324x

001966

Алекс Бэкон, EIT

2025-07-14

Расчёт на продавливание в RFEM 6 в соответствии с ACI 318-19 и CSA A23.3:19 | Часть II

Эта статья описывает новые улучшения, внесенные в расчет на продавливание в RFEM 6, расширяя начальный набор функций, обсужденный в Части I. Эти обновления соответствуют положениям ACI 318-19 и CSA A23.3:19, предлагая улучшенную точность и более широкие возможности проектирования.

Что нового

Для повышения точности и гибкости проверки на пробивное разрушение были реализованы следующие улучшения:

Поддержка ACI 318: Проверки двухсторонней (пробивной) прочности на сдвиг согласно ACI 318-19 Раздел 22.6 теперь доступны для соединений плита-колонна и аналогичных случаев.
Поддержка CSA A23.3: Односторонние и двухсторонние проверки прочности на сдвиг согласно CSA A23.3 Пункт 13.3.2 теперь включены.
Учет арматуры: Теперь проектирование пробивного сдвига учитывает арматуру, что приводит к более точным и менее консервативным результатам в армированных зонах. Ранее арматура не учитывалась в проектировании на двухсторонний сдвиг.
Улучшенные параметры ввода для арматуры: Пользователи теперь могут непосредственно определять двухстороннюю арматуру по узлам, включая как вертикальные арматурные стержни, так и анкерные нагелы.
Расширенные типы узлов: Проверки на пробивной сдвиг теперь могут выполняться как для колонн, так и для стен, которые составляют раму плиты. Размеры для колонны или стены могут быть введены вручную и используются только в проверках на пробивной сдвиг.
Расширенные проверки прочности: Программное обеспечение теперь вычисляет пробивную прочность как с арматурой, так и без нее, и оба результата отображаются в подробностях проектирования.
Проверки на соответствие кодексу: Выполняются дополнительные детальные и предельные проверки в соответствии с ACI 318-19 и CSA A23.3-19.

Новый ввод для двухсторонней арматуры на сдвиг

RFEM 6 теперь позволяет напрямую вводить двухстороннюю арматуру на сдвиг по узлам, обеспечивая детальный контроль за геометрией арматуры и повышая точность расчетов на пробивной сдвиг.
Для определения этой арматуры отредактируйте соответствующий узел и включите Проектирование на пробивной сдвиг.

KB 001966 | Проверка на продавливание в RFEM 6 по ACI 318-19 и CSA A23.3:19 | Часть II

Редактировать узет - Проверка на пробой

Затем перейдите на вкладку Проектирование бетона – Узел пробивки, чтобы создать или отредактировать арматуру для пробивки.

KB 001966 | Расчёт на продавливание в RFEM 6 по ACI 318-19 и CSA A23.3:19 | Часть II

Расчёт железобетонных конструкций - Узел на продавливание

На этой вкладке:

Вы можете указать материал и размер арматурного стержня (слева).
Вы можете выбрать тип арматуры (справа), выбрав между «Анкерный нагель» или «Вертикальный».

Дополнительные опции запланированы для будущих релизов RFEM 6.

Опции для арматуры на продавливание

На вкладке Размещение:

Введите количество периметров (n_p).
Определите количество анкерных нагелей в каждом направлении на периметр.
Расстояние между периметрами может быть указано как множитель толщины поверхности или с помощью ввода абсолютных значений (S₁ и S).
Графический битмап справа показывает каждый ввод визуально для лучшего понимания.

KB 001966 | Расчёт на продавливание в RFEM 6 в соответствии с ACI 318-19 и CSA A23.3:19 | Часть II

Задание «Число периметров» на вкладке «Расположение»

На вкладке Проектирование бетона – Конфигурации, загруженная область узла пробивки может быть определена вручную как для колонн, так и для стен. Сюда входит установка поперечных размеров колонны или стены, вписанных в узел.

Примечание: Когда эти ручные вводы активированы, они переопределяют фактическую геометрию модели во время проверок проектирования на пробивной сдвиг. Это позволяет проектировщикам моделировать особые или консервативные предположения, если это необходимо.

Расчёт железобетонных конструкций - Вкладка "Конфигурация" - Нагруженная площадь узла на продавливание для ручного задания колонн и стен

Для визуального отображения арматуры на пробивной сдвиг в модели перейдите в:
Навигатор отображения → Модель → Типы для бетона

Это графически покажет арматуру в узлах, где активировано проектирование на пробивной сдвиг. На изображении ниже синие символы представляют арматуру на пробивной сдвиг, которая была определена.

Графическое отображение армирования на продавливание

Расширенные проверки проектирования прочности на пробивку

Ранние версии RFEM 6 проводили проверки на пробивной сдвиг без явного учета арматуры. Последние улучшения теперь предлагают следующие возможности:

Включение арматуры в расчеты: Программа теперь включает арматуру в расчетах на пробивную прочность, обеспечивая более эффективные и точные результаты. Для целей сравнения RFEM 6 все еще выполняет расчет без арматуры, и оба результата доступны в Подробностях проектирования.

Проверки оформления арматуры: ПО теперь проверяет соответствие детализации требованиям кода, включая расстояния между стержнями, анкерные устройства и ограничения на арматуру в соответствии с ACI 318-19 и CSA A23.3:19.

Требования к деталировке армирования на продавливание проверены для обеспечения надежности конструкции и соответствия нормам.

Проверка деталей арматуры

Графическое отображение арматурных областей: Требуемые (A_v,req) и предоставленные (A_p,prov) области арматуры теперь отображаются графически в соответствующих узлах, помогая пользователям визуально подтвердить соответствие требованиям проектирования.

Диаграмма, показывающая необходимое поперечное армирование для железобетонных балок, обозначенное A_v,req, демонстрирующая распределение нагрузки.

Требуемое арматура для сопротивления сдвигу (A_v,req)

3D модель, графически изображающая конфигурацию предусмотренного поперечного армирования в бетонной балке для расчёта конструкций.

Заданное армирование для поперечной силы (A_v,prov)

Пример

Этот раздел демонстрирует упрощенный пример проектирования на пробивной сдвиг, смоделированный в RFEM 6, и сравнивает его результаты с расчетами вручную на основе ACI 318-19.
Сценарий:
Монолитный железобетонный широкий фундамент для внутренней колонны, подверженной концентрированной осевой нагрузке. Проектирование предполагает, что пробивной сдвиг определяет требуемую толщину фундамента, а вклад арматуры в прочность на сдвиг не учитывается.
Дано:

Факторная нагрузка, P_u = 1 кип (сжатие)
Стандарт проектирования: ACI 318-19

Подробный вид железобетонного фундамент с ростверком, выполненного из монолита, спроектированного для поддержки внутренней строительной колонны.

Монолитный железобетонный фундамент плошадки для внутренней колонны

Шаг 1: Определение эффективной глубины (d)
Эффективная глубина, d, рассчитывается путем вычитания защитного слоя бетона и половины диаметра стержня из общей толщины плиты:

d = 24 и н . - 3 и н . - 1 и н . = 20 и н .

Глубина

Шаг 2: Определение критического периметра (b_o)
Критический периметр расположен на расстоянии d/2 от грани колонны:

b_{o} = 4 (20 i n . + 12 i n .) = 128 i n .

Зона критического периметра

Шаг 3: Определение прочности на пробивной сдвиг (v_c)
Используя таблицу ACI 318-19 22.6.5.2, номинальное напряжение на сдвиг v_c (без арматуры) равно минимуму из трех выражений:

v_{c} = m i n ((4 λ_{s} λ \sqrt{f'_{c}}), (2 + \frac{4}{β} λ_{s} λ \sqrt{f'_{c}}), (2 + \frac{α_{s}}{b_{o}} λ_{s} λ \sqrt{f'_{c}}))

Несущая способность при продавливании

Эти выражения можно упростить для ясности:

v_{c} = m i n ((4), (2 + \frac{4}{β}), (2 + \frac{α_{s}}{b_{o}}))

Сопротивление упрощённому продавливанию

Где:
β – это отношение длинной стороны к короткой стороне колонны (или загруженной области):

β = \frac{b}{w} = \frac{1 f t .}{1 f t .} = 1

Коэффициент β

α_s, для внутренней колонны согласно ACI Раздел 22.6.5.3, равно 40:

v_{c} = m i n ((4), (2 + \frac{4}{β}), (2 + \frac{α_{s}}{b_{o}}))

a = 4

b = 6

c = 2 + \frac{40 ⨯ 20 i n .}{128} = 6.25

v_{c} = m i n (4, 6, 8) = 4

Расчёт армирования на продавливание

Шаг 4: Расчет номинальной прочности на пробивной сдвиг
Номинальная прочность на пробивной сдвиг вычисляется как:

ϕ v_{n} = 0.75 v_{c} \sqrt{f'_{c}} λ λ_{s} d b_{o}

Расчёт несущей способности по продавливанию

Где:
λ = 1.0 для обычного бетона (ACI 19.2.4.3)
λ_s, модификационный коэффициент размера, определяется из Раздела 22.5.5.1.3:

λ_{s} = \sqrt{\frac{2}{1 + \frac{d}{10}}} = 0.82 \leq 1

Модификатор фактора размера

Используя эти значения:

ϕ v_{n} = 0.75 v_{c} \sqrt{f'_{c}} λ λ_{s} d b_{o}

Расчёт несущей способности по продавливанию

Результат:
Проектная прочность на пробивной сдвиг (φV_c) без арматуры составляет 563.273 кип.

RFEM 6 – Конструкция бетона – Результаты

Ниже приведен вывод проверки проектирования из аддона Конструкция бетона в RFEM 6. Эти результаты соответствуют примерной модели, приложенной в конце этой статьи.
RFEM 6 отображает пробивную прочность v_c как значение давления (кип на квадратный дюйм). Чтобы сравнить с аналитическим результатом, умножьте это значение на критический периметр (b_o), эффективную глубину (d) и коэффициент снижения прочности (φ).
Пример сравнения:
v_c = 0.75 × 0.191 ки / кв.дюйм × 156.5 дюйм × 25.125 дюйм.
v_c = 563.27 кип
Это совпадает с ручным расчетом 563.27 кип.

RFEM 6 показывает результаты в аддоне Расчёт железобетонных конструкций, включая распределение напряжений и параметры материалов.

RFEM 6 - Результаты в аддоне Расчёт железобетонных конструкций

\frac{R F E M 6}{A n a l y t i c a l} = \frac{343.47 k i p s}{344.92 k i p s} = 0.996

Ручной расчет и RFEM 6

Заключение

С этими последними обновлениями RFEM 6 предлагает комплексный и соответствующий стандартам рабочий процесс проектирования на пробивной сдвиг в соответствии с ACI 318-19 и CSA A23.3-19. Основные улучшения включают:

Возможность определения специфической арматуры на сдвиг для узлов
Улучшенная точность проверок прочности за счет включения арматуры
Поддержка различных типов арматуры, включая вертикальные стержни и анкерные нагели

Эти функции значительно улучшают гибкость моделирования и надежность проектирования.

Для краткого обзора первоначальных инструментов проектирования на пробивной сдвиг, доступных в RFEM 6, пожалуйста, обратитесь к части I этой серии.
Ссылка на часть 1 проектирования продавливания

Расчёт на продавливание в RFEM 6 по стандартам ACI 318-19 и CSA A23.3:19

База знаний

КБ 001966 | Расчёт на продавливание в RFEM 6 по нормам ACI 318-19 и CSA A23.3:19 | Часть II

Автор

Алекс отвечает за обучение клиентов, техническую поддержку и за разработку наших программ для североамериканского рынка.

Ссылки

Ссылка на часть 1 проектирования продавливания

Ссылки

ACI 318-19, Строительный кодекс для конструкционного бетона и комментарии
Канадская ассоциация норм. (2019). CSA A23.3:19, Design of Concrete Structures. Toronto: CSA.

;