Modeling the impact of damage to the concrete cover and the compressed rebar of a reinforced concrete beam in “LIRA-SAPR”

Abstract

Більшість сучасних будівель і споруд використовують залізобетонні елементи, які можуть зазнавати різноманітних пошкоджень під час експлуатації. Виникнення різноманітних пошкоджень призводить до небезпеки експлуатації будівель та споруд. У цьому дослідженні особливу увагу приділено аналізу залізобетонних балок із суцільними пошкодженнями поперечного перерізу балок за допомогою програмного комплексу LIRA-SAPR. Такі пошкодження охоплюють пошкодження захисного шару бетону та верхньої стисненої арматури, що мають велике практичне значення у майбутньому розрахунку оцінки залишкової несучої здатності та напружено-деформованого стану залізобетонних конструкцій. Моделювання залізобетонних елементів виконано методом скінченних елементів у програмному комплексі LIRA-SAPR. Результати дослідження містять аналіз напружень в залізобетонних балках без пошкоджень та з різними типами пошкоджень захисного шару бетону та верхнього стиснутого армування, а також порівняння максимальних напружень дослідних зразків із характеристичними значеннями міцності бетону та арматури. Аналіз результатів дослідження показав, що пошкодження захисного шару бетону по периметру перерізу балки призводить до істотного зниження несучої здатності балок. Це дослідження дає можливість виявити важливі закономірності, що стосуються впливу пошкоджень на міцність та деформаційну здатність конструкцій, а також точно оцінити напруження, які виникають в балці, залежно від параметрів пошкодження. Отримані результати мають велике практичне значення і можуть бути використані для подальших практичних досліджень із метою покращення методів оцінювання залишкової несучої здатності залізобетонних конструкцій, що допоможе знизити ризики руйнування таких елементів під час експлуатації.

Most modern buildings use reinforced concrete elements, which can sustain damage duringoperation, creating potential risks for their safe use. This article focuses on the analysis of reinforced concrete beams with cross-sectional damage using the LIRA-SAPR software suite. Special attention is given to the damage of the protective concrete layer and the top compressed reinforcement, which is crucial for assessing the residual load-bearing capacity and the stress-strain state of the structures. The modeling of reinforced concrete elements is performed using the finite element method. The obtained results have practical significance for further research and the improvement of methods for evaluating the residual load-bearing capacity of reinforced concrete structures, which will help reduce the risk of failure of such elements during operation.