10.14489/hb.2020.10.pp.040-044

2020, 10 октябрь (October)

DOI: 10.14489/hb.2020.10.pp.040-044

Соловьев С. А., Ярыгина О. В.
АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ИЗГИБАЕМОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ЭЛЕМЕНТА ПО УСЛОВИЮ ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ НА ОСНОВЕ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЯ
(c. 40-44)

Аннотация. Рассмотрен вероятностный подход к оценке надежности изгибаемого железобетонного элемента по критерию трещинообразования с использованием положений механики разрушения. Предложены две математические модели для расчета надежности: с определением критического коэффициента интенсивности напряжений напрямую и через расчетное сопротивление бетона изгибаемого железобетонного элемента. На основе регрессионного анализа установлена зависимость между критическим коэффициентом интенсивности напряжений и расчетным сопротивлением бетона, которая может быть использована при обследовании железобетонных элементов конструкций. Проанализировано влияние расчетного сопротивления прочности бетона при сжатии на вероятность наступления события в виде трещинообразования изгибаемого железобетонного элемента. Приведен численный пример расчета надежности железобетонной балки по критерию трещинообразования. Отмечено, что требуемый уровень надежности следует устанавливать для каждого объекта индивидуально, исходя из расчета допустимого риска с точки зрения экономических и неэкономических потерь.

Ключевые слова: надежность; вероятность отказа; механика разрушения; железобетон; безопасность; момент трещинообразования.

Solov’ev S. A., Yarygina О. V.
RELIABILITY ANALYSIS OF REINFORCED CONCRETE FLEXURAL ELEMENT ON CRACKING BASED ON FRACTURE MECHANICS
(pp. 40-44)

Abstract. The article describes a probabilistic approach to the reliability analysis of a flexural reinforced concrete element by the cracking criterion using the provisions of fracture mechanics. Two mathematical models of limit state are proposed for reliability analysis: with the evaluation of the critical stress intensity coefficient directly and through the design concrete compressive strength. On the basis of regression analysis, the relationship between the critical stress intensity coefficient and the design concrete compressive strength is established which can be used in the inspection of reinforced concrete structural elements. The influence of the design concrete compressive strength on the failure (cracking) probability of the flexural reinforced concrete element is analyzed. The numerical example of reliability analysis is given for the reinforced concrete beam by the criterion of cracking. It is noted that the required level of reliability should be set for each structural object individually based on the acceptable risk value using economic and non-economic losses.

Keywords: Reliability; Failure probability; Fracture mechanics; Reinforced concrete; Safety; Cracking.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

С. А. Соловьев, О. В. Ярыгина (Вологодский государственный университет, Вологда, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

S. A. Solov’ev, О. V. Yarygina (Vologda State University, Vologda, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. A Response-Surface-Based Structural Reliability Analysis Method by Using Non-probability Convex Model / Y. C. Bai, X. Han, C. Jiang, R. G. Bi // Applied Mathematical Modelling. 2014. V. 38, Is. 15 – 161. P. 3834 – 3847.
2. Proppe C. Markov Chain Monte Carlo Simulation Methods for Structural Reliability Analysis // Procedia Engineering. 2017. V. 199. P. 1122 – 1127.
3. Machine Learning Aided Static Structural Reliability Analysis for Functionally Graded Frame Structures / Q. Wang, Q. Li, D. Wu et al. // Applied Mathematical Modelling. 2020. V. 78. P. 792 – 815.
4. Zhang X., Wang L., Sorensen J. D. AKOIS: An Adaptive Kriging Oriented Importance Sampling Method for Structural System Reliability Analysis // Structural Safety. 2020. V. 82. DOI: 10.1016/j.strusafe.2019.101876
5. Farnam S. M., Rezaie F. Simulation of Crack Propagation in Prestressed Concrete Sleepers by Fracture Mechanics // Engineering Failure Analysis. 2019. V. 96. P. 109 – 117.
6. Пирадов К. А. Теоретические и экспериментальные основы механики разрушения бетона и железобетона. Тбилиси: Энергия, 1998. 355 с.
7. Пат. РФ 2324916 С1 МПК G01N 3/00. Способ определения критического коэффициента интенсивности напряжения в изделии / Варламов А. А., Круциляк Ю. М., Круциляк М. М.; патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова».
8. Уткин В. С., Каберова А. А., Соловьев С. А. Расчет надежности основания фундамента, сложенного просадочными грунтами, по критерию деформации // Геотехника. 2016. № 3. С. 18 – 25.
9. Соловьев С. А., Уткин В. С. Надежность буроинъекционной сваи с уширением по критерию осадки // Строительство и реконструкция. 2019. № 5(85). С. 85 – 95.
10. Utkin V. S., Solovyev S. A. Reliability Analysis of Existing Reinforced Concrete Beams on Normal Crack Length Criterion // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2017. V. 13, No. 2. С. 56 – 63.
11. Lee G., Jun K. S., Chung E. S. Robust Spatial Flood Vulnerability Assessment for Han River Using Fuzzy TOPSIS with -cut Level Set // Expert Systems with Applications. 2014. V. 41, Is. 21. P. 644 – 654.
12. Trbojevic V. M. Another Look at Risk and Structural Reliability Criteria // Structural Safety. 2009. V. 31, Is. 3. P. 245 – 250.

Eng

1. Bai Y. C., Han X., Jiang C., Bi R. G. (2014). A response-surface-based structural reliability analysis method by using non-probability convex model. Applied Mathematical Modelling, Vol. 38, 15 – 161, pp. 3834 – 3847.
2. Proppe C. (2017). Markov Chain Monte Carlo Simulation Methods for Structural Reliability Analysis. Procedia Engineering, Vol. 199, pp. 1122 – 1127.
3. Wang Q., Li Q., Wu D. et al. (2020). Machine learning aided static structural reliability analysis for functionally graded frame structures. Applied Mathematical Modelling, Vol. 78, pp. 792 – 815.
4. Zhang X., Wang L., Sorensen J. D. (2020). AKOIS: An adaptive Kriging oriented importance sampling method for structural system reliability analysis. Structural Safety, Vol. 82. DOI: 10.1016/j.strusafe.2019.101876
5. Farnam S. M., Rezaie F. (2019). Simulation of crack propagation in prestressed concrete sleepers by fracture mechanics. Engineering Failure Analysis, Vol. 96, pp. 109 – 117.
6. Piradov K. A. (1998). Theoretical and experimental foundations of the fracture mechanics of concrete and reinforced concrete. Tbilisi: Energiya. [in Russian language]
7. Varlamov A. A., Krutsilyak Yu. M., Krutsilyak M. M. Method for determining the critical stress intensity factor in a product. Ru Patent No. 2324916. Russian Federation. [in Russian language]
8. Utkin V. S., Kaberova A. A., Solov'ev S. A. (2016). Calculation of the reliability of the base of the foundation, folded by collapsing soils, according to the criterion of deformation. Geotekhnika, (3), pp. 18 – 25. [in Russian language]
9. Solov'ev S. A., Utkin V. S. (2019). Reliability of a bored injection pile with widening according to the settlement criterion. Stroitel'stvo i rekonstruktsiya, 85(5), pp. 85 – 95. [in Russian language]
10. Utkin V. S., Solov'ev S. A. (2017). Reliability analysis of existing reinforced concrete beams on normal crack length criterion. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, Vol. 13, (2), pp. 56 – 63.
11. Lee G., Jun K. S., Chung E. S. (2014). Robust spatial flood vulnerability assessment for Han River using fuzzy TOPSIS with α-cut level set. Expert Systems with Applications, Vol. 41, 21, pp. 644 – 654.
12. Trbojevic V. M. (2009). Another look at risk and structural reliability criteria. Structural Safety, Vol. 31, (3), pp. 245 – 250.

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/hb.2020.10.pp.040-044

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/hb.2020.10.pp.040-044

and fill out the form