Tại sao chúng ta không sử dụng ứng suất tối đa chính khi thiết kế một yếu tố cấu trúc?

Xem xét một cột bê tông đang được nén từ tải hàng đầu và cũng mang một số ứng suất cắt.

Nếu lấy phần tử 2d của mặt phẳng trong cột có các ứng suất này và xoay nó đến điểm nó sẽ tạo ra ứng suất bình thường tối đa, sau đó xoay nó để tạo ra ứng suất cắt tối đa mà cả hai giá trị phải cao hơn ứng suất tính toán ban đầu của chúng tôi.

Tại sao chúng ta không so sánh các giá trị đó với cường độ chịu nén và cắt của bê tông thay thế?

Tôi xin lỗi nếu câu hỏi của tôi quá đơn giản, tôi vẫn là sinh viên năm nhất ngành kỹ thuật dân dụng.

Câu trả lời ngắn gọn là vì nó quá phức tạp / không thể làm như vậy.

Dưới đây là sơ đồ của các quỹ đạo ứng suất chính cho dầm bê tông không bị bẻ khóa dưới cả uốn cong và nén:

$\sqrt{f_c'}$

Điều gì xảy ra nếu ứng suất kéo chính vượt quá khả năng chịu kéo của bê tông?

Tại thời điểm đó bê tông có thể thất bại. Nhưng điều này không có nghĩa là toàn bộ yếu tố sẽ thất bại. Nó có nghĩa là nó sẽ nứt tại vị trí đó. Nhưng đó là OK, đó là những gì gia cố dành cho!

Vì vậy, bây giờ chúng ta có một yếu tố cụ thể với một vết nứt (hoặc nhiều vết nứt!), Và gia cố để giữ các mảnh lại với nhau:

$\nu = \frac{VQ}{It}$

$_1$

Chúng ta có thể làm gì bây giờ? Vâng, chúng tôi làm rất nhiều, và rất nhiều bài kiểm tra và sau đó phù hợp với một phương trình thiết kế cho kết quả.

Bạn đã đề cập đến các cột trong câu hỏi của bạn. Các cột bị chi phối bởi các ứng suất nén, do đó, nứt thường không phải là vấn đề. Tuy nhiên, vẫn có những yếu tố phức tạp sẽ gây khó khăn / không thể xác định trạng thái căng thẳng. Trong thực tế, bình luận của ACI 318 nói:

Sự phân bố thực tế của ứng suất nén bê tông rất phức tạp và thường không được biết rõ ràng. ... Quy tắc cho phép bất kỳ phân phối ứng suất cụ thể nào được giả định trong thiết kế nếu được hiển thị để dẫn đến dự đoán về sức mạnh cuối cùng trong thỏa thuận hợp lý với kết quả của các thử nghiệm toàn diện.

Vì vậy, một lần nữa, chúng tôi buộc phải đi theo con đường dễ dàng hơn để giả sử trạng thái căng thẳng đơn giản hóa và xác nhận rằng nó an toàn theo các thử nghiệm.

Sự không chắc chắn liên quan đến việc sử dụng các đơn giản hóa này được tích hợp vào các yếu tố an toàn được sử dụng trong các mã xây dựng.

$_2$

1. Kong, FK, & Evans, rh (2013). Bê tông cốt thép và dự ứng lực. Mùa xuân.

2. Ủy ban ACI-ASCE 326 (1962). Cắt và căng chéo