Актуальность темы исследования. В процессе эксплуатации промышленных зданий их конструкции испытывают влияние агрессивной жидкой и газообразной среды, способствующей возникновению коррозии в железобетонных элементах со значительными повреждениями бетона и арматуры, изменением их напряженно-деформированного состояния, их прочностных и деформативных параметров. Поврежденный железобетон может перестать воспринимать проектные нагружения.
Процессы коррозии железобетона в большей степени начинаются с разрушения защитного слоя бетона с последующей коррозией арматурной стали внутри конструкции.
Бетон подвержен разрушению различными видами агрессивных сред, среди которых наиболее вредны кислоты и соли ряда кислот. Исходя из этого, наиболее подвержены разрушительным процессам конструкции промышленных химических предприятий и очистных сооружений.
Одной из причин разрушения железобетонных конструкций во времени является коррозия стальной арматуры. Она может привести к повышению напряжений в конструкции, снижению площади поперечного сечения арматуры, разрушениям защитного слоя бетона и ухудшению сцепления арматуры и бетона [2].
Коррозия арматуры может быть вызвана недостаточным количеством цемента в бетоне, введением чрезмерного количества вредных добавок в бетон (таких как поваренная соль при строительстве в зимний период), большим количеством пор и недостаточной толщиной защитного слоя бетона, малой плотностью бетона, наличием большого количества хлоридов и сульфидов в бетоне.
Актуальным является нахождение остаточного ресурса эксплуатируемых в агрессивной среде железобетонных конструкций. Расчет остаточного ресурса дает возможность определить продолжительность периода от начала эксплуатации конструкции до момента достижения в ней предельного состояния.
Игнорирование данной проблемы может привести к значительным материальным затратам на усиление и защиту железобетонных конструкций.
В строительных сводах правил присутствуют указания по проектированию и расчету конструкций без учета появления в них коррозионных повреждений, при этом нет возможности детального прогнозирования поведения конструкций, бетон и арматура которых подвержены коррозионным процессам, в особенности их деформативности. В данной работе были проведены исследования для нахождения остаточного ресурса по деформативности железобетонных перекрытий промышленных зданий.
Обьект исследования - деформативность железобетонных изгибаемых элементов.
Предмет исследования - оценка остаточного ресурса по деформативности перекрытий промышленных зданий.
Цель исследования - выполнить экспериментальное исследование железобетонных изгибаемых элементов , их коррозионных повреждений и оценить их влияние на деформативность.
В рамках данной работы определены задачи исследования:
1. Изучить основные физические модели деградационных процессов бетона и стальной арматуры железобетонных конструкций.
2. Выполнить обзор существующих методик расчета деформативности железобетонных перекрытий под влиянием агрессивных сред.
3. Проработать наиболее подходящую методику расчета деформативности железобетонных перекрытий под влиянием агрессивных сред.
4. Провести обследования железобетонных безбалочных перекрытий, подверженных воздействию агрессивных сред, а так же имеющих конструктивные дефекты.
5. Выполнить численное моделирование железобетонных конструкций и перекрытий, подверженной влиянию агрессивных сред с вычислением их деформативности (прогибов).
Научная новизна исследования: обоснована вероятностная модель для прогнозирования и оценки, долговечности, надежности железобетонных конструкций, учитывающие кинетику деградационных процессов.
Публикации: основные результаты магистерской работы отражены в 3 публикациях.
Апробация работы. Результаты магистерской работы были представлены и рассмотрены на:
- Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. Белгород, 2017 г.;
- Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. Белгород, 2018 г.;
Объем работы.
Работа состоит из введения, четырех глав, заключения в виде основных выводов по результатам магистерской работы, списка использованной литературы из 51 наименований. Общий объем составляет 99 страниц, содержит 40 рисунков, 7 таблиц.
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, цели и задачи исследования, их научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, степень достоверности и апробация результатов положения, выносимых на защиту.
В первой главе приведен обзор основных физических моделей деградационных процессов бетона и стальной арматуры железобетонных конструкций, расчетные модели сопротивления железобетонных
конструкций, подверженных коррозии, анализ дефектов железобетонных конструкций перекрытий и покрытий.
Во второй главе изложены математическая модель накопления коррозионных повреждений арматуры, методика расчета железобетонных изгибаемых элементов с коррозионными повреждениями по деформативности, алгоритм расчета и определения параметров напряженно- деформированного состояния сечений.
В третьей главе приведен анализ натурного обследования безбалочного перекрытия производственной части здания фабрики мороженого в осях 2-10, А-Д ОАО «Белгородский хладокомбинат» (инвентарный номер 24415, кадастровый номер 31:16:0214007:9:024415-00/003:1001/Б11) расположенного по адресу: г. Белгород ул. Дзгоева, 1, выполненного ООО «Строительная экспертиза» в 2015 г.
В четвертой главе представлен алгоритм расчета деформативности поврежденных коррозией железобетонных перекрытий, результаты численных исследований железобетонного безбалочного перекрытия производственной части здания фабрики мороженого с коррозионными повреждениями по деформативности, а также рекомендации к прогнозированию деформативности железобетонных конструкций покрытий и перекрытий с коррозионными повреждениями и оценке их остаточного ресурса. В заключении приведены основные результаты и выводы исследования.
В соответствии с поставленными целями и задачами исследования были получены следующие результаты:
1. Изучены основные физические модели деградационных процессов бетона и стальной арматуры железобетонных конструкций. Модели деградации основаны на действии различных видов повреждений железобетонных конструкций.
2. Выполнен обзор существующих методик расчета деформативности железобетонных перекрытий под влиянием агрессивных сред. Исследованиями данной проблемы занимались В.М. Бондаренко, В.П. Селяев.
3. Проработана методика расчета деформативности железобетонных перекрытий под влиянием агрессивных сред с использованием деградационных функций изменения модуля упругости бетона по глубине В.П.Селяева.
4. Проведен анализ натурных обследований железобетонных безбалочных перекрытий, подверженных воздействию агрессивных сред, а так же имеющих конструктивные дефекты. Анализ обследования состояния конструкций перекрытия показал, что вследствие накопления различных повреждений, связанных с деструкцией бетона, коррозией арматуры, остаточными деформациями, высока вероятность отказа (выхода из строя) конструкций перекрытия.
5. Выполнено численное моделирование железобетонных конструкций и перекрытий, подверженной влиянию агрессивных сред с вычислением их деформативности (прогибов).
6. Представлены рекомендации к прогнозированию срока службы железобетонных конструкций покрытий и перекрытий с коррозионными повреждениями арматуры и оценке и их остаточного ресурса.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
