钢筋混凝土束计算器

梁是建筑物中的水平结构构件，在将载荷转移到柱子和墙壁等垂直支撑方面起着至关重要的作用. 在钢筋混凝土结构中, 梁主要抵抗由地板和屋顶的重力负载引起的弯矩和剪力. 他们还可能会根据建筑物的设计和外部条件体验扭转和横向力. 与大梁不同, 通常支持其他光束, 混凝土梁直接支撑地板板并有效地分配负载. 混凝土梁的常见横截面包括矩形, T形, 和L形轮廓, 通常用钢加固以增强强度和延展性. 适当的加固细节对于防止破裂并确保耐用性至关重要, 使梁成为混凝土结构中的关键组成部分.

梁暴露于大型弯曲力, 哪一个 (一般来说) 在梁的顶部诱导压缩，并在梁的底部张紧. 解决此问题的经济解决方案是使用良好压缩的材料 (即. 木结构) 以及横梁底部张力良好的材料 (即. 钢). 钢筋混凝土柱利用混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度进行经济的梁设计. 由于其耐用性，它们被广泛用于施工, 阻力, 和支持重负荷的能力.

钢筋混凝土梁的复合性质使得从第一原理分析变得更加复杂. 在钢设计中, 我们可以简单地确定截面模量并将其乘以屈服强度以找到弯曲能力. 然而, 在钢筋混凝土中, 本节不是同质的, 并且存在两种不同材料的存在需要更深入地了解应力 - 应变关系. 准确评估光束的行为并确定其故障模式, 我们需要研究应力 - 应变图，以分析混凝土和钢筋之间的相互作用.

如果我们考虑同时组合弯曲和压缩力，我们还需要画一个互动图来解释成员的强度. 幸运的是，大多数光束不需要抵抗大型轴向力和ACI 318-19 如果轴向力小于一定极限，则可以让我们忽略轴向负荷对应力应变图的影响 (浦 < 0.10 * f’c * 银 , 请参阅条款 9.5.2). 有关互动图的更多信息，您可以在此处阅读.

美国工业协会 318-19 要求非预染色的混凝土梁是张力控制的. 该要求意味着，如果钢筋混凝土梁确实失败了，它将以延展性的方式失败，以警告结构，然后才能完全失败.

该部分与净拉伸应变有关 (εt) 这是最接近张力脸的加固中的压力:

张力控制 : εt≥εty + 0.003
过渡 : εty < εt < εty + 0.003
压缩控制 εt <= εty
降低强度因子 (披) 目前使用, 轴向力或组合力矩和轴向力取决于截面的分类方式，对于张力控制梁，还原因子始终是 0.9.

混凝土梁的纯轴向容量可以与混凝土柱相同. 但是，如果我们要处理组合弯曲和压缩，我们将需要确保轴向力小于 0.10 * f’c * AG用于混凝土梁，否则我们需要使用互动图. 要了解此页面，请参见此页面 更多的混凝土柱.

我们钢筋混凝土梁的弯曲能力等于互动图上的纯弯曲点. 为了确定弯曲能力，我们需要在我们的部分中平衡压缩力和张力等于 0 (即. 没有作用在光束上的轴向负荷). 然后，我们可以稍作介绍该截面的中性轴，以找到钢筋混凝土梁的弯曲能力.

为此，我们可以假设中性轴位置并保持迭代和移动，直到找到与纯弯曲相对应的应力应变图. 在下面的示例中，我们可以看到，如果我们在混凝土中添加力和钢中的力，我们将获得总的净力 0 基普, 但是净时刻 255 代表我们混凝土梁极致弯曲能力的KIP-FT. 当我们通过我们的 0.9 安全系数我们获得了设计弯曲能力 229 基普英尺.

计算加固中的应力和力与我们计算纯张力强度的方式相似. 我们的应力等于应变乘以杨氏模量，但受到屈服应力的限制.

σ=最小( εt * Ë , εty * Ë )

然后，我们可以通过将应力乘以这一行的面积来确定条上的力. 为了简化计算，我们拥有与相同应变的多个条的计算，我们可以将它们分组在一起.

ft =σ * 一个

我们需要一种方法来区分我们的力量压缩或紧张. 我们可以使用ft和fc表示不同的力.

由于其非线性应力分布，计算钢筋混凝土束的混凝土部分中的应力比钢筋更为复杂. 然而, 一种被称为惠特尼应力块方法的经验简化允许更轻松的计算. 该方法近似具有等效矩形应力块的非线性应力分布, 使结构分析和设计更实用.

ACI在节中描述了此方法 22.2.2.4.1. 我们计算一个:

a = b1 * C

其中β1的范围从 0.65 至 0.85 取决于压缩强度 (f’c) 混凝土 (请参阅表 22.2.2.4.3).

当我们计算压力块上的力时，我们始终使用 0.85 * f’c.

因此，我们可以计算压缩力为:

fc = 0.85 * f’c * B1 * C

力从极端压缩边缘起作用A/2的位置.

与柱相比，梁中处理双轴载荷的情况较少，因为梁主要抵抗重力载荷，并且预计其顶部的混凝土板可以设计为作为隔板来抵抗横向载荷.

我们以前看过的相互作用图是用于矩形钢筋混凝土截面的单轴弯曲. 我们只认为弯曲是在一个轴上发生的. 对于次要轴弯曲，我们会做所有的事情 90 学位，所以我们会有这样的东西. 注意红线表示梁的底部.

对于双轴弯曲. 我们为此双轴图获得的相互作用图仅与结果矩的特定方向相关.

我们可以按照以前的互动图遵循相同的步骤.

而不是计算混凝土压缩力:

fc = 0.85 * f’c * B1 * C

我们可以将混凝土压缩力计算为:

fc = 0.85 * f’c * 一个

其中a是压缩面积高于位置a =β1的区域 * C

T梁的弯曲能力计算与矩形梁相同，只是我们在截面顶部具有较大的压缩区域. 这在提供额外的弯曲能力方面在很大程度上是有益的. 但是, 我们在梁的底部有负弯曲，评估结构作为T梁不太可能提供任何好处. 因此，重要的是，我们在为钢筋混凝土梁设计时考虑弯曲时刻的方向，而不仅仅是为我们的设计带来绝对的最大力量.

在上图中，我们看到中性轴位于 2.62 的位置′ 形成截面的压缩侧，但是如果我们消除 T 形梁的优势，中性轴会发生移动，弯矩能力会减少约 5%.

简而 (假设提供了剪切钢筋). 这被表示为:

V_ñ ° N_C + V_s

哪里:

• V_C 是混凝土的剪切强度贡献
• V_s 是钢的剪切贡献
• V_ñ 是本节的总剪切强度

对于剪切强度，还原因子为φ= 0.75 总是使用.

为了计算剪切强度的贡献，我们考虑有效的宽度BW和横截面区域的有效深度D. 我们不使用整个部分区域的原因是，由于张力区域的弯曲，该部分可能已经部分破裂.

我们用于VC的实际计算取决于是否满足我们的最低钢制标准, 因此，我们的具体强度贡献并不完全取决于我们的钢计算.

当剪切钢筋面积为 少于 表中的以下等式给出了剪切面积的最小加固 22.5.5.1:

VC = 8 λ_s λ (r_w)^(1/3) * (F’_C)^(1/2) + ñ_ü / 6 一个_G ) b_w d

哪里:

• λ是轻质混凝土的修改因子 (1 如果使用正常重量混凝土)
• λ_s 是尺寸效应修改因子 (取决于d)
• r_w =张力钢除以B的比率_w d
• ñ_ü 是轴向负载
• 一个_G 是总横截面区域

虽然听起来很有趣, 我们的钢可能比最小剪切钢筋少的原因 (的,分) 是最低所需的钢并非总是强制执行. 例如，如果剪切力VU < 披 * λ * (f’c)^(1/2) * BW * d在非临时梁中，不需要提供最小剪切钢筋. 有关混凝土梁的最小剪切钢筋的完整详细信息在部分中提供 9.6.3 ACI的 318-19.

如果我们的钢筋比最小剪切钢筋更多，那么提供两个方程来计算混凝土的剪切强度，可以在表中找到 22.5.5.1 ACI 318-19.

对于剪切加固. 这很重要的是要知道剪切平面会相交多少钢筋.

我们可以根据钢筋的剪切强度计算为:

vs = of * 喉 * d / s

哪里:

• av =钢的面积与剪切平面相交
• fyt =剪切钢筋的屈服强度 (通常 60000 压力)
• d =拉伸杆质心的深度
• S =剪切连接的间距

如果我们考虑此计算的物理含义，那么很容易遵循. 我们已经将混凝土梁破裂到位置D. 在位置D我们的剪切故障开始 45 度向横梁顶部的程度角度. 剪切故障的高度和宽度也为尺寸D. 在这个维度上我们越过 (D/s) 钢筋. 然后，当条形与剪切平面相交并在那里屈服强度以获取混凝土梁中的总体剪切能力时，我们将其乘积.

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