Mengapa kita tidak menggunakan tekanan maksimum utama saat merancang elemen struktural?

Pertimbangkan kolom beton dalam kompresi dari pemuatan atas dan juga membawa beberapa tegangan geser.

Jika mengambil elemen bidang 2d dalam kolom dengan tegangan ini dan memutarnya ke titik itu memberikan tegangan normal maksimumnya kemudian putar untuk memberikan tegangan geser maksimum yang kedua nilai harus lebih tinggi dari tegangan yang dihitung sebelumnya.

Mengapa kita tidak membandingkan nilai tersebut dengan kompresi dan kekuatan geser beton?

Saya minta maaf jika pertanyaan saya terlalu sederhana, saya masih mahasiswa baru teknik sipil.

Jawaban singkatnya adalah karena terlalu rumit / tidak mungkin dilakukan.

Berikut adalah diagram lintasan tegangan utama untuk balok beton yang tidak retak di bawah kedua lentur dan kompresi:

Seperti yang Anda lihat, orientasi dan besarnya tekanan utama akan berubah tergantung pada titik yang Anda minati dan beban yang diterapkan. Kita tahu bahwa konkret lemah dalam ketegangan. Jadi jika kita melihat lokasi tegangan tarik utama kita dapat membandingkan ini dengan kapasitas tarik beton (yang sering dianggap sebagai fungsi dari$\sqrt{f_c'}$).

Bagaimana jika tegangan tarik utama melebihi kapasitas tarik beton?

Nah pada saat itu beton mungkin gagal. Tetapi ini tidak berarti seluruh elemen akan gagal. Itu berarti akan retak di lokasi itu. Tapi tidak apa-apa, itu untuk penguatan!

Jadi sekarang kita memiliki elemen beton dengan retakan (atau banyak retakan!), Dan penguat untuk menyatukan potongan-potongan:

Jika sekarang kita ingin menghitung tekanan utama kita, bagaimana keadaan stres pada titik tertentu? Kami memiliki beberapa tegangan yang dibawa oleh tulangan, beberapa tegangan dibawa oleh agregat yang saling mengunci di sepanjang retakan, beberapa diangkut dengan kompresi, dan beberapa rongga di mana tidak ada tegangan yang bisa ada - berapa banyak yang masuk ke setiap mekanisme? Kami tidak bisa menggunakan rumus seperti$\nu = \frac{VQ}{It}$ karena ini hanya berlaku untuk bahan yang seragam.

Kami tidak dapat menentukan keadaan stres dengan kepastian yang wajar di bagian beton yang retak$_1$.

Jadi apa yang bisa kita lakukan sekarang? Ya, kami melakukan banyak hal, dan banyak tes dan kemudian mencocokkan persamaan desain dengan hasilnya.

Anda menyebutkan kolom dalam pertanyaan Anda. Kolom didominasi oleh tekanan tekan, sehingga keretakan seringkali tidak menjadi masalah. Namun, masih ada faktor-faktor rumit yang akan membuat sulit / tidak mungkin untuk menentukan keadaan stres. Faktanya, komentar ACI 318 mengatakan:

Distribusi aktual tekanan tekan beton kompleks dan biasanya tidak diketahui secara eksplisit. ... Kode ini memungkinkan distribusi tegangan tertentu untuk diasumsikan dalam desain jika terbukti menghasilkan prediksi kekuatan ultimat dengan persetujuan yang wajar dengan hasil pengujian komprehensif.

Jadi sekali lagi, kita dipaksa untuk mengambil jalan yang lebih mudah dengan mengasumsikan keadaan stres yang disederhanakan dan memastikan bahwa itu aman menurut pengujian.

Ketidakpastian yang terkait dengan penggunaan penyederhanaan ini dimasukkan ke dalam faktor keamanan yang digunakan dalam kode bangunan.

Akan jauh lebih memuaskan untuk memiliki metodologi desain yang dibangun di atas tekanan utama. Ini tampaknya telah dicoba di masa lalu, tetapi selalu gagal karena sulitnya menentukan keadaan stres$_2$.

1. Kong, FK, & Evans, RH (2013). Beton bertulang dan pratekan. Peloncat.

2. Komite ACI-ASCE 326 (1962). Ketegangan Geser dan Diagonal