Методы прогнозирования остаточного ресурса по II группе предельных состояний для изгибаемых железобетонных конструкций, эксплуатируемых в неагрессивных средах

• Автор: Ишков, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 238 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Общие положения теории надежности применительно к строительным конструкциям зданий и сооружений.
1.2 Основные факторы, влияющие на долговечность железобетонных конструкций зданий и сооружений.
1.3 Существующие методы и методики оценки долговечности и остаточного ресурса строительных конструкций

1.4 Цели и задачи исследований.

1.5 Выводы.
2 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ИЗГИБАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА.
2.1 Выбор критериев и методологического подхода к оценке и прогнозированию остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций.
2.2 Предлагаемые параметрические методы оценки остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций.
2.2.1 Расчет остаточного ресурса из условия совместности
работы бетона и коррозирующей арматуры
2.2.2 Оценка остаточного ресурса из условия появления
предельных состояний II группы, вызванных коррозией арматуры
2.2.3 Определение остаточного ресурса по изменению прочностных свойств бетона во времени.
2.2.4 Оценка остаточного ресурса из условия появления
предельных состояний II группы, вызванных изменениями физикомеханических хараюеристик бетона
2.3 Интегральная оценка остаточного ресурса железобетонных изгибаемых элементов методом нагрузка предельные состояния II группы на основе параметрических.методов
2.4 Методика выполнения прогноза и обоснование остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций
2.5 Выводы.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОРРОЗИИ АРМАТУРЫ НА РАЗВИТИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ II ГРУППЫ В ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
3.1 Особенности развития коррозии арматуры в бетоне
3.2 Предлагаемые расчетные модели развития коррозионного процесса
3.3 Численные исследования влияния коррозии рабочей арматуры на деформации железобетонных изгибаемых элементов.
3.3.1. Ребристые железобетонные плиты
3.3.2. Многопустотные железобетонные панели
3.4 Выводы
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БЕТОНА НА РАЗВИТИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ II ГРУППЫ В ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
4.1 Теоретические предпосылки проводимых исследований.
4.2 Влияние физикомеханических характеристик бетона на деформативность и трещиностойкость железобетонных изгибаемых элементов без предварительного напряжения.
4.2.1 Ребристые плиты.
4.2.2 Многопустотные панели.
4.3 Отличительные особенности влияния физикомеханических характеристик бетона на деформативность и трещиностойкость
железобетонных предварительно напряженных элементов
4.3.1 Ребристые плиты.
4.3.2 Многопустотные панели.
4.4 Исследование влияния ползучести бетона на характеристики
II группы предельных состояний изгибаемых железобетонных элементов
4.5 Выводы
5 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
5.1 Разработка расчетных программ для оценки остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций
5.1.1 Общая структура расчетных программ и подготовка исходных данных
5.1.2 Программа КОПЮВК, для расчета по II группе предельных состояний, в соответствии со СНиП 2.
5.1.3 Программа ШВОВКР, для расчета по II группе предельных состояний, с учетом длительной ползучести бетона
5.1.4 Программа ОВК, для расчета по II группе предельных состояний, в соответствии со СП 1.
5.2 Опыт практического внедрения параметрических методов
5.2.1 Продление ресурса зданий и сооружений Пой очереди Кольской АЭС.
5.2.2 Обследование зданий и сооружений 1го энергоблока Нововоронежской АЭС
5.3 Результаты практического применения методики прогнозирования остаточного ресурса изгибаемых железобетонных конструкций Дворца подводного спорта в г. Воронеже
5.3.1 Методика оценки остаточного ресурса.
5.3.2 Расчет остаточного ресурса параметрическими методами
5.3.3 Оценка остаточного ресурса интегральным методом нагрузка предельные состояния II группы
5.3.4 Обоснование остаточного ресурса.
5.4 Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Тогда ВБР может быть найдена по формуле
Р0 ,
где Ф величина физического износа конструктивного элемента, . График функции ВБР представленный на рисунке 1. Для правильного представления об изменениях протекающих в строительных конструкциях зданий и сооружений, согласно исследованиям авторов , , 7, целесообразнее рассматривать кривую функции ВБР как показано на рисунке 1. Рисунок 1. АпЬл число отказов объекта за промежуток времени от А до г Аг. Ут, 1. Д0, 1. ДяАг число отказов за интервал времени Аг. Статистическая средняя наработка до отказа однотипных объектов определяется по формуле 1. Тср1Х, 1. Большая часть конструкций зданий и сооружений изначально проектируется с расчетом на длительную эксплуатацию без проведения ремонтных мероприятий, таким образом, в них изначально закладывается низкая ремонтопригодность. Поскольку низкая ремонтопригодность многих строительных конструкций исключает быстрое восстановление и замену отдельных конструкций взаимозаменяемыми частями или целыми блоками заводского изготовления, то здания и сооружения необходимо рассматривать как невосстанавливаемые объекты. Таким образом, средняя наработка на отказ не может служить показателем надежности для зданий и сооружений, поскольку их основная масса рассматривается как невосстанавливаемые объекты. Технический ресурс ресурс наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после определенного вида ремонта до перехода в предельное состояние. Средний ресурс математическое ожидание ресурса. Гаммапроцентный ресурс наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью у, выраженной в процентах. Назначенный ресурс суммарная наработка объекта, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено. Средний срок службы математическое ожидание срока службы. Гаммапроцентный срок службы характеризуется календарной продолжительностью от начала эксплуатации объекта, в течение которой он не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью у, выраженной в процентах. Назначенный срок службы это календарная продолжительность эксплуатации объекта, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено. Применительно к строительным конструкциям, на наш взгляд происходит дублирование понятий ресурсов понятиями сроков службы. Поскольку наработка для строительных конструкций определяется календарной продолжительностью, то термины ресурсов и сроков службы для зданий и сооружений приобретают одинаковый физический смысл. С течением времени на железобетонные конструкции воздействуют сложные комплексные нагрузки, включающие силовые, температурные и влажностные воздействия . Длительность и интенсивность этих воздействий существенно влияют на характер напряженнодеформированного состояния железобетонных конструкций в любой момент времени. Время работы железобетонной конструкции тесно связано с уровнем напряжений в бетоне и арматуре и интенсивностью воздействий окружающей среды. В статически неопределимых системах вследствие нелинейности и неравновесности деформирования, различия в механических свойствах бетона и арматурной стали, а также развития процесса трещинообразования, происходит перераспределение усилий от внешней нагрузки. В процессе эксплуатации под влиянием ползучести, кроме того, снижается общая жесткость конструкции. Напряженное состояние железобетонных конструкций в значительной мере определяется процессами, протекающими с течением времени. Многократно повторное воздействие нагрузки является причиной накопления микро и макроразрушений, и возникновения усталостных повреждений . Разрушение бетона и стали под воздействием многократно повторяющейся нагрузки наступает при напряжениях меньших, чем при однократном статическом нагружении, а именно при напряжениях, соответствующих усталостной прочности выносливости материала . В обычных условиях работы бетонных и железобетонных конструкций бетон непрерывно претерпевает изменения температуры и влажности, вызывающие появление в нем температурных и влажностных деформаций.