Probability-based modeling of chloride-induced corrosion in concrete structures including parameters correlation

This paper presents a practical approach for probabilistic modeling of chloride-induced corrosion of steel reinforcement in concrete structures based on the first-order reliability method (FORM). The method enables to take into account the uncertainties in the parameters that govern the physical models of chloride ingress into concrete and corrosion of carbon steel including concrete diffusivity, concrete cover depth, surface chloride concentration and threshold chloride level for onset of corrosion. The governing parameters are modelled as random variables with different levels of correlation and the probability of corrosion is determined and compared to the predictions obtained by more rigorous approaches, such as second-order reliability method (SORM) and Monte Carlo simulation (MCS). The approach is applied to predict the level of corrosion in the top layer of reinforcing carbon steel of a highway bridge deck that was exposed to chlorides from deicing salts. The results illustrate the accuracy and efficiency of FORM when compared to SORM and MCS. The paper also shows that the impact of correlation between the chloride diffusivity and chloride threshold level on the corrosion probability is negligible and can be ignored.Nous pr\ue9sentons dans ce document une approche pratique \ue0 la mod\ue9lisation probabiliste de la corrosion induite par les chlorures dans les armatures d?acier des structures de b\ue9ton, approche fond\ue9e sur la m\ue9thode de fiabilit\ue9 de premier ordre (FORM). La m\ue9thode permet de prendre en compte les incertitudes dans les param\ue8tres qui gouvernent les mod\ue8les physiques de la p\ue9n\ue9tration des chlorures dans le b\ue9ton et de la corrosion de l?acier au carbone, y compris la diffusivit\ue9 du b\ue9ton, la profondeur d?enrobage du b\ue9ton, la concentration \ue0 la surface des chlorures et le niveau-seuil des chlorures pour que puisse d\ue9buter la corrosion. Les param\ue8tres r\ue9gissant sont mod\ue9lis\ue9s en tant que variables al\ue9atoires, avec diff\ue9rents niveaux de corr\ue9lation, et la probabilit\ue9 de la corrosion est d\ue9termin\ue9e et compar\ue9e aux pr\ue9dictions obtenues au moyen d?approches plus rigoureuses, comme la m\ue9thode de fiabilit\ue9 de second ordre (SORM) et la m\ue9thode de Monte Carlo (MCS). L?approche est appliqu\ue9e \ue0 la pr\ue9diction du niveau de corrosion dans la couche sup\ue9rieure de l?acier au carbone d?armature d?un tablier de pont routier ayant \ue9t\ue9 expos\ue9 \ue0 des chlorures provenant de sels de d\ue9gla\ue7age. Les r\ue9sultats d\ue9montrent la pr\ue9cision et l?efficacit\ue9 de la m\ue9thode FORM par rapport \ue0 la m\ue9thode SORM et \ue0 la MCS. Le document illustre en outre que l?incidence de la corr\ue9lation entre diffusivit\ue9 des chlorures et niveau-seuil des chlorures sur la probabilit\ue9 de la corrosion demeure n\ue9gligeable et peut \ueatre ignor\ue9e.Peer reviewed: YesNRC publication: Ye