Kirişler, yüklerin sütunlar ve duvarlar gibi dikey desteklere aktarılmasında önemli bir rol oynayan bir binadaki yatay yapısal üyelerdir.. Betonarme yapılarda, Kirişler öncelikle zemin ve çatılardan yerçekimi yüklerinin neden olduğu bükülme momentlerine ve kesme kuvvetlerine direnir. Ayrıca binanın tasarımına ve dış koşullarına bağlı olarak burulma ve yanal kuvvetler yaşayabilirler.. Kirişlerin aksine, tipik olarak diğer kirişleri destekleyen, Beton kirişler zemin levhalarını doğrudan destekleyin ve yükleri verimli bir şekilde dağıtın. Beton kirişler için yaygın kesitler, dikdörtgen içerir, T şeklinde, ve L şeklinde profiller, Mukavemeti ve sünekliği arttırmak için genellikle çelikle güçlendirilir. Çatlamayı önlemek ve dayanıklılığı sağlamak için uygun takviye detaylandırması gereklidir, Beton Yapıda Kirişleri Anahtar Bileşen Yapmak.

Kirişler büyük eğilme kuvvetlerine maruz kalır, Hangi (genel olarak) Kirişin üst kısmındaki sıkıştırmayı ve kirişin altındaki gerginliği indükleyin. Bununla başa çıkmak için ekonomik bir çözüm, kirişin üstündeki sıkıştırmada iyi bir malzeme kullanmak olacaktır. (yani. Somut) ve ışının dibindeki gerginlikte iyi bir malzeme (yani. çelik). REinForeded Beton Sütunları, bir ekonomik ışın tasarımı için betonun sıkıştırma mukavemetini ve inşaat demiri gerilim gücünü kullanır. Dayanıklılıkları nedeniyle inşaatta yaygın olarak kullanılmaktadır., yangın direnci, ve ağır yükleri destekleme yeteneği.

Bir betonarme ışının kompozit doğası, ilk prensiplerden analiz etmeyi daha karmaşık hale getirir.. Çelik Tasarımda, Basıra modülünü belirleyebilir ve bükülme kapasitesini bulmak için verim mukavemetiyle çarpabiliriz.. ancak, Betonarme ile, Bölüm homojen değil, ve iki farklı malzemenin varlığı, stres-gerinim ilişkisinin daha derin bir şekilde anlaşılmasını gerektirir. Işın nasıl davrandığını doğru bir şekilde değerlendirmek ve arıza modunu belirlemek, Beton ve çelik takviye arasındaki etkileşimi analiz etmek için stres-gerinim grafiğine bakmalıyız..

Aynı anda hareket eden kombine bükülme ve sıkıştırma kuvvetlerini düşünürsek, üyenin gücünü yorumlamak için bir etkileşim diyagramı da çizmemiz gerekir.. Neyse ki, büyük eksenel kuvvetlere ve ACI'ye direnmek için çoğu ışın gerekli değildir 318-19 Eksenel kuvvet belirli bir sınırdan azsa, eksenel yükün stres-gerinim diyagramımız üzerindeki etkilerini göz ardı edelim (pu < 0.10 * f'c * Ag , Bkz. Madde 9.5.2). Etkileşim diyagramları hakkında daha fazla bilgi için okuyabilirsiniz İşte.

ACI 318-19 PRESTRESSED Beton Kirişlerin Gerilim Kontrollü Olmasını gerektirir. Bu gereksinim, bükülmede bir betonarme ışının başarısız olması durumunda, yapının etrafındaki kişilere tamamen başarısız olmadan önce uyarı veren bir şekilde başarısız olacağı anlamına gelir..

Bölüm, net gerilme suşuna göre sınıflandırılmıştır (e_t) gerginlik yüzüne en yakın takviyedeki zorlama:

• Gerilim kontrollü : e_t ≥ e_ty + 0.003
• Geçiş : e_ty < e_t < e_ty + 0.003
• Sıkıştırma kontrollü ε_t <= e_ty

Güç azaltma faktörü (hesaplamalar ayrıca açık ve ayrıntılı PDF raporlama ile birlikte gelir) şu an için kullanılır, Eksenel kuvvet veya kombine moment ve eksenel kuvvet, bölümün nasıl sınıflandırıldığına bağlıdır ve gerilim kontrollü bir ışın için indirgeme faktörü her zaman 0.9.

Bir beton ışının saf eksenel kapasitesi, beton bir sütun için olduğu gibi hesaplanabilir.. Ancak, kombine bükülme ve sıkıştırma ile uğraşıyorsak, eksenel kuvvetlerin daha az olduğundan emin olmalıyız. 0.10 * f'c * Beton bir ışın için AG aksi takdirde bir etkileşim diyagramı kullanmamız gerekecek. Bunun hakkında bilgi edinmek için bu sayfaya bakın Daha fazlası için beton sütunlar.

Betonarme kirişimizin bükülme kapasitesi, bir etkileşim diyagramında saf bükülme noktasına eşdeğerdir. Bükme kapasitesini belirlemek için, bölümümüzdeki sıkıştırma ve gerginlik kuvvetlerini dengelememiz gerekir. 0 (yani. Kirişte hareket eden eksenel yük yok). Daha sonra, betonarme kirişin bükülme kapasitesini bulmak için bölümün nötr ekseni hakkında anlar alabiliriz..

Bunu yapmak için nötr bir eksen konumu üstlenebilir ve saf bükülmeye karşılık gelen gerilim-gerinim diyagramını bulana kadar yinelemeye ve değiştirmeye devam edebiliriz.. Aşağıdaki örnekte, beton ve çelikteki kuvvetleri toplarsak, toplam net kuvvet elde ettiğimizi görebiliriz. 0 kip, Ama net bir an 255 Beton kirişlerimizi temsil eden Kip-ft nihai bükülme kapasitesi. Bunu bizimle azalttığımızda 0.9 Güvenlik faktörü Tasarım bükme kapasitesini elde ediyoruz 229 acı.

Takviyedeki stres ve kuvvetin hesaplanması, saf gerilim gücünü nasıl hesapladığımıza benzer. Stresimiz, gençliğimizin modülünü zorlamalarımızla eşittir, ancak verim stresi ile sınırlıdır.

σ = Min( e_t * E , e_ty * E )

Daha sonra, bu sıradaki çubukların alanı ile stresi çarparak çubuklarımızdaki kuvveti belirleyebiliriz.. Aynı suşa sahip birden fazla çubuğumuzun olduğu hesaplamaları basitleştirmek için bunları birlikte gruplayabiliriz.

Ft = σ * Bir

Sıkıştırma veya gerginlikte olan gücümüzü ayırt etmek için bir yola ihtiyacımız var. FT ve FC'yi farklı kuvvetleri belirtmek için kullanabiliriz, ancak bu örnek için ve SkyCiv Hesap Makinesi'nde, gerginliği ve pozitif temsil eden sıkıştırmayı temsil eden bir işaret gösterimi kullanacağız..

Bir betonarme ışının beton kısmındaki stresin hesaplanması, doğrusal olmayan stres dağılımı nedeniyle takviyeden daha karmaşıktır.. ancak, Whitney stres bloğu yöntemi olarak bilinen ampirik bir sadeleştirme, daha kolay hesaplamalar sağlar. Bu yöntem, eşdeğer bir dikdörtgen stres bloğu ile doğrusal olmayan stres dağılımına yaklaşır, yapısal analiz ve tasarım için daha pratik hale getirmek.

ACI bu yöntemi bölümdeki açıklar 22.2.2.4.1. A'yı hesaplıyoruz:

A = B1 * c

β1 nereden değişir 0.65 -e 0.85 Sıkıştırma gücüne bağlı olarak (f'c) beton (Masa bakın 22.2.2.4.3).

Stres bloğundaki kuvveti hesapladığımızda, her zaman etkili bir stres kullanırız 0.85 * f'c.

Böylece sıkıştırma kuvvetini şu şekilde hesaplayabiliriz:

FC = 0.85 * f'c * B1 * c

ve kuvvet, aşırı sıkıştırma kenarından A/2 pozisyonunda hareket eder.

Bir ışın öncelikle yerçekimi yüklerine dirençlediğinden ve üstünde beton bir levhanın yanal yüklere direnecek şekilde tasarlanması beklenir, çünkü bir ışındaki iki eksenli yüklerle başa çıkmak daha nadirdir. diyafram.

Daha önce baktığımız etkileşim şeması, dikdörtgen betonarme bölümünün tek eksenli bükülmesi içindi. Sadece bir eksen yaklaşık olarak bükülmenin olduğunu düşündük, ancak aynı zamanda küçük eksen bükülebiliriz. Küçük eksen bükme için, bölümü döndürmemiz dışında her şeyi aynı yapardık 90 Dereceler, bunun yerine böyle bir şeyimiz olur. Kırmızı çizginin kirişin tabanını temsil ettiğini unutmayın.

İki eksenli bükülme için bölümümüzü, sonuçta ortaya çıkan anın düzlemi hakkında bükecek şekilde döndürmemiz gerekir.. Bu iki eksenli diyagram için alacağımız etkileşim diyagramı, sadece bu özel momentin yönü için geçerlidir..

Daha önce etkileşim diyagramı için yaptığımız aynı adımları izleyebiliriz, ancak şimdi takviyemiz için farklı pozisyonlarımız olacak ve iki eksenli bükülmede dikdörtgen bir bölüm durumunda, sıkıştırmada olan üçgen bir alana sahibiz..

Beton sıkıştırma kuvvetini şu şekilde hesaplamak yerine:

FC = 0.85 * f'c * B1 * c

Bunun yerine beton sıkıştırma kuvvetini şu şekilde hesaplayabiliriz.:

FC = 0.85 * f'c * Bir

burada A, A = β1 konumunun üzerindeki sıkıştırma alandır * c

Bir T-kirişinin bükülme kapasitesi hesaplamaları, bölümün üstünde daha büyük bir sıkıştırma alanımız olması dışında, dikdörtgen bir ışın ile aynıdır.. Bu, sıkıştırma kuvvetinin sentroidini gerginlik kuvvetinden etkili bir şekilde kaydırdığı ve bükülme hesaplamalarımız için artan bir kol koluyla sonuçlandığı için ekstra bükülme kapasitesi sağlama konusunda büyük ölçüde faydalıdır.. Ancak, Bir t-kirişinin yapısını değerlendiren ışının dibinde gerginlik ile negatif bükülme var, herhangi bir fayda sağlama olasılığı düşüktür.. Bu nedenle, betonarme kirişimiz için tasarlarken bükülme anımızın yönünü düşünmemiz ve tasarımımız için sadece mutlak maksimum kuvveti almamamız önemlidir..

Yukarıdaki görüntüde nötr ekseni 2.62 'konumunda görüyoruz. 5%.

Kısacası beton kesme mukavemetimiz, sıkıştırma nedeniyle kesme mukavemetimizin ve çelikten kaynaklanan kesme mukavemetimizin birleşimidir. (Kesme takviyesinin sağlandığı varsayılarak). Bu olarak ifade edilir:

V _n = V_c + V _s

nerede:

• V _c betonun kesme gücü katkısıdır
• V _s Çeliğin kesme katkısı
• V _n bölümün toplam kesme mukavemeti

Kesme gücü için φ = 0.75 her zaman kullanılır.

Kesme mukavemetinin katkısını hesaplamak için etkili bir genişlik BW ve kesit arızası dirençli kesit alanı için etkili bir derinlik d olarak görüyoruz.. Tüm bölüm alanını kullanmamamızın nedeni, kesitimizin kesilmesinden dolayı kısmen kırılmış olabileceğidir ve bu da kesme arızasına direnmek için bölümümüzün alanını azaltacaktır..

VC için kullandığımız gerçek hesaplama, minimum çelik kriterlerimizin karşılanmasına veya olmamasına bağlıdır., Dolayısıyla somut kuvvet katkımız tamamen çelik hesaplamalarımızdan bağımlı değildir..

Kesme takviyesi alanı olduğunda beton kesme mukavemeti katkısının hesaplaması daha az Kesme alanının minimum takviyesi, tablodaki aşağıdaki denklemle verilmiştir. 22.5.5.1:

VC = 8 λ_s λ (r_w)^(1/3) * (f'_c)^(1/2) + N_sen / 6 Bir_g ) b_w d

nerede:

• λ, hafif beton için modifikasyon faktörüdür (1 Normal ağırlık betonu kullanılırsa)
• λ_s Boyut efekt modifikasyon faktörü (D'ye bağımlı)
• r_w = gerginlik çeliğinin oranı B'ye bölündü_w d
• N_sen eksenel yük
• Bir_g brüt kesit alanı

Kulağa komik gelse de, Minimum kesme takviyesinden daha az çeliğimizin nedeni (İle ilgili,min) gerekli minimum çelik her zaman uygulanmadı mı. Örneğin, kesme kuvveti vu < hesaplamalar ayrıca açık ve ayrıntılı PDF raporlama ile birlikte gelir * λ * (f'c)^(1/2) * BW * d Tizsiz bir kirişte, minimum kesme takviyesinin sağlanması gerekmez. Bir beton ışın için minimum kesme takviyesi ile ilgili tüm detaylar bölümde verilmiştir. 9.6.3 ACI 318-19.

Minimum kesme takviyesinden daha fazla takviyemiz varsa, betonun kesme mukavemetinin hesaplanması için tabloda bulunabilecek iki denklem vardır. 22.5.5.1 ACI 318-19.

Kesme takviyesi için, kiriş uzunluğu boyunca kesme takviyemizin boşluğu ile ilgileniyoruz.. Bu, kaç çubuk çelik bir kesme düzleminin kesişeceğini bilmek önemlidir.

Çelik takviyesi nedeniyle kesme mukavemetini hesaplayabiliriz:

Vs = of * boğaz * d / s

nerede:

• AV = kesme düzlemini kesen çelik alanı
• fyt = kesme takviyesinin akma mukavemeti (tipik 60000 psi)
• d = Çekme çubuğunun derinliği centroid
• s = kesme ligatürlerinin aralığı

Bu hesaplamanın fiziksel anlamının takip edilmesi oldukça kolay olduğunu düşünürsek. Beton ışını zaten D konumu için çatlamıştık. D pozisyonunda kesme arızamız bir 45 Derece açısı kirişin üstüne kadar uzanıyor. Bu kesme arızasının yüksekliği ve genişliği de D boyutudur. Bu boyutun üzerinde d geçiyoruz (D/S) çelik çubukları. Daha sonra, kesme düzlemini kestiklerinde çubukların alanını çarparız ve beton kirişte takviyenin genel kesme kapasitesini elde etmek için mukavemet veririz..

• Beton sütun hesap makinesi
• İnşaat Demiri Tur Uzunluğu Hesaplayıcı
• İnşaat Demiri Geliştirme Uzunluğu Hesaplayıcı
• Beton Konsol Hesaplayıcı
• GİBİ 2870 Konut Döşeme Tasarım Yazılımı
• Zımbalama Kesme Hesaplayıcısı
• Ped Temel Tasarımı Hesaplayıcısı
• ACI 360 Sınıf Tasarım Yazılımında Döşeme

SkyCiv, mühendisler için çok çeşitli Bulut Yapısal Analiz ve Tasarım Yazılımı sunar. Sürekli gelişen bir teknoloji şirketi olarak, Mühendislere iş süreçlerinde ve tasarımlarında zaman kazandırmak için mevcut iş akışlarını yenilemeye ve bunlara meydan okumaya kararlıyız.