Σε αυτό το άρθρο, θα σας δείξουμε πώς να σχεδιάσετε μια δοκό από οπλισμένο σκυρόδεμα χρησιμοποιώντας το λογισμικό SkyCiv. Αυτό το σεμινάριο καλύπτει δύο επιλογές λογισμικού που παρέχονται από τη SkyCiv για τη σχεδίαση δοκών: The SkyCiv Beam και Structural 3D. Θα εμβαθύνουμε και στα δύο εργαλεία για να σας βοηθήσουμε να αποκτήσετε πρόσβαση και να σχεδιάσετε αποτελεσματικά τις δοκούς. Στο τέλος του άρθρου, θα εφαρμόσουμε επίσης τη μέθοδο των συντελεστών που ορίζεται από το ACI-318-19 για το σχεδιασμό δέσμης RC.
Εάν είστε νέος στο σχεδιασμό δοκών, θα συνιστούσαμε να διαβάσετε μερικά εισαγωγικά άρθρα του SkyCiv:
- Τι είναι οπλισμένο σκυρόδεμα?
- Πώς να υπολογίσετε την αντίσταση της ροπής κάμψης για ένα τμήμα δοκού?
- Πώς να αναλύσετε μια συνεχή δέσμη?
Αυτά τα σεμινάρια θα σας βοηθήσουν να κατανοήσετε καλύτερα τη γενική διαδικασία σχεδιασμού δοκών.
Εάν είστε νέος στο SkyCiv, Εγγραφείτε και δοκιμάστε μόνοι σας το λογισμικό!
Λογισμικό SkyCiv Beam
Ο πρώτος σταθμός είναι η δημιουργία του μοντέλου δέσμης στο SkyCiv Beam Software. υποδεικνύουμε τα βήματα που απαιτούνται: (Σε παρένθεση, δείχνουμε τα δεδομένα του παραδείγματος):
- Στη σελίδα του πίνακα ελέγχου, επιλέξτε τη μονάδα δέσμης.
- Δημιουργήστε μια δοκό που ορίζει το μήκος της (66 πόδια).
- Πηγαίνετε στα στηρίγματα και ορίστε μεντεσέδες ή απλές ράβδους (μεντεσέ στην αρχή και στο τέλος; ράβδος στα τρίτα σημεία).
- Μεταβείτε στις ενότητες και δημιουργήστε ένα ορθογώνιο (ορθογώνιο τμήμα; πλάτος = 18 ίντσες; ύψος = 24 ίντσες).
- Στη συνέχεια, επιλέξτε το κουμπί κατανεμημένου φορτίου και αντιστοιχίστε ένα, δύο, ή περισσότερα όσο χρειάζεστε (υπερτιθέμενο νεκρό φορτίο = 0.25 kip/ft; ζωντανό φορτίο = 0.40 kip/ft)
- Το επόμενο βήμα είναι η δημιουργία ορισμένων συνδυασμών φορτίου (\({L_d = 1.2\times D + 1.6\φορές L}\))
- Τελικά, λύσει το δοκάρι!
Φιγούρα 1: Μοντέλο δοκού με εφαρμοσμένα νεκρά και ζωντανά φορτία
Μετά την επίλυση της δοκού, μπορούμε να ελέγξουμε τα αποτελέσματα, όπως το διάγραμμα κάμψης, για να λάβετε τις μέγιστες τιμές τους κατά μήκος του στοιχείου. Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν το τελικό αποτέλεσμα.
Φιγούρα 2: Διάγραμμα ροπής κάμψης λόγω του καθορισμένου συνδυασμού φορτίου
Το SkyCiv Beam Software μας δίνει έναν πίνακα με τις μέγιστες τιμές για τις δυνάμεις, στρες, και μετατόπιση:
Φιγούρα 3: Συνοπτικός πίνακας
Τώρα είναι η ώρα να επιλέξετε την καρτέλα σχεδίασης και να επιλέξετε και να ορίσετε την είσοδο ως διάταξη ενίσχυσης, τμήματα ανάλυσης, κάποιους συντελεστές, συνδυασμοί φορτίων, και τα λοιπά. Κοιτάξτε τα στοιχεία 4 και 5 για περισσότερη περιγραφή.
Φιγούρα 4: Διατάξεις δέσμης RC
Φιγούρα 5: Δυνάμεις και τμήματα προς αξιολόγηση κατά το σχεδιασμό
Μόλις όλα τα δεδομένα είναι έτοιμα, μπορούμε να κάνουμε κλικ στο “Ελεγχος” κουμπί. Αυτή η ενέργεια θα μας δώσει τότε τα αποτελέσματα και τις αναλογίες χωρητικότητας για αντοχή και λειτουργικότητα.
Φιγούρα 6: Αποτελέσματα σχεδίασης μονάδας δοκού.
Στη συνέχεια, μπορείτε να κάνετε λήψη όλων των αναφορών που χρειάζεστε!
Εάν είστε νέος στο SkyCiv, Εγγραφείτε και δοκιμάστε μόνοι σας το λογισμικό!
SkyCiv Structural 3D
Τώρα είναι η ώρα να χρησιμοποιήσετε το Structural 3D! Συνιστούμε απλώς να επιστρέψετε στο λογισμικό δέσμης και να κάνετε κλικ στο “Άνοιγμα στο S3D” κουμπί. Αυτό θα μας βοηθήσει να προετοιμάσουμε το μοντέλο και τις εισόδους του στο S3D.
Μόλις πατήσαμε το κουμπί αλλαγής, το μοντέλο δημιουργήθηκε αυτόματα. Θυμηθείτε να το αποθηκεύσετε! (Εάν χρειάζεται να εξοικειωθείτε με αυτήν την ενότητα, κοίτα αυτό σύνδεσμος φροντιστηρίου!)
Φιγούρα 7: Αυτόματη δημιουργία μοντέλου σε S3D.
Τώρα πηγαίνετε απευθείας στο “Λύσει” εικονίδιο επιλέγοντας το “Γραμμική ανάλυση” επιλογή. Μη διστάσετε να ελέγξετε και να συγκρίνετε τα αποτελέσματα; θα χρησιμοποιήσουμε το “Σχέδιο” επιλογή. Είναι καιρός να καθοριστούν όλα τα χαρακτηριστικά που απαιτούνται για την αξιολόγηση της δέσμης στις διάφορες γλωττίδες.
Φιγούρα 8: Μέλη’ πληροφορίες για το σχεδιασμό
Φιγούρα 9: Μέλη’ δυνάμεις και τμήματα για σχεδιασμό
Το SkyCiv μπορεί να ελέγξει για μια συγκεκριμένη καθορισμένη διάταξη RC ή να υπολογίσει μια βελτιστοποίηση ενίσχυσης τμήματος. Θα θέλαμε να σας προτείνουμε να εκτελέσετε αυτήν την τελευταία επιλογή.
Φιγούρα 10: Βελτιστοποίηση Ενίσχυσης Ενοτήτων.
Φιγούρες 11 και 12 δείχνουν το τελικό αποτέλεσμα και τον προτεινόμενο οπλισμό τομής που υπολογίζεται για το σχεδιασμό βελτιστοποίησης.
Φιγούρα 11: Αποτελέσματα Μελέτης Δομικού Σκυροδέματος
Στη συνέχεια, μπορείτε να κάνετε λήψη όλων των αναφορών που χρειάζεστε!
Φιγούρα 12: Βελτιστοποίηση σε Χάλυβα Οπλισμού Διατομής
Εάν είστε νέος στο SkyCiv, Εγγραφείτε και δοκιμάστε μόνοι σας το λογισμικό!
ACI-318 Προσεγγιστικές Εξισώσεις
Κατά το σχεδιασμό μιας συνεχούς δέσμης, Το ACI-318 επιτρέπει τη χρήση συντελεστών ροπής για υπολογισμούς κάμψης. (Για περισσότερα παραδείγματα, μη διστάσετε να επισκεφθείτε αυτά τα άρθρα του SkyCiv σχετικά με Απαιτούμενη δύναμη)
Οι ροπές σε κρίσιμα τμήματα υπολογίζονται με: \( M_u = coefficient \times w_u \times l_n^2 \). Όπου ο συντελεστής μπορεί να ληφθεί από τα παρακάτω:
- Εξωτερικό άνοιγμα:
- Αρνητικό εξωτερικό: \(\frac{1}{16}\)
- Θετικό ενδιάμεσο: \(\frac{1}{14}\)
- Αρνητικό εσωτερικό:\(\frac{1}{10}\)
- Εσωτερικό άνοιγμα:
- Αρνητικός: \(\frac{1}{11}\)
- Θετικό ενδιάμεσο: \(\frac{1}{16}\)
Θα επιλέξουμε δύο περιπτώσεις: η απόλυτη μέγιστη τιμή για θετικές και αρνητικές ροπές κάμψης.
\(wu=1.2\times D + 1.6\φορές L = 1.2 \φορές 0.25 + 1.6 \φορές 0.4 = 0.94 \frac{δέρμα μόσχου ακατέργαστου}{πόδια} \)
\(Μ_{εσύ,αρν} = {\frac{1}{10}}{\φορές 0.94 {\frac{δέρμα μόσχου ακατέργαστου}{πόδια}}}{\φορές {(22 πόδια)}^ 2} = 45.50 {δέρμα μόσχου ακατέργαστου}{πόδια} \)
\(Μ_{εσύ,pos} = {\frac{1}{14}}{\φορές 0.94 {\frac{δέρμα μόσχου ακατέργαστου}{πόδια}}}{\φορές {(22 πόδια)}^ 2} = 32.50 {δέρμα μόσχου ακατέργαστου}{πόδια} \)
Υπολογισμός αντίστασης κάμψης για αρνητική ροπή, \({Μ_{εσύ,αρν} = 45.50 {δέρμα μόσχου ακατέργαστου}{πόδια}}\)
- Υποτιθέμενο τμήμα ελεγχόμενης τάσης. \({\φι_φ = 0.9}\)
- Πλάτος δοκού, \({b=18 in}\)
- Χώρος ενίσχυσης από χάλυβα, \({A_s = frac{M_u}{\phi_ftimes 0,9dtimes fy}= frac{45.50 kip-ft \times 12 σε - πόδια }{0.9\φορές 0.9(17 σε )\φορές 60 ksi}=0,66 {σε}^ 2}\)
- \({\Οι ροπές κάμψης υπολογίζονται σε κάθε κατεύθυνση σε τμήματα{ελάχ} = 0.003162}\). Ελάχιστη περιοχή ενίσχυσης από χάλυβα, \({ΕΝΑ_{μικρό,ελάχ}=rho_{ελάχ}\φορές b φορές d = 0.003162 \φορές 18 in \times 17 σε =0,968 {σε}^ 2}\). Τώρα, ελέγξτε εάν το τμήμα συμπεριφέρεται ως ελεγχόμενη από την τάση.
- \({a = frac{A_s φορές f_y}{0.85\φορές f’c φορές β} = frac{0.968 {σε}^ 2 φορές 60 ksi}{0.85\φορές 4 ksi\times 18 σε }= 0.95 σε}\)
- \({c = frac{ένα}{\βήτα_1}= frac{0.95 σε}{0.85} = 1.12 σε }\)
- \({\varepsilon_t = (\frac{0.003}{ντο})\φορές {(ρε – ντο)} = (\frac{0.003}{1.12 σε})\φορές {(17σε – 1.12 σε)} = 0.0425 > 0.005 }\) Εντάξει!, είναι ένα τμήμα ελεγχόμενης έντασης!.
Υπολογισμός αντίστασης κάμψης για θετική ροπή, \({Μ_{εσύ,pos} = 32.50 {δέρμα μόσχου ακατέργαστου}{πόδια}}\)
- Υποτιθέμενο τμήμα ελεγχόμενης τάσης. \({\φι_φ = 0.9}\)
- Πλάτος δοκού, \({b=18 in}\)
- Χώρος ενίσχυσης από χάλυβα, \({A_s = frac{M_u}{\phi_ftimes 0,9dtimes fy}= frac{32.50 kip-ft \times 12 σε - πόδια }{0.9\φορές 0.9(17 σε )\φορές 60 ksi}=0,472 {σε}^ 2}\)
- \({\Οι ροπές κάμψης υπολογίζονται σε κάθε κατεύθυνση σε τμήματα{ελάχ} = 0.003162}\). Ελάχιστη περιοχή ενίσχυσης από χάλυβα, \({ΕΝΑ_{μικρό,ελάχ}=rho_{ελάχ}\φορές b φορές d = 0.003162 \φορές 18 in \times 17 σε =0,968 {σε}^ 2}\). Τώρα, ελέγξτε εάν το τμήμα συμπεριφέρεται ως ελεγχόμενη από την τάση.
- \({a = frac{A_s φορές f_y}{0.85\φορές f’c φορές β} = frac{0.968 {σε}^ 2 φορές 60 ksi}{0.85\φορές 4 ksi\times 18 σε }= 0.95 σε}\)
- \({c = frac{ένα}{\βήτα_1}= frac{0.95 σε}{0.85} = 1.12 σε }\)
- \({\varepsilon_t = (\frac{0.003}{ντο})\φορές {(ρε – ντο)} = (\frac{0.003}{1.12 σε})\φορές {(17σε – 1.12 σε)} = 0.0425 > 0.005 }\) Εντάξει!, είναι ένα τμήμα ελεγχόμενης έντασης!.
Τελικά, μπορούμε να το δούμε και για τις δύο στιγμές, αρνητικό και θετικό, το αποτέλεσμα είναι να εκχωρηθεί μια ελάχιστη ενίσχυση κάμψης. Η επιφάνεια του χαλύβδινου οπλισμού που απαιτείται είναι ίση \(0.968 {σε}^2\).
Εάν είστε νέος στο SkyCiv, Εγγραφείτε και δοκιμάστε μόνοι σας το λογισμικό!
