Прогнозирование жизненного цикла железобетонных конструкций в суровых климатических условиях

Рассматривается вопрос проектного прогнозирования в рамках методологии предельных состояний жизненного цикла железобетонных конструкций, эксплуатируемых в суровых климатических условиях. Предлагается в качестве критериального показателя функциональной пригодности конструкций принять индекс надежности β, условно регламентированного нормами для расчетных предельных состояний. Кинетика индекса надежности β в процессе циклического замораживания и оттаивания ценивается посредством многофакторного периодического экспериментального контроля показателей прочности и деформативности в замороженном и оттаявшем состояниях. Испытания велись на призматических (100×100×400 мм) и кубических (100 мм) образцах зрелого бетона (180 суток) класса В25, марки по морозостойкости F270. При этом параметрический отказ элемента отождествляется с моментом достижения критериальным параметром порогового значения. Его выбор и величина устанавливается (с требуемой обеспеченностью!) по нормативным функциональным моделям предельного состояния, преобразованным к виду, характеризующему зависимость параметра сопротивления бетона от величины расчетного усилия и параметров сечения. Периодичность испытаний принята с учетом специфики морозной деструкции бетонов как многостадийного процесса структурной приспособляемости, образования и накопления микротрещин. Статистические аспекты параметров сопротивления определялись по опытным данным с использованием метода максимума правдоподобия и критерия Пирсона (χ2) в оценке их согласованности теоретическим распределением. Рассматриваются дополнительные переходные расчетные ситуации, учитывающие термо-влажностное состояние конструкций, и приводятся статистически представительные экспериментальные данные, подтверждающие приемлемость предлагаемого подхода.

1. Рогонский В.А., Костриц А.П., Шеряков В.Ф. Эксплуатационная надежность зданий. Л.: Стройиздат, 1983. 280 с.

2. Актуганов И.З. Методика оценки влияния климатических температурно-влажностных воздействий на долговечность бетона строительных конструкций // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1983. № 4. С. 14–18.

3. Горчаков Г.И., Гузеев Е.А., Сейланов Л.А. Криогенная деструкция железобетонных конструкций // Бетон и железобетон. 1985. № 1. С. 40–42.

4. Москвин В.М., Капкин Б.М., Мазур Б.М., Подвальный А.М. Стойкость бетона и железобетона при отрицательной температуре. М.: Стройиздат, 1967. 131 с.

5. Иванов Ф.М. Исследование морозостойкости бетона // Защита от коррозии строительных конструкций и повышение долговечности. М.: Стройиздат, 1969. С. 109–116.

6. Collins A.R. The destruction of Concrete by Frost // Journal of the Institute of Civil Engineering. 1944. Vol. 23. Iss. 1. Р. 29–41. https://doi.org/10.1680/ijoti.1944.14086.

7. Москвин В.М., Капкин М.М., Савицкий А.Н., Ярмаковский В.Н. Бетон для строительства в суровых климатических условиях. Л.: Стройиздат, 1973. 172 с.

8. Актуганов И.З., Пушкин А.А. Экспериментальная проверка принципа линейность суммирования повреждений бетона при действии нестационарных знакопеременных циклов // Вопросы надежности железобетонных конструкций. Куйбышев: Куйбышевский инженерно-строительный институт им. А.И. Микояна, 1982. С. 5–8.

9. Важенин В.В. К вопросу о морозостойкости бетона и железобетона // Вопросы надежности железобетонных конструкций. Челябинск, 1966. С. 197–199.

10. Гладков В.С. О разрушении гидротехнического бетона при многократном замораживании и оттаивании в нестационарном режиме // Труды координационных совещаний по гидротехнике. Л.: Энегрия, 1972. Вып. 73. С. 133–142.

11. Пинус Б.И., Пинус Ж.Н., Хомякова И.В. Изменение конструктивных свойств бетонов при охлаждении и замораживании // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 2. С. 111–115. EDN: TKOKYR.

12. Юдин А.П., Ткаченко Т.А. Деформации и стойкость одноосносжатого бетона при периодических T-W воздействиях среды // Труды Ростовского инженерно-строительного института. Ростов- на-Дону, 1976. Вып. 15. С. 16–25.

13. Москвин В.М., Капкин Б.М., Мазур Б.М., Подвальный А.М. Стойкость бетона и железобетона при отрицательной температуре. М.: Стройиздат, 1967. 131 с.

14. Власов Г.М., Бокарев С.А. Учет изменения прочностных и деформативных характеристик бетона после попеременного замораживания и оттаивания // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1984. № 11. С. 112–114.

15. Болотин В.В. Применение методов теории вероятности и теории надежности в расчетах надежности сооружений. М.: Стройиздат, 1971. 254 с.

16. Ржаницын А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М.: Стройиздат, 1978. 239 с.

17. Зайцев Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами механики разрушений. М.: Стройиздат, 1982. 196 с.

18. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996. 412 с.

19. Кубарев А.И., Аршакуни В.Л., Аронов И.З. Надежность в технике. Методы оценки параметрической надежности по функции измерения одного показателя. М.: Издательство стандартов, 1979. 52 с.

20. Ллойд Д.К., Липов М.П. Надежность. Организация. Исследование. Методы. Математический аппарат. М.: Советское радио, 1964. 686 с.

21. Батяновский Э.И. Гуриненко Н.С., Корсун А.М. Структура, непроницаемость и долговечность цементного бетона // Наука и техника. 2022. Т. 21. № 1. С. 19–27. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2022-21-1-19-27. EDN: WLFFAP.

22. Малюк В.В. Концепция долговечности бетона для прогноза срока службы конструкций в условиях морозного воздействия // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2020. № 4 (45). С. 105–115. https://doi.org/10.24866/2227-6858/2020-4-11. EDN: WEOVQW.

23. Пинус Б.И., Корнеева И.Г., Калашников М.П. Статистические закономерности изменения параметров внутреннего сопротивления цементных композитов при замораживании и оттаивании // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2022. Т. 12. № 2. С. 206–213. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2022-2-206-213. EDN: HDMYUU.

24. Корсаков Н.В., Корсакова Т.И. Анализ долговечности сталефибробетонных конструкций в условиях знакопеременных температур // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2023. № 6-3 (81). С. 122–126. https://doi.org/10.24412/2500-1000-2023-6-3-122-126. EDN: IWWKWE.

25. Парфенов А.А., Сивакова О.А., Гусарь О.А., Балакирева В.В. Работа и разрушение бетона в условиях высокой и низкой температуры // Строительные материалы. 2019. № 3. С. 64–67. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-768-3-64-66. EDN: ZIKFHV.

26. Непомящий А.Н., Выровой В.Н., Суханов В.Г. Влияние условий замораживания на морозостойкость строительных композитов // Эксперт: теория и практика. 2020. № 4 (7). С. 41–46. https://doi.org/10.24411/2686-7818-2020-10034. EDN: MLXYLM.

27. Осипов С.Н., Чик В.М. О стохастическом подходе к оценке долговечности железобетонных строительных элементов и конструкций при карбонизации бетона // Наука и техника. 2020. Т. 19. № 3. С. 241–251. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2020-19-3-241-251. EDN: FIANOM.

28. Леонович С.Н., Шалый Е.Е., Литвиновский Д.А., Степанова А.В. Долговечность бетона при комбинированном воздействии окружающей среды и механической нагрузки: анализ экспериментальных исследований // Наука и техника. 2022. Т. 21. № 4. С. 269–280. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2022-21-4-269-280. EDN: LRLHXF.

29. Чернышов Е.М., Федосов С.В., Румянцева В.Е. Развитие методов прогнозирования долговечности строительных конструкций на основе разработки теории и моделей коррозии бетонов с учетом явлений тепломассопереноса и формирования градиентных состояний // Academia. Архитектура и строительство. 2023. № 1. С. 89–100. https://doi.org/10.22337/2077-9038-2023-1-89-100. EDN: LUOBRF.

30. Селяев В.П., Селяев П.В., Кечуткина Е.Л., Бабушкина Д.Р., Грязнов С.И. Моделирование работы железобетонных конструкций с учетом совместного действия механических нагрузок и агрессивных сред // Эксперт: теория и практика 2021. № 1 (10). С. 19–24. https://doi.org/10.51608/26867818_2021_1_19. EDN: QSBQUA.

31. Плюснин М.Г., Цыбакин С.В. Экспериментальное исследование изменчивости деформационных характеристик бетона при сжатии // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 10. С. 1390–1398. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2020.10.1390-1398. EDN: TZXXMA.