สัดส่วนร้อยละของเหล็กสำหรับกำแพงกันดิน - สูตรมาตรฐานไม่สมเหตุสมผลสำหรับฉัน


3

ฉันกำลังดูสูตรมาตรฐานของสหราชอาณาจักร / EU ตามปกติสำหรับเปอร์เซ็นต์การตอกย้ำพื้นที่เหล็กในกำแพงกันดิน โดยทั่วไปในกรณี "ปกติ" มันลดลง 0.13% ของพื้นที่หน้าตัดของ Tw (ความหนาของผนัง) ในแนวตั้งของผนังแนวตั้งและ Tb (ความหนาฐาน [ความลึก]) สำหรับฐานด้านนอกและด้านใน หากFyต่ำกว่าจำนวนที่แน่นอนเปอร์เซ็นต์จะเปลี่ยนแปลง แต่จะยังคงคำนวณเป็นเปอร์เซ็นต์อย่างง่าย

สถานการณ์ตัวอย่าง

ฉันจินตนาการว่ากำลังพยายามใช้สิ่งนี้กับกำแพงกันดินที่แสดงในแผนภาพด้านล่าง ในสถานการณ์เช่นนี้กำแพงกันดินถูกสร้างขึ้นบนขอบด้านหนึ่งของรากฐานขนาดใหญ่และลึก ตัวฐานนั้นลึกและกว้างมากเมื่อเทียบกับกำแพงกันดินที่สร้างขึ้น โดยพื้นฐานแล้วเมื่อรากฐานถูกพิจารณาว่าเป็นฐานของกำแพงกันดินมันจะยังคงอยู่ในระยะห่างที่กำแพงกันดินจะไม่ส่งผลกระทบหรือได้รับผลกระทบอีกต่อไป

ขนาดที่ฉันมีอยู่ในใจคือ - รากฐาน / ฐานกว้างไม่ จำกัด (สำหรับจุดประสงค์เหล่านี้) และพูดลึก 900 มม. ขาตั้งยึดผนังพูดกว้าง 200 มม. และสูง 600 มม. และสร้างที่ขอบหนึ่งของมัน ฐานรากนั้นไม่จำเป็นต้องใช้เหล็กเสริม (อาจเป็นเพราะมันเป็นบล็อกคอนกรีตเสาหินขนาดใหญ่หรืออยู่บนพื้นดินที่มั่นคง / หินด้านล่าง) ดังนั้นเหล็กเสริมเพียงอย่างเดียวจึงเป็นเหล็กที่จำเป็นสำหรับผนังกั้น

เห็นได้ชัดว่าพื้นที่เหล็กด้านในและด้านนอกถูกคำนวณเป็นเปอร์เซ็นต์ของพื้นที่หน้าตัดของฐาน แต่ฉันกำลังดูแผนภาพสามภาพด้านล่างซึ่งประมาณสเกล

  • แผนภาพแรก (ซ้าย) - เหล็กด้านนอกวิ่งลงไปที่ด้านล่างของฐานรากดังนั้นฐานรากจึงทำหน้าที่เหมือนฐานที่มีความหนา 900 มม. และกว้างมาก
  • แผนภาพที่สอง - เหล็กด้านนอกมีความลึกเพียง 350 มม. เท่านั้น ความลึกทั่วไปมากขึ้นหากอยู่บนแผ่นหินไม่ใช่รากฐาน
  • แผนภาพที่สาม - รูปแบบที่ 2 ถูกสร้างภาพอีกครั้งเทียบเท่ากับสองส่วนโดยพื้นฐานคือฐาน 400 มม. พร้อมเหล็กเส้นที่ด้านล่างซึ่งวางอยู่บนแผ่นพื้นขนาด 500 มม. ที่ไม่ได้เสริม

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ความสับสนของฉัน

ทำไมฉันถึงทำให้งงว่าทำไมความต้องการพื้นที่เหล็กซึ่งขึ้นอยู่กับTbนั้นต่างกันในสามรุ่นนี้? ผมคาดหวังว่าสำหรับความดันด้านข้างที่กำหนดเหล็กด้านใน / ด้านนอกจะไปถึงจุด จำกัด ที่ไม่จำเป็นต้องเพิ่มมากขึ้นเพราะในสองกรณีแรกมันถูกฝังด้วยมุมฉากที่เหมาะสม ที่ จำกัด โหมดความล้มเหลวในแผ่นฐานเป็นความล้มเหลวในการดึงออก / ความล้มเหลวของคอนกรีตมากกว่าข้อ จำกัด ที่ยืดหยุ่นของเหล็ก (เช่นไม่ได้ถูกควบคุมโดยพื้นที่ตัดขวางของเหล็ก) และถ้ารากฐานของตัวเองถือว่ามีโครงสร้างเพียงพอแล้ว ที่สองและสามจะมีโครงสร้างเทียบเท่าดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีพื้นที่เท่ากันของเหล็กเช่นกันเพราะพวกเขาเป็นรูปแบบเดียวกัน

(อีกวิธีหนึ่งคือรูปแบบที่ 1 ดูเหมือนว่าแข็งแกร่งกว่า 2 ในขณะที่มีการจับมากขึ้นและพับยากและแผ่นรากฐานเป็นธุระมากกว่าแค่ครึ่งบนของมันดังนั้นทำไมมันดูเหมือนจะต้องมากขึ้นมากกว่าน้อยเหล็กข้าม - พื้นที่ส่วนเพื่อให้เกิดความมั่นคงของกำแพงเท่ากัน?)

แต่แทนที่จะสมมาตรฐานเป็นเพียง 0.13% ของTbดังนั้นหากฐานทำหนาที่ควรเพิ่มไม่ลบความแข็งแรงแล้วพื้นที่ของเหล็กด้านนอกด้านใน / จำเป็นที่ดูเหมือนว่าจะต้องไปขึ้นไม่ลง มันให้ความรู้สึกต่อต้าน

ดังนั้นฉันจึงมีความสับสน: ทำไมเปอร์เซ็นต์เหล็กถึงแตกต่างกันในทั้งสามกรณีที่แสดง ทำไมการเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งแกร่งให้กับด้านล่างของฐาน (เช่นความลึกพิเศษ) ทำให้พื้นที่เหล็กที่ต้องการเพิ่มขึ้น ? เหตุใดจึงไม่มีข้อ จำกัด บางประการโดยพิจารณาจากแรงกดดันด้านข้างมากกว่ามิติพื้นฐานที่ไม่ต้องการอีก ทำไมถึงไม่ถึงขีด จำกัด เพิ่มเติมที่ไม่สำคัญว่าฐานและเหล็กด้านนอกจะลึกแค่ไหนเพราะความลึกที่เพิ่มขึ้นไม่ได้ส่งผลกระทบต่อความมั่นคงของกำแพง ตรรกะที่อยู่เบื้องหลังพื้นที่หน้าตัดของเหล็กเป็นร้อยละของไม่มีเงื่อนไขคืออะไรTb ?

ฉันจะพลาดอะไรไปและจะเกิดอะไรขึ้นที่นี่จริง ๆ ?


คุณสามารถทำสิ่งที่คุณต้องการตราบใดที่คุณยินดีที่จะส่งหลักฐานว่าการออกแบบของคุณปลอดภัย สัญชาตญาณไม่เพียงพอ บ่อยครั้งที่หลักฐานนี้มีราคาแพงกว่าเพียงแค่ทำในสิ่งที่พวกเขาบอกว่าคุณควรทำ
joojaa

@ joojaa - คำถามเกี่ยวกับตรรกะที่อยู่เบื้องหลังสูตรในมาตรฐานทางวิศวกรรมของสหภาพยุโรปซึ่งทำให้ฉันสับสนเพราะมันดูไร้เหตุผลในหลายบัญชีและเป็นตัวอย่างที่เป็นรูปธรรม (ไม่ได้ตั้งใจ!) เพื่อแสดงว่าทำไมมันดูสมเหตุสมผลหรือไม่สมเหตุสมผล ถึงฉัน. ความคิดเห็นของคุณไม่สนใจและแนะนำให้รับ "หลักฐาน" สำหรับการคำนวณบางอย่างสำหรับตัวอย่างสมมุตินี้ ..... บางทีคุณอาจเข้าใจผิดและเชื่อว่าฉันกำลังถามเกี่ยวกับงานเฉพาะมากกว่าเหตุผลและพื้นฐานสำหรับสูตรมาตรฐานของสหภาพยุโรป?
Stilez

คำตอบ:


2

ฉันไม่แน่ใจว่าคู่มือการใช้งานที่คุณกำลังดูอยู่นั้นจะต้องอ้างอิงถึงส่วน EN1992-1-1 9.2.1.1 ส่วนนี้กำหนดจำนวนขั้นต่ำของการเสริมแรงในคานหรือแผ่นพื้นเพื่อให้คานหรือพื้นได้รับการพิจารณาเป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก และมันใช้ค่า 0.13% (พร้อมการปรับระดับคอนกรีตและเหล็ก) ดังนั้นมันจึงเป็นข้อกำหนดทั่วไปมากกว่าเพียงแค่บางสิ่งสำหรับกำแพงกันดิน มันค่อนข้างง่ายที่จะดูว่าทำไมต้องเป็นเปอร์เซ็นต์ของพื้นที่คอนกรีตถ้าคุณพิจารณาพฤติกรรมที่แตกต่างของคอนกรีตธรรมดาและคอนกรีตเสริมเหล็ก:

  • คอนกรีตธรรมดาที่ช่วงเวลาดัดโค้งต่ำจะมีแรงตึงและแรงอัดในส่วนของคอนกรีต หากช่วงเวลาการดัดงอเพิ่มขึ้นความเครียดของความตึงจะถึงขีดความสามารถรอยแตกจะเกิดขึ้นและโครงสร้างจะล้มเหลวทันที นี่คือความล้มเหลวที่เปราะบาง

  • คอนกรีตเสริมแรงในช่วงเวลาที่มีการดัดโค้งต่ำจะทำให้เกิดแรงดึงและแรงอัดในคอนกรีต หากโหลดเพิ่มขึ้นความเค้นความเครียดในคอนกรีตจะเพิ่มขึ้นถึงขีดความสามารถและรอยแตกจะเกิดขึ้น เมื่อรูปแบบรอยแตกการเสริมแรงจะยึดครองและถ่ายโอนความตึงเครียดที่เคยถ่ายโอนโดยคอนกรีต หากมีการเสริมแรงเพียงพอสำหรับสิ่งนี้สิ่งที่เป็นไปได้รอยแตกจะเล็กและโครงสร้างจะไม่ล้มเหลวจนกว่าภาระจะเพิ่มขึ้นเพียงพอสำหรับการเสริมแรงที่จะให้ผลผลิตทำให้เกิดความล้มเหลวแบบเหนียว (หมายความว่าเราจะได้รับการเสียรูปขนาดใหญ่ก่อนที่โครงสร้างจะล้มเหลวเสร็จสมบูรณ์ "เฮ้ที่ดูไม่ปลอดภัย - เราควรแก้ไขก่อนที่ใครบางคนจะได้รับบาดเจ็บ" - ทุกอย่าง) ความล้มเหลวแบบดัดทำให้โครงสร้างมีความปลอดภัยมากขึ้น โหลดความล้มเหลวที่มีขนาดใหญ่

บิตสำคัญในบริบทนี้มีดังนี้: หากปริมาณการเสริมแรงไม่เพียงพอที่จะรับแรงดึงที่เกิดขึ้นในคอนกรีตก่อนรูปแบบรอยแตกครั้งแรกการเสริมแรงจะให้ผลทันทีในการสร้างรอยแตกแรกและ รอยแตกจะมีขนาดใหญ่มากอย่างรวดเร็วส่งผลให้เกิดพฤติกรรมแบบเดียวกันของคอนกรีตธรรมดา (ความล้มเหลวแบบเปราะ) ในประเภทคอนกรีตและเกรดเหล็กที่กำหนดคุณจะต้องให้พื้นที่คอนกรีตคูณด้วยกำลังการผลิตคอนกรีตที่มีความตึงน้อยกว่าพื้นที่เหล็กคูณด้วยความเครียดเพื่อให้มั่นใจว่าการล้มเหลวแบบเหนียว ซึ่งสามารถปรับปรุงใหม่ได้เนื่องจากพื้นที่เหล็กมีขนาดใหญ่กว่าร้อยละ x ของพื้นที่คอนกรีต (ฉันเชื่อว่าค่า 0.13% ยังรวมถึงการปรับเชิงประจักษ์ด้วยดังนั้นฉันจะไม่คำนวณมูลค่าที่แน่นอน แต่หวังว่าหลักการควรจะชัดเจน)

เป็นที่น่าสังเกตว่าไม่มีสิ่งใดที่เกี่ยวข้องกับการรับน้ำหนักจริงบนกำแพงกันดินดังนั้นคุณจะต้องตรวจสอบด้วยเช่นกัน และแน่นอนว่ามันเป็นไปได้อย่างสมบูรณ์แบบในการสร้างกำแพงกันดินที่ไม่มีการเสริมแรงซึ่งมีความปลอดภัยอย่างสมบูรณ์สำหรับการรับน้ำหนักที่กำหนด - เพียง แต่จะไม่ทำให้เกิดการล้มเหลว

นอกจากนั้นฉันรู้สึกว่าฉันต้องทราบด้วยว่าการจัดเรียงการเสริมแรงที่คุณวาดลงบนสเก็ตช์นั้นไม่ใช่การจัดเรียงที่ดีและคุณไม่ควรสร้างมันขึ้นมาเช่น: เมื่อเหล็กเส้นด้านในโค้งงอรอบมุมด้านใน เช่นนั้นมีความเสี่ยงสูงที่คอนกรีตจะแตกหักที่โค้งงอนานก่อนที่แท่งจะถึงกำลังการผลิต ฉันสามารถเพิ่มสเก็ตช์สองสามตัวเพื่ออธิบายสิ่งนี้ได้ดีขึ้นถ้าคุณสนใจ แต่ฉันลังเลที่จะเพิ่มสิ่งต่าง ๆ เพิ่มเติมในสิ่งที่สัมผัสในกรณีที่มันเป็นเพียงสองบรรทัดที่เร่งรีบ? (นอกจากนี้คุณยังสามารถดูตัวอย่างเช่น EN1992-1-1 ภาคผนวก J.2 เพื่อดูตัวอย่างของการเสริมแรงที่สามารถจัดเรียงที่มุมในแนวโค้ง)


+1 คำตอบที่ดี นอกจากนี้ยังควรจำไว้ว่าแผ่นพื้นขนาดใหญ่ดังกล่าวจะสร้างความร้อนอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างกระบวนการบ่มและความแตกต่างของอุณหภูมิที่เกิดขึ้นระหว่างแกนกลางและวัสดุที่สัมผัสกับพื้นดินสามารถนำไปสู่ความเครียดภายในช่วงต้น การเสริมแรงเหล็ก
วาซาบิ
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.