В этой статье, мы покажем вам, как спроектировать железобетонную балку с помощью программы SkyCiv. В этом руководстве рассматриваются два варианта программного обеспечения, предоставленные SkyCiv для проектирования балок.: SkyCiv Beam и Structural 3D. Мы углубимся в оба инструмента, чтобы помочь вам эффективно получать доступ к балкам и проектировать их.. В конце статьи, мы также будем применять метод коэффициентов, предписанный ACI-318-19 для расчета RC-балки..
Если вы новичок в проектировании балок, мы бы порекомендовали прочитать некоторые вводные статьи SkyCiv.:
- Что такое железобетон?
- Как рассчитать сопротивление изгибающему моменту сечения балки?
- Как анализировать непрерывный луч?
Эти учебные пособия помогут вам лучше понять общий процесс проектирования балок..
Если вы новичок в SkyCiv, Зарегистрируйтесь и протестируйте программу самостоятельно!
Программное обеспечение SkyCiv Beam
Первая остановка — создание модели луча в программном обеспечении SkyCiv Beam.. Мы указываем необходимые шаги: (В скобках, мы показываем пример данных):
- На странице панели управления, выберите лучевой модуль.
- Создайте балку, задав ее длину (66 фут).
- Перейти к опорам и определить петли или простые стержни (шарнир в начале и в конце; стержень в третьих точках).
- Перейти к разделам и создать прямоугольный (прямоугольное сечение; ширина=18 дюймов; высота = 24 дюйма).
- Затем выберите кнопку распределенной нагрузки и назначьте ее, два, или больше, как вам нужно для (наложенная статическая нагрузка = 0.25 тысяч фунтов / фут ; динамическая нагрузка = 0.40 тысяч фунтов / фут )
- Следующим шагом будет создание нескольких комбинаций нагрузок. (\({L_d = 1.2\times D + 1.6\times L}\))
- В завершение, решить луч!
фигура 1: Модель балки с приложенными постоянными и временными нагрузками
После решения балки, мы можем проверить результаты, как схема изгиба, чтобы получить их максимальные значения по длине элемента. На следующих изображениях показан окончательный результат..
фигура 2: Диаграмма изгибающих моментов, обусловленная указанным сочетанием нагрузок
Программное обеспечение SkyCiv Beam предоставляет нам таблицу с максимальными значениями сил., подчеркивает, и перемещение:
фигура 3: Таблица результатов
Теперь пришло время перейти на вкладку «Проектирование», выбрать и определить входные данные в качестве схемы армирования., разделы анализа, некоторые коэффициенты, сочетания нагрузок, и т.д. Посмотрите на цифры 4 и 5 для более подробного описания.
фигура 4: Схема расположения радиоуправляемых балок
фигура 5: Силы и сечения, которые необходимо оценить при проектировании
Как только все данные будут готовы, мы можем нажать кнопку “Проверьте” кнопка. Это действие даст нам потом результаты и коэффициенты мощности по прочности и работоспособности..
фигура 6: Результаты проектирования балочного модуля.
После этого вы сможете загрузить все необходимые отчеты для!
Если вы новичок в SkyCiv, Зарегистрируйтесь и протестируйте программу самостоятельно!
SkyCiv Структурная 3D
Настало время использовать Structural 3D.! Мы рекомендуем просто вернуться в программное обеспечение луча и нажать кнопку “Открыть в S3D” кнопка. Это поможет нам подготовить модель и ее входные данные в S3D..
Как только мы нажали кнопку изменить, модель была создана автоматически. Не забудьте сохранить его! (Если вам необходимо ознакомиться с этим модулем, посмотри на это ссылка на учебник!)
фигура 7: Автоматически созданная модель в S3D.
Теперь перейдите непосредственно к “Решить” значок выбора “Линейный анализ” вариант. Не стесняйтесь проверить и сравнить результаты; мы будем использовать “дизайн” вариант. Пришло время определить все характеристики, необходимые для оценки балки, на разных вкладках..
фигура 8: члены’ информация для дизайна
фигура 9: члены’ силы и сечения для проектирования
SkyCiv может проверить конкретную заданную схему ЖБ или рассчитать оптимизацию армирования секций.. Мы хотели бы предложить вам использовать последний вариант..
фигура 10: Оптимизация армирования секций.
фигуры 11 и 12 показать окончательный результат и предлагаемое усиление сечения, рассчитанное для оптимизации проекта.
фигура 11: Результаты проектирования структурного бетона
После этого вы сможете загрузить все необходимые отчеты для!
фигура 12: Оптимизация арматурной стали сечений
Если вы новичок в SkyCiv, Зарегистрируйтесь и протестируйте программу самостоятельно!
ACI-318 Приблизительные уравнения
При проектировании неразрезной балки, ACI-318 позволяет использовать коэффициенты момента для расчетов изгиба.. (Дополнительные примеры, не стесняйтесь посетить эти статьи SkyCiv о является важным стандартом дизайна для США и многих других стран.)
Моменты в критических сечениях рассчитываются по формуле: \( M_u = coefficient \times w_u \times l_n^2 \). Где коэффициент можно получить из следующего:
- Внешний пролет:
- Негативный экстерьер: \(\frac{1}{16}\)
- Положительный средний интервал: \(\frac{1}{14}\)
- Негативный интерьер:\(\frac{1}{10}\)
- Внутренний пролет:
- Отрицательный: \(\frac{1}{11}\)
- Положительный средний интервал: \(\frac{1}{16}\)
Мы выберем два случая: абсолютное максимальное значение положительных и отрицательных изгибающих моментов.
\(wu=1.2\times D + 1.6\times L = 1.2 \times 0.25 + 1.6 \times 0.4 = 0.94 \frac{kip}{ft} \)
\(M_{u,neg} = {\frac{1}{10}}{\times 0.94 {\frac{kip}{ft}}}{\times {(22 ft)}^2} = 45.50 {kip}{ft} \)
\(M_{u,pos} = {\frac{1}{14}}{\times 0.94 {\frac{kip}{ft}}}{\times {(22 ft)}^2} = 32.50 {kip}{ft} \)
Расчет сопротивления изгибу для отрицательного момента, \({M_{u,neg} = 45.50 {kip}{ft}}\)
- Предполагаемая секция с контролируемым натяжением. \({\phi_f = 0.9}\)
- Ширина луча, \({b=18 in}\)
- Область стального армирования, \({A_s = \frac{M_u}{\phi_f\times 0.9d\times fy}= \frac{45.50 kip-ft \times 12 in -ft }{0.9\times 0.9(17 in )\times 60 ksi}=0.66 {in}^2}\)
- \({\rho_{min} = 0.003162}\). Минимальная площадь армирования стали, \({A_{s,min}=\rho_{min}\times b\times d = 0.003162 \times 18 in \times 17 in =0.968 {in}^2}\). Сейчас же, проверьте, ведет себя ли секция как управляемая по натяжению.
- \({a = \frac{A_s\times f_y}{0.85\times f’c\times b} = \frac{0.968 {in}^2\times 60 ksi}{0.85\times 4 ksi\times 18 in }= 0.95 in}\)
- \({c = \frac{a}{\beta_1}=\frac{0.95 in}{0.85} = 1.12 in }\)
- \({\varepsilon_t = (\frac{0.003}{c})\times {(d – c)} = (\frac{0.003}{1.12 in})\times {(17in – 1.12 in)} = 0.0425 > 0.005 }\) Ok!, это раздел с контролируемым напряжением!.
Расчет сопротивления изгибу для положительного момента, \({M_{u,pos} = 32.50 {kip}{ft}}\)
- Предполагаемая секция с контролируемым натяжением. \({\phi_f = 0.9}\)
- Ширина луча, \({b=18 in}\)
- Область стального армирования, \({A_s = \frac{M_u}{\phi_f\times 0.9d\times fy}= \frac{32.50 kip-ft \times 12 in -ft }{0.9\times 0.9(17 in )\times 60 ksi}=0.472 {in}^2}\)
- \({\rho_{min} = 0.003162}\). Минимальная площадь армирования стали, \({A_{s,min}=\rho_{min}\times b\times d = 0.003162 \times 18 in \times 17 in =0.968 {in}^2}\). Сейчас же, проверьте, ведет себя ли секция как управляемая по натяжению.
- \({a = \frac{A_s\times f_y}{0.85\times f’c\times b} = \frac{0.968 {in}^2\times 60 ksi}{0.85\times 4 ksi\times 18 in }= 0.95 in}\)
- \({c = \frac{a}{\beta_1}=\frac{0.95 in}{0.85} = 1.12 in }\)
- \({\varepsilon_t = (\frac{0.003}{c})\times {(d – c)} = (\frac{0.003}{1.12 in})\times {(17in – 1.12 in)} = 0.0425 > 0.005 }\) Ok!, это раздел с контролируемым напряжением!.
В завершение, мы можем видеть это в оба момента, отрицательные и положительные, Результатом является назначение минимального армирования при изгибе.. Требуемая площадь стальной арматуры равна \(0.968 {in}^2\).
Связанные учебники
Если вы новичок в SkyCiv, Зарегистрируйтесь и протестируйте программу самостоятельно!
