Analiza słupów betonowych
Zbrojony betonowy słup o przekroju kwadratowym został zaprojektowany tak, aby przenosić osiowe obciążenie stałe i obciążenie użytkowe o wartości odpowiednio 135 i 175 kips, przy użyciu kombinacji SGN i obliczeniowych obciążeń LRFD zgodnie z ACI 318-19 [1] , jak pokazano na Rysunku 01. Beton ma wytrzymałość na ściskanie f 'c równą 4 ksi, podczas gdy stal zbrojeniowa ma granicę plastyczności fy równą 60 ksi. Wstępnie przyjmuje się, że stopień zbrojenia stalowego wynosi 2%.
Projektowanie wymiarów
Najpierw należy obliczyć wymiary przekroju. Kwadratowy słup ściągowy jest sprawdzany jako ściskany, ponieważ wszystkie obciążenia osiowe są ściśle ściskane. Zgodnie z Tabelą 21.2.2 [1] współczynnik redukcji wytrzymałości Φ wynosi 0,65. Przy określaniu maksymalnej wytrzymałości osiowej należy odnieść się do tabeli 22.4.2.1 [1] , w której współczynnik α (α) wynosi 0,80. Teraz można obliczyć obciążenie obliczeniowe Pu.
Pu = 1,2 (135 k) + 1,6 (175 k)
Na podstawie tych współczynników Pu wynosi 442 kip. Następnie przekrój brutto Ag można obliczyć za pomocą równania. 22.4.2.2.
Pu = (Φ) (α) [0,85 f'c (Ag - Ast ) + fy Ast ]
442k = (0.65) (0.80) [0.85 (4 kips) (Ag - 0.02 Ag ) + ((60 ksi) (0.02) Ag )]
Obliczając dla Ag otrzymujemy pole 188 na2. Obliczamy pierwiastek kwadratowy z Ag i zaokrąglamy w górę, aby uzyskać przekrój 14” x 14” dla słupa.
Wymagane zbrojenie stalowe
Po określeniu Ag pole przekroju zbrojenia stalowego Ast można obliczyć za pomocą równania. 22.4.2.2 poprzez podstawienie znanej wartości Ag = 196 w2 i rozwiązywanie
442k = (0.65) (0.80) [0.85 (4 kips) (196 in2 - Ast ) + ((60 ksi) (Ast ))]
Obliczenie dla Ast daje wartość 3,24 na2. Na tej podstawie można określić liczbę prętów wymaganych do obliczeń. Zgodnie z rozdz. 10.7.3.1 [1] wymagane jest, aby kwadratowy słup ściągowy miał co najmniej cztery pręty. W oparciu o te kryteria i minimalne wymagane pole przekroju 3,24 na2, do zbrojenia stalowego stosuje się pręty (8) nr 6 z Załącznika A [1]. W ten sposób tworzone jest pole przekroju zbrojenia.
Ast = 3,52 na2
Wybór łącznika
Do określenia minimalnego rozmiaru łącznika potrzeba s w sekundach. 25.7.2.2 [1]. W poprzedniej sekcji wybraliśmy pręty podłużne nr 6, które są mniejsze niż pręty nr 10. Na podstawie tych informacji oraz przekroju wybieramy nr 3 dla ściągu.
Rozstaw ściągów
Aby określić minimalne rozstawy ściągów, patrz Sek. 25.7.2.1 [1]. Ściągi składające się z prętów o zamkniętych pętlach, odkształconych, muszą mieć rozstaw zgodny z (a) i (b) z tego rozdziału.
(a) Odstęp w świetle musi być równy lub większy niż (4/3) dagg. W tym celu przyjmiemy średnicę agregatu (dagg ) równą 1,00 cala.
smin = (4/3) dagg = (4/3) (1,00 in) = 1,33 in
(b) Odległość między środkami prętów nie powinna przekraczać 16db średnicy pręta podłużnego, 48db średnicy pręta łączącego lub najmniejszego wymiaru pręta.
sMax = Min (16db, 48db, 14 in)
16db = 16 (0,75 in) = 12 in
48db = 48 (0,375 in) = 18 in
Minimalny obliczony rozstaw ściągów w świetle wynosi 1.33 cala, a maksymalny obliczony rozstaw ściągów wynosi 12 cali. W tym przypadku decydujący jest maksymalny rozstaw ściągów wynoszący 12 cali.
Sprawdzenie szczegółu
Teraz można przeprowadzić kontrolę szczegółów w celu sprawdzenia procentowego zbrojenia. Wymagany udział stali musi wynosić od 1% do 8% w oparciu o wymagania ACI 318-14 [1] , aby był odpowiedni.
Udział stali =
OKPodłużny rozstaw prętów
Maksymalny rozstaw prętów podłużnych można obliczyć na podstawie rozstawu otuliny w świetle oraz średnicy ściągu i prętów podłużnych.
Maksymalny rozstaw prętów podłużnych:
4,00 cala jest mniejsze niż 6 cali, co jest wymagane zgodnie z 25.7.2.3 (a) [1]. OK
Minimalny podłużny rozstaw prętów można obliczyć zgodnie z punktem 25.2.3 [1] , zgodnie z którym minimalny rozstaw podłużny słupów musi być co najmniej największym z (a) do (c).
(a) 1,5 in
(b) 1,5 db = 1,5 (0,75 in) = 1,125 in
(c) (4/3) db = (4/3) (1,00 in) = 1,33 in
Z tego względu minimalny rozstaw prętów podłużnych wynosi 1,50 mm.
Długość wywołania (Ld ) należy również obliczyć w odniesieniu do 25.4.9.2 [1]. Będzie on równy większej z (a) lub (b) obliczonej poniżej.
(a)
(b)
W tym przykładzie (a) jest większą wartością, więc Ldc = 14,23 cala.
W odniesieniu do 25.4.10.1 [1] długość rozwinięcia jest mnożona przez stosunek wymaganego zbrojenia stalowego do założonego zbrojenia stalowego.
.
Słup ze zbrojonym ściągiem o przekroju kwadratowym jest w pełni zaprojektowany, a jego przekrój pokazano na rysunku 02.
Porównanie z RFEM
Alternatywą dla ręcznego wymiarowania słupa czworokątnego jest skorzystanie z modułu dodatkowego RF-CONCRETE Members i przeprowadzenie obliczeń zgodnie z ACI 318-14 [1]. Moduł określa zbrojenie wymagane dla przyłożonych obciążeń. Ponadto program oblicza zbrojenie w oparciu o zadane obciążenia osiowe słupa, uwzględniając jednocześnie wymagania dotyczące rozstawu określone w normie. W tabeli wyników użytkownik może wprowadzić niewielkie zmiany do rzeczywistego rozmieszczenia zbrojenia.
Na podstawie obciążeń przyłożonych dla tego przykładu moduł RF-CONCRETE Members określił wymagane pole przekroju zbrojenia podłużnego prętem na 1,92 in2, a użytkowe pole przekroju wynosi 3,53 in2. Długość zabudowy obliczona w module dodatkowym wynosi 1 m. Rozbieżność w stosunku do długości rozwinięcia obliczonej za pomocą równań analitycznych wynika z nieliniowych obliczeń programu z uwzględnieniem częściowego współczynnika γ. Współczynnik γ jest stosunkiem granicznych i działających sił wewnętrznych zaczerpnięty z programu RFEM. Długość wywołania w RF-CONCRETE Members jest obliczana poprzez pomnożenie odwrotności wartości gamma przez długość obliczoną na podstawie 25.4.9.2 [1]. Więcej informacji na temat tych obliczeń nieliniowych można znaleźć w pliku pomocy RF-CONCRETE Members, do którego link znajduje się poniżej. Podgląd tego zbrojenia można zobaczyć na rysunku 03.
Zbrojenie na ścinanie pręta w ramach RF-CONCRETE Members zostało obliczone jako (11) pręty nr 3 w rozstawie (s) 12 cali. Zaprojektowane zbrojenie na ścinanie pokazano na Rysunku 04.
![Rozpiętości na podstawie Rysunku 5.2 z [1]](/pl/webimage/039540/3493372/01_Abmessungen_EN.png?mw=512&hash=3cc425f1463bd5981b358d5889e3109e07ae1233)
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
