Прочность поврежденного коррозией железобетона по наклонным сечениям и его усиление тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат технических наук Мигаль, Римма Евгеньевна

• Мигаль, Римма Евгеньевна
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мигаль, Римма Евгеньевна

Предисловие.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Введение.

1.2 Коррозионные повреэюдения бетона.!

1.3 Коррозионные повреждения арматуры.

1 ) '

1.4 Оценка сопротивления поврежденных коррозией железобетонных элементов. 21'

1.5 Виды разрушения железобетонных элементов по наклонным сечениям.

Выводы по главе 1.

Глава 2. РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ ПОВРЕЖДЕННОГО КОРРОЗИЕЙ ИЗГИБАЕМОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ЭЛЕМЕНТА ПО

НАКЛОННЫМ СЕЧЕНИЯМ.

2.1 Состояние устойчивого и неустойчивого развития глубины повреждения в зависимости от уровня напряженного состояния.

2.2 Предпосылки и обоснование расчетной модели исследования.

2.3, Отличительные особенности оценки прочности железобетонных элементов с учетом коррозионных повреждений от традиционных расчетов по наклонным сечениям.

Выводы по главе 2.

Глава 3. ОЦЕНКА СИЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПО НАКЛОННЫМ СЕЧЕНИЯМ ПОВРЕЖДЕННЫХ КОРРОЗИЕЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

3.1. Алгоритм расчета железобетонного элемента по наклонным сечениям с учетом коррозионных повреждений.

3.2. Влияние различных сочетаний параметров на изменение силового сопротивления от коррозионных повреждений.

3.3. Оценка возможности разрушений по наклонным сечениям, поврежденных коррозией.

Выводы по главе 3.

Глава 4. МОДЕЛИ И РАСЧЕТЫ УСИЛЕНИЯ ИЗГИБАЕЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО НАКЛОННЫМ СЕЧЕНИЯМ. 4.1 Задача восстановления силового сопротивления железобетона.

4.2. Способы восстановления несущей способности поврежденных опорных частей элементов, работающих на восприятие поперечной нагрузки.

4.2.1. Усиление наращиванием.

4.2.2. Усиление дополнительным поперечным армированием.

4.3. Количественная оценка конструктивной безопасности.

Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прочность поврежденного коррозией железобетона по наклонным сечениям и его усиление»

Реконструкция зданий и сооружений в последнее время занимает значительную часть в общем объеме строительных работ, что обусловлено с одной стороны физическим и моральным износом существующих строительных фондов, с другой— их технологическим перевооружением и перепрофилированием.

Здания и сооружения со временем утрачивают свои потребительские I качества; они морально и физически изнашиваются. Моральный износ следует за изменением эстетических, технологических и конструктивных характеристик. Физический износ предопределяется особенностями природы строительных материалов, возрастом конструкции и условиями эксплуатации -предысторией существования и особенностей силового сопротивления [11].

До 80% зданий и сооружений в зависимости от условий эксплуатации подвергаются воздействиям агрессивных сред. В промышленно развитых / странах ущерб от коррозии оценивается в 3-5% от валового национального дохода, при этом 13-19% приходится на долю строительных конструкций [59]. Исследования за последние годы показали, что разрушающие процессы в I железобетоне, причиной которых является коррозионное воздействие окружающей среды приводят к ослаблению силового сопротивления т.е. ослаблению определенной части конструкции (зданий, сооружений), а также может сопровождаться изменением всей расчетной схемы сооружения. В конечном итоге происходит потеря запаса прочности конструкции. Предельное состояние по условию сохранения эксплуатационной пригодности для большего числа конструкций наступает значительно раньше нормативного срока эксплуатации. В многочисленных публикациях рассмотрены вопросы снижения силового сопротивления вследствие коррозионных повреждений и приведены важные для теории и практики предложения по восстановлению конструкций зданий и сооружений. К их числу необходимо отнести работы: Алексеева С.Н. [2], Бабушкина В.И. [5],

Бондаренко В.М. [11], Гузеева Е.А. [27], Гусева Б.Ф.[29], Иоселевского Л.И. [12], Комохова В.П. [36], Корчинского И.Л. [38], Москвина A.M. [47], Окшиной JIM. [73], Полака А.Ф. [56], Попеско А.И. [58], Розенталя H.A. [66], Санжаровского P.C. [71], Степановой В.Ф. [19], Селяева В.П. [72], Федорова B.C. [81], Чиркова В.П. [84] и многих других авторов, чьи работы послужили теоретической и методологической основой исследования.

Несмотря на большое количество исследований, для построения расчетных моделей силового сопротивления бетонных и железобетонных конструкций, необходимо отметить, что подавляющее большинство их касается нормальных сечений, прочности изгибаемых элементов. Между тем практика эксплуатации железобетонных конструкций, показывает, что разрушение конструкции часто происходит и по наклонным сечениям. Поскольку разрушение изгибаемых элементов по нормальным и наклонным сечениям равновероятно, этот вопрос требует дальнейшего развития и обобщения и является предметом настоящего исследования.

Целью настоящих исследований является разработка методики оценки прочности изгибаемых железобетонных конструкций по наклонным сечениям с учетом коррозионных повреждений.

Основные результаты диссертационной работы отражены в научных статьях, а также изложены в тезисах докладов на научно-технических конференциях студентов и аспирантов МГАКХиС в 2002, 2008 г.г.

Работа выполнялась в соответствии с координационным планом Министерства образования Российской Федерации, в Московской государственной академии коммунального хозяйства и строительства на факультете РиСЗиС, на кафедре «Железобетонные конструкции», в 20022009г.

Диссертационная работа разрабатывалась под руководством академика РААСН, доктора технических наук, профессора В.М.Бондаренко.

Заключение диссертации по теме «Строительные конструкции, здания и сооружения», Мигаль, Римма Евгеньевна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

В работе рассмотрены особенности силового сопротивления поврежденных коррозией железобетонных элементов по наклонным сечениям, в том числе:

-построена расчетная модель силового сопротивления железобетона при одностороннем контакте с агрессивной средой, учитывающая установленное экспериментально зонирование структурных коррозионных изменений бетона по высоте сечения (зона разрушения, частично поврежденная, зона неповрежденная) и построен метод расчета ресурса конструктивной безопасности изгибаемого железобетонного элемента по наклонным сечениям.

- учтены варианты повреждений, связанные с характером общего развития трансформации напряженного состояния и выделенной областью исследования- развития повреждений, учитывающие потери силового сопротивления бетона и арматуры.

- получена методика выбора оценки конструктивной безопасности изгибаемой балки по одному из двух расчетных алгоритмов - по нормальному сечению (изгибаемому моменту) или по наклонному сечению (поперечным силам), который основан на условии равенства коэффициента конструктивной безопасности указанных случаев.

-анализ результатов показал, что при различных комбинациях и сочетаниях области разрушения г*, глубины коррозионного повреждения 6, коэффициента повреждения арматуры и различных классов бетона потери силового сопротивления увеличиваются от 10 до 60%. Этим установлена закономерность изменения ресурса конструктивной безопасности при различных сочетаниях переменных.

-представлено решение таких способов расчетной оценки восстановления силового сопротивления железобетонного элемента по наклонным сечениям; как методом наращивания бетона и поперечным армированием (без предварительного обжатия, с предварительным обжатием), а также дана соответствующая количественная оценка конструктивной безопасности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Мигаль, Римма Евгеньевна, 2009 год

1. Акимов Г.В. Теории и методы исследования коррозии металлов. Изд. Академии Наук СССР. 1945. 415 с.

2. Алексеев С.Н. и др. Долговечность бетона в агрессивных средах. М., Стройиздат. 1998. 217 с.

3. Алексеев С.Н. Коррозия и защита арматуры в бетоне, М., Стройиздат, 1968. 231с.

4. Алексеев С.Н., Новгородский В.И. Влияние трещин в бетоне на интенсивность коррозии арматуры железобетонных конструкций . Ж-л Бетон и железобетон. №11. 1964. С 511-513.

5. Бабушкин В.И. Защита строительных конструкций от коррозии, старения и износа. Изд-во Высшая школа. Харьков. 1989.168 с.

6. Берг О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона. М. Гостехиздат. 1961. 96 с.

7. Бондаренко В.М. Некоторые вопросы нелинейной теории железобетона. Изд. Харьковского университета. Харьков. 1968. 324с.

8. Бондаренко В.М. Феноменология кинетики повреждений бетона железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в агрессивной среде. Ж-л Бетон и железобетон. №2. М. 2008.

9. Бондаренко В.М., Боровских А.Б., Марков C.B., Римшин В.И. Элементы теории реконструкции железобетона. Нижний Новгород. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. 2002.190 с.

10. Ю.Бондаренко C.B., Бондаренко В.М. Инженерные методы нелинейной теории железобетона. М. Стойиздат. 1982 .287 с.

11. Бондаренко В.М., Ивахнюк В. А. Фрагменты теории силового сопротивления бетона, поврежденного коррозией. Ж-л Бетон и железобетон. №5. М. 2003. С. 42-46.

12. Бондаренко В.М., Иоселевский Л.И., Чирков В.П. Надежность строительных конструкций и мостов. Изд. РААСН. М. 1996. 220 с.

13. В.М.Бондаренко, Клюева H.A. К расчёту сооружений, меняющих расчётную схему вследствие коррозионных повреждений. Известия ВУЗов. Строительство. Новосибирск. №1. 2008.

14. М.Бондаренко В.М., Мигаль Р.Е Силовое сопротивление наклонных сечений поврежденных коррозией изгибаемых железобетонных элементов. РААСН. Вестник отделения строительных наук. вып. 10, Владивосток.2006.С.47-52.

15. Бондаренко В.М. Мигаль P.E., Римшин В.И. Остаточный резерв жесткости поврежденных коррозией ЖБК. 3-я Международная конференция ОГСУ. Орел. 2006.

16. Бондаренко В.М., Назаренко В.Г., Бакиров P.O., Римшин В.И. Железобетонные конструкции. Учебник для вузов. Изд.2. М. Изд. Высшая школа. 2002. 876 с.

17. Бондаренко В.М., Римшин В.И. Усиление железобетонных конструкций при коррозионных повреждениях. Учебное пособие. М. МГАКХиС. 2009.87 с.

18. Бондаренко В.М., Римшин В.И. Примеры расчета железобетонных и каменных конструкций, Учебное пособие, М., Высшая школа,2006. 504с.

19. Бондаренко В.М., Степанова В.Ф. Некоторые практические вопросы усиления железобетонных конструкций. Вестник ОСН РААСН. Вып. 12. Белгород. 2008.

20. Бондаренко В.М., Ягупов Б.А., Степанова В.Ф. К вопросу об усилении железобетонных конструкций. Ж-л Бетон и железобетон. №4. М. 2008.

21. В.М.Бондаренко, Ягупов Б. А. Некоторые вопросы несиловых повреждений конструктивной безопасности и живучести сооружений. Бетон и железобетон. №1. М. 2007.

22. Васильев А.И. Вероятностная оценка остаточного ресурса физического срока службы железобетонных мостов. Труды ЦНИИС. М. 2002.Вып.208. С.101-120.

23. Вербецкий Г.П. Механизм и кинетика коррозии бетона и арматуры в гидротехнических сооружениях, эксплуатируемых с допущением трещинообразования. Дисс. докт. техн. наук. Тбилиси1979. 409 с.

24. Вербецкий Г.П., Шаповалова В.Я., Саралидзе O.A. Метод расчета коррозионной потери сечения стальной арматуры в трещинах железобетонных конструкций. Сообщ. АН Грузинской СССР. Тб. №3.1989. С.118-124.

25. Гвоздев A.A., Яшин A.B., Петрова К.Б. Прочность, структурные изменения и деформации бетона. М. Стройиздат.1978. 299 с.

26. Горохов Е.В. Долговечность стальных конструкций в условиях реконструкции. М. Стройиздат. 1994. 488 с.

27. Гузеев Е.А., Леонович С.Н., Милованов А.Ф., Пирадов К.А., Сейланов Л.А. Разрушение бетона и его долговечность. Минск. Изд. ж-ла Тыдзень. 1997. 170 с.

28. Гусев Б.В., Файвусович A.C., Степанова В.Ф., Розенталь Н.К. Математические модели процессов коррозии бетона. М. Изд. Тимр. 1996.104 с.

29. Гусев Б.В., Файвусович A.C., Степанова В.Ф., Розенталь Н.К. Черньпцук Г.В. Разработка и первичная идентификация математической коррозии бетонов в жидких агрессивных средах. Долговечность и защита конструкций от коррозии. М. НИИЖБ. 1999. С.81-87.

30. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. Стройиздат. М. 1996. 416 с.

31. Карпенко Н.И. Карпенко С.И. О новом построении критериев прочности железобетонных элементов при действии поперечных сил. Академия. №З.РААСН. Изд. НаукаМ. 2006.С.26-32.

32. Колчунов В.И., Юрьев А.Г. Рациональный подбор материалов при усилении железобетонных тонкостенных конструкций. Сб. Реконструкция СПб. ГАСУ.1995.С. 96-101.

33. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. Изд. Высшая школа. М. 1983.487 с.

34. Комохов П.Г., Латыпов В.М., Латыпова М.В., Вагапов Р:Ф. Долговечность бетона и железобетона. Приложения методов моделирования с учетом ингибирующих свойств цементной матрицы. Изд. Белая река. Уфа. 1998, 216 с.

35. Королев В.П. Теоретические основы инженерных расчетов стальных конструкций на коррозионную стойкость и долговечность. Научные труды ДГАСА, вып.1-95. Макеевка.1995г. 110 с.

36. Корчинский И.Л. Учет влияния усталости в строительных конструкциях. М. Стройиздат, 1984.

37. Кудайбергенов Н.Б. Основы обеспечения долговечности стальных строительных конструкций промзданий в агрессивных средах. Автореферат дисс. докт. техн. наук. М. 1994.31с.

38. Леонович С.Н. Вопросы технологии усиления строительных конструкций. Ж-л Строительство и недвижимость. Минск. БГТУ. 2008.t

39. Мальганов А.И., Гузеев Е.А., Рубецкая T.B. Деформации пропаренного бетона в растворах сульфатов при- длительном нагружении. Ж-л Бетон и железобетон, №5. 1972. С. 30-31.

40. Маринин А.Н., Гарибов Р.Б., Овчинников И.Г Сопротивление железобетонных конструкций воздействию хлоридной коррозии и карбонизации. ИЦ Рата. Саратов. 2008.261 с.

41. Мигаль P.E. К вопросу оценки сопротивления поврежденных коррозией железобетонных элементов. Материалы VI научно-технической конференции ФРиС, МИКХиС. М. 2006г.С. 167-173.

42. Мигаль P.E. К вопросу поврежденных агрессивной средой железобетонных конструкций эксплуатируемых сооружений. Материалы, VII научно-технической конференция ФРиС, МИКХиС.М.2008г.С.118-124.

43. Мигаль P.E., Ягупов Б.А К вопросу оценки несущей способности эксплуатируемых железобетонных конструкций, поврежденных коррозией. Ж-л Бетон и железобетон №3. М. 2Q07.C.28-31.

44. Москвин В.М. Коррозия бетона в агрессивных средах. Изд. литература по строительству. М. 1971. С. 5-6.

45. Москвин В.М. Коррозия бетона. М. Госстройиздат, 1952.

46. Москвин В.М., Иванов Ф.М., Алексеев С.Н., Гузеев Е.А. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. М. Стройиздат.1980. С. 536.

47. Москвин В.М., Рубецкая Т.В., Любарская Г.В. Коррозия бетонов в кислых средах и методы её исследования. Ж-л Бетон и железобетон. №10 .М. 1971. С. 10-12.

48. Мурашев В.И. Трещиноустойчивость, жесткость и прочность железобетона. М. Машстройиздат.1950.

49. Овчинников И.Г., Инамов P.P., Гарибов Р.Б. Прочность и долговечность железобетонных элементов конструкций в условиях сульфатной агрессии. Изд Саратовского университета. 2001.

50. Отчет РААСН. Основы прикладной теории конструктивной безопасности и живучести эксплуатируемых зданий и сооружений. Рук. Бондаренко В.М. М. РААСН. 2007.156 с.

51. Пахомова Е.Г. Прочность изгибаемых железобетонных конструкций при коррозионных повреждениях. Автореферат канд. техн. наук. Орел. ОГТУ.2006.

52. Пересыпкин Е.Н Некоторые положения механики разрушения бетона и железобетона применительно к расчету наклонных сечений. Сочи.2009.

53. Петров В.В., Овчинников И.Г., Шихов Ю.М. Расчет элементов конструкций, взаимодействующих с окружающей средой. Изд. Саратовского университета 1987. 288 с.

54. Полак А.Ф. Основы коррозии железобетона,, математическое моделирование с применением ЭВМ. Уфимский нефтяной институт. Уфа. 1986.

55. Полак А.Ф., Яковлев В.В., Латыпов В.М. Обобщенная математическая модель коррозии бетона в агрессивных средах. Ж-л Бетон и железобетон. №9. 1981.С. 41-45.

56. Попеско А.И. Работоспособность инженерных конструкций, подверженных коррозии. СПб. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. 1996 .182 с.

57. Попеско А.И, Анцигин О.И., Дайлов A.A. Численный расчет железобетонных стержней при коррозионных воздействиях.

58. Пособие по проектированию защиты от коррозии бетонных и железобетонных строительных конструкций (к СНиП 2.03.11-85).

59. Потапкин A.A. Оценка ресурсов мостов с учетом дефектов и повреждений. Вестник мостостроения 1997г.№ 3, стр 22-23

60. Рекомендации по оценке состояния железобетонных конструкций при эксплуатации в агрессивных средах. НИИЖБ. М. 1984. 34с.

61. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкции промышленных зданий и сооружений. НИИСК. М. Стройиздат.1989. 104с.

62. Римшин В.И. Повреждения и методы расчета усиления железобетонных конструкций. Дис. докт. техн наук. Белгород. 2000.С.331.

63. Розенталь H.A., Кашурников Н.М. Пассивирующее действие ингибиторов коррозии стали в цементно-песчаных растворах. НИИЖБ. М.1989.

64. Розенталь H.A., Чехний Г.В. Коррозионностойкие бетоны особо малой проницаемости. Ж-л Бетон и железобетон. М. №1. 1998. С. 27-29.

65. Руководство по определению скорости коррозии' цементного камня, раствора и бетона в жидких агрессивных средах. М. Стройиздат. 1975. 29с.

66. Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами. ООО Интераква. НИИЖБ. 2008.

67. Санжаровский P.C., Астафьев Д.О., Улицкий В.М., Зибер Ф. Усиление при реконструкции зданий и сооружений. Устройство и расчеты усиления зданий при реконструкции. СПб. ГАСУ.1998. 637 с.

68. Санжаровский P.C., Попеско А.И. Несущая способность железобетонных рам при коррозионных повреждениях. Известия вузов. Строительство. №10. 1999.

69. Селяев В.П. Основы теории расчета композиционных конструкций с учетом действия агрессивных сред. Автореферат дисс. докт. техн. наук. М. 1984.35 с.

70. Селяев В.П., Окшина Л.Н. Химическое сопротивление цементных композитов при совместном действии сжимающих нагрузок и агрессивных сред реконструируемых зданий и сооружений. Новосибирск. НГАСУ.1999. С.129-137.

71. Селяев В.П., Римпшн В.И. Долговечность строительных материалов и конструкций. Ж-л Строительные материалы. №12. М. 1995. 24 с.

72. СНиП 2-03.11.85. Защита строительных конструкций от коррозии. Госстрой СССР. М. 1986. 48 с.

73. СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М. ГУЛ НИИЖБ. 2004. 23 с.

74. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М. ГУП НИИЖБ, 2004. 53 с.

75. Строительные материалы. Учебно-справочное пособие под ред. Айрапетова Г.А. Ростов на Дону. Изд. Феникс. 2004. 608 с.

76. Соломатов В.И., Селяев В.П. Химическое сопротивление композиционных строительных материалов. М. Стройиздат. 1987. 264с.

77. Федоров B.C. Деформативность изгибаемых элементов из армополимербетона при нагреве. Строительные конструкции для железнодорожного строительства. Тр. МИИТа. М .1982. вып.713. С.64.

78. Чирков В.П., Шавыкина М.В. Метод расчета срока службы железобетонных конструкций при коррозии арматуры. МИИТ. М. 1998.С.72.

79. Чупичев О.Б. Работа железобетонных конструкций с учетом предыстории эксплуатации и накопления повреждений. Кандидатская диссертация. МИКХиС. М. 2005.102с.

80. Шагин А.Л. и др. Реконструкция зданий и сооружений. М. Высшая школа 1991. 352 с.

81. Ягупов Б.А. Расчет силового сопротивления железобетонных конструкций при интенсивных коррозионных воздействиях. Материалы VII научно-технической конференции ФРИС. МИКХиС. М. 2008. С.209.

82. Bob С. Probabilistik assessment of concrete structures durability. Safety, Risk, Reliability-Trends in Enginiring-Malta 2001-p. 1-6

83. Paeglitis A. Durability design approach for concrete bridges. 24 th International Baltik Road Conference.2000.

84. Papadakis. V.G. Effect of composition, environmental factors and cement-line mortar coating on concrete carbonation. M.N. Fardis, C.G Vayenas. Materials and Structures. 1992. - Vol.25. - №149. - P.293-304