Розробка методики визначення залишкової несучої здатності залізобетонних балок з пошкодженнями розтягнутої арматури, що були отримані за дії навантаження

Автор(и)

  • Павло Іванович Вегера Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-3437-1825
  • Ростислав Віталійович Вашкевич Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-9962-7580
  • Ярослав Зіновійович Бліхарський Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-3374-9195
  • Роман Євгенович Хміль Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-7578-8750

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237954

Ключові слова:

залізобетонна балка, пошкоджена арматура, деформаційна модель, розрахунок згинаних елементів, за дії навантаження

Анотація

Вдосконолено та апробовано методику розрахунку залізобетонних балок, в яких виникли пошкодження розтягнутої арматури за дії навантаження. Наведено основні результати випробовування залізобетонних балок з пошкодженням у розтягнутій зоні у вигляді одного отвору в арматурі посередині балки. Змінним параметром дослідження був рівень навантаження при якому виконувалося пошкодження. Він набував значень 0, 30 %, 50 %, 70 % від несучої здатності контрольних непошкоджених зразків. Всього наведено результати випробовування 12 зразків. Представлено пропозиції нової методики щодо врахування зміни механічних характеристик розтягнутої арматури, які виникають при її пошкоджені. Це дає можливість точніше встановити несучу здатність залізобетонних згинаних елементів, що отримали пошкодження арматури в процесі експлуатації. З аналізу розрахунку, в порівнянні з експериментальними величинами, зроблено висновок, що за деформаційною моделлю можна визначати вичерпання несучої здатності залізобетонних балок без пошкодження та з пошкодженням робочої арматури. За вдосконаленим алгоритмом запропоновано принцип застосування деформаційної моделлі, для вичерпання несучої здатності пошкоджених зразків з врахуванням дії рівня навантаження,. Теоретичний розрахунок, за вичерпанням несучої здатності, показав результати на 3…21 %  менші від експериментальних величини, що забезпечує надійність розрахунку таких конструкцій. Запропонований розрахунок надає новий підхід до визначення несучої здатності залізобетонних балок, що отримали пошкодження в процесі експлуатації. Це в свою чергу надає можливість точніше визначити залишкову несучу здатність конструкцій та підвищує безпеку їх експлуатації

Біографії авторів

Павло Іванович Вегера, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, асистент

Кафедра будівельних конструкцій та мостів

Ростислав Віталійович Вашкевич, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра будівельних конструкцій та мостів

Ярослав Зіновійович Бліхарський, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автомобільних доріг та мостів

Роман Євгенович Хміль, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра будівельних конструкцій та мостів

Посилання

  1. Bobalo, T., Blikharskyy, Y., Kopiika, N., Volynets, M. (2020). Influence of the Percentage of Reinforcement on the Compressive Forces Loss in Pre-stressed RC Beams Strengthened with a Package of Steel Bars. Proceedings of EcoComfort 2020, 53–62. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_7
  2. Vatulia, G., Berestianskaya, S., Opanasenko, E., Berestianskaya, A. (2017). Substantiation of concrete core rational parameters for bending composite structures. MATEC Web of Conferences, 107, 00044. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201710700044
  3. Blikharskyy, Z., Vegera, P., Vashkevych, R., Shnal, T. (2018). Fracture toughness of RC beams on the shear, strengthening by FRCM system. MATEC Web of Conferences, 183, 02009. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201818302009
  4. Vatulia, G. L., Lobiak, O. V., Deryzemlia, S. V., Verevicheva, M. A., Orel, Y. F. (2019). Rationalization of cross-sections of the composite reinforced concrete span structure of bridges with a monolithic reinforced concrete roadway slab. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 664, 012014. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/664/1/012014
  5. Bambura, A. M., Dorogova, O. V., Sazonova, I. R., Bogdan, V. M. (2018). Calculations of the eccentriccompressed slender reinforced concrete members applying an “effective” curvature method. Nauka ta budivnytstvo, 3 (17), 10–20.
  6. Pavlikov, A., Kochkarev, D., Harkava, O. (2019). Calculation of reinforced concrete members strength by new concept. Proceedings of the fib Symposium 2019: Concrete - Innovations in Materials, Design and Structures. Kraków, 820–827.
  7. Khmil, Ye. R., Tytarenko, Yu. R., Blikharskyy, Y. Z., Vegera, P. I. (2021). Improvement of the method of probability evaluation of the failure-free operation of reinforced concrete beams strengthened under load. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1021, 012014. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/1021/1/012014
  8. Blikharskyy, Z., Vegera, P., Vashkevych, R., Khmil, R. (2020). Improvement Method of Calculation Reinforced Concrete Beams on the Shear Strengthened FRCM System. System Safety: Human - Technical Facility - Environment, 2 (1), 215–222. doi: https://doi.org/10.2478/czoto-2020-0026
  9. Khmil, R., Tytarenko, R., Blikharskyy, Y., Vegera, P. (2020). The Probabilistic Calculation Model of RC Beams, Strengthened by RC Jacket. Proceedings of EcoComfort 2020, 182–191. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_23
  10. Kovalchuk, B., Blikharskyy, Y., Selejdak, J., Blikharskyy, Z. (2020). Strength of Reinforced Concrete Beams Strengthened Under Loading with Additional Reinforcement with Different Levels of its Pre-tension. Proceedings of EcoComfort 2020, 227–236. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_28
  11. Koteš, P., Vavruš, M., Jošt, J., Prokop, J. (2020). Strengthening of Concrete Column by Using the Wrapper Layer of Fibre Reinforced Concrete. Materials, 13 (23), 5432. doi: https://doi.org/10.3390/ma13235432
  12. Klymenko, Y., Kos, Z., Grynyova, I., Maksiuta, O. (2020). Operation of Damaged H-Shaped Columns. Proceedings of EcoComfort 2020, 192–201. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_24
  13. Koteš, P., Strieška, M., Brodňan, M. (2018). Long-time measurements of reinforcement due to air pollution corrosion on reinforced girder bridge. 18th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM2018, Energy and Clean Technologies, 18 (4.2), 515–522. doi: https://doi.org/10.5593/sgem2018/4.2/s19.067
  14. Blikharskyy, Y., Kopiika, N., Selejdak, J. (2020). Non-uniform corrosion of steel rebar and its influence on reinforced concrete elements` reliability. Production Engineering Archives, 26 (2), 67–72. doi: https://doi.org/10.30657/pea.2020.26.14
  15. Lipiński, T. (2017). Roughness of 1.0721 steel after corrosion tests in 20% NaCl. Production Engineering Archives, 15 (15), 27–30. doi: https://doi.org/10.30657/pea.2017.15.07
  16. Almusallam, A. A., Al-Gahtani, A. S., Aziz, A. R., Rasheeduzzafar (1996). Effect of reinforcement corrosion on bond strength. Construction and Building Materials, 10 (2), 123–129. doi: https://doi.org/10.1016/0950-0618(95)00077-1
  17. Alonso, C., Andrade, C., Rodriguez, J., Diez, J. M. (1998). Factors controlling cracking of concrete affected by reinforcement corrosion. Materials and Structures, 31 (7), 435–441. doi: https://doi.org/10.1007/bf02480466
  18. Capozucca, R. (1995). Damage to reinforced concrete due to reinforcement corrosion. Construction and Building Materials, 9 (5), 295–303. doi: https://doi.org/10.1016/0950-0618(95)00033-c
  19. Zhang, W., François, R., Yu, L. (2020). Influence of load-induced cracks coupled or not with top-casting-induced defects on the corrosion of the longitudinal tensile reinforcement of naturally corroded beams exposed to chloride environment under sustained loading. Cement and Concrete Research, 129, 105972. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2020.105972
  20. Chen, F., Jin, Z., Wang, E., Wang, L., Jiang, Y., Guo, P. et. al. (2021). Relationship model between surface strain of concrete and expansion force of reinforcement rust. Scientific Reports, 11 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-021-83376-w
  21. Cao, J., Liu, L., Zhao, S. (2020). Relationship between Corrosion of Reinforcement and Surface Cracking Width in Concrete. Advances in Civil Engineering, 2020, 1–14. doi: https://doi.org/10.1155/2020/7936861
  22. Raupach, M. (2020). Results From Laboratory Tests and Evaluation of Literature on the Influence of Temperature on Reinforcement Corrosion. Corrosion of Reinforcement in Concrete – Monitoring, Prevention and Rehabilitation, 9–20. doi: https://doi.org/10.1201/9781003076957-2
  23. Luo, G., Zhang, K., Zhu, W., Chen, T., Yang, X., Yang, S., Xu, Y. (2021). Effect of non-uniform corrosion on the cracking propagation of the RC specimens. Construction and Building Materials, 270, 121460. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121460
  24. Ahmadi, M., Kheyroddin, A., Kioumarsi, M. (2021). Prediction models for bond strength of steel reinforcement with consideration of corrosion. Materials Today: Proceedings, 45, 5829–5834. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.263
  25. Yuksel, I., Sakcalı, G. B. (2021). Effects of reinforcement corrosion on reinforced concrete buildings. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Structures and Buildings, 1–15. doi: https://doi.org/10.1680/jstbu.19.00111
  26. Naveen Kumar, V., Daniel Ronald Joseph, J., Ashok, M., Suresh Kumar, M. (2020). An experimental study on assessing the corrosion performance of steel reinforcement for the durability of concrete. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 989, 012025. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/989/1/012025
  27. Huang, L., Ye, H., Jin, X., Jin, N., Xu, Z. (2020). Corrosion-induced shear performance degradation of reinforced concrete beams. Construction and Building Materials, 248, 118668. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118668
  28. Chen, H.-P., Nepal, J. (2020). Load bearing capacity reduction of concrete structures due to reinforcement corrosion. Structural Engineering and Mechanics, 75 (4), 455–464. doi: https://doi.org/10.12989/sem.2020.75.4.455
  29. Lobodanov, M., Vegera, P., Khmil, R., Blikharskyy, Z. (2020). Influence of Damages in the Compressed Zone on Bearing Capacity of Reinforced Concrete Beams. Proceedings of EcoComfort 2020, 260–267. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_32
  30. Selejdak, J., Urbański, M., Winiarski, M. (2018). Assessment of a steel bridge corrosion degree. E3S Web of Conferences, 49, 00098. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20184900098
  31. Sun, B., Xiao, R., Ruan, W., Wang, P. (2020). Corrosion-induced cracking fragility of RC bridge with improved concrete carbonation and steel reinforcement corrosion models. Engineering Structures, 208, 110313. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.110313
  32. Belletti, B., Vecchi, F., Bandini, C., Andrade, C., Montero, J. S. (2020). Numerical evaluation of the corrosion effects in prestressed concrete beams without shear reinforcement. Structural Concrete, 21 (5), 1794–1809. doi: https://doi.org/10.1002/suco.201900283
  33. Kos, Ž., Klimenko, Y. (2019). The development of prediction model for failure force of damaged reinforced-concrete slender columns. Tehnički vjesnik, 26 (6), 1635–1641. doi: https://doi.org/10.17559/tv-20181219093612
  34. Kotes, P., Strieska, M., Brodnan, M. (2018). Sensitive analysis of calculation of corrosion rate according to standard approach. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 385, 012031. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/385/1/012031
  35. Turchyn, B. R., Blikharskyy, Z. Z., Vegera, P. I., Shnal, T. M. (2017). Research metodology of reinforced cocrete beams with damage obtained under loading. Visnyk natsionalnoho universytetu “Lvivska politekhnika”. Seriya: Teoriya i praktyka budivnytstva, 877, 212–217.
  36. SNiP 2.03.01-84*. Betonnye i zhelezobetonnye konstruktsii (1989). Moscow: TSITP Gosstroy SSSR, 80. Available at: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294854/4294854677.pdf
  37. DBN V.2.6-98:2009. Konstruktsiyi budynkiv i sporud. Betonni ta zalizobetonni konstruktsiyi. Osnovni polozhennia (2011). Kyiv: Minrehionbud Ukrainy, 71. Available at: http://kbu.org.ua/assets/app/documents/dbn2/110.1.%20%D0%94%D0%91%D0%9D%20%D0%92.2.6-98~2009.%20%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%81%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%86%D1%96%D1%97%20%D0%B1%D1%83%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D1%96%D0%B2%20%D1%96%20%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%83%D0%B4..pdf
  38. EN 1990:2002. Eurocode - Basis of structural design (2002). Brussels: European Committee for Standardization (CEN), 87.
  39. DSTU B V.2.6-156:2010. Structures of buildings end erections. Concrete and reinforsed concrete snructures with heavy weight structuralconcrete. Design rules (2011). Kyiv: Minrehionbud Ukrainy, 118. Available at: https://dwg.ru/dnl/9603

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-30

Як цитувати

Вегера, П. І., Вашкевич, Р. В., Бліхарський, Я. З., & Хміль, Р. Є. (2021). Розробка методики визначення залишкової несучої здатності залізобетонних балок з пошкодженнями розтягнутої арматури, що були отримані за дії навантаження. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7(112), 6–17. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237954

Номер

Том 4 № 7(112) (2021): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Pavlo Vegera, Rostyslav Vashkevych, Yaroslav Blikharskyy, Roman Khmil

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.