ACI 318-19 Sez. 8.4.1.5 e 8.4.1.6 raccomandano l'uso di strisce di colonna e strisce centrali per la progettazione di lastre bidirezionali. Le strisce di colonna includono una larghezza di 0.25lmin su entrambi i lati della linea centrale della colonna. Una striscia centrale è posizionata tra due strisce di colonna. Allo stesso modo, anche il CSA A23.3:19 specifica larghezze delle strisce di colonna come 0.25lmin mentre la striscia centrale è l'area delimitata da due strisce di colonna.
Approccio delle Superfici RF-CONCRETE
L'approccio di progettazione predefinito nel modulo RF-CONCRETE Superficie è la progettazione di lastre bidirezionali. Il programma FEA principale RFEM esegue un'analisi completa agli elementi finiti per determinare le forze interne di base come mx e my per tutti gli elementi di superficie 2D all'interno del modello. Le forze interne di base definite dagli assi locali delle superfici (x, y e z) sono ulteriormente trasformate in forze interne principali come m1 e m2 relative agli assi principali 1 e 2. Maggiori informazioni sulla trasformazione sono disponibili nel Manuale Online di RFEM:
RF-CONCRETE Superfici calcola ulteriormente i momenti di progetto finali sia per i lati superiore che inferiore della lastra orientati lungo le direzioni di rinforzo definite. Si veda il Manuale Online di RF-CONCRETE Superfici 2.4.1 Forze Interne di Progetto per informazioni dettagliate su questo flusso di calcolo:
I momenti di progetto finali sono considerati in ogni punto della mesh FE come una striscia di larghezza di 1 ft (o 1 m) nella direzione dell'armatura longitudinale. Il rinforzo lungo questa striscia viene determinato sulla base di questo momento di progetto insieme a considerazioni dallo standard di progettazione, come i minimi di armatura. Le unità per l'armatura sono date in [area di rinforzo / larghezza], che è in²/ft (o cm²/m). Il rinforzo richiesto in ogni punto della mesh FE è fornito in rappresentazione grafica utilizzando linee di contorno colorate.
Gli ingegneri potrebbero essere interessati a considerare una larghezza di progetto maggiore piuttosto che il predefinito di 1 ft (o 1 m) come consentono L'ACI 318-19 o il CSA A23.3:19 per un approccio più semplificato.
Strisce di Progetto con Travi di Risultato in RF-CONCRETE Membri
Le travi di risultato hanno la capacità di sommare tutte le forze interne di un elemento di lastra su una lunghezza e larghezza scelte. Le travi di risultato non contribuiscono alla rigidità della struttura o influenzano la distribuzione dei carichi. Piuttosto, possono essere usate come strumento di valutazione del risultato. Vedi il Manuale di Aiuto Online di RFEM 4.17 Membri per una spiegazione dettagliata di questo tipo di membro:
Una trave di risultato può essere disegnata direttamente sull'elemento di lastra. Il tipo di sezione trasversale e il materiale possono essere una selezione arbitraria. Il tipo di membro deve essere impostato su "trave di risultato". L'opzione "Entro il cuboide – generale" dovrebbe essere ulteriormente selezionata con la larghezza Y impostata sulla larghezza totale della striscia di progetto desiderata e l'altezza Z impostata per comprendere lo spessore della superficie. La/le superficie/i che la striscia di progetto si estende dovrebbero essere elencate nei "Oggetti Inclusi".
Guarda il Webinar RFEM 2: Modellazione Avanzata al minuto 38:14 per vedere un esempio simile di una trave di risultato applicata su un elemento di lastra.
Le travi di risultato possono ulteriormente essere progettate nel modulo RF-CONCRETE Membri come un elemento trave tipico.
Il rinforzo longitudinale sarà fornito secondo gli standard ACI 318 o CSA A23.3 basati sul momento flettente medio lungo la lunghezza della trave.
Molteplici travi di risultato possono essere create in entrambe le direzioni longitudinali e progettate nel Modulo RF-CONCRETE per applicare il metodo della striscia di progetto monodirezionale per elementi di lastra. Vedi Superficie 7 e Membro 6 nel modello scaricabile a fine articolo per questo esempio di trave di risultato.
Strisce di Progetto con Regioni di Media in RF-CONCRETE Superfici
L'alternativa alle travi di risultato è applicare regioni di media su una larghezza di striscia di progetto specificata. Le regioni di media mediano le forze interne sull'area designata su un elemento di superficie che può ulteriormente essere considerata per la progettazione in RF-CONCRETE Superfici. Maggiori informazioni sulle regioni di media sono disponibili nel Manuale di Aiuto Online di RFEM 9.7.3 Regioni di Media:
Le regioni di media sono benefiche per situazioni di singolarità. Vedi articoli aggiuntivi sulle "regioni di media" nella Knowledge Base:
Possono anche essere considerate nel modulo RF-CONCRETE Superfici per livellare alti picchi in forze interne e sollecitazioni che non si verificherebbero in situazioni reali a causa di una migliore distribuzione dei carichi che un software FEA non può catturare per impostazione predefinita. Vedi il webinar di Progettazione del Calcestruzzo CSA A23.3:19 in RFEM al minuto 56:10 per vedere un esempio di regioni di media e singolarità per la progettazione di calcestruzzo armato.
Inoltre, la Superficie 9 nel modello scaricabile applica l'uso di regioni di media solo attorno alle intersezioni colonna-soletta per evitare elevate richieste di rinforzo di picco. Le forze interne sono mediate in tutte le direzioni su un'area di 2 ft ⋅ 2 ft.
Le regioni di media possono anche essere usate per replicare strisce di progetto per considerazioni di rinforzo. La Superficie 8 è identica alla Superficie 9 nel modello scaricabile. Tuttavia, le strisce di progetto sono applicate lungo l'intera larghezza e lunghezza della lastra in entrambe le direzioni X e Y piuttosto che solo in posizioni di singolarità. La larghezza della striscia di progetto sarebbe impostata dall'utente e probabilmente considererebbe le raccomandazioni di ACI 318 e CSA A23.3.
È anche estremamente importante dare particolare considerazione ai dettagli delle "Direzioni e Forze per la Mediatura" nella casella di dialogo Modifica Regione di Media. Le strisce di progetto sono intese per un progetto monodirezionale. Pertanto, le regioni di media dovrebbero considerare solo la media delle forze interne nella direzione corrispondente. Ciò può essere impostato allineando l'asse locale della regione di media con l'asse locale perpendicolare della superficie (ad esempio, asse u della regione di media con asse y della superficie). Queste impostazioni dipenderanno dall'orientamento degli elementi nel modello utilizzato. Le forze interne rilevanti saranno mediate sulla larghezza della striscia di progetto.
La visualizzazione delle forze interne di base delle superfici, come i momenti flettenti sull'asse x (mx), mostra una differenza significativa per valori predefiniti lungo un taglio di sezione che include forze di picco elevate (Superficie 9) rispetto ai valori del taglio di sezione mediati su una larghezza di regione di media (Superficie 8).
Il progetto del rinforzo in RF-CONCRETE Superfici può considerare le regioni di media selezionando questa opzione nelle impostazioni "Dettagli" all'interno del modulo. Il progetto considererà quindi le regioni di media implementate sulla superficie. Detto questo, sebbene le regioni di media influenzeranno direttamente le forze interne di base lungo gli assi x e y della superficie, questi non sono i valori utilizzati per il progetto finale. Invece, vengono utilizzate le forze interne di progetto finali, derivate da momenti flettenti massimi e minimi non necessariamente orientati lungo gli assi x e y. Non è possibile eliminare la progettazione bidirezionale nel modulo. Le regioni di media utilizzate come strisce di progetto forniranno una migliore uniformità al progetto del rinforzo, ma non sono un progetto monodirezionale rigido.
Conclusione
RF-CONCRETE Superfici è un modulo di progettazione di lastre rinforzate bidirezionali per impostazione predefinita. Il rinforzo richiesto dall'analisi sarà fornito sia nell'output numerico che grafico in ogni punto della mesh degli elementi finiti basato sulle forze interne di progetto finali calcolate all'interno del modulo. Il modo ottimale per considerare il metodo della striscia di progetto per un vero progetto di calcestruzzo armato monodirezionale su una larghezza definita dall'utente è l'uso delle travi di risultato e del modulo aggiuntivo RF-CONCRETE Membri. L'alternativa è applicare le regioni di media all'interno del modello RFEM e attivare questa considerazione all'interno delle RF-CONCRETE Superfici. Questa ultima opzione migliorerà la media delle forze interne sulla larghezza di una striscia di progetto, ma la progettazione bidirezionale sarà ancora considerata nel processo di progettazione del rinforzo.