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鉄筋コンクリート梁のモーメント容量を計算する

ビーム挙動: 梁のモーメント容量

モーメント容量の計算について説明する前に, の動作を確認しましょう 強化コンクリート ビームの負荷がゼロから故障の原因となる大きさまで増加する単純なビーム. の ビーム will be subjected to downward loading, ビームに正のモーメントが発生します. 鉄筋は梁の下部近くにあります, 緊張する側です. ここでは、ビームの3つの主要な動作モードを選択できます。:

Reinforce Concrete Beam Calculator

1. Flexural behavior at a very small load

と仮定して コンクリート ひびが入っておらず、鋼は張力に抵抗します. また、上部のコンクリートは圧縮に抵抗します. 応力分布は線形になります:

reinforced concrete design calculations

2. 中程度の荷重での曲げ挙動

この場合, コンクリートの引張強度を超える, コンクリートは引張りゾーンでひび割れます. コンクリートが亀裂を横切って張力を伝達できないため, 鉄筋は、全体の張力に抵抗します。.

reinforced concrete design calculations, reinforced concrete beam

3. 極限荷重での曲げ挙動

ここで圧縮ひずみと応力が増加します, with some nonlinear stress curves on the compression side of the beam. This stress curve above the neutral axis will be essentially the same shape as the typical concrete stress-strain curve. 張力鋼応力fsは鋼fyの降伏応力に等しい. 最終的に, ビームの最大容量に達し、ビームは失敗します.

reinforced concrete design calculations
上記は、鉄筋コンクリート梁の破損の実際のメカニズムであり、一般に非常に複雑です. そのため、強度設計アプローチの開発は、以下の基本的な仮定に依存します:

  1. コンクリートのひずみは、同じレベルの鉄筋と同じです。, 鋼とコンクリート間の結合が適切である場合;
  2. コンクリートのひずみは、中立軸からの距離に線形に比例します
  3. 平面断面は、曲げた後も平面のままです
  4. コンクリートの引張強度は無視されます
  5. 失敗したとき, 極限圧縮繊維での最大ひずみは、設計コードの規定によって制限されたものに等しいと想定されます (0.003)
  6. デザインの強さ, 圧縮コンクリート応力分布の形状が簡略化される場合があります.

仮定

中立軸上の非線形圧縮応力図の形状のため、モーメント強度の決定は単純ではありません. 簡略化と実用化のため, 架空ではあるが同等の長方形のコンクリート応力分布がホイットニーによって提案され、その後、さまざまな設計コードによって採用されました, ACIのような 318, に 2, なので 3600, その他. 以下に示すように、この等価応力分布に関して, 平均応力強度は、 fc(極限負荷時) 幅bと深さaで定義されるビーム断面の上部領域に作用すると想定されます。. さまざまな設計コードパラメータ, aはcを係数で減らすことによって決定されます. コンクリート強度 fc 同様に削減されます. 例えば, ACIによると 318 コード fc によって削減されます 0.85 との間のβ1係数 0.65 そして 0.85.

鉄筋コンクリート部​​材の中立軸の深さを示す画像

中立軸の深さを計算する

鉄筋コンクリート部​​分のモーメント抵抗力を計算するには、中立軸の深さcを正しく計算する必要があります. SkyCivは反復プロセスを使用して、以下に基づいて中立軸を計算します:

Reinforced concrete beam
Reinforced concrete beam

モーメント容量を計算する

最後に、計算されたコンクリートと鋼の力Fc, Fs, Fcsと断面中立軸からのそれらの位置ac, as, acs 次の方程式から設計モーメント抵抗を計算できます:

Mあなた = Fc ∙ ac + Fcs ∙ acs + Fs ∙ as
 

この手順はすべてSkyCivで完全に自動化されています 強化設計ソフトウェア, where an engineer can easily define reinforced concrete beams with acting 負荷 and determine the capacity of the セクション. これと他のすべてのデザインチェックの計算は、分析後にSkyCivによって生成される詳細なデザインレポートで確認できます。.

SkyCiv鉄筋コンクリート設計

SkyCivは完全な機能を提供します 鉄筋コンクリート設計 コンクリート梁とコンクリート柱の設計を確認できるソフトウェア ACI 318, なので 3600, そして EN2 設計基準. ソフトウェアは使いやすく、完全にクラウドベースです; 開始するためにインストールやダウンロードは必要ありません!

ACIのコンクリート設計ソフトウェア 318, なので 3600 およびEN2 - SkyCivのUIのスクリーンショット

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