных покрытий, рассмотрены факторы, влияющие на прочность и деформационные характеристики асфальтобетона...

Характер образования пластических деформаций в толстых железобетонных балках

В данной статье описывается характер возникновения пластических деформаций бетона в железобетонных балках с большой высотой поперечного сечения. Проводятся расчеты определенного количества толстых балок по нормальным и наклонным сечениям с целью опре...

О методах и способах борьбы с коррозией трубопроводов

В данной научной статье рассмотрены ключевые направления защиты от коррозии, ее основные виды и причины возникновения. Основные факторы, негативно влияющие на состояние трубопроводов.

К вопросу об исследовании долговечности железобетонных элементов

В статье рассматриваются основные положения повышения долговечности железобетонных конструкций. Выделяются методы прогнозирования железобетонных конструкций, их особенности, достоинства и недостатки.

Причины возникновения солевой коррозии железобетонных элементов конструкции

В статье перечислены причины возникновения коррозии в железобетонных конструкциях при эксплуатации мостовых сооружений. Изучено влияние коррозии на несущую способность железобетонных конструкций

Факторы повышения эффективности работы железобетонных труб

Важнейшие факторы повышения эффективности работы железобетонных труб. Технология изготовления железобетонных труб и необходимость их армирования. Каче-ственные характеристики железобетонных изделий, в том числе и труб. Их защита при действии агрессив...

Похожие статьи

Анализ состояния проблем огнестойкости железобетонных конструкций с учётом времени и условий их эксплуатации

В статье рассматривается вопрос применения натурных технических обследований на огнестойкость железобетонных конструкций. Практическая значимость позволит сформулировать конструктивные предложения, способствующие повышению остаточной прочности, сниже...

Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонной балки при наличии трещины

В работе исследовано напряженно-деформированное состояние железобетонной балки при наличии поперечной трещины. Приведена оценка численных результатов значений напряжений при удалении от вершины трещины. Моделирование осуществлялось с использованием п...

Планирование экспериментального исследования по оценке прочностных и деформативных параметров ПВХ мембраны

В статье рассматриваются результаты планирования экспериментального исследования гидроизоляционной ПВХ мембраны. Прочностные и деформативные параметры определены как одни из основных показателей, обеспечивающих работоспособность материала при действи...

Сравнительный анализ изменения несущей способности перекрытий при изменении защитных слоев рабочей арматуры

В статье рассмотрено расчетное обоснование и сравнительный анализ предельных моментов в железобетонных перекрытиях при изменении защитных слоев рабочей арматуры.

Влияние свойств асфальтобетона и слоев основания на эксплуатационно-прочностные показатели покрытий

В данной статье рассмотрены основные свойства асфальтобетонов, которые необходимо учитывать при оценке прочностных и эксплуатационных качеств дорожных покрытий, рассмотрены факторы, влияющие на прочность и деформационные характеристики асфальтобетона...

Характер образования пластических деформаций в толстых железобетонных балках

В данной статье описывается характер возникновения пластических деформаций бетона в железобетонных балках с большой высотой поперечного сечения. Проводятся расчеты определенного количества толстых балок по нормальным и наклонным сечениям с целью опре...

О методах и способах борьбы с коррозией трубопроводов

В данной научной статье рассмотрены ключевые направления защиты от коррозии, ее основные виды и причины возникновения. Основные факторы, негативно влияющие на состояние трубопроводов.

К вопросу об исследовании долговечности железобетонных элементов

В статье рассматриваются основные положения повышения долговечности железобетонных конструкций. Выделяются методы прогнозирования железобетонных конструкций, их особенности, достоинства и недостатки.

Причины возникновения солевой коррозии железобетонных элементов конструкции

В статье перечислены причины возникновения коррозии в железобетонных конструкциях при эксплуатации мостовых сооружений. Изучено влияние коррозии на несущую способность железобетонных конструкций

Факторы повышения эффективности работы железобетонных труб

Важнейшие факторы повышения эффективности работы железобетонных труб. Технология изготовления железобетонных труб и необходимость их армирования. Каче-ственные характеристики железобетонных изделий, в том числе и труб. Их защита при действии агрессив...

Задать вопрос