Overview of damage factors of reinforced concrete structures and their impact on load-bearing capacity

Abstract

Залізобетонні конструкції зазнають впливу численних факторів пошкодження, що безпосередньо впливають на їхню несучу здатність і довговічність. Основними причинами пошкоджень є корозія арматури, тріщиноутворення, механічні навантаження, вплив агресивного середовища, температурні коливання та довготривалі експлуатаційні процеси. Корозія арматури, спричинена проникненням хлоридів або карбонізацією, призводить до тріщин і руйнування бетонного прошарку, що змінює напружено-деформований стан конструкцій. Циклічні навантаження та повзучість бетону зумовлюють поступову деградацію матеріалу та виникнення мікротріщин, що в довгостроковій перспективі знижує несучу здатність конструкцій. Додатково негативно впливають агресивні середовища, зокрема сульфатна і кислотна атаки, які спричиняють хімічну корозію бетону, що зрештою порушує його структуру. Унаслідок високих температур, особливо під час пожежі, бетон втрачає міцність через руйнування його мікроструктури та спонтанне відколювання. Аналіз сучасних досліджень показує, що комп’ютерне моделювання пошкоджень – ефективний інструмент для прогнозування процесів деградації та для розроблення підходів до їх мінімізації. Визначено, що використання методів кінцевих елементів дає змогу враховувати широкий спектр чинників та точно оцінювати вплив пошкоджень на стан конструкцій. У статті наведено огляд основних механізмів та причин руйнування залізобетонних конструкцій та їхнього впливу на несучу здатність, що допомагає краще розуміти й оцінювати процеси, що відбуваються у матеріалах під дією експлуатаційних навантажень. Результати досліджень можуть бути використані для вдосконалення методів проєктування та розроблення ефективних стратегій (технологій) для підсилення, відновлення і ремонту залізобетонних конструкцій.

This review analyzes key factors contributing to damage in reinforced concrete (RC) structures, including reinforcement corrosion, chemical attacks, cyclic and long-term mechanical loads, and extreme temperature effects. The study highlights crack formation as a primary damage mechanism, leading to structural degradation. Advanced computational modeling techniques, such as finite element analysis, offer valuable insights into crack propagation and corrosion processes but require further refinement. Future research should focus on developing high-performance materials, improving corrosion protection methods, and refining predictive models. Additionally, sustainable rehabilitation techniques and experimental validation of damage mechanisms are essential for enhancing the durability and serviceability of RC structures.