Computational model of corrosion damage in the reinforced concrete

• Autorzy: Krykowski T.

Warianty tytułu

PL

Model obliczeniowy degradacji konstrukcji żelbetowych wskutek korozji zbrojenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This work outlines the theoretical model based on the theory of multicomponent media allowing for description of elastic-plastic electrochemical corrosion degradation with diffusion in the reinforced concrete structures. The form of the Helmholtz free energy is presented as a function of degradation parameter and part of elastic, plastic and diffusion energies. The description of degradation parameters and their evolution is also proposed here. The strong and weak boundary value problem and the linearized form of boundary value problem have been formulated in the form convenient for computer implementation. Finally, the exemplary analysis is performed.

PL

Przedstawiono model teoretyczny, bazujący na teorii ośrodków wieloskładnikowych, pozwalający na opis sprężysto-plastycznej degradacji konstrukcji żelbetowych, spowodowanej korozją elektrochemiczną z uwzględnieniem dyfuzji. Zaproponowano postać energii swobodnej Helmholtza jako funkcji parametrów degradacji, części energii sprężystej, plastycznej oraz dyfuzyjnej, a także podano sposób opisu parametrów degradacji i ich ewolucji. Sformułowano również problem brzegowy, ujęcie wariacyjne problemu oraz zlinearyzowaną postać równań wariacyjnych w wersji dogodnej do implementacji komputerowej. Finalnie przedstawiono przykładową analizę numeryczną problemu.

Słowa kluczowe

EN

concrete structures; corrosion; thermodynamical model; computational model

PL

model obliczeniowy; konstrukcja żelbetowa; uszkodzenie; korozja zbrojenia

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 52, nr 2
• Strony: 319--337
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., il.

Twórcy

autor

Krykowski T.

• Department of Civil Engineering, Department of Theory of Structures, Silesian University of Technology, Gliwice,

Bibliografia

• 1. B. MARTÍN PÉREZ, S. J. PANTAZOPOULOU, M. D. A. THOMAS, Numerical solution of mass transport equations in concrete structures, Computer and Structures, 79, 1251-1264, 2001.
• 2. R. CAPOZUCCA, Damage to reinforced concrete due to reinforcement corrosion, Construction and Building materials, 9, 5, 295-303, 1995.
• 3. K. MAEKAWA, T. ISHIDA, T. KISHI, Multi-scale modeling of concrete performance, integrated material and structural mechanics, Journal of Advanced Concrete Technology, l, 2, 91-126, 2003.
• 4. A. ZYBURA, Degradacja żelbetu w warunkach korozyjnych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Praca habilitacyjna Z. 72, Gliwice 1990.
• 5. L. SANAVIA, B. A. SCHREFLER, P. STEINMANN, A formulation for an unsaturated porous medium undergoing large inelastic strains, Computational Mechanics, 28, 137-151, 2002.
• 6. R. M. BOWEN, Incompressible porous media model models by use of the theory of mixtures, Int. J. Eng. Sci., 18, 1129-1148, 1980.
• 7. R. DE BOER, Theory of porous media, Springer-Verlag, Berlin, 2000.
• 8. R. ČERNÝ, P. ROVNANÍKOVÁ, Transport processes in concrete, Spoon - Press, London and New York, 2002.
• 9. J. Jędrzejczyk-Kubik, Termomechanika przepływów jonowych, Roczniki Inżynierii Budowlanej, 2, 45-52, 2001.
• 10. J. KUBIK, Elementy termomechaniki, O. W. OPOLE, 2004.
• 11. J. KUBIK, Thermodiffusion flows in a solid with a dominant constituent, IfM, 44, Ruhr — Uni. Bochum, 1995.
• 12. W. B. KRÄTZIG, R. PÖLLING, Elasto-plastic damage-theories and elasto-plastic fracturing-theories -a comparison, Computational Material Science, 13, 117-131, 1998.
• 13. G. MESCHKE, R, LACKNER, H. A. MANG, An anisotropic elastoplastic-damage model for plain concrete, Int. J. Numer. Methods Eng., 42, 703-727, 1998.
• 14. W. J. Ju, On energy - based coupled elastoplastic damage theories: constitutive modeling and computational aspects, Int. J. Solids & Structures, 25, 7, 803-833, 1989.
• 15. J. C. SIMO, T. J. R. HUGHES, Computational inelasticity, Springer-Verlag, 1998.
• 16. J. LEMAITRE, Coupled elasto-plasticity and damage constitutive equations, Comp. Meth. in Appl. Mech. and Engin., 51, 31-49, 1985.
• 17. R. I. BORJA, E. ALARCÓN, A mathematical framework for finite strain elastoplastic consolidation. Part. 1: Balance laws, variational formulation and linearization, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., 122, 145-171, 1995.
• 18. J. E. MARSDEN, T. J. R. HUGHES, Mathematical foundations of elasticity, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 1983.
• 19. L. SANAVIA, B. A. SCHREFLER, P. STEINMANN, A formulation for an unsaturated porous medium undergoing large inelastic strains, Computational Mechanics, 28, 137-151, 2002.
• 20. G. HOFSTTETER, H. A. MANG, Computational mechanics of reinforced concrete structures, Vieweg & Sohn Verlagsgeselschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden 1995.
• 21. N. B. ROBERTS, C. ATKINS, V. HOGG, C. MIDDLETON, A proposed empirical corrosion model for reinforced concrete, Proc. Inst. Civ. Engrs. Structs & Bldgs, 140, 2000.
• 22. CEB-FIP Model Code 1990. Comite Euro-international du beton.
• 23. PN-B-03264: Konstrukcje żelbetowe i sprzężone. Obliczenia statyczne i projektowanie. PKN, grudzień 2002.