Strength of Normal Sections of Flexural Reinforced Concrete Elements Damaged by Corrosion and Strengthened with External Composite Reinforcement

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The aim of the study is to develop a methodology for calculating the strength of normal sections of flexural reinforced concrete elements, which suffered corrosion damage and were strengthened with external composite reinforcement. The objects of the study are reinforced concrete elements used in various structures that are exposed to aggressive chloride environment that causes corrosion of concrete and rebars. The research method is based on the use of a diachronic model of deformation of corrosion-damaged elements. This model takes into account changes in the mechanical characteristics of concrete and reinforcement during corrosion and includes equations based on analytical relationships for determining the initial load-bearing capacity of intact structures. An important aspect of the method is taking into account external polymer composite reinforcement, which allows to increase the flexural rigidity and strength characteristics of damaged elements. The Picard’s iterative method, which is designed for approximate solutions of differential equations, was used to ensure the accuracy of calculations. The results of the study showed that the proposed method allows to effectively assess the strength of normal sections of reinforced concrete elements subjected to corrosion. It was found that the methodology, which takes into account the changes in strength and deformation characteristics of materials, as well as the effect of aggressive chloride environment, ensures high accuracy and reliability of the analysis. The use of external polymer composite reinforcement significantly increases the stability and durability of structures. Thus, the developed methodology is an important tool for increasing operational reliability and extending the service life of reinforced concrete structures exposed to aggressive environments, which is a relevant problem in the construction industry.

Sobre autores

Vladimir Rimshin

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)

Autor responsável pela correspondência
Email: v.rimshin@niisf.ru
ORCID ID: 0000-0003-0209-7726
Código SPIN: 9629-5322

Corresponding Member of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Housing and Utility Complex, Institute of Environmental Engineering and Mechanization, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)

Moscow, Russia

Lyudmila Suleymanova

Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov

Email: ludmilasuleimanova@yandex.ru
ORCID ID: 0000-0002-1180-558X
Código SPIN: 7156-3920

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Construction and Urban Management

Belgorod, Russia

Pavel Amelin

Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov

Email: p.amelin@inbox.ru
ORCID ID: 0000-0002-7104-3214
Código SPIN: 8237-9002

Assistant of the Department of Construction and Urban Management

Belgorod, Russia

Bibliografia

  1. Smolyago G.A., Frolov N.V., Dronov A.V. Analysis of corrosion damages of reinforced concrete structures in operation. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2019;(1):52-57. (In Russ.) https://doi.org/10.12737/article_5c506209065dd6.02007715
  2. Ovchinnikov I.I. Current state of the calculation of reinforced structures that are exposed to aggressive medium. Construction of unique buildings and structures. 2012;2(2):46-60. (In Russ.) EDN: PCKXDB
  3. Mangat P.S., Elgarf M.S. Flexural strength of concrete beams with corroding reinforcement. ACI Structuaral Journal. 1999;96(1):149-158. Available from: https://shura.shu.ac.uk/id/eprint/1042 (accessed: 22.03.2024).
  4. Bondarenko V.M., Rimshin V.I. Linear equations of force resistance and diagram σ - ε of concrete. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2014;(6):40-44. (In Russ.) EDN: SYZJHL
  5. Bondarenko V.M. The elements of dissipative theory of force resistance of concrete. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2014;(2):47-57. (In Russ.) EDN: RZRQOF
  6. Rimshin V.I., Suleymanova L.A., Amelin P.A., Kryuchkov A.A. Experimental studies of bent reinforced concrete elements with reinforcement damage due to contact with an aggressive chloride environment. Expert: theory and practice. 2023;3(22):138-146. (In Russ.) EDN: GATSZC
  7. Feng G., Jin Z., Jiang Y., Wang X., Zhu D. Localized corrosion propagation of steel in cracked mortar and longterm corrosion of steel reinforcement in cracked concrete in seawater environment. Corrosion Science. 2024;228:111793. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111793
  8. Chirkov V.P., Antropova E.A. Forecasting the service life of road bridges. Proceedings of the International Scientific and Technical Conference “Reliability of building elements and systems.” Samara, 1997. p. 78-81. (In Russ.)
  9. Al-HammoudR., Soudki K., Topper T.H. Bond analysis of corroded reinforced concrete beams under monotonic and fatigue loads. Cement Concrete Composites. 2010;32(3):194-203.
  10. Rozental N.K. Permeability and corrosion resistance of concrete. Industrial and civil engineering. 2013;(1):35-37. (In Russ.) EDN: PNQAJB
  11. Gaal G.C., Veen C., Djorai M.H. Prediction of deterioration of concrete bridges in the Netherlands. Proceedings of First International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management. Barcelona, 2002. p. 111-118. ISBN 84-95999-05-6
  12. Popesco A.I., Antsygin O.I., Danilov A.A. Numerical calculation of reinforced concrete rods under corrosive influences. Concrete and reinforced concrete. 2007;(3):25-27. (In Russ.) EDN: HZVULP
  13. Selyaev V.P., Selyaev P.V., Sorokin E.V., Kechutkina E.L. Modeling of the reinforced concrete structure performance at joint influence of mechanical and chemical loads. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018;456:012060. https://doi.org/10.1088/1757-899X/456/1/012060
  14. Andrade C., Alonso C., Gulikers J. Test methods for on-site corrosion rate measurement of steel reinforcement in concrete by means of the polarization resistance method. Materials and Structures. 2004;37:623-643.
  15. Frolov N.V., Smolyago G.A. Reinforced concrete beams strength under power and environmental influences. Magazine of Civil Engineering. 2021;(3):10303. https://doi.org/10.34910/MCE.103.3
  16. Ovchinnikov I.I., Snezhkina O.V., Ovchinnikov I.G. Diffusion model of penetration of a chloride-containing environment in the volume of a constructive element. AIP Conference Proceedings. 2018;1973(1):020010. https://doi.org/ 10.1063/1.5041394
  17. Rimshin V.I., Suleymanova L.A., Amelin P.A., Kryuchkov A.A. Composite strengthener of reinforced concrete bendable elements damaged under the influence of chloride aggressive environment. Expert: theory and practice. 2023; 1(20):29-34. (In Russ.) EDN: YUOKZK
  18. Bonacci J.F., Maalej M. Externally bonded fiber-reinforced polymer for rehabilitation of corrosion damaged concrete beams. ACI Structural Journal. 2000;97(5):703-711. Available from: http://scholarbank.nus.edu.sg/handle/10635/65577 (accessed: 11. 03.2024).
  19. Yushin A.V., Morozov V.I. Experimental investigation of double-span beams with carbon fiber polymer reinforcement on the sloping section. Bulletin of civil engineers. 2014;(5):77-84. (In Russ.) EDN: TBPWWF
  20. Merkulov S., Esipov S., Esipova D. Experimental studies of the cracking of reinforced concrete beams reinforced with composite materials. Proceeding of the Donbas national academy of civil engineering and architecture. 2019;(3):102-107. (In Russ.) EDN: MMDDMZ
  21. Al-Saidy A.H., Saadatmanesh H., El-Gamal S., Al-Jabri K.S., Waris B.M. Structural behavior of corroded RC beams with/without stirrups repaired with CFRP sheets. Materials and Structures. 2016;49:3733-3747. https://doi.org/ 10.1617/s11527-015-0751-y
  22. Mailyan D.R., Mihoub A., Polskoy P.P. Research questions of flexural reinforced concrete elements, strengthened with different types of composite materials. Ingineering journal of Don. 2013;(2):99. (In Russ.) EDN: QLISLZ
  23. Al-Saidy A.H., Al-Jabri K.S. Effect of damaged concrete cover on the behavior of corroded concrete beams repaired with CFRP sheets. Composite Structures. 2011;93(7):1775-1786. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2011.01.011
  24. Belov V.V., Nikitin S.Ye. Diachronic deformation model of corrosion damaged reinforced concrete elements with cracks. Bulletin of civil engineers. 2011;(4):18-25. (In Russ.) EDN: OPBYHN
  25. Nikitin S.E. Estimation of corrosion-damaged concrete construction durability based on diachronic deformation model. Modern problems of science and education. 2012;(2):242. (In Russ.) EDN: OXCNJX

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».