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Il calcolo della capacità di carico di travi sotto-progettate o deteriorate è il primo passo prima di eseguire qualsiasi riparazione o ripristino.

Il processo di valutazione della capacità di carico comporta la misurazione delle dimensioni esistenti del membro in calcestruzzo e la stima della sua area di rinforzo e della resistenza del calcestruzzo. Inoltre, il carico che agisce sull’elemento strutturale deve essere calcolato con precisione.

Successivamente, valutare la capacità del fascio utilizzando le equazioni del metodo di progettazione della forza e le specifiche fornite dai codici applicabili come ACI 318-19 e IS 456. Infine, il progettista può verificare lo stato della capacità di carico del fascio in base al metodo di riparazione corretto selezionato.

In sintesi, il back-calcolo del processo di progettazione del fascio fornisce la procedura per calcolare la capacità di carico di una trave in cemento armato.

Come calcolare la capacità di un fascio esistente per scopi di riparazione?

1. Misurare la campata della lastra, che è sostenuta da una trave.
2. Misurare la portata del fascio.
3. Stimare il carico vivo sulla lastra in base alla funzione dell’edificio. Ad esempio, utilizzare 2,4 KN/m2 (50 psf) per uffici, come da Tabella 4-1 nello standard ASCE (ASCE/SEI 10-7).
4. Calcola l’auto-peso della lastra. Aggiungilo a qualsiasi carico morto sovrapposto aggiuntivo, come un carico di piastrelle e lavori di finitura.
5. Trasferire carichi dalla lastra alla trave. Per una lastra unidirezionale, metà del carico totale sulla lastra va a una trave da un lato e l’altra metà va all’altro lato della lastra. Per la lastra bidirezionale, l’area dell’affluente può essere utilizzata per trasferire carichi alle travi su tutti i lati della lastra.
6. Calcolare il carico sulla trave in cemento armato. Il carico morto della trave è uguale al suo peso proprio e a qualsiasi altro carico morto dalla lastra e dalle opere di finitura. Auto-peso è uguale al peso unitario RC (24 KN/m3) volte il volume del fascio.
7. Calcolare il carico distribuito finale sulla trave utilizzando combinazioni di carico adeguate fornite da ACI 318-19.
8. Calcolare il momento finale o applicato sul fascio utilizzando un’equazione adeguata basata sulle condizioni di supporto del fascio o utilizzare la modellazione agli elementi finiti.
9. Misurare la dimensione del fascio, larghezza e profondità.
10. Determina il numero e le dimensioni delle barre d’acciaio incorporate. Se i dettagli di progettazione dell’edificio sono disponibili, il numero di barre può essere preso da esso. Tuttavia, se il dettaglio di progettazione non è disponibile, determinare il numero di barre utilizzando strumenti non distruttivi o rompere una piccola porzione della trave per esporre barre di acciaio e quindi contare il numero di barre.
11. Successivamente, calcola l’area di rinforzo.
12. Calcola la profondità del blocco di sollecitazione rettangolare (a). Quindi, l’altezza dell’asse neutro (c).
13. Infine, calcolare il momento di progettazione del fascio (Md). Dovrebbe essere maggiore del momento applicato( Mu); altrimenti, il raggio deve essere riabilitato.
14. I lavori di riabilitazione si basano sul momento di progettazione calcolato e sul momento applicato per ridisegnare l’elemento (aggiungendo rinforzi aggiuntivi o aumentando larghezza e profondità della trave o entrambi).

Esempio

Calcola la capacità di un raggio mostrato in Figura-1. La dimensione della trave è di 250 mm di larghezza (b), 380 mm di altezza (h) e 350 mm di profondità effettiva (d). Lo spessore della lastra unidirezionale è 100mm. Il carico di snervamento della barra d’acciaio (fy) è 280 MPa e la resistenza alla compressione del calcestruzzo (fcy’) è 17 MPa.

Soluzione:

1. Carichi sulla lastra RCC

Peso autonomo = peso unitario del calcestruzzo * Volume di calcestruzzo

= 24 * 0.1= 2.4 KN/m2

Carico in tensione su lastra= 2,4 KN / m2 (Uso ufficio; per Tabella 4-1 nella norma ASCE (ASCE / SEI 10-7)).

Carichi di finitura su lastra= 0,8 KN / m2

Carico morto totale sulla lastra= 2,4+0,8= 3,2 KN/m2

2. Carichi sulla trave

Peso autonomo = peso unitario calcestruzzo * larghezza trave * altezza trave

=24 * 0.28*0.25= 1.68 KN/m

Carico morto dalla lastra= 12.8 KN/m

Carico in tensione dalla lastra= 9,6 KN / m

Carico finale distribuito sulla trave (Wu)= 1.2*(1.68+12.8)+1.4*9.6= 30.816 KN / m

3. Calcola il momento applicato

Assume la fissità parziale delle colonne

Momento applicato (Mu)= (Wu * l2)/10 = (30.816*5.52)/10=93.218 NN.m

4. Geometria della sezione originale

Larghezza (b) = 250 mm (considerare la trave come sezione rettangolare)

Altezza (h) = 380 mm e profondità effettiva (d) = 350mm

Barre usate: 4 No. 16

5. Calcolare Momento resistente

Area di rinforzo (As) = ((PI / 4) * D2) * No. bar = (PI/4)* 162* = 804.24mm2

Profondità rettangolare stress-block (a) = (Come*fy)/ 0.85*fc*b = (804.24*280)/ 0.85*17*250 = 62.33 mm

asse Neutro (c)= a/0.85= 62.33/0.85= 73.33 mm

c/dt= 73.33/350= 0.209<0.375, quindi la potenza fattore di riduzione (Phi) è di 0,9. c / dt è un valore che viene utilizzato per determinare il valore esatto dei fattori di riduzione della resistenza per diversi elementi in calcestruzzo.

Momento di progettazione (momento resistente) (Md)= Phi * As * fy (d-0.5 a)

Momento di progettazione (momento resistente)= 0.9*804.24*280(350-(0.5*62.33))= 64617804.82 N. m = 64,61 KN.m

Poiché, momento di resistenza= 64,61 KN.m < momento applicato= 93,218 KN.m, la trave deve essere migliorata e la sua capacità di carico deve essere aumentata.

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