Hoe de momentcapaciteit van een RC Beam te berekenen

Straalgedrag

Voordat we de berekening van de momentcapaciteit bespreken, laten we het gedrag van een gewapende betonnen eenvoudige balk bekijken, aangezien de belasting op de balk toeneemt van nul tot de grootte die falen zou veroorzaken. De balk wordt onderworpen aan neerwaartse belasting, wat een positief moment in de straal zal veroorzaken. Stalen wapening bevindt zich nabij de onderkant van de balk, dat is de spankant. Hier kunnen we drie belangrijke gedragsmodi van de bundel selecteren:

1. Buiggedrag bij zeer kleine belasting

Ervan uitgaande dat het beton niet gescheurd is en staal de spanning zal weerstaan. Ook beton aan de bovenkant is bestand tegen compressie. De spanningsverdeling is lineair:

2. Buiggedrag bij matige belasting

In dat geval wordt de treksterkte van het beton overschreden, en het beton zal barsten in de spanningszone. Omdat het beton geen spanning over een scheur kan overbrengen, de stalen staven zullen dan de volledige spanning weerstaan. De verdeling van de drukspanning van het beton wordt nog steeds lineair verondersteld.

3. Buiggedrag bij ultieme belasting

Hier worden de compressiespanningen en spanningen verhoogd, met een niet-lineaire spanningscurve aan de compressiekant van de balk. Deze spanningscurve boven de neutrale as zal in wezen dezelfde vorm hebben als de typische betonspannings-rekcurve. Spanning staalspanning fs is gelijk aan vloeispanning van staal fy. Uiteindelijk, de uiteindelijke capaciteit van de straal wordt bereikt en de straal zal falen. Hierboven beschreven is het eigenlijke mechanisme van het falen van de gewapende betonbalk en is over het algemeen vrij gecompliceerd. Dat is de reden waarom de ontwikkeling van de sterkte-ontwerpbenadering afhankelijk is van de volgende basisaannames:

1. Spanning in beton is hetzelfde als in wapeningsstaven op hetzelfde niveau, mits de hechting tussen staal en beton voldoende is;
2. De spanning in beton is lineair evenredig met de afstand tot de neutrale as
3. De dwarsdoorsneden van het vliegtuig blijven na het buigen vlak
4. De treksterkte van beton wordt verwaarloosd
5. Bij falen wordt aangenomen dat de maximale rek bij de extreme compressievezels gelijk is aan beperkt door de ontwerpcode-bepaling (0.003)
6. Voor ontwerpkracht, de vorm van de drukverdelingsbetonverdeling kan worden vereenvoudigd.

SkyCiv-software voor gewapend beton

Veronderstellingen

De bepaling van de momentsterkte is niet eenvoudig vanwege de vorm van het niet-lineaire drukspanningsdiagram boven de neutrale as. Ter vereenvoudiging en praktische toepassing, een fictieve maar gelijkwaardige rechthoekige betonnen spanningsverdeling werd voorgesteld door Whitney en vervolgens overgenomen door de verschillende ontwerpcodes, zoals ACI 318, IN 2, ALS 3600 en anderen. Met betrekking tot deze equivalente spanningsverdeling zoals hieronder weergegeven, de gemiddelde stressintensiteit wordt genomen als fc (bij ultieme belasting) en wordt verondersteld te werken over het bovenste gedeelte van de doorsnede van de balk, gedefinieerd door de breedte b en een diepte van a. In verschillende ontwerpcodes worden parameters a bepaald door c met factor te verminderen. Betonsterkte fc wordt ook verminderd. Bijvoorbeeld volgens de ACI 318 code fc wordt verminderd met 0.85 en een door β1 factor die daartussen ligt 0.65 en 0.85.

Bereken de diepte van de neutrale as

Om de momentweerstand van gewapend beton te berekenen, moet de diepte van de neutrale as c correct worden berekend. SkyCiv gebruikt een iteratief proces om de neturas te berekenen op basis van het volgende:

Bereken de Moment Capaciteit

Tenslotte zijn de berekende beton- en staalkrachten Fc, Fs, Fcs en hun positie ten opzichte van de sectie neutrale as a_c, een_s, een_cs laat toe om de ontwerpmomentweerstand te berekenen met de volgende vergelijking:  

M_u = F_c ∙ een_c + F_cs ∙ een_cs + F_s ∙ een_s

  Al deze procedure is volledig geautomatiseerd in SkyCiv Versterkte ontwerpsoftware, waar een ingenieur gemakkelijk een balk van gewapend beton met werkende belastingen kan definiëren en de capaciteit van de secties kan bepalen. Deze en alle andere ontwerpcontroleberekeningen zijn te zien in een gedetailleerd ontwerprapport dat na analyse door SkyCiv wordt gegenereerd.

SkyCiv gewapend beton ontwerp

SkyCiv biedt een volledig uitgeruste Ontwerp van gewapend beton software waarmee u betonnen balk- en betonkolomontwerpen kunt controleren volgens ACI 318, ALS 3600 en EN2 Ontwerpnormen. De software is gebruiksvriendelijk en volledig cloudgebaseerd; vereist geen installatie of downloaden om te beginnen!

SkyCiv-software voor gewapend beton