concconcЖелезобетонные конструкцииReinforced concrete structures2949-16222949-1614Национальный исследовательский Московский государственный строительный университетconcconc-8Research ArticleТЕОРИЯ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНАTHEORY OF CONCRETE AND REINFORCED CONCRETEНесущая способность железобетонных внецентренно сжатых элементов каркасов зданий при коррозионных повреждениях в условиях особых воздействийDuctility of Eccentrically Compressed Elements of RC Frame Damaged by Corrosion under Accidental Impactshttps://orcid.org/0000-0002-6697-3388СавинС. Ю.SavinS. Yu.

Сергей Юрьевич Савин, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций

Scopus: 57052453700, ResearcherID: M-8375-2016

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

Sergey Yu., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Reinforced Concrete and Masonry Structures

Scopus: 57052453700, ResearcherID: M-8375-2016

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

suwin@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5290-3429КолчуновВ. И.KolchunovV. I.

Колчунов Виталий Иванович, академик РААСН, профессор, доктор технических наук, профессор кафедры железобетонных и каменных конструкций Национального исследовательского Московского государственного строительного университета (НИУ МГСУ), заведующий кафедрой уникальных зданий и сооружений Юго-Западного государственного университета

Scopus ID: 55534147800, ResearcerID: J-9152-2013

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

Vitaly I. Kolchunov, Full Member of RAACS, Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Reinforced Concrete and Masonry Structures, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), head of the department of Southwest State University

Scopus ID: 55534147800, ResearcerID: J-9152-2013

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

asiorel@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5392-9150ФедороваН. В.FedorovaN. V.

Федорова Наталия Витальевна, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой архитектурно-строительного проектирования, директор филиала НИУ МГСУ в г. Мытищи

Scopus: 57196437054, ResearcherID: О-8119-2015

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

NataliaV. Fedorova, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Architectural and Construction Design, Director of the branch of Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU) in Mytishchi

Scopus: 57196437054, ResearcherID: О-8119-2015

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

fedorovanv@mgsu.ruНациональный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)РоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)Russian Federation202315012023114654Copyright © Савин С.Ю., Колчунов В.И., Федорова Н.В., 20232023Савин С.Ю., Колчунов В.И., Федорова Н.В.Savin S.Y., Kolchunov V.I., Fedorova N.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.g-b-k.ru/jour/article/view/8

Воздействия агрессивных сред и, соответственно, коррозионное повреждение бетона и арматурной стали, нарушение сцепления между ними на отдельных участках приводят к изменению значений предельной высоты сжатой зоны, определяющих пластический или хрупкий механизм разрушения конструкций колонн железобетонных каркасов зданий. Целью представленного исследования являлась оценка влияния глубины коррозионного повреждения на предельную высоту сжатой зоны сечения внецентренно сжатых элементов железобетонных каркасов зданий, а также оценка несущей способности указанных элементов. В статье приведены аналитические зависимости для оценки предельного значения высоты сжатой зоны сечения коррозионно поврежденного железобетонного элемента каркаса здания при двухлинейной аппроксимации диаграммы состояния бетона. Установлено, что рост глубины коррозионного повреждения приводит к снижению высоты сжатой зоны сечения относительно части рабочей высоты сечения, сохранившей ресурс силового сопротивления, а также к снижению несущей способности внецентренно сжатых железобетонных элементов вследствие уменьшения эффективной рабочей высоты сечения и увеличения их гибкости. Увеличении гибкости элементов приводит к снижению величины предельной продольной силы, воспринимаемой внецентренно сжатыми железобетонными элементами. При этом увеличение относительной глубины коррозионного повреждения усиливает этот эффект вследствие увеличения эффективной гибкости таких элементов по сравнению с элементами без повреждений.

The impact of aggressive environments and, accordingly, the corrosion damage of concrete and reinforcing steel, the violation of adhesion between them in some areas lead to a change in the values of the limiting height of the compressed zone, which determine the plastic or brittle mechanism for the destruction of structures of reinforced concrete frame buildings. The purpose of the presented study was to assess the influence of the depth of corrosion damage on the ultimate height of the compressed zone of the section of eccentrically compressed elements of reinforced concrete frames of buildings, as well as to assess the bearing capacity of these elements. The article presents analytical dependences for estimating the limit value of the height of the compressed zone of the section of a corrosion-damaged reinforced concrete element of the building frame with a two-line approximation of the state diagram of concrete.

It has been established that an increase in the depth of corrosion damage leads to a decrease in the height of the compressed section zone relative to the part of the working height of the section that retained the resource of force resistance, as well as to a decrease in the bearing capacity of eccentrically compressed reinforced concrete elements due to a decrease in the effective working height of the section and an increase in their flexibility. An increase in the flexibility of the elements leads to a decrease in the magnitude of the limiting longitudinal force perceived by eccentrically compressed reinforced concrete elements. At the same time, an increase in the relative depth of corrosion damage enhances this effect due to an increase in the effective flexibility of such elements compared to elements without damage.

железобетонколоннакоррозиянесущая способностьэкспозициягибкостьreinforced concretecolumncorrosionload capacityexposureslenderness ratioReferencesUFC 4-023-03 (Including Change 3, 2016) Unified facilities criteria. Design of buildings to resist progressive collapse. URL: https://wbdg.org/FFC/DOD/UFC/ufc_4_023_03_2009_c3.pdf (дата обращения 18.10.2022)UFC 4-023-03 (Including Change 3, 2016) Unified facilities criteria. Design of buildings to resist progressive collapse. URL: https://wbdg.org/FFC/DOD/UFC/ufc_4_023_03_2009_c3.pdf (Accessed on 18.10.2022)BS 8110-1:1997 Structural use of concrete. URL: https://crcrecruits.files.wordpress.com/2014/04/bs8110-1-1997-structural-use-of-concrete-design-construction.pdf (дата обращения 18.10.2022)BS 8110-1:1997 Structural use of concrete. URL: https://crcrecruits.files.wordpress.com/2014/04/bs8110-1-1997-structural-use-of-concrete-design-construction.pdf (Accessed on 18.10.2022)EN 1992-1-1-2009 Eurocode 2: Design of concrete structures. URL: https://www.phd.eng.br/wp-content/up-loads/2015/12/en.1992.1.1.2004.pdf (дата обращения 18.10.2022)EN 1992-1-1-2009 Eurocode 2: Design of concrete structures. URL: https://www.phd.eng.br/wp-content/up-loads/2015/12/en.1992.1.1.2004.pdf (Accessed on 18.10.2022)EN 1991-1-7-2009 General Actions – Accidental Actions. URL: https://www.phd.eng.br/wp-content/up-loads/2015/12/en.1991.1.7.2006.pdf (дата обращения 18.10.2022)EN 1991-1-7-2009 General Actions – Accidental Actions. URL: https://www.phd.eng.br/wp-content/up-loads/2015/12/en.1991.1.7.2006.pdf (Accessed on 18.10.2022)ДБН В.1.2-14:2018 Общие принципы обеспечения надежности и конструктивной безопасности зданий, сооружений строительных конструкций и оснований. Киев: Министерство регионального развития, строительства и жилищно-коммунального хозяйства, 2018. URL: https://armis.com.ua/blog/library/dbn/155-dbn-v-1-2-14-2018 (дата обращения 18.10.2022)ДБН В.1.2-14:2018 Общие принципы обеспечения надежности и конструктивной безопасности зданий, сооружений строительных конструкций и оснований. Киев: Министерство регионального развития, строительства и жилищно-коммунального хозяйства, 2018. URL: https://armis.com.ua/blog/library/dbn/155-dbn-v-1-2-14-2018 (Accessed on 18.10.2022)SP 296.1325800.2017 Buildings and structures. Accidental actions. Moscow: Minstroy RF, 2017. URL: https://docs.cntd.ru/document/555600219 (дата обращения 18.10.2022)SP 296.1325800.2017 Buildings and structures. Accidental actions. Moscow: Minstroy RF, 2017. URL: https://docs.cntd.ru/document/555600219 (Accessed on 18.10.2022)SP 385.132580.2018 Protection of buildings and structures against progressive collapse. Design code. Basic statements. Moscow: Minstroy RF, 2018. URL: https://docs.cntd.ru/document/551394640 (дата обращения 18.10.2022)SP 385.132580.2018 Protection of buildings and structures against progressive collapse. Design code. Basic statements. Moscow: Minstroy RF, 2018. URL: https://docs.cntd.ru/document/551394640 (Accessed on 18.10.2022)Phama A.T., Tana K.H., Jun Yu J. Numerical investigations on static and dynamic responses of reinforced concrete sub-assemblages under progressive collapse // Engineering Structures. 2017. Vol. 149. Pp. 2-20. doi: 10.1016/j.eng-struct.2016.07.042Phama A.T., Tana K.H., Jun Yu J. Numerical investigations on static and dynamic responses of reinforced concrete sub-assemblages under progressive collapse. Engineering Structures. 2017. Vol. 149. Pp. 2-20. doi: 10.1016/j.eng-struct.2016.07.042Al-Salloum Y. A., Abbas H., Almusallam T. H., Ngo T., Mendis P. Progressive collapse analysis of a typical RC highrise tower // Journal of King Saud University - Engineering Sciences. 2017. Vol. 29. Pp. 313-320. doi: 10.1016/j.jksues.2017.06.005Al-Salloum Y. A., Abbas H., Almusallam T. H., Ngo T., Mendis P. Progressive collapse analysis of a typical RC high-rise tower. Journal of King Saud University - Engineering Sciences. 2017. Vol. 29. Pp. 313-320. doi: 10.1016/j.jksues.2017.06.005Dinua F., Marginean I., Dubina D., Kovacs A., Ghicioi E. Experimental testing and numerical modeling of steel frames under close-in detonations // Procedia Engineering. 2017. Vol. 210, pp. 377-385. Doi: 10.1016/j.proeng.2017.11.091Dinua F., Marginean I., Dubina D., Kovacs A., Ghicioi E. Experimental testing and numerical modeling of steel frames under close-in detonations. Procedia Engineering. 2017. Vol. 210, pp. 377-385. Doi: 10.1016/j.proeng.2017.11.091Goel M. D., Agrawal D., Choubey A. Collapse Behavior of RCC Building under Blast Load // Procedia Engineering. 2017. Vol. 173, pp. 1943-1950. Doi: 10.1016/j.proeng.2016.12.256Goel M. D., Agrawal D., Choubey A. Collapse Behavior of RCC Building under Blast Load. Procedia Engineering. 2017. Vol. 173, pp. 1943-1950. Doi: 10.1016/j.proeng.2016.12.256Elsanadedy H. M., Almusallam T. H., Alharbi Y. R., Al-Salloum Y. A., Abbas H. Progressive collapse potential of a typical steel building due to blast attacks // Journal of Constructional Steel Research. 2014. Vol. 101, pp. 143-157. Doi: 10.1016/j.jcsr.2014.05.005Elsanadedy H. M., Almusallam T. H., Alharbi Y. R., Al-Salloum Y. A., Abbas H. Progressive collapse potential of a typical steel building due to blast attacks. Journal of Constructional Steel Research. 2014. Vol. 101, pp. 143-157. Doi: 10.1016/j.jcsr.2014.05.005Шапиро Г.И., Обухова Л.В., Эйсман Ю.А., Сиротина Е.В. Защита от прогрессирующего обрушения жилых домов первого периода индустриального домостроения серий 1-510, 1-511, 1-515 // Промышленное и гражданское строительство. 2006. No4. С.32-35.Shapiro G.I., Obuhova L.V., Eysman Yu.A., Sirotina E.V. Protection against progressive collapse of residential buildings of the first period of industrial housing construction series 1-510, 1-511, 1-515. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitel'stvo. 2006. no 4. P.32-35.Kolchunov V.I., Savin S.Y. Dynamic effects in a composite two-component rods which appear when local fracture of the matrix is occurred // Journal of Applied Engineering Science. 2017. Vol 15, No 3, pp: 325-331. doi:10.5937/jaes15-14602Kolchunov V.I., Savin S.Y. Dynamic effects in a composite two-component rods which appear when local fracture of the matrix is occurred. Journal of Applied Engineering Science. 2017. Vol 15, No 3, pp: 325-331. doi:10.5937/jaes15-14602Бондаренко В.М., Клюева Н.В. К расчету сооружений, меняющих расчетную схему вследствие коррозионного повреждения. Известия вузов. Строительство. 2008. No1, С. 4-12.Bondarenko V.M., Klyueva N.V. To the calculation of structures that change the design scheme due to corrosion damage. News of higher educational institutions. Construction. 2008. no. 1, P. 4-12.Бондаренко В.М., Колчунов В.И. Экспозиция живучести железобетона // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2007. No5, С. 4-8.Bondarenko V.M., Kolchunov V.I. Exposition of reinforced concrete robustness. News of higher educational institutions. Construction. 2007. No. 5, P. 4-8.Селяев В. П., Селяев П. В., Алимов М. Ф., Сорокин Е. В. Оценка остаточного ресурса железобетонных изгибаемых элементов, подверженных действию хлоридной коррозии // Строительство и реконструкция. 2017. No6. С. 49-58.Selyaev V.P., Selyaev P.V., Alimov M.F., Sorokin E.V. Estimation of residual resources of reinforced concrete bending elements subjected to the action of chloride corrosion. Building and Reconstruction. 2017. No 6. P. 49-58.Чупичев О.Б. Модели расчета силового сопротивления поврежденного коррозией железо-бетонного элемента // Строительство и реконструкция. 2010. No 1. С. 55–59.Chupichev O.B. Models for calculating the force resistance of a corrosion-damaged reinforced concrete element. Building and Reconstruction. 2010. No 1. P. 55–59.СП 63.13330.2018 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Москва: Минстрой РФ, 2020. 150 с.SP 63.13330.2018 SNiP 52-01-2003 Concrete and reinforced concrete structures. General provisions. Moscow: Minstroy RF, 2020. 150 p.ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения. М.: ОАО «НИЦ «Строительство»», 2019. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200115736 (дата обращения 18.10.2022)GOST 27751-2014 Reliability of building structures and foundations. Basic provisions. Moscow: JSC “Re-search Center” Construction ", 2019. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200115736 (Accessed on 18.10.2022)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.