Wymiarowanie słupa żelbetowego zgodnie z ACI 318-19 w RFEM 6

Artykuł techniczny na temat analizy statyczno-wytrzymałościowej w programach Dlubal Software

  • Baza informacji

Artykuł o tematyce technicznej

Artykuł został przetłumaczony przez Google Translator

Podgląd oryginalnego tekstu

Przy użyciu rozszerzenia Wymiarowanie betonu możliwe jest wymiarowanie słupów betonowych zgodnie z ACI 318-19. Poniższy artykuł potwierdzi obliczenia zbrojenia w dodatku Wymiarowanie betonu krok po kroku, zgodnie z normą ACI 318-19, w tym wymagane zbrojenie podłużne, pole przekroju brutto i rozmiar/rozstaw ściągów.

Analiza słupów betonowych

Zbrojony słup z betonu ściągowego jest zaprojektowany tak, aby przenosić osiowe obciążenie własne i ruchome wynoszące odpowiednio 135 i 175 kip, przy użyciu kombinacji SGN i współczynników LRFD obciążeń zgodnie z ACI 318-19 [1] , jak pokazano na rysunku 01. Beton ma wytrzymałość na ściskanie f'c 4 ksi, podczas gdy stal zbrojeniowa ma granicę plastyczności fy równą 60 ksi. Wstępnie zakłada się, że udział zbrojenia stalowego wynosi 2%.

Projektowanie wymiarów

Na początek należy obliczyć wymiary przekroju. Kwadratowa kolumna ściągowa jest określana jako podlegająca ściskaniu, ponieważ wszystkie obciążenia osiowe są ściśle ściskane. Zgodnie z tabelą 21.2.2 [1] współczynnik redukcji wytrzymałości Φ jest równy 0,65. Podczas określania maksymalnej wytrzymałości osiowej odwołuje się do tabeli 22.4.2 [1] , w której współczynnik α (α) jest równy 0,80. Teraz można obliczyć obciążenie obliczeniowe Pu .

Pu = 1,2 (135) + 1,6 (175) = 442 kipów

Na podstawie tych współczynników Pu jest równe 442 kip. Następnie przekrój brutto Ag korzystając z równania 22.4.2.2.

obciążenie obliczeniowe

Pu = (Φ) (α) [ 0.85 f'c (Ag - Ast) + fy Ast]

Z:

Φ - Współczynnik redukcji wytrzymałości

α - współczynnik alfa

f'c - Wytrzymałość na ściskanie

Ag - Przekrój brutto

Ast - Procentowe zbrojenie stalowe

442 kipy = (0,65) (0,80) [0,85 (4 kipy) (Ag - 0,02Ag ) + ((60 ksi) (0,02)Ag )]

ObliczającAg , otrzymujemy pole 188 na 2 . Następnie pobierany jest pierwiastek kwadratowy zAg i zaokrąglany w górę, aby uzyskać przekrój słupa o wymiarach 14 ”x 14”.

Wymagane zbrojenie stalowe

Teraz, gdyAg jest ustalone, powierzchnię zbrojenia stalowego Ast można obliczyć korzystając z równ. 22.4.2.2 poprzez podstawienie znanej wartości Ag = 196 do 2 i rozwiązanie go.

442 kip = (0,65) (0,80) [0,85 (4 kipy) (196 in 2 - Ast ) + ((60 ksi) (Ast ))]

Rozwiązanie dla Ast daje wartość 3,24 na 2 . Na tej podstawie można znaleźć liczbę prętów wymaganą do obliczeń. Zgodnie z sekcją 10.7.3.1 [1] kwadratowy słup ściągowy musi mieć co najmniej cztery pręty. W oparciu o to kryterium i minimalne wymagane pole powierzchni 3,24 na 2 , (8) nr 6 dla zbrojenia stalowego stosuje się pręty z Załącznika B [1] . Zapewnia to znajdujący się poniżej obszar zbrojenia.

Ast = 3,52 na 2

Wybór krawata

Określenie minimalnego rozmiaru stropów wymaga Sekcja 25.7.2.2 [1] . W poprzedniej sekcji wybraliśmy podłużne pręty nr 6, które są mniejsze niż pręty nr 10. Na podstawie tych informacji oraz przekroju wybieramy nr 3 dla ściągu.

Rozstaw prętów

Aby określić minimalny rozstaw (rozstawy) kotłów, patrz Sekcja 25.7.2.1 [1] . Ściągi, które składają się z odkształconych prętów, zamkniętych w pętli, muszą mieć odległość zgodną z (a) i (b) tego rozdziału.

(a) Odstęp w świetle musi być równy lub większy niż (4/3) dagg . Do tych obliczeń przyjmujemy średnicę kruszywa (dagg ) równą 3,00 in.

smin = (3/3) dagg = (3/3) (1,00 in.) = 1,33 in.

(b ) Rozstaw otworów nie powinien przekraczać minimum 16 db średnicy pręta łączącego, 48db pręta kotwiącego lub najmniejszego wymiaru pręta.

sMax = Min (16db , 48db , 14 in.)

16 db = 16 (0,75 cala) = 12 cali.

48 db = 48 (0,375 cala) = 18 cali.

Obliczony minimalny rozstaw ściągów w świetle wynosi 4,75 mm. a maksymalny obliczony rozstaw ściągów wynosi 12 cali. W przypadku tego projektu maksymalnie 12 cm. ponieważ decydujące jest rozstawie krawatów.

Sprawdzenie szczegółów

Teraz można przeprowadzić szczegółową kontrolę w celu zweryfikowania procentowego udziału zbrojenia. Aby spełnić wymagania normy ACI 318-19 [1] , wymagany udział procentowy stali musi mieścić się w przedziale od 1% do 8%.

Procentowy udział stali

AstAg = 3.52 in2196 in2 = 0.01795 · 100  = 1.8 %

Z:

Ast = Całkowita powierzchnia niesprężonego zbrojenia podłużnego wraz z prętami lub kształtownikami oraz bez zbrojenia sprężającego

Ag - Przekrój brutto

Rozstaw prętów podłużnych

Na podstawie rozstawu otuliny oraz średnicy ściągi i prętów podłużnych można obliczyć maksymalny rozstaw prętów podłużnych.

Maksymalny rozstaw prętów wzdłużnych

14 in. - 2 (1.5 in.) - 2 (0.375 in.) - 3 (0.75 in.)2 = 4.00 in.

14 cm jest mniejsza niż 6 cali. co jest wymagane w punkcie 25.7.2.3 (a) [1] .

Minimalny podłużny rozstaw prętów można obliczyć według punktu 25.2.3 [1] , zgodnie z którym minimalny podłużny rozstaw słupów musi być co najmniej największy z (a) do (c).

(a) 1,5 cala

(b) 1,5 db = 1,5 (0,75 cala) = 1,125 cala.

(c) (4/3) db = (4/3) (1,00 in.) = 1,33 in.

Z tego względu minimalny rozstaw podłużnych prętów wynosi 500 mm.

Długość wywołania (Ld ) należy również obliczyć w odniesieniu do 25.4.9.2 [1] . Wartość ta będzie równa największej z (a) lub (b) obliczonej poniżej.

(a) Długość opracowania

Ldc = fy · ψr50 · λ · f'c · db = 60,000 psi · 1.050 · 1.0 · 4000 psi · 0.75 in. = 14.23 in.

Z:

fy - Określona granica plastyczności zbrojenia niesprężonego

ψr - współczynnik służący do modyfikacji długości rozwinięcia w oparciu o ograniczające zbrojenie

λ - współczynnik modyfikujący w celu odzwierciedlenia obniżonych właściwości mechanicznych betonu lekkiego w porównaniu z betonem zwykłym o tej samej wytrzymałości na ściskanie

f'c - Wytrzymałość na ściskanie

db - Średnica nominalna pręta, drutu lub splotu

(b) Długość opracowania

 mathrmL mathrmdc = 0,0003  cdot  mathrmf mathrmy  cdot  mathrm psi mathrmr  cdot  mathrmd mathrmb = 0,0003  cdot (60.000  mathrmpsi)  cdot (1,0)  cdot (0.75  mathrmin.) = 13,5  mathrmin.

Z:

fy - Określona granica plastyczności zbrojenia niesprężonego

ψr - współczynnik służący do modyfikacji długości rozwinięcia w oparciu o ograniczające zbrojenie

db - Średnica nominalna pręta, drutu lub splotu

W tym przykładzie (a) jest większą wartością, więc Ldc = 14.23 in.

W odniesieniu do 25.4.10.1 [1] długość rozwinięcia jest pomnożona przez stosunek wymaganego zbrojenia stalowego do przewidzianego zbrojenia stalowego.

Długość opracowania

Ldc = Ldc As, providedAs, required = (14.23 in.)1 ft.12 in.1.92 in.23.53 in.2 = 0.65 ft

Zbrojony słup ściągu jest w pełni zaprojektowany, a jego przekrój pokazano na rysunku 02.

Porównanie z programem RFEM

Alternatywą dla ręcznego wymiarowania kwadratowego słupa ryglanego jest wykorzystanie rozszerzenia Wymiarowanie betonu w programie RFEM 6 i przeprowadzenie obliczeń zgodnie z normą ACI 318-19 [1] . Przystawka określa zbrojenie wymagane, aby wytrzymać przyłożone obciążenia na słupie. Użytkownik musi wówczas ręcznie dostosować rozmieszczenie zbrojenia w celu uzyskania wymaganego zbrojenia.

Na podstawie przyłożonych obciążeń dla tego przykładu program RFEM 6 określił wymagane pole powierzchni zbrojenia podłużnego równą 3,24 na 2 . Długość zabudowania obliczona w dodatku Wymiarowanie betonu jest równa 0,81 m. Rozbieżność w stosunku do długości rozwarcia obliczonej za pomocą równań analitycznych wynika z nieliniowych obliczeń programu z uwzględnieniem współczynnika częściowego γ. Współczynnik γ jest stosunkiem sił wewnętrznych od nośności do oddziaływań zaczerpniętych z programu RFEM. Długość wywołania w dodatku Wymiarowanie betonu znajduje się poprzez pomnożenie odwrotnej wartości współczynnika gamma przez długość wyznaczoną z 25.4.9.2 [1] . Podgląd tej długości i zbrojenia można zobaczyć odpowiednio na rysunkach 03 i 04.

Minimalna wymagana powierzchnia zbrojenia na ścinanie (Av,min ) dla pręta w ramach rozszerzenia do Wymiarowania betonu wynosi 0,14 cala 2 pręty i minimalny rozstaw (smax ) wynosi 12 cali. Wymagany układ zbrojenia na ścinanie pokazano na rysunku 05.

Autor

Alex Bacon, EIT

Alex Bacon, EIT

Inżynier wsparcia technicznego

Alex jest odpowiedzialny za szkolenie klientów, wsparcie techniczne i opracowywanie programów na rynek północnoamerykański.

Słowa kluczowe

RFEM 6 Wymiarowanie betonu ACI 318-19 Konstrukcje betonowe Słup betonowy Obliczenia

Literatura

[1]   Dlubal Software. (2017). Manual RF-CONCRETE Members. Tiefenbach.
[2]   ACI 318-19, Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary

Linki

Skomentuj...

Skomentuj...

  • Odwiedziny 970x
  • Zaktualizowane 20. kwietnia 2022

Kontakt

Skontaktuj się z firmą Dlubal

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady? Skontaktuj się z nami telefonicznie, mailowo, na czacie lub na forum lub znajdź sugerowane rozwiązania i przydatne wskazówki na stronie FAQ, dostępnej przez całą dobę.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

[email protected]

Szkolenia online | Angielski

Eurokod 2 | Konstrukcje betonowe zgodnie z DIN EN 1992-1-1

Szkolenie online 12. sierpnia 2022 8:30 - 12:30 CEST

Raport z obliczeń w RFEM 6 i RSTAB 9

Raport z obliczeń w RFEM 6 i RSTAB 9

Webinar 25. sierpnia 2022 12:00 - 13:00 CEST

Event Invitation

VIII Konferencja Techniczna PIKS

Konferencje 30. sierpnia 2022 - 31. sierpnia 2022

Szkolenia online | Angielski

Eurokod 3 | Konstrukcje stalowe zgodnie z DIN EN 1993-1-1

Szkolenie online 8. września 2022 9:00 - 13:00 CEST

Webservices i API w RFEM 6

Webservices i API w RFEM 6

Webinar 14. września 2022 12:00 - 13:00 CEST

Event Invitation

13th Central European Congress on Concrete Engineering

Konferencje 13. września 2022 - 14. września 2022

Szkolenia online | Angielski

Eurokod 5 | Konstrukcje drewniane zgodnie z DIN EN 1995-1-1

Szkolenie online 15. września 2022 9:00 - 13:00 CEST

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Analiza dynamiczna i obliczenia sejsmiczne zgodnie z EC 8

Szkolenie online 21. września 2022 9:00 - 13:00 CEST

Analiza połączeń z rozszerzeniem Połączenia stalowe w RFEM 6

Analiza połączeń z rozszerzeniem Połączenia stalowe w RFEM 6

Webinar 6. października 2022 12:00 - 13:00 CEST

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Informacje ogólne

Szkolenie online 7. października 2022 9:00 - 13:00 CEST

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do wymiarowania prętów

Szkolenie online 12. października 2022 16:00 - 19:00 CEST

Szkolenie online | Angielski

Eurokod 2 | Konstrukcje betonowe zgodnie z DIN EN 1992-1-1

Szkolenie online 18. października 2022 9:00 - 13:00 CEST

Szkolenie online | Angielski

RSECTION | Studenci | Wprowadzenie do teorii wytrzymałości

Szkolenie online 19. października 2022 16:00 - 19:00 CEST

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do MES

Szkolenie online 27. października 2022 16:00 - 19:00 CEST

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do wymiarowania stali

Szkolenie online 10. listopada 2022 16:00 - 17:00 CET

Szkolenia online | Angielski

Eurokod 3 | Konstrukcje stalowe zgodnie z DIN EN 1993-1-1

Szkolenie online 17. listopada 2022 9:00 - 13:00 CET

RFEM 6
Hala z dachem łukowym

Program główny

Program do analizy statyczno-wytrzymałościowej RFEM 6 jest podstawą systemu modułowego oprogramowania.
Program główny RFEM 6 służy do definiowania konstrukcji, materiałów i obciążeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych składających się z płyt, ścian, powłok i prętów.
Program umożliwia wymiarowanie konstrukcji złożonych oraz elementów bryłowych i kontaktowych.

Cena pierwszej licencji
3 990,00 USD
RFEM 6
Renderowanie prętów zbrojeniowych

Obliczenia

W rozszerzeniu Projektowanie konstrukcji betonowych możliwe jest przeprowadzanie obliczeń zgodnie z normami międzynarodowymi.
Możliwe jest projektowanie prętów, powierzchni i słupów, a także przeprowadzanie analizy przebicia i odkształcenia.

Cena pierwszej licencji
2 200,00 USD