ทำไมเราไม่ใช้ความเครียดสูงสุดหลักเมื่อออกแบบองค์ประกอบโครงสร้าง

พิจารณาคอลัมน์คอนกรีตที่อยู่ภายใต้การบีบอัดจากการโหลดสูงสุดและยังมีแรงเฉือนบางอย่าง

หากใช้องค์ประกอบระนาบ 2d ในคอลัมน์ที่มีความเค้นเหล่านี้และหมุนไปยังจุดที่ให้ความเค้นสูงสุดตามปกติแล้วหมุนมันเพื่อให้ความเค้นเฉือนสูงสุดซึ่งค่าทั้งสองควรสูงกว่าความเค้นที่คำนวณได้เดิมของเรา

ทำไมเราไม่เปรียบเทียบค่าเหล่านั้นกับแรงอัดและแรงเฉือนของคอนกรีตแทน

ฉันขอโทษถ้าคำถามของฉันง่ายเกินไปฉันยังเป็นนักศึกษาวิศวกรรมโยธา

คำตอบสั้น ๆ ก็เพราะว่ามันซับซ้อน / เป็นไปไม่ได้ที่จะทำเช่นนั้น

นี่คือแผนภาพของวิถีการเคลื่อนที่ของความเครียดหลักสำหรับคานคอนกรีตuncrackedภายใต้ทั้งการดัดและการบีบอัด:

ในขณะที่คุณสามารถเห็นการวางแนวและขนาดของความเครียดหลักจะเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับจุดที่คุณสนใจและโหลดที่ใช้ เรารู้ว่าคอนกรีตมีความอ่อนแอ ดังนั้นหากเรากำลังดูที่ตั้งของความเครียดแรงดึงหลักเราสามารถเปรียบเทียบสิ่งนี้กับความสามารถดึงของคอนกรีต (ซึ่งมักถูกพิจารณาว่าเป็นฟังก์ชั่นของ )$\sqrt{f_c'}$

เกิดอะไรขึ้นถ้าความเครียดแรงดึงหลักเกินความสามารถดึงของคอนกรีต?

ณ จุดนั้นคอนกรีตอาจล้มเหลว แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าองค์ประกอบทั้งหมดจะล้มเหลว หมายความว่ามันจะแตกที่ตำแหน่งนั้น แต่นั่นก็โอเคนั่นคือสิ่งที่เสริมกำลัง!

ดังนั้นตอนนี้เรามีชิ้นส่วนคอนกรีตที่มีรอยแตก (หรือรอยแตกจำนวนมาก!) และการเสริมแรงเพื่อยึดชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน:

ถ้าตอนนี้เราต้องการคำนวณความเครียดหลักของเราสถานะของความเครียดที่จุดใดเป็นพิเศษ เรามีความเครียดบางส่วนที่เกิดจากการเสริมแรงความเครียดบางส่วนถูกรวมเข้าด้วยกันตามรอยแตกบางส่วนถูกบีบอัดและช่องว่างบางส่วนที่ไม่มีความเครียดเกิดขึ้น - แต่ละกลไกมีมากแค่ไหน? เราไม่สามารถใช้สูตรอย่างเดียวได้เนื่องจากสิ่งนี้ใช้กับวัสดุที่เหมือนกันเท่านั้น$\nu = \frac{VQ}{It}$

เราไม่สามารถตรวจสอบสถานะของความเครียดด้วยความมั่นใจที่เหมาะสมใด ๆ ในส่วนคอนกรีตแตก_1$_1$

แล้วเราจะทำอะไรได้ตอนนี้ ทีนี้เราทำการทดสอบมากมายและมีการทดสอบมากมายแล้วจึงใส่สมการการออกแบบให้ตรงกับผลลัพธ์

คุณพูดถึงคอลัมน์ในคำถามของคุณ คอลัมน์ถูกครอบงำด้วยแรงกดดังนั้นการแตกร้าวมักไม่เป็นปัญหามากนัก อย่างไรก็ตามยังมีปัจจัยที่มีความซับซ้อนซึ่งจะทำให้ยาก / เป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดสภาวะความเครียด ในความเป็นจริงความเห็นของACI 318พูดว่า:

การกระจายแรงอัดที่เกิดขึ้นจริงของคอนกรีตนั้นมีความซับซ้อน ... ประมวลกฎหมายอนุญาตให้มีการแจกแจงความเค้นใด ๆ เป็นการเฉพาะหากได้รับการออกแบบเพื่อแสดงให้เห็นถึงการทำนายความแข็งแกร่งขั้นสุดท้ายในข้อตกลงที่สมเหตุสมผลกับผลลัพธ์ของการทดสอบที่ครอบคลุม

ดังนั้นอีกครั้งเราถูกบังคับให้ใช้เส้นทางที่ง่ายขึ้นในการสมมติสถานะความเครียดที่ง่ายขึ้นและยืนยันว่าปลอดภัยตามการทดสอบ

ความไม่แน่นอนที่เกี่ยวข้องกับการใช้การทำให้เข้าใจง่ายเหล่านี้รวมอยู่ในปัจจัยด้านความปลอดภัยที่ใช้ในรหัสอาคาร

มันจะน่าพอใจมากขึ้นถ้ามีวิธีการออกแบบที่สร้างขึ้นจากความเครียดหลัก นี้ได้รับการเห็นได้ชัดว่าพยายามในอดีต แต่ก็มักจะไม่ประสบความสำเร็จเนื่องจากการกุกกักในการกำหนดรัฐความเครียด_2$_2$

1. Kong, FK, & Evans, RH (2013) คอนกรีตเสริมเหล็กและคอนกรีตอัดแรง สปริงเกอร์

2. คณะกรรมการ ACI-ASCE 326 (1962) แรงเฉือนและเส้นทแยงมุม