In questo articolo, ti mostreremo come progettare una trave in cemento armato utilizzando il software SkyCiv. Questo tutorial copre due opzioni software fornite da SkyCiv per la progettazione del raggio: Il raggio SkyCiv e il 3D strutturale. Approfondiremo entrambi gli strumenti per aiutarti ad accedere e progettare efficacemente le travi. Alla fine dell'articolo, applicheremo anche il metodo dei coefficienti prescritto da ACI-318-19 per la progettazione di travi in ca.
Se sei nuovo nel design delle travi, consigliamo di leggere alcuni articoli introduttivi di SkyCiv:
- Cos'è il cemento armato?
- Come calcolare la resistenza del momento flettente per una sezione di trave?
- Come analizzare un raggio continuo?
Questi tutorial ti aiuteranno a comprendere meglio il processo generale di progettazione delle travi.
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Software SkyCiv Beam
La prima tappa è la creazione del modello di raggio nel software SkyCiv Beam. Indichiamo i passaggi richiesti: (Tra parentesi, mostriamo i dati di esempio):
- Nella pagina della dashboard, selezionare il modulo della trave.
- Crea una trave definendone la lunghezza (66 ft).
- Vai ai supporti e definisci cerniere o semplici aste (cerniera all'inizio e alla fine; asta ai terzi punti).
- Vai alle sezioni e creane una rettangolare (sezione rettangolare; larghezza=18 pollici; altezza=24 cm).
- Quindi selezionare il pulsante del carico distribuito e assegnarne uno, Due, o più di cui hai bisogno (carico morto sovrapposto = 0.25 kip/ft; carico vivo = 0.40 kip/ft)
- Il passo successivo è creare alcune combinazioni di carico (\({L_d = 1,2volte D + 1.6\volte l}\))
- Finalmente, risolvere la trave!
figura 1: Modello di trave con carichi fissi e mobili applicati
Dopo aver risolto la trave, possiamo controllare i risultati, come il diagramma di flessione, per ottenere i loro valori massimi lungo la lunghezza dell'elemento. Le seguenti immagini mostrano l'output finale.
figura 2: Diagramma del momento flettente dovuto alla combinazione di carico specificata
Il software SkyCiv Beam ci fornisce una tabella con i valori massimi per le forze, sottolinea, e spostamento:
figura 3: Tabella riassuntiva
Ora è il momento di selezionare la scheda di progettazione e selezionare e definire l'input come disposizione dell'armatura, sezioni di analisi, alcuni coefficienti, combinazioni di carico, eccetera. Guarda le cifre 4 e 5 per ulteriori descrizioni.
figura 4: Schemi di travi in ca
figura 5: Forze e sezioni da valutare in fase di progettazione
Una volta che tutti i dati sono pronti, possiamo fare clic sul “Dai un'occhiata” pulsante. Questa azione ci darà quindi i risultati e i rapporti di capacità per resistenza e praticità.
figura 6: Risultati della progettazione del modulo trave.
Potrai quindi scaricare tutti i report di cui hai bisogno!
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SkyCiv Structural 3D
Ora è il momento di utilizzare Structural 3D! Ti consigliamo di tornare al software del raggio e fare clic su “Apri in S3D” pulsante. Questo ci aiuterà a preparare il modello e i suoi input in S3D.
Una volta che abbiamo fatto clic sul pulsante di modifica, il modello è stato creato automaticamente. Ricordati di salvarlo! (Se hai bisogno di familiarizzare con questo modulo, guarda questo link tutorial!)
figura 7: Modello creato automaticamente in S3D.
Ora vai direttamente al “Risolvere” icona scegliendo il “Analisi lineare” opzione. Sentiti libero di controllare e confrontare i risultati; useremo il “Design” opzione. È giunto il momento di definire tutte le caratteristiche necessarie per valutare la trave nelle diverse schede.
figura 8: Membri’ informazioni per la progettazione
figura 9: Membri’ forze e sezioni per la progettazione
SkyCiv può verificare la presenza di un particolare layout RC definito o calcolare un'ottimizzazione dell'armatura della sezione. Vorremmo suggerirti di eseguire quest'ultima opzione.
figura 10: Ottimizzazione dell'armatura della sezione.
Figure 11 e 12 mostra il risultato finale e l'armatura della sezione suggerita calcolata per il progetto di ottimizzazione.
figura 11: Risultati della progettazione strutturale in calcestruzzo
Potrai quindi scaricare tutti i report di cui hai bisogno!
figura 12: Ottimizzazione in acciaio di rinforzo della sezione
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ACI-318 Equazioni approssimate
Quando si progetta una trave continua, ACI-318 consente di utilizzare i coefficienti di momento per i calcoli di flessione. (Per ulteriori esempi, sentiti libero di visitare questi articoli di SkyCiv su Questo viene fatto per controllare le equazioni che si formano dall'ACI)
I momenti alle sezioni critiche sono calcolati con: \( M_u = coefficiente volte w_u volte l_n^2 \). Dove il coefficiente può essere ottenuto da quanto segue:
- Portata esterna:
- Esterno negativo: \(\frac{1}{16}\)
- Midspan positivo: \(\frac{1}{14}\)
- Interno negativo:\(\frac{1}{10}\)
- Portata interna:
- Negativo: \(\frac{1}{11}\)
- Midspan positivo: \(\frac{1}{16}\)
Selezioneremo due casi: il valore massimo assoluto per i momenti flettenti positivi e negativi.
\(wu=1.2volte D + 1.6\volte L = 1.2 \volte 0.25 + 1.6 \volte 0.4 = 0.94 \frac{kip}{ft} \)
\(M_{u,neg} = {\frac{1}{10}}{\volte 0.94 {\frac{kip}{ft}}}{\volte {(22 ft)}^ 2} = 45.50 {kip}{ft} \)
\(M_{u,pos} = {\frac{1}{14}}{\volte 0.94 {\frac{kip}{ft}}}{\volte {(22 ft)}^ 2} = 32.50 {kip}{ft} \)
Calcolo della resistenza alla flessione per momento negativo, \({M_{u,neg} = 45.50 {kip}{ft}}\)
- Presunta sezione a tensione controllata. \({\fi_f = 0.9}\)
- Larghezza del raggio, \({b=18 pollici}\)
- Zona di rinforzo in acciaio, \({A_s = frac{M_u}{\phi_fvolte 0.9dvolte fy}= frac{45.50 kip-ft volte 12 in -ft }{0.9\volte 0.9(17 pollici )\volte 60 KSI}=0,66 {pollici}^ 2}\)
- \({\rho_{min} = 0.003162}\). Area minima di armatura in acciaio, \({UN_{S,min}=rho_{min}\volte bvolte d = 0.003162 \volte 18 In tempo 17 =0,968 {pollici}^ 2}\). Adesso, controllare se la sezione si comporta come a tensione controllata.
- \({a = frac{A_stime f_y}{0.85\volte f'cvolte b} = frac{0.968 {pollici}^2volte 60 KSI}{0.85\volte 4 ksivolte 18 pollici }= 0.95 pollici}\)
- \({c = frac{un'}{\beta_1}= Frac{0.95 pollici}{0.85} = 1.12 pollici }\)
- \({\varepsilon_t = (\frac{0.003}{c})\volte {(d – c)} = (\frac{0.003}{1.12 pollici})\volte {(17pollici – 1.12 pollici)} = 0.0425 > 0.005 }\) Ok!, è una sezione a tensione controllata!.
Calcolo della resistenza a flessione per momento positivo, \({M_{u,pos} = 32.50 {kip}{ft}}\)
- Presunta sezione a tensione controllata. \({\fi_f = 0.9}\)
- Larghezza del raggio, \({b=18 pollici}\)
- Zona di rinforzo in acciaio, \({A_s = frac{M_u}{\phi_fvolte 0.9dvolte fy}= frac{32.50 kip-ft volte 12 in -ft }{0.9\volte 0.9(17 pollici )\volte 60 KSI}=0,472 {pollici}^ 2}\)
- \({\rho_{min} = 0.003162}\). Area minima di armatura in acciaio, \({UN_{S,min}=rho_{min}\volte bvolte d = 0.003162 \volte 18 In tempo 17 =0,968 {pollici}^ 2}\). Adesso, controllare se la sezione si comporta come a tensione controllata.
- \({a = frac{A_stime f_y}{0.85\volte f'cvolte b} = frac{0.968 {pollici}^2volte 60 KSI}{0.85\volte 4 ksivolte 18 pollici }= 0.95 pollici}\)
- \({c = frac{un'}{\beta_1}= Frac{0.95 pollici}{0.85} = 1.12 pollici }\)
- \({\varepsilon_t = (\frac{0.003}{c})\volte {(d – c)} = (\frac{0.003}{1.12 pollici})\volte {(17pollici – 1.12 pollici)} = 0.0425 > 0.005 }\) Ok!, è una sezione a tensione controllata!.
Finalmente, possiamo vederlo per entrambi i momenti, negativo e positivo, il risultato è assegnare un rinforzo flessionale minimo. L'area dell'armatura in acciaio richiesta è uguale a \(0.968 {pollici}^2).
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