Direct design of t-beams for combined load of bending and torsion

• Published in: The journal of engineering research (Print) 2007-12, Vol.4 (1), p.23-36
• Main Authors: al-Nuaymi, A. S., al-Jabri, Khalifah S., Hago, Abd al-Wahid
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Concrete beams; Reinforced concrete; t-beams, direct design method, bending, torsion, reinforced concrete; Testing; الخرسانة; الخرسانة المسلحة; مواد البناء
• ISSN: 1726-6009; 1726-6742
• DOI: 10.24200/TJER.VOL4ISS1PP23-36

أجريت الإختبارات على خمسة جيزان من الخرسانة المسلحة ذوات شفة أخضعت لمجموعة أحمال مكونة من إنحناء و إلتواء. و قد تم إستخدام حقل إجهاد مطاطي إضافة لمعيار نيلسين ثنائي الأبعاد و الخاص بخضوع الخرسانة المسلحة المعرضة لتأثير القوى المستوية في طريقة التصميم المباشر للحصول على كميات حديد التسليح. و كانت أبعاد الجيزان كالآتي : عرض الشفة 600 مليميتر و سمك الشفة 150 مليميتر و عرض الوترة 200 مليميتر و السمك الكلي 600 مليميتر و طول الجائز 5200 مليميتر. و تمت مقارنة كميات حديد التسليح المحسوبة بطريقة التصميم المباشر بتلك التي تحسب بواسطة الكودين الأمريكي و البريطاني. و وجد أن كميات حديد التسليح في الإتجاه الطولي المحسوبة بطريقة التصميم المباشر تماثل الكميات التي يتطلبها الكود الأمريكي لكنها أقل من تلك التي يتطلبها الكود البريطاني. و في الجهة المستعرضة فإن طريقة التصميم المباشر تتطلب كميات من حديد التسليح أقل بكثير مما يتطلبه الكودان الأمريكي و البريطاني. و في الدراسة الحالية فإن المتغير الرئيسي كان نسبة عزم الإلتواء الأقصى إلى عزم الإنحناء و تضمنت الدراسة قيما متعددة لهذه النسبة بين 0.6 إلى 1.5 و قد توصلت الدراسة إلى عدم وجود إختلافات كبيرة بين أحمال التصميم و أحمال الإنهيار للجيزان التي تمت دراستها كما وجد أن أغلب حديد التسليح في الإتجاه الطولي و المستعرض قد وصل أو قارب إجهاد الخضوع عندما تقترب الأحمال من أحمال التصميم. كما أن كل الجيزان قد إنهارت عند أحمال تقترب من أحمال التصميم و كانت ذوات سلوك مرن حتى عند إنهيارها. و قد خلصت الدراسة إلى أنه يمكن إستعمال طريقة التصميم المباشر في تصميم الجيزان الخرسانية ذوات الشفة و المعرضة لأحمال الإنحناء و الإلتواء. Tests were conducted on five reinforced concrete T-beams subjected to combined load of bending and torsion. Elastic stress field in conjunction with Nielsen's 2D yield criterion for reinforced concrete subjected to in-plane forces were used in the Direct Design Method for the design of reinforcement. The beam dimensions were: flange width = 600mm, flange thickness = 150mm, web width = 200mm, total depth = 600mm and beam length = 5.2m. Required reinforcement calculated using the Direct Design Method was compared with the ACI and BSI codes. It was found that the Direct Design Method requires longitudinal reinforcement similar to the ACI code but less than the BSI code. In the transverse direction, the Direct Design Method requires much less reinforcement than both codes. The main variable studied was the ratio of the maximum twisting moment to the bending moment which was varied between 0.6 and 1.5. Good agreement was found between the design and experimental failure loads. Most of the longitudinal and transverse steel yie