تحلیل هزینه چرخه عمر ترک ناشی از خوردگی یکنواخت کلریدی در تیر بتن آرمه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

خوردگی آرماتور، فرآیندی پیچیده و از مهم‌ترین عوامل شکست سازه‌های بتن مسلح است که باعث کاهش مقاومت و خدمت‌پذیری سازه می‌گردد. عرض ترک یک پارامتر مهم برای طراحی و ارزیابی عملکرد سازه‌های بتنی است. در این مقاله ابتدا مدلی تحلیلی برای محاسبه عرض ترک ناشی از خوردگی ارائه گردید. پیش‌بینی ترک در مراحل مختلف در طول انتشار ترک از سطح میلگرد تا سطح پوشش بتن مورد بررسی قرار می‌گیرد. از جمله ویژگی بارز این مدل این است که به طور مستقیم به فاکتورهای بحرانی موثر بر عرض ترک مربوط می‌شود.‌ در ادامه ضمن در نظر گرفتن عرض ترک به عنوان متغییر تصادفی در محاسبه احتمال ترک خوردگی سازه‌های بتنی که بر اساس فرآیند تصادفی گاما صورت می‌پذیرد، به بررسی هزینه‌های چرخه عمر و تعیین بازه بهینه تعمیر از طریق فرآیند تجدید، پرداخته می‌شود. همچنین اثر پارامترهای سازه‌ای شامل قطر میلگرد و نرخ خوردگی، بر احتمال گسیختگی سازه و هزینه‌های ناشی از خرابی در چرخه عمر بررسی می‌شود. نتایج حاکی از آن است که از بین این پارامترها، نرخ خوردگی بیشترین تاثیر را بر عرض ترک و هزینه چرخه عمر دارد. مادامی که نرخ خوردگی 16 برابر افزایش می‌یابد، زمان بهینه تعمیر 32 درصد کاهش می‌یابد. همچنین حدود مجاز خرابی که تعیین کننده آستانه انجام تعمیرات در سازه‌ها می‌باشد، تاثیر بسزایی در زمان بهینه تعمیر دارد به طوری که با افزایش 10 درصدی حدود مجاز، زمان بهینه تعمیر حدودا 2 برابر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Life-cycle cost analysis of cracking in a reinforced concrete beam under uniform chloride corrosion

نویسندگان [English]

  • Masoumeh Taghipour
  • Mehdi Dehestani
Faculty of Civil Engineering, Babol Noshirvani University of Technology
چکیده [English]

Corrosion of rebar is a complex process and one of the most important factors of failure of reinforced concrete structures which reduces the strength and serviceability of the structures. The crack width is an important parameter for designing and evaluating the performance of concrete structures. This paper presents an analytical model to calculate the crack width caused by corrosion. Crack propagation due to corrosion product expansion was investigated at different stages across the concrete cover starting from the reinforcing bar-concrete interface through to the surface. A merit of this model is that it is directly related to the factors that affect the corrosion induced cracking process. Then, the predicted crack width was chosen as a random variable in the calculation of structural failure probability using a stochastic gamma process, after which life cycle costs and the optimum repair period were determined using a renewal process. Furthermore, the effects of structural parameters, including rebar diameter and corrosion rate, on the probability of failure and maintenance costs were investigated, indicating that crack width and life cycle costs are most significantly affected by corrosion rate. That is, a 16-times increase in corrosion rate results in 32 percent reduction in repair time. Moreover, it is to be noted that increasing the allowable fracture limit by 10 percent resulted in the doubling of optimum repair time. In other words, the optimum repair period is significantly affected by the allowed fracture limit which indicates the threshold for structural repair.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Corrosion of reinforcement
  • Reliability
  • life cycle
  • probability of failure
  • corrosion rate