In dit artikel, we laten u zien hoe u een balk van gewapend beton ontwerpt met behulp van SkyCiv-software. Deze tutorial behandelt twee software-opties die door SkyCiv worden geboden voor straalontwerp: De SkyCiv Beam en structurele 3D. We gaan dieper in op beide tools om u te helpen effectief toegang te krijgen tot balken en deze te ontwerpen. Aan het einde van het artikel, we zullen ook de methode van coëfficiënten toepassen die is voorgeschreven door ACI-318-19 voor RC-straalontwerp.

Als u nieuw bent in het ontwerpen van balken, we raden aan enkele inleidende SkyCiv-artikelen te lezen:

• Wat is gewapend beton?
• Hoe de buigmomentweerstand voor een balksectie te berekenen?
• Hoe een doorlopende straal te analyseren?

Deze tutorials zullen u helpen een beter begrip te krijgen van het algemene proces van het ontwerpen van liggers.

Als je nieuw bent bij SkyCiv, Meld u aan en test de software zelf!

Meld u aan bij SkyCiv!

SkyCiv Beam-software

De eerste stop is het maken van het balkmodel in de SkyCiv Beam-software. Wij geven aan de benodigde stappen: (Tussen haakjes, we tonen de voorbeeldgegevens):

• Op de dashboardpagina, selecteer de straalmodule.
• Maak een ligger die de lengte definieert (66 ft).
• Ga naar ondersteuningen en definieer scharnieren of eenvoudige stangen (scharnier aan het begin en het einde; staaf op derde punten).
• Ga naar secties en maak een rechthoekige (rechthoekig gedeelte; breedte=18 inch; hoogte=24 inch).
• Selecteer vervolgens de knop voor gedistribueerde belasting en wijs er een toe, twee, of meer als je nodig hebt (gesuperponeerde dode last = 0.25 Voor het zijbelastingsgeval; levende lading = 0.40 Voor het zijbelastingsgeval)
• De volgende stap is het maken van enkele belastingscombinaties (\({L_d = 1,2maal D + 1.6\maal L}\))
• Tenslotte, los de balk op!

Figuur 1: Balkmodel met toegepaste dode en levende belastingen

Na het oplossen van de balk, we kunnen de resultaten controleren, zoals het buigdiagram, om hun maximale waarden langs de lengte van het element te krijgen. De volgende afbeeldingen tonen de uiteindelijke uitvoer.

Figuur 2: Buigmomentdiagram vanwege de opgegeven belastingscombinatie

De SkyCiv Beam-software geeft ons een tabel met de maximale waarden voor krachten, benadrukt, en verplaatsing:

Figuur 3: Samenvattingstabel

Nu is het tijd om het ontwerptabblad te selecteren en de invoer als wapeningslay-out te selecteren en te definiëren, analyse secties, sommige coëfficiënten, combinaties van belasting, enzovoort. Kijk naar cijfers 4 en 5 voor meer beschrijving.

Figuur 4: RC-straallay-outs

Figuur 5: Krachten en secties die moeten worden geëvalueerd bij het ontwerpen

Als alle gegevens klaar zijn, we kunnen op de klikken “Controleren” knop. Deze actie geeft ons dan de resultaten en de capaciteitsverhoudingen voor sterkte en bruikbaarheid.

Figuur 6: Resultaten van het ontwerp van de bundelmodule.

Vervolgens kunt u alle rapporten downloaden die u nodig heeft!

Als je nieuw bent bij SkyCiv, Meld u aan en test de software zelf!

Meld u aan bij SkyCiv!

SkyCiv Structural 3D

Dit is het moment om Structurele 3D te gebruiken! We raden aan om gewoon terug te gaan naar de beam-software en op te klikken “Openen in S3D” knop. Dit helpt ons bij het voorbereiden van het model en de invoer ervan in S3D.

Zodra we op de knop Wijzigen hebben geklikt, het model is automatisch gemaakt. Vergeet niet om het op te slaan! (Als u vertrouwd moet raken met deze module, kijk hiernaar tutorial-link!)

Figuur 7: Automatisch gemaakt model in S3D.

Ga nu direct naar de “Oplossen” pictogram kiezen van de “Lineaire analyse” keuze. Bekijk en vergelijk de resultaten gerust; we zullen de gebruiken “Ontwerp” keuze. Het is tijd om alle kenmerken te definiëren die nodig zijn om de staaf op de verschillende tabbladen te evalueren.

Figuur 8: Leden’ informatie voor ontwerp

Figuur 9: Leden’ krachten en secties voor ontwerp

SkyCiv kan controleren op een bepaalde gedefinieerde RC-lay-out of een optimalisatie van een sectieversterking berekenen. We raden u aan deze laatste optie uit te voeren.

Figuur 10: Optimalisatie van sectiewapening.

Figuren 11 en 12 toon het eindresultaat en de voorgestelde sectiewapening berekend voor het optimalisatieontwerp.

Figuur 11: Resultaten van constructief betonontwerp

Vervolgens kunt u alle rapporten downloaden die u nodig heeft!

Figuur 12: Optimalisatie in doorsnede wapeningsstaal

Als je nieuw bent bij SkyCiv, Meld u aan en test de software zelf!

Meld u aan bij SkyCiv!

ACI-318 Vergelijkingen bij benadering

Bij het ontwerpen van een doorlopende ligger, ACI-318 staat het gebruik van momentcoëfficiënten toe voor buigberekeningen. (Voor meer voorbeelden, voel je vrij om deze SkyCiv-artikelen over te bezoeken Softwarevoorbeeld)

Momenten op kritieke secties worden berekend met: \( M_u = coëfficiënt times w_u times l_n^2 \). Waarbij de coëfficiënt kan worden verkregen uit het volgende:

• Buiten overspanning:
  • Negatieve buitenkant: \(\frac{1}{16}\)
  • Positieve midspan: \(\frac{1}{14}\)
  • Negatief interieur:\(\frac{1}{10}\)
• Interne overspanning:
  • Negatief: \(\frac{1}{11}\)
  • Positieve midspan: \(\frac{1}{16}\)

We zullen twee gevallen selecteren: de absolute maximale waarde voor positieve en negatieve buigmomenten.

\(wu=1,2maal D + 1.6\keer L = 1.2 \keer 0.25 + 1.6 \keer 0.4 = 0.94 \frac{kip}{ft} \)

\(M_{u,neg} = {\frac{1}{10}}{\keer 0.94 {\frac{kip}{ft}}}{\keer {(22 ft)}^ 2} = 45.50 {kip}{ft} \)

\(M_{u,pos} = {\frac{1}{14}}{\keer 0.94 {\frac{kip}{ft}}}{\keer {(22 ft)}^ 2} = 32.50 {kip}{ft} \)

Buigweerstandsberekening voor negatief moment, \({M_{u,neg} = 45.50 {kip}{ft}}\)

• Veronderstelde spanning gecontroleerde sectie. \({\phi_f = 0.9}\)
• Breedte van de balk, \({b=18 inch}\)
• Stalen versterkingsgebied, \({A_s = frac{M_u}{\phi_ftimes 0.9dtimes fy}= frac{45.50 kip-ft times 12 in -ft }{0.9\keer 0.9(17 in )\keer 60 KSI}=0,66 {in}^ 2}\)
• \({\de opwaartse bodemdruk veroorzaakt bidirectionele buiging met trekspanningen aan het bodemoppervlak{min} = 0.003162}\). Stalen minimale wapeningsoppervlakte, \({EEN_{s,min}=rho_{min}\maal bmaal d = 0.003162 \keer 18 in keer 17 op =0,968 {in}^ 2}\). Nu, controleer of de sectie zich gedraagt ​​als spanningsgestuurd.
• \({a = frac{A_stimes f_y}{0.85\maal f'cmaal b} = frac{0.968 {in}^2keer 60 KSI}{0.85\keer 4 ksitijden 18 in }= 0.95 in}\)
• \({c = frac{een}{\bèta_1}= frac{0.95 in}{0.85} = 1.12 in }\)
• \({\varepsilon_t = (\frac{0.003}{c})\keer {(d – c)} = (\frac{0.003}{1.12 in})\keer {(17in – 1.12 in)} = 0.0425 > 0.005 }\) OK!, het is een door spanning gecontroleerd gedeelte!.

Buigweerstandsberekening voor positief moment, \({M_{u,pos} = 32.50 {kip}{ft}}\)

• Veronderstelde spanning gecontroleerde sectie. \({\phi_f = 0.9}\)
• Breedte van de balk, \({b=18 inch}\)
• Stalen versterkingsgebied, \({A_s = frac{M_u}{\phi_ftimes 0.9dtimes fy}= frac{32.50 kip-ft times 12 in -ft }{0.9\keer 0.9(17 in )\keer 60 KSI}=0,472 {in}^ 2}\)
• \({\de opwaartse bodemdruk veroorzaakt bidirectionele buiging met trekspanningen aan het bodemoppervlak{min} = 0.003162}\). Stalen minimale wapeningsoppervlakte, \({EEN_{s,min}=rho_{min}\maal bmaal d = 0.003162 \keer 18 in keer 17 op =0,968 {in}^ 2}\). Nu, controleer of de sectie zich gedraagt ​​als spanningsgestuurd.
• \({a = frac{A_stimes f_y}{0.85\maal f'cmaal b} = frac{0.968 {in}^2keer 60 KSI}{0.85\keer 4 ksitijden 18 in }= 0.95 in}\)
• \({c = frac{een}{\bèta_1}= frac{0.95 in}{0.85} = 1.12 in }\)
• \({\varepsilon_t = (\frac{0.003}{c})\keer {(d – c)} = (\frac{0.003}{1.12 in})\keer {(17in – 1.12 in)} = 0.0425 > 0.005 }\) OK!, het is een door spanning gecontroleerd gedeelte!.

Tenslotte, dat zien we voor beide momenten, negatief en positief, het resultaat is het toewijzen van een minimale buigwapening. Het vereiste gebied van de stalen wapening is gelijk aan \(0.968 {in}^2).

Als je nieuw bent bij SkyCiv, Meld u aan en test de software zelf!

Meld u aan bij SkyCiv!