Theoretical analysis of existing concepts to evaluate the non-failure of rc structures in operation

Abstract

Представлено теоретичний аналіз наявних концепцій оцінювання безвідмовності залізобетонних конструкцій, що перебувають в експлуатації. Для проведення аналізу автори розглянули низку наукових праць як українських, так і зарубіжних дослідників. Основну увагу звернуто на роботи, в яких модель стохастичної природи роботи залізобетонної конструкції містила випадкові параметри діючих навантажень (постійних й змінних), а також резерв її несучої здатності та експлуатаційної придатності (геометричні розміри поперечних перерізів конструктивних елементів, міцнісні та деформаційні характеристики матеріалів тощо). Серед інших, на думку авторів, важливими проблемами для аналізу окремої праці були обсяг статистичної вибірки випадкових параметрів, їхня кількість та вплив на результат дослідження, а також раціональність (за конкретних умов) прийнятого методу розрахунку ймовірності відмови (або безвідмовної роботи) залізобетонної конструкції, що перебуває в експлуатації. На основі опрацювання низки наукових праць, автори виділяють актуальність, переваги та недоліки запропонованих там концепцій оцінювання безвідмовності, а також формулюють висновки та рекомендації щодо подальших експериментально-теоретичних досліджень у цьому напрямі. Крім того, автори виявили, що значний вплив на ймовірність безвідмовної роботи тієї чи іншої залізобетонної конструкції, що перебуває в експлуатації, мають стохастичні параметри змінних кліматичних навантажень (температурного, снігового, вітрового та ожеледного – відповідно до актуальних метеорологічних даних), агресивного середовища (корозія залізобетону), механічних пошкоджень бетону та арматури, а також реологічних властивостей залізобетону як композитного матеріалу. Насамкінець у статті встановлено, що з погляду вдосконалення тих чи інших концепцій оцінювання безвідмовності, чисельне моделювання залізобетонних конструкцій, що перебуває в експлуатації, а також нелінійний розрахунок парметрів їхнього напружено-деформованого стану доцільно виконувати в сучасних ПК (типу ЛІРА-САПР, ANSYS, SCAD Office, Femap with NX Nastran тощо) методом скінчених елементів.

The article presents a theoretical analysis of existing concepts to evaluate the non-failure of RC structures in operation. To perform the analysis, the authors considered a number of scientific works of both Ukrainian and foreign researchers. The main focus was on works in which the model of the stochastic nature of the RC structure operation included random parameters of acting loads, as well as the reserve of its bearing capacity and serviceability (geometric dimensions of cross sections of constructive members, strength and deformation characteristics of materials, etc.). Among others, according to the authors, important problems in terms of analysis of a single work were the volume of statistical selection of random parameters, their number and impact on the study result, as well as rationality of the adopted method of calculating the probability of failure (or non-failure work) of RC structure in operation. Based on the processing of a number of scientific works, the authors highlight the relevance, advantages and disadvantages of the concepts of non-failure assessment proposed there, as well as the formulate the conclusions and recommendations for further experimental and theoretical research in this area.