ACI 318-19 Sec. 8.4.1.5 and 8.4.1.6 recommends using column and middle strips for two-way slab design. Stützenstreifen haben eine Breite von 0,25 lmin zu beiden Seiten der Stützenmittellinie. Zwischen zwei Stützenstreifen wird ein Mittelstreifen gesetzt. Ebenso sind im CSA A23.3:19 die Breiten von Stützenstreifen mit 0,25 lmin angegeben, wobei der mittlere Streifen die von zwei Stützenstreifen begrenzte Fläche darstellt.
Herangehensweise mit RF-BETON Flächen
Der Ansatz der Standardbemessung in RF-BETON Flächen ist die Plattenbemessung in zwei Richtungen. Das Hauptprogramm RFEM führt eine vollständige Analyse nach der Finite-Elemente-Methode durch, um die Grundschnittgrößen wie mx und my für alle 2D-Flächenelemente im Modell zu ermitteln. Die durch die lokalen Achsen der Flächen (x, y und z) definierten Grundschnittgrößen werden weiter in Hauptschnittgrößen wie m1 und m2 bezogen auf die Hauptachsen 1 und 2 umgewandelt. Weitere Informationen zu dieser Umwandlung finden Sie im RFEM-Online-Handbuch 8.16 Flächen - Hauptschnittgrößen.
Darüber hinaus berechnet RF-BETON Flächen die endgültigen Bemessungsmomente für die Plattenober- und Unterseiten entlang der definierten Bewehrungsrichtungen. Ausführliche Informationen zu diesem Berechnungsablauf finden Sie im Online-Handbuch RF-BETON Flächen 2.4.1 Platten – Bemessungsschnittgrößen. Die endgültigen Bemessungsmomente werden an jedem FE-Netzpunkt als 1 ft (bzw. 1 m) breiter Streifen in Richtung der Längsbewehrung berücksichtigt. The reinforcement along this strip is determined on the basis of this design moment along with considerations from the design standard, such as reinforcement minimums. The units for the reinforcement given are [reinforcement area / width], which is in²/ft (or cm²/m). Die erforderliche Bewehrung an jedem FE-Netzpunkt wird grafisch über farbige Isolinien bereitgestellt.
Vielleicht möchten Sie eine größere Bemessungsbreite als die Standardbreite von 1 ft (bzw. 1 m) in Betracht ziehen, wie es ja der ACI 318-19 oder der CSA A23.3:19 für einen vereinfachten Ansatz zulassen.
Bemessungsstreifen mit Ergebnisstäben in RF-BETON Stäbe
Ergebnisstäbe können alle Schnittgrößen eines Betonplattenelements über eine gewählte Länge und Breite summieren. Ergebnisstäbe tragen nicht zur Steifigkeit des Tragwerks bei und beeinflussen die Lastverteilung nicht. Sie können vielmehr als Instrument zur Ergebnisbewertung herangezogen werden. Eine ausführliche Erläuterung zu diesem Stabtyp finden Sie im RFEM-Online-Handbuch 4.17 Stäbe.
Ein Ergebnisstab kann direkt über das Plattenelement gezogen werden. Querschnittstyp und Material können frei gewählt werden. Der Stabtyp muss auf "Ergebnisstab" eingestellt sein. Weiterhin sollte die Option "Innerhalb des Quaders - allgemein" so ausgewählt sein, dass die Breite Y auf die Gesamtbreite des gewünschten Bemessungsstreifens und die Höhe Z auf die Erfassung der Flächendicke eingestellt ist. The surface(s) that the design strip spans over should be listed in the "Included Objects".
Im RFEM-Webinar 2: Advanced Modeling (in Englisch) sehen Sie bei 38:14 ein ähnliches Beispiel für einen Ergebnisstab, der über einem Plattenelement angewendet wird.
Des Weiteren können Ergebnisstäbe im Zusatzmodul RF-BETON Stäbe wie ein typisches Stabelement bemessen werden. Die Längsbewehrung wird gemäß den Normen ACI 318 oder CSA A23.3 beruhend auf dem mittleren Biegemoment entlang der Trägerlänge bereitgestellt.
Mehrfache Ergebnisstäbe können in beiden Längsrichtungen erzeugt und im Zusatzmodul RF-BETON bemessen werden, um das Verfahren zum einseitigen Bemessungsstreifen für Betonplattenelemente anzuwenden. Schauen Sie sich die Fläche 7 und den Stab 6 im Download-Modell am Ende dieses Beitrags an, um eine Vorstellung vom Ergebnisstab zu bekommen.
Bemessungsstreifen mit Glättungsbereichen in RF-BETON Flächen
Alternativ zu den Ergebnisstäben können Sie Glättungsbereiche über die angegebene Bemessungsstreifenbreite aufbringen. Glättungsbereiche mitteln die Schnittgrößen über einen bestimmten Bereich an einem Flächenelement, die dann in RF-BETON Flächen für die Bemessung weiter berücksichtigt werden können. Erfahren Sie mehr über die Glättungsbereiche im RFEM-Online-Handbuch 9.7.3 Glättungsbereich.
Glättungsbereiche sind für Situationen mit Singularitäten von Vorteil. Weitere Beiträge zum Thema "Glättungsbereiche" finden Sie in der Knowledge Base. They can also be considered in the RF-CONCRETE Surfaces module to smooth out high peaks in internal forces and stresses that would not occur in real-life situations due to better load distribution that an FEA software cannot capture by default. Ein Beispiel für Glättungsbereiche und Singularitäten bei der Stahlbetonbemessung ist im Webinar CSA A23.3:19 Concrete Design in RFEM (in Englisch) bei 56:10 zu sehen.
Darüber hinaus verwendet die Fläche 9 im Download-Modell Glättungsbereiche nur dort, wo die Stütze und die Platte sich überschneiden, um hohe Spitzen bei den Bewehrungsanforderungen zu vermeiden. Die Schnittgrößen werden in alle Richtungen über eine Fläche von 2 ft ⋅ 2 ft gemittelt.
Glättungsbereiche können auch verwendet werden, um Bemessungsstreifen bei der Berücksichtigung von Bewehrung abzugleichen. Im Download-Modell ist die Fläche 8 mit der Fläche 9 identisch. Bemessungsstreifen werden vielmehr als nur an Singularitätsstellen auch über die gesamte Plattenbreite und -länge sowohl in X- als auch in Y-Richtung aufgebracht. The width of the design strip would be set by the user and likely consider the recommendations from ACI 318 and CSA A23.3.
Besonders zu beachten sind auch die Angaben für die "Richtungen und Kräfte bei der Mittelung" im Dialog "Glättungsbereich bearbeiten". Bemessungsstreifen sind für die Bemessung in einer Richtung bestimmt. Daher sollten die Glättungsbereiche nur eine Durchschnittsermittlung der Schnittgrößen in die entsprechende Richtung berücksichtigen. This can be set by aligning the local axis of the average region to the perpendicular local axis of the surface (for example, average region's u-axis with surface's y-axis). Diese Einstellungen hängen von der Ausrichtung der Elemente im verwendeten Modell ab. Die relevanten Schnittgrößen werden über die Breite des Bemessungsstreifens gemittelt.
The display of the surfaces' basic internal forces such as the x-axis bending moments (mx) shows a significant difference for default values along a section cut including high peak forces (Surface 9) versus section cut values averaged out over an average region width (Surface 8).
Bei der Bewehrungsbemessung in RF-BETON Flächen können die Glättungsbereiche berücksichtigt werden, indem die entsprechende Option im Zusatzmodul bei den Einstellungen für "Details" ausgewählt wird. Der Nachweis berücksichtigt dann die Glättungsbereiche, die auf der Fläche implementiert sind. With this said, although average regions will directly affect the basic internal forces along the surface's x- and y-axis, these are not the values used for the final design. Rather, the final design internal forces are used which were derived from maximum and minimum bending moments not necessarily oriented along the x- and y-axis. Es ist nicht möglich, im Zusatzmodul die Bemessung in zwei Richtungen auszuschließen. The average regions used as design strips will provide better uniformity to the reinforcement design, but are not strict one-way design.
Fazit
RF-CONCRETE Surfaces is a two-way reinforcing slab design module by default. Required reinforcement from the analysis will be provided in both the numerical and graphical output at each finite element mesh point based on the final design internal forces calculated within the module. Die optimale Berücksichtigung des Verfahrens mit Bemessungsstreifen für eine echte Stahlbetonbemessung in nur eine Richtung über eine benutzerdefinierter Breite erfolgt mit Ergebnisstäben und dem Zusatzmodul RF-BETON Stäbe. Die Alternative besteht darin, Glättungsbereiche im RFEM-Modell anzuweden und die entsprechende Berücksichtigung in RF-BETON Flächen zu aktivieren. Letztere Option verbessert zwar die Schnittgrößenmittelung über die Breite eines Bemessungsstreifens, jedoch wird im Verlauf des Bewehrungsnachweises weiterhin eine Bemessung in zwei Richtungen berücksichtigt.
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