Розробка методики оцінки надійності залізобетонних балок, підсилених нарощуванням розтягнутої арматури при дії навантаження

Автор(и)

  • Roman Khmil Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0001-7578-8750
  • Roman Tytarenko Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-4550-6422
  • Yaroslav Blikharskyy Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-3374-9195
  • Pavlo Vegera Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-3437-1825

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.142750

Ключові слова:

залізобетонна балка, підсилення, стохастичні параметри, оцінка надійності, ймовірність безвідмовної роботи, рівень навантаження

Анотація

Досліджено напружений стан прямокутних залізобетонних балок, підсилених нарощуванням розтягнутої стрижневої арматури при дії навантаження. На основі різних нормативних документів розроблено дві принципові методики оцінки надійності підсилених балок. Відповідно до розроблених методик, встановлено надійність досліджуваних конструкцій та отримано результати якісних і кількісних показників надійності, а саме індексів надійності та ймовірностей безвідмовної роботи. Також проаналізовано вплив на загальну оцінку надійності прийнятих в розрахунок стохастичних параметрів резерву несучої здатності нормальних перерізів підсилених балок.

Встановлення фактичних показників надійності балок, підсилених при дії навантаження, дозволить більш ефективно та економічно підходити до питання саме реконструкції елементів будівель і споруд. Зокрема, це стосується підсилення згинаних залізобетонних елементів, що знаходяться в експлуатації. Крім того, отримані результати дослідження надійності дозволяють в подальшому, за достатньої точності розрахунку, оперувати тими змінними параметрами, які мають максимальний вплив на дисперсію граничного згинального моменту досліджуваних балок. Розроблені принципові методики оцінки надійності також дають можливість проектувати підсилені залізобетонні згинані елементи із заданим рівнем надійності (економічність рішень) – ймовірністю безвідмовної роботи, що, в тому числі, може бути предметом майбутніх досліджень. Насамкінець, використовуючи отримані результати, виникає можливість ефективніше підходити до питання вибору методу підсилення.

Таким чином, пропонується методика оцінки надійності адаптовануа до чинних норм проектування України, яка містить в собі відносно нескладний математичний апарат розрахунку. Більше того, на відміну від результатів попередніх досліджень, отримані значення показників надійності є наочними, оскільки мають розподіл близький до пропорційності в залежності від рівня навантаження та діаметра арматури нарощування. Так, для індексів надійності βi діапазон значень склав від 3,35 до 3,45, а для ймовірностей безвідмовної роботи P(β)i – від 0.999596 до 0,999720 (в сторону зростання рівня надійності при більшому діаметрі арматури нарощування та рівні навантаження в момент підсилення). При цьому розбіжність між ідентичнми значеннями показників, знайденими відповідно до інженерної та деформаційної моделі розрахунку, склала лише до 8 %. Даний факт дозволяє використовувати розроблену методику в практиці проектування. Тому, враховуючи майже повну відсутність досліджень в області оцінки надійності залізобетонних згинаних елементів, підсилених при дії навантаження, одержані нами результати можна вважати актуальними

Біографії авторів

Roman Khmil, Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра будівельних конструкцій та мостів

Roman Tytarenko, Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Аспірант

Кафедра будівельних конструкцій та мостів

Yaroslav Blikharskyy, Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра автомобільних доріг та мостів

Pavlo Vegera, Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Кандидат технічних наук, асистент

Кафедра будівельних конструкцій та мостів

Посилання

  1. Plizzari, G., Cairns, J., Minelli, F. (2008). Flexure and shear behavior of RC beams strengthened by external reinforcement. Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting II, 377–378. doi: https://doi.org/10.1201/9781439828403.ch147
  2. Blikharskyy, Z., Khmil, R., Vegera, P. (2017). Shear strength of reinforced concrete beams strengthened by P.B.O. fiber mesh under loading. MATEC Web of Conferences, 116, 02006. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711602006
  3. Rafeeqi, S. F. A. (2012). Theoretical Model for Ultimate Moment Capacity of RC Beams Strengthened by Unbonded Reinforcement. Arabian Journal for Science and Engineering, 37 (7), 1849–1870. doi: https://doi.org/10.1007/s13369-012-0294-2
  4. Choi, J. (2013). Comparative study of effective stresses of concrete beams strengthened using carbon-fibre-reinforced polymer and external prestressing tendons. Structure and Infrastructure Engineering, 10 (6), 753–766. doi: https://doi.org/10.1080/15732479.2012.759977
  5. DBN V.2.6-98:2009. Konstruktsiyi budynkiv i sporud. Betonni ta zalizobetonni konstruktsiyi. Osnovni polozhennia (2011). Kyiv: Minrehionbud Ukrainy, 72.
  6. DBN V.1.2-14-2009. Zahalni pryntsypy zabezpechennia nadiynosti ta bezpeky budivel, sporud, budivelnykh konstruktsiy ta osnov (2009). Kyiv: Minrehionbud Ukrainy, 43.
  7. Mayer, M. (1926). Die Sicherheit der Bauwerte und ihre Berechning nach Granz kraften statt nach zulassigen Spannungen. Springer.
  8. Streleckiy, N. S. (1947). Osnovy statisticheskogo ucheta koefficienta zapasa prochnosti sooruzheniy. Moscow, 95.
  9. Rzhanicyn, A. R. (1952). Primenenie statisticheskih metodov v raschetah sooruzheniy na prochnost' i bezopasnost'. Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzheniy, 6, 22–25.
  10. Cornell, C. A. (1969). A Probability Based Structural Code. ACI Journal Proceedings, 66 (12), 974–985. doi: https://doi.org/10.14359/7446
  11. Bolotin, V. V. (1971). Primenenie metodov teorii veroyatnostey i teorii nadezhnosti v raschetah sooruzheniy. Moscow: Stroyizdat, 255.
  12. Rayzer, V. D. (1998). Teoriya nadezhnosti v stroitel'nom proektirovanii. Moscow: izd-vo ASV, 304.
  13. Pichugin, S. F. (2011). Nadezhnost' stal'nyh konstrukciy proizvodstvennyh zdaniy. Moscow: Izd-vo ASV, 456.
  14. Perel'muter, A. V., Pichugin, S. F. (2014). Ob ocenke uyazvimosti stroitel'nyh konstrukciy. Inzhenerno-stroitel'niy zhurnal, 5, 5–14.
  15. Lantuh-Lyashchenko, A. I. (2014). Koncepciya nadezhnosti v Evrokode. Mosty ta tuneli: teoriya, doslidzhennia, praktyka, 6, 79–88.
  16. Kinash, R. I., Shulchyk, I. V. (2001). Otsinka nadiynosti zalizobetonnykh ferm pokryttia na osnovi obmezhenoi kilkosti eksperymentalnykh danykh. Visnyk DDABA, 1 (26), 110–115.
  17. Wang, Z. (2008). Reliability of four-face fired reinforcement concrete columns. Journal of Huazhong University of Science and Technology: Nature Science, 36 (12), 125–127.
  18. Masiuk, H. Kh. (2017). Otsinka nadiynosti zalizobetonnykh balok, shcho zaznaiut diyi malotsyklovykh povtornykh i znakozminnykh navantazhen. Zbirnyk naukovykh prats UkrDUZT, 169, 224–228.
  19. Kos, Ž., Gotal Dmitrović, L., Klimenko, E. (2017). Developing a model of a strain (deformation) of a damaged reinforced concrete pillar in relation to a linear load capacity. Tehnički glasnik: Technical journal, 11 (4), 150–154.
  20. Selejdak, J., Khmil, R., Blikharskyy, Z. (2018). The influence of simultaneous action of the aggressive environment and loading on strength of RC beams. MATEC Web of Conferences, 183, 02002. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201818302002
  21. Kovalchuk, V., Markul, R., Pentsak, A., Parneta, B., Gayda, O., Braichenko, S. (2017). Study of the stress-strain state in defective railway reinforced-concrete pipes restored with corrugated metal structures. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (89)), 37–44. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109611
  22. Tytarenko, R. Yu., Khmil, R. Ye. (2017). Osnovni stokhastychni parametry pry otsiniuvanni nadiynosti zalizobetonnykh balok, pidsylenykh dodatkovym armuvanniam. Visnyk Natsionalnoho universytetu «Lvivska politekhnika». Seriya: Teoriya i praktyka budivnytstva, 877, 206–211.
  23. Pichugin, S. F. (2014). Ocenka nadezhnosti zhelezobetonnyh balok s ugleplastikovym vneshnim armirovaniem. Stroitel'stvo, materialovedenie, mashinostroenie. Seriya: Innovacionnye tekhnologii zhiznennogo cikla ob'ektov zhilishchno-grazhdanskogo, promyshlennogo i transportnogo naznacheniya, 77, 153–157.
  24. Sunak, P. O., Shostak, A. V., Syniy, S. V., Sunak, O. P. (2010). Metodyka vyznachennia nadiynosti pidsylenykh sharom stalefibrobetonu zalizobetonnykh elementiv pry rekonstruktsiyi budivel i sporud. Kommunal'noe hozyaystvo gorodov, 93, 498–503.
  25. Wang, N., Ellingwood, B. R., Zureick, A.-H. (2010). Reliability-Based Evaluation of Flexural Members Strengthened with Externally Bonded Fiber-Reinforced Polymer Composites. Journal of Structural Engineering, 136 (9), 1151–1160. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)st.1943-541x.0000199
  26. American Concrete Institute (ACI): ACI 318-05. Building code requirements for reinforced concrete (2005). ACI: Farmington Hills, MI, 369.
  27. Alsayed, S. H., Siddiqui, N. A. (2013). Reliability of shear-deficient RC beams strengthened with CFRP-strips. Construction and Building Materials, 42, 238–247. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.01.024
  28. Lima, J. L., Barros, J. A. (2011). Reliability analysis of shear strengthening externally bonded FRP models. Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Structures and Buildings, 164 (1), 43–56. doi: https://doi.org/10.1680/stbu.9.00042
  29. Trentin, C., Casas, J. R. (2015). Safety factors for CFRP strengthening in bending of reinforced concrete bridges. Composite Structures, 128, 188–198. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.03.048
  30. Eurocode EN 1990:2002. Basis of structural design (2002). Brussels: European Committee for Standardization (CEN), 87.
  31. Blikharskyi, Z. Ya., Rymar, Ya. V. (2006). Pidsylennia zalizobetonnykh balok naroshchuvanniam armatury pid navantazhenniam. Resursoekonomni materialy, konstruktsiyi, budivli ta sporudy, 14, 449–454.
  32. SNiP 2.03.01-84*. Betonnye i zhelezobetonnye konstrukcii (1989). Moscow: Gosstroy SSSR, 80.
  33. Ventcel', E. S. (2001). Teoriya veroyatnostey. Moscow, 575.
  34. Lychev, A. S. (2008). Nadezhnost' stroitel'nyh konstrukciy. Moscow: Izd-vo ASV, 184.
  35. Blikharskyi, Z. Ya., Karkhut, I. I. (2017). Rozrakhunok i konstruiuvannia zghynanykh zalizobetonnykh elementiv. Lviv: Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, 188.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-09-21

Як цитувати

Khmil, R., Tytarenko, R., Blikharskyy, Y., & Vegera, P. (2018). Розробка методики оцінки надійності залізобетонних балок, підсилених нарощуванням розтягнутої арматури при дії навантаження. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(7 (95), 32–42. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.142750

Номер

Том 5 № 7 (95) (2018): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Roman Khmil, Roman Tytarenko, Yaroslav Blikharskyy, Pavlo Vegera

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.