ACI 318-19 Sekcja 8.4.1.5 i 8.4.1.6 zaleca stosowanie prętów kolumnowych i środkowych do projektowania płyt dwukierunkowych. Pręty kolumnowe obejmują szerokość 0.25lmin po obu stronach osi kolumny. Pręt środkowy jest umieszczony między dwoma prętami kolumnowymi. Podobnie, CSA A23.3:19 również określa szerokości prętów kolumnowych jako 0.25lmin, podczas gdy pręt środkowy to obszar ograniczony przez dwa pręty kolumnowe.
Podejście do powierzchni RF-CONCRETE
Domyślne podejście projektowe w module RF-CONCRETE Surface to projektowanie płyty dwukierunkowej. Główny program MES RFEM przeprowadza pełną analizę elementów skończonych, aby określić podstawowe siły wewnętrzne, takie jak mx i my dla wszystkich 2D elementów powierzchniowych w modelu. Podstawowe siły wewnętrzne zdefiniowane przez lokalne osie powierzchni (x, y i z) są dalej transformowane na główne siły wewnętrzne, takie jak m1 i m2 związane z głównymi osiami 1 i 2. Więcej informacji na temat tej transformacji można znaleźć w Online Manual RFEM:
RF-CONCRETE Surfaces dalej oblicza końcowe momenty projektowe dla obu górnych i dolnych stron płyty zorientowanych wzdłuż określonych kierunków zbrojenia. Zobacz w Online Manual 2.4.1 RF-CONCRETE Surfaces siły wewnętrzne projektu dla szczegółowych informacji na temat tego przepływu kalkulacji:
Końcowe momenty projektowe są rozważane na każdym punkcie siatki FE jako pasek o szerokości 1 ft (lub 1 m) w kierunku zbrojenia podłużnego. Zbrojenie wzdłuż tego paska jest określane na podstawie tego momentu projektowego wraz z rozważeniami ze standardu projektowego, takimi jak minimalna ilość zbrojenia. Jednostki dla podanego zbrojenia to [powierzchnia zbrojenia / szerokość], czyli in²/ft (lub cm²/m). Wymagane zbrojenie na każdym punkcie siatki FE jest przedstawione w formie graficznej za pomocą kolorowych linii konturowych.
Inżynierowie mogą być zainteresowani rozważeniem większej szerokości projektowej zamiast domyślnej 1 ft (lub 1 m), tak jak pozwala ACI 318-19 lub CSA A23.3:19 dla bardziej uproszczonego podejścia.
Pręty projektowe z belkami wynikowymi w RF-CONCRETE Members
Belki wynikowe mają możliwość sumowania wszystkich sił wewnętrznych elementu płyty na wybraną długość i szerokość. Belki wynikowe nie przyczyniają się do sztywności konstrukcji ani nie wpływają na rozkład obciążeń. Mogą jednak być używane jako narzędzie do oceny wyników. Zobacz, w jakim Online Manual 4.17 RFEM Członkowie znajduje się szczegółowe wyjaśnienie tego typu członka:
Belka wynikowa może być narysowana bezpośrednio nad elementem płyty. Typ przekroju i materiał mogą być dowolnym arbitralnym wyborem. Typ członka musi być ustawiony na "belkę wynikową". Opcja "Wewnątrz sześcianu – ogólna" powinna być dalej wybrana z szerokością Y ustawioną na całkowitą szerokość pożądanego pręta projektowego i wysokością Z ustawioną na obejmującą grubość powierzchni. Powierzchnia(y), które obejmuje pręt projektowy, powinna być wymieniona w "Uwzględnione obiekty".
Obejrzyj webinar RFEM 2: Zaawansowane Modelowanie w czasie 38:14, aby zobaczyć podobny przykład belki wynikowej zastosowanej na elemencie płyty.
Belki wynikowe mogą być dalej projektowane w module RF-CONCRETE Members jak typowy element belki.
Zbrojenie podłużne będzie dostarczone zgodnie ze standardami ACI 318 lub CSA A23.3 na podstawie średniego momentu zginającego wzdłuż długości belki.
Wiele belek wynikowych może być tworzonych w obu kierunkach podłużnych i projektowanych w module RF-CONCRETE, aby zastosować jednokierunkową metodę pasów projektowych dla elementów płytowych. Zobacz powierzchnię 7 i element 6 w modelu do pobrania na końcu artykułu dla tego przykładu belek wynikowych.
Pręty projektowe z regionami średnimi w RF-CONCRETE Surfaces
Alternatywą dla belek wynikowych jest zastosowanie regionów średnich na określonej szerokości pasów projektowych. Regiony średnie uśredniają siły wewnętrzne na wyznaczonym obszarze na elemencie powierzchniowym, które mogą być dalej rozważane w projektowaniu w RF-CONCRETE Surfaces. Przeczytaj więcej o regionach średnich w Online Manual 9.7.3 RFEM Regiony średnie:
Regiony średnie są korzystne w sytuacjach osobliwości. Zobacz dodatkowe artykuły na temat "regionów średnich" w Bazie Wiedzy:
Mogą one być również rozważane w module RF-CONCRETE Surfaces, aby wygładzić wysokie szczyty sił wewnętrznych i naprężeń, które nie występowałyby w rzeczywistych sytuacjach z powodu lepszego rozkładu obciążeń, którego oprogramowanie MES nie jest w stanie uchwycić domyślnie. Zobacz "Projektowanie betonu zbrojonego CSA A23.3:19" w webinarze RFEM w czasie 56:10, aby zobaczyć przykład regionów średnich i osobliwości dla projektu betonu zbrojonego.
Dodatkowo, powierzchnia 9 w modelu do pobrania stosuje użycie regionów średnich tylko wokół przecięć kolumna-płyta, aby uniknąć wysokich wymagań dotyczących zbrojenia. Siły wewnętrzne są uśredniane w wszystkich kierunkach na obszarze 2 ft ⋅ 2 ft.
Regiony średnie mogą być również używane do replikowania pasów projektowych dla rozważań zbrojenia. Powierzchnia 8 jest identyczna z powierzchnią 9 w modelu do pobrania. Jednak, pręty projektowe są zastosowane wzdłuż całej szerokości i długości płyty w obu kierunkach X i Y, a nie tylko w lokalizacjach osobliwości. Szerokość pasów projektowych byłaby ustalona przez użytkownika i prawdopodobnie uwzględniała rekomendacje z ACI 318 i CSA A23.3.
Również niezwykle ważne jest, aby zwrócić szczególną uwagę na "Kierunki i Siły do Uśredniania" w szczegółach w oknie dialogowym Edycja Regionu Średniego. Pasy projektowe są przeznaczone do projektu jednokierunkowego. Dlatego regiony średnie powinny brać pod uwagę tylko uśrednianie sił wewnętrznych w odpowiadającym kierunku. Można to ustawić przez wyrównanie lokalnej osi regionu średniego do prostopadłej lokalnej osi powierzchni (na przykład, oś u regionu średniego z osią y powierzchni). Te ustawienia będą zależeć od orientacji elementów w używanym modelu. Odpowiednie siły wewnętrzne będą uśredniane na szerokości pasa projektowego.
Wyświetlanie podstawowych sił wewnętrznych powierzchni, takich jak momenty zginające osi x (mx) pokazuje znaczną różnicę dla wartości domyślnych wzdłuż sekcji obejmującej wysokie siły szczytowe (Powierzchnia 9) w porównaniu z wartościami sekcji uśrednionymi na szerokość regionu średniego (Powierzchnia 8).
Projektowanie zbrojenia w RF-CONCRETE Surfaces może uwzględniać regiony średnie przez wybranie tej opcji w ustawieniach "Szczegóły" w module. Projektowanie uwzględni wtedy zastosowane na powierzchni regiony średnie. Powiedziawszy to, chociaż regiony średnie bezpośrednio wpłyną na podstawowe siły wewnętrzne wzdłuż osi x i y powierzchni, nie są to wartości używane do końcowego projektu. Zamiast tego używane są końcowe projektowe siły wewnętrzne, które zostały wyprowadzone z maksymalnych i minimalnych momentów zginających niekoniecznie zorientowanych wzdłuż osi x i y. Nie jest możliwe wyeliminowanie projektu dwukierunkowego w module. Regiony średnie używane jako pasy projektowe zapewnią lepszą jednolitość projektu zbrojenia, ale nie są ścisłym projektem jednokierunkowym.
Wniosek
RF-CONCRETE Surfaces jest domyślnie modułem do projektowania płyt zbrojeniowych dwukierunkowych. Wymagane zbrojenie z analizy będzie dostarczone zarówno w numerycznej, jak i graficznej formie wyjściowej w każdym punkcie siatki elementu skończonego na podstawie końcowych projektowych sił wewnętrznych obliczonych w module. Optymalnym sposobem zastosowania metody pasów projektowych dla prawdziwego jednokierunkowego projektu betonu zbrojonego na określonej szerokości ustalonej przez użytkownika jest użycie belek wynikowych i modułu dodatkowego RF-CONCRETE Members. Alternatywą jest zastosowanie regionów średnich w modelu RFEM i aktywowanie tego uwzględnienia w RF-CONCRETE Surfaces. Ta ostatnia opcja poprawi uśrednianie sił wewnętrznych na szerokości pasa projektowego, ale projekt dwukierunkowy nadal będzie uwzględniony w procesie projektowania zbrojenia.