SlideShare a Scribd company logo
1 of 107
Download to read offline
Apmācību semināru cikls
«Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana»
ID Nr. EM 2019/105
Rīga, 2019
Training seminar / Apmācību seminārs
Reinforced concrete structure calculations
Dzelzsbetona konstrukciju aprēķini
November 15, 2019, Riga
Dr. Ing. Jürgen Einpaul (Estonia)
Introduction
•Engineers' choices in flexural and shear design of
reinforced concrete slabs
•Strip and yield line methods
3EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Agenda / 10:00 - 11:30
4EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Coffee break / 11:30 - 12:00
•Punching shear - experiments, failure mechanisms
and calculation models. Punching of interior, edge and
corner column connections.
•Methods in present and future design codes
5EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Agenda / 12:00 - 13:30
6EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Lunch break / 13:30 - 14:30
•Strut and tie models, their applications for detailing of
concrete elements and design of reinforced concrete
walls.
•Practical examples about walls built of prefabricated
elements.
•Comparisons between hand and finite element
calculations.
7EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Agenda / 14:30 – 16:00
Training seminar / Apmācību seminārs
Introduction. Flexural and Shear Design of Reinforced
Concrete Slabs. Strip and Yield Line Methods.
Ievads. Dzelzsbetona plātņu lieces un bīdes projektēšana.
Plasticitātes teorija un pielietojuma metodes.
Dr. Ing. Jürgen Einpaul (Estonia)
9EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
About the speaker
Engineers' choices in flexural and shear design of reinforced
concrete slabs. Strip and yield line methods
• Behaviour of reinforced concrete elements
• under axial forces
• under bending moments
• Principles of theory of plasticity
• Lower bound method – design with strips
• Upper bound method – verification using yield lines
• Examples
10EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Agenda / 10:00 - 11:30
11EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Concrete in compression – uniaxial and multi-axial compression
Material properties
12EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Concrete in compression – uniaxial and multi-axial compression
Material properties
13EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Ties of reinforced concrete in tension
Material properties
14EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Ties of reinforced concrete in tension
Material properties
15EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Compression in one direction, tension in another
Material properties
16EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Compression in one direction, tension in another
Material properties
17EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Compression in one direction, tension in another
Material properties
18EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Concrete in bending
𝜒 =
𝑀
𝐸𝐼
𝜀 =
𝑁
𝐸𝐴
Axial forces Bending moment
19EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Rigid-plastic material behaviour, infinite ductility
Effectiveness factor ν can account for the actual limited ductility
Theory of plasticity
20EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Lower bound theorem of the theory of plasticity
“A load system [QS], based on a statically admissible stress field which nowhere
violates the yield condition is a lower bound to the collapse load [QR].”
Statically admissible stress field
Theory of plasticity – lower bound theorem
𝑑𝑀
𝑑𝑥
= 𝑉
𝑑𝑉
𝑑𝑥
= −𝑞
𝑑2
𝑀
𝑑𝑥2 = −𝑞
21EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Stress fields in slabs
𝜕2 𝑚 𝑥
𝑑𝑥2 +
𝜕2 𝑚 𝑥𝑦
𝑑𝑥 𝑑𝑦
+
𝜕2 𝑚 𝑦
𝑑𝑦2 = −𝑞
𝜕𝑚 𝑥
𝑑𝑥
+
𝜕𝑚 𝑥𝑦
𝑑𝑦
= 𝑉𝑥
𝜕𝑚 𝑦
𝑑𝑦
+
𝜕𝑚 𝑥𝑦
𝑑𝑥
= 𝑉𝑦
22EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
• Moment field is a tensor field
• Shear field is a vector field
Stress fields in slabs
𝑚 𝑥; 𝑚 𝑦; 𝑚 𝑥𝑦
𝑣 𝑥; 𝑣 𝑦
23EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Using the lower bound theorem of the theory of plasticity for the design
“Plastic design can be performed by choosing a statically admissible stress field that is in
equilibrium with the load system and nowhere violates the yield condition.”
Statically admissible stress field
Design of slabs
𝜕2 𝑚 𝑥
𝑑𝑥2 +
𝜕2 𝑚 𝑥𝑦
𝑑𝑥 𝑑𝑦
+
𝜕2 𝑚 𝑦
𝑑𝑦2 = −𝑞
𝜕𝑚 𝑥
𝑑𝑥
+
𝜕𝑚 𝑥𝑦
𝑑𝑦
= 𝑉𝑥
𝜕𝑚 𝑦
𝑑𝑦
+
𝜕𝑚 𝑥𝑦
𝑑𝑥
= 𝑉𝑦
𝑚 𝑥,𝑚𝑎𝑥 =
𝑞𝑙2
8
𝑚 𝑥,𝑚𝑎𝑥 = 𝑚 𝑦,𝑚𝑎𝑥 =
𝑞𝑙2
16
24EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Design of slabs
𝜕2 𝑚 𝑥
𝑑𝑥2 +
𝜕2 𝑚 𝑥𝑦
𝑑𝑥 𝑑𝑦
+
𝜕2 𝑚 𝑦
𝑑𝑦2 = −𝑞
𝜕𝑚 𝑥
𝑑𝑥
+
𝜕𝑚 𝑥𝑦
𝑑𝑦
= 𝑉𝑥
𝜕𝑚 𝑦
𝑑𝑦
+
𝜕𝑚 𝑥𝑦
𝑑𝑥
= 𝑉𝑦
𝑚 𝑥,𝑚𝑎𝑥 = 𝑚 𝑦,𝑚𝑎𝑥 = 𝑚 𝑥𝑦,𝑚𝑎𝑥 =
𝑞𝑙2
24
𝑚 𝑟𝑒𝑖𝑛𝑓,𝑥 = 𝑚 𝑥 ± 𝑚 𝑥𝑦 =
𝑞𝑙2
12
𝑚 𝑟𝑒𝑖𝑛𝑓,𝑦 = 𝑚 𝑦 ± 𝑚 𝑥𝑦 =
𝑞𝑙2
12
25EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Design of slabs – strip method
26EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Design of slabs – strip method
• Supported strips
• Supporting strips
27EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Design of slabs – strip method
Point-supported strips
28EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Upper bound theorem of the theory of plasticity
“A load system [QK] which is in equilibrium with a kinematically admissible displacement
field forming a mechanism is an upper bound to the collapse load [QR].”
Kinematically admissible displacement field
Theory of plasticity – upper bound theorem
29EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Determining the collapse load
• Static equilibrium
• Equilibrium of virtual work
Theory of plasticity – upper bound theorem
30EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Theory of plasticity – complete solution
The combined theorem of the theory of plasticity
“The collapse load [QR] is in a static equilibrium with a stress field that nowhere violates
the yield condition and forms a kinematically admissible failure mechanism.”
31EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Examples
32EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Examples
33EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Examples
34EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
QUESTIONS AND ANSWERS
?
35EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Coffee break / 11:30 - 12:00
Training seminar / Apmācību seminārs
Reinforced Concrete Structure Calculations for Punching
and Shear Forces
Dzelzsbetona konstrukciju aprēķini uz caurspiešanu un
šķērsspēkiem
Dr. Ing. Jürgen Einpaul (Estonia)
• Shear in slabs – experiments, failure mechanisms and calculation
models. Punching of interior, edge and corner column connections.
Methods in present and future design codes
• One-way shear in slabs (without shear reinforcement)
• Two-way, or punching shear
• Tests and models on symmetrical slab-column connections
• Shear-reinforced connections
• Punching in continuous slabs
• Eccentric punching on interior slab-column connections
• Punching of edge and corner column connections
37EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Agenda / 12:00 - 13:30
38EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
• Prerequisite for applying the theory of plasticity – ductility (at least some)
• Failure of slabs without shear reinforcement around concentrated loads can be brittle
Shear and punching
39EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Shear and punching
Video
40EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Shear is the governing failure mode in a certain range of shear spans – “Kani’s valley”
One-way shear without shear reinforcement
𝑉𝑅,𝑝𝑙 = 𝑀 𝑅/𝑎 𝑉𝑅,𝑝𝑙 = 𝑀 𝑅/𝑎
41EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Shear transfer mechanisms on the right side of the “valley”:
• Cantilever action
• Aggregate interlock
• Dowel action
• Tensile stresses in concrete
One-way shear without shear reinforcement
fct, depth of the
compression zone
fc, crack roughness, crack
width
Diameter of reinforcing bars,
yield strength of steel
fct, crack width
42EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Critical Shear Crack Theory (Muttoni & Fernández Ruiz 2008)
One-way shear without shear reinforcement
ACI 318:
43EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Shear fields
Punching without shear reinforcement
44EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Punching without shear reinforcement
Axisymmetric model of Kinnunen and Nylander (1960)
45EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Punching without shear reinforcement
46EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Shear slenderness in the case of punching – left side of the “valley”
Punching without shear reinforcement
47EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Punching failure
mechanism
Punching without shear reinforcement
48EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Critical Shear Crack Theory for punching (Muttoni 2008)
Punching without shear reinforcement
𝑉
𝑏0 𝑑 𝑓𝑐
=
0,75
1 + 15
𝜓 ⋅ 𝑑
𝑑 𝑔0 + 𝑑 𝑔
49EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Punching with shear reinforcement
Punching with shear reinforcement
50EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Different punching shear reinforcement systems:
• Maximum performance depends on the quality of anchorage
• Position of the first element from the column is important!
Punching with shear reinforcement
51EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Punching with shear reinforcement
Video
52EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Moment redistribution between hogging and sagging moments
Punching in continuous slabs
53EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Influence of moment redistribution between hogging and sagging moments
Punching in continuous slabs
54EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Membrane effect in continuous slabs
Occurs even in cases with no external confinement
Punching in continuous slabs
55EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Non-axisymmetric punching of interior columns
Interior columns with transfer of moments between the slab and column
𝛽 =
𝑣 𝐸𝑑,𝑚𝑎𝑥
𝑣 𝐸𝑑,𝑎𝑣𝑔
?𝑣 𝐸𝑑 = 𝛽
𝑉𝐸𝑑
𝑢𝑖 𝑑
56EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Non-axisymmetric punching of interior columns
MC 2010:
57EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Non-axisymmetric punching of interior columns
• Distribution of shear stresses on the control perimeter
• How does shear redistribution occur?
58EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Non-axisymmetric punching of interior columns
59EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Non-axisymmetric punching of interior columns
⇒ Shear redistribution occurs due to flexural cracking and yielding of reinforcement
⇒ Moment resistance of the connection is governed by shear strength
60EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Non-axisymmetric punching of edge and corner columns
Method 1 – full perimeter, eccentricity accounted for with β-s
In a general case, stiffness of the column has to be known
61EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Non-axisymmetric punching of edge and corner columns
Method 2 – reduced perimeter
• Edge column connection – 1/2 of a corresponding interior column connection
• Corner column connection – 1/4 of a corresponding interior column connection
• Stiffness of the column has no influence (for moments about an axis parallel to the edge)
62EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Non-axisymmetric punching of edge and corner columns
Moment transfer from
slab to an edge column
is limited
63EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
• Wall corners
Wall corners?
64EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
QUESTIONS AND ANSWERS
?
65EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Lunch break / 13:30 - 14:30
Training seminar / Apmācību seminārs
Strut and Tie Models for Design of Reinforced Concrete
Walls. Hand and Finite Element Calculations.
Dzelzsbetona konstrukciju aprēķini ar spiestu-stieptu
stieņu modeļiem. Manuālo un galīgo elementu aprēķins
Dr. Ing. Jürgen Einpaul (Estonia)
Strut and tie models, their applications for detailing of concrete
elements and design of reinforced concrete walls. Practical examples
about walls built of prefabricated elements. Comparisons between
hand and finite element calculations.
• Strut and tie models and stress fields
• Behaviour of struts and ties
• Behaviour of nodes
• Choosing a
67EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Agenda / 14:30 – 16:00
68EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
• Truss models
Strut and tie models and stress fields
• Strut and tie models • Stress fields
69EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
• D-regions and B-regions (Schlaich et al 1987)
Strut and tie models and stress fields
70EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
• A lower bound solution
“A load system [QS], based on a statically admissible stress field which nowhere
violates the yield condition is a lower bound to the collapse load [QR].”
⇒ Lower bound of capacity, no information about deformations
Strut and tie models and stress fields
71EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Stress fields:
• Rigid-plastic
• Elastic-plastic
Strut and tie models and stress fields
72EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Elastic-plastic stress fields
Strut and tie models and stress fields
73EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
• Strut and tie model • Rigid-plastic stress field • Elastic-plastic stress field
Strut and tie models and stress fields
74EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Resistance of struts and compression fields
Strut and tie models and stress fields
75EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Struts / compression fields – limitations of angles
Strut and tie models and stress fields
76EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Ties
Strut and tie models and stress fields
77EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Typology of nodes
• C-C-C
• C-C-T
• C-T-T
• T-T-T
Strut and tie models
78EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
C-C-C nodes
• Pseudo-hydrostatic nodes
Strut and tie models
• Unequal stresses
79EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
• C-C-T nodes
Strut and tie models
80EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
• C-C-T nodes – anchorage
Strut and tie models
81EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
• C-T-T nodes
Strut and tie models
82EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
• T-T-T nodes
Strut and tie models
• Inspired by elastic
stresses
• Simple load transfer
mechanisms
• Control of cracking
83EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Choosing adequate strut and tie models
Strut and tie models
84EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models inspired by elastic stress fields
• Should be efficient to control cracking
• May be inconvenient to detail reinforcement
• May include TTT nodes
• Not always the most efficient
Strut and tie models
85EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models utilising simple load transfer mechanisms
Strut and tie models
86EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
87EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models considering control of cracking
Strut and tie models
88EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Example – model based on the elastic stress field
Strut and tie models
89EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Example – simple load transfer
Strut and tie models
90EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Example – control of cracking
Strut and tie models
91EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Example – elastic-plastic stress field
Strut and tie models
92EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Details – frame corners
93EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Details –corbels
94EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
95EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
96EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
97EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
98EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
99EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
100EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
101EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
102EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
103EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
104EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
105EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
Strut and tie models
106EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105
QUESTIONS AND ANSWERS
?
Thank you for attention!
+371 67013100www.em.gov.lv@EM_gov_lv,@siltinam /ekonomikasministrija Brīvības iela 55, Rīga, LV-1519, Latvia pasts@em.gov.lv

More Related Content

More from Ekonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk

Veselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēna
Veselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēnaVeselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēna
Veselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēnaEkonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
Mūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolās
Mūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolāsMūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolās
Mūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolāsEkonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...
Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...
Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...Ekonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
Latvijas panākumi būvniecības digitalizācijas jomā novērtēti starptautiski
Latvijas panākumi  būvniecības digitalizācijas  jomā novērtēti starptautiskiLatvijas panākumi  būvniecības digitalizācijas  jomā novērtēti starptautiski
Latvijas panākumi būvniecības digitalizācijas jomā novērtēti starptautiskiEkonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
Fotoelektrisko sistēmu zibensaizsardzība un pārspriegumaizsardzība
Fotoelektrisko sistēmu zibensaizsardzība un pārspriegumaizsardzībaFotoelektrisko sistēmu zibensaizsardzība un pārspriegumaizsardzība
Fotoelektrisko sistēmu zibensaizsardzība un pārspriegumaizsardzībaEkonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
Saules paneļi: Normatīvās prasības, pakalpojuma iegāde un ieteikumi
Saules paneļi: Normatīvās prasības, pakalpojuma iegāde un ieteikumiSaules paneļi: Normatīvās prasības, pakalpojuma iegāde un ieteikumi
Saules paneļi: Normatīvās prasības, pakalpojuma iegāde un ieteikumiEkonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 
Būtiskais par saules paneļu uzstādīšanu un procesa pārvaldību
Būtiskais par saules paneļu uzstādīšanu un procesa pārvaldībuBūtiskais par saules paneļu uzstādīšanu un procesa pārvaldību
Būtiskais par saules paneļu uzstādīšanu un procesa pārvaldībuEkonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk
 

More from Ekonomikas ministrija/ Dzīvo siltāk (20)

Veselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēna
Veselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēnaVeselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēna
Veselīga iekštelpu vide skolās: gaisa kvalitāte un telpu higiēna
 
Dati – ilgtspējīga mikroklimata pamatā
Dati  –  ilgtspējīga  mikroklimata  pamatāDati  –  ilgtspējīga  mikroklimata  pamatā
Dati – ilgtspējīga mikroklimata pamatā
 
Mūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolās
Mūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolāsMūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolās
Mūsdienīgi tehnoloģiski ventilācijas un gaisa kondicionēšanas risinājumi skolās
 
Iekštelpu mikroklimats, Liepājas pieredze
Iekštelpu mikroklimats, Liepājas pieredzeIekštelpu mikroklimats, Liepājas pieredze
Iekštelpu mikroklimats, Liepājas pieredze
 
Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...
Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...
Izglītības iestāžu minimālās un optimālās apgaismojuma prasības, energoefekti...
 
Mācību vide: Dienasgaismas ietekme .
Mācību   vide:  Dienasgaismas  ietekme .Mācību   vide:  Dienasgaismas  ietekme .
Mācību vide: Dienasgaismas ietekme .
 
Izglītības iestāžu vides kvalitātes un drošuma pētījums
Izglītības iestāžu vides kvalitātes un drošuma pētījumsIzglītības iestāžu vides kvalitātes un drošuma pētījums
Izglītības iestāžu vides kvalitātes un drošuma pētījums
 
Akustika skolās - ietekme uz skolnieku un skolotāju
Akustika skolās - ietekme uz skolnieku un skolotājuAkustika skolās - ietekme uz skolnieku un skolotāju
Akustika skolās - ietekme uz skolnieku un skolotāju
 
Latvijas panākumi būvniecības digitalizācijas jomā novērtēti starptautiski
Latvijas panākumi  būvniecības digitalizācijas  jomā novērtēti starptautiskiLatvijas panākumi  būvniecības digitalizācijas  jomā novērtēti starptautiski
Latvijas panākumi būvniecības digitalizācijas jomā novērtēti starptautiski
 
Pareizs risinājums pareizajai vietai
Pareizs  risinājums   pareizajai  vietaiPareizs  risinājums   pareizajai  vietai
Pareizs risinājums pareizajai vietai
 
Energoefektivitāte un termiskais komforts gan ziemā, gan vasarā
Energoefektivitāte un  termiskais komforts  gan ziemā, gan vasarāEnergoefektivitāte un  termiskais komforts  gan ziemā, gan vasarā
Energoefektivitāte un termiskais komforts gan ziemā, gan vasarā
 
Preiļu BJSS – augsta energoefektivitāte un jauna identitāte
Preiļu BJSS – augsta  energoefektivitāte un  jauna identitātePreiļu BJSS – augsta  energoefektivitāte un  jauna identitāte
Preiļu BJSS – augsta energoefektivitāte un jauna identitāte
 
Dzīvokļu īpašnieku kopības lēmuma pieņemšana
Dzīvokļu īpašnieku kopības lēmuma pieņemšanaDzīvokļu īpašnieku kopības lēmuma pieņemšana
Dzīvokļu īpašnieku kopības lēmuma pieņemšana
 
Pareiza saules paneļu sistēmas modelēšana
Pareiza saules paneļu sistēmas modelēšanaPareiza saules paneļu sistēmas modelēšana
Pareiza saules paneļu sistēmas modelēšana
 
Inženiertīkliem piemērojamais būvniecības process
Inženiertīkliem piemērojamais būvniecības processInženiertīkliem piemērojamais būvniecības process
Inženiertīkliem piemērojamais būvniecības process
 
Fotoelektrisko sistēmu zibensaizsardzība un pārspriegumaizsardzība
Fotoelektrisko sistēmu zibensaizsardzība un pārspriegumaizsardzībaFotoelektrisko sistēmu zibensaizsardzība un pārspriegumaizsardzība
Fotoelektrisko sistēmu zibensaizsardzība un pārspriegumaizsardzība
 
Saules paneļi: Normatīvās prasības, pakalpojuma iegāde un ieteikumi
Saules paneļi: Normatīvās prasības, pakalpojuma iegāde un ieteikumiSaules paneļi: Normatīvās prasības, pakalpojuma iegāde un ieteikumi
Saules paneļi: Normatīvās prasības, pakalpojuma iegāde un ieteikumi
 
Fotoelektrisko sistēmu uzstādīšana (vadlīnijas)
Fotoelektrisko sistēmu uzstādīšana (vadlīnijas)Fotoelektrisko sistēmu uzstādīšana (vadlīnijas)
Fotoelektrisko sistēmu uzstādīšana (vadlīnijas)
 
Saules paneļi un nekustamā īpašuma apdrošināšana
Saules paneļi un nekustamā īpašuma apdrošināšanaSaules paneļi un nekustamā īpašuma apdrošināšana
Saules paneļi un nekustamā īpašuma apdrošināšana
 
Būtiskais par saules paneļu uzstādīšanu un procesa pārvaldību
Būtiskais par saules paneļu uzstādīšanu un procesa pārvaldībuBūtiskais par saules paneļu uzstādīšanu un procesa pārvaldību
Būtiskais par saules paneļu uzstādīšanu un procesa pārvaldību
 

Reinforced concrete structure calculations - Dr. Ing. Jurgen Einpaul

  • 1. Apmācību semināru cikls «Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana» ID Nr. EM 2019/105 Rīga, 2019
  • 2. Training seminar / Apmācību seminārs Reinforced concrete structure calculations Dzelzsbetona konstrukciju aprēķini November 15, 2019, Riga Dr. Ing. Jürgen Einpaul (Estonia)
  • 3. Introduction •Engineers' choices in flexural and shear design of reinforced concrete slabs •Strip and yield line methods 3EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Agenda / 10:00 - 11:30
  • 4. 4EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Coffee break / 11:30 - 12:00
  • 5. •Punching shear - experiments, failure mechanisms and calculation models. Punching of interior, edge and corner column connections. •Methods in present and future design codes 5EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Agenda / 12:00 - 13:30
  • 6. 6EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Lunch break / 13:30 - 14:30
  • 7. •Strut and tie models, their applications for detailing of concrete elements and design of reinforced concrete walls. •Practical examples about walls built of prefabricated elements. •Comparisons between hand and finite element calculations. 7EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Agenda / 14:30 – 16:00
  • 8. Training seminar / Apmācību seminārs Introduction. Flexural and Shear Design of Reinforced Concrete Slabs. Strip and Yield Line Methods. Ievads. Dzelzsbetona plātņu lieces un bīdes projektēšana. Plasticitātes teorija un pielietojuma metodes. Dr. Ing. Jürgen Einpaul (Estonia)
  • 9. 9EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 About the speaker
  • 10. Engineers' choices in flexural and shear design of reinforced concrete slabs. Strip and yield line methods • Behaviour of reinforced concrete elements • under axial forces • under bending moments • Principles of theory of plasticity • Lower bound method – design with strips • Upper bound method – verification using yield lines • Examples 10EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Agenda / 10:00 - 11:30
  • 11. 11EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Concrete in compression – uniaxial and multi-axial compression Material properties
  • 12. 12EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Concrete in compression – uniaxial and multi-axial compression Material properties
  • 13. 13EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Ties of reinforced concrete in tension Material properties
  • 14. 14EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Ties of reinforced concrete in tension Material properties
  • 15. 15EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Compression in one direction, tension in another Material properties
  • 16. 16EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Compression in one direction, tension in another Material properties
  • 17. 17EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Compression in one direction, tension in another Material properties
  • 18. 18EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Concrete in bending 𝜒 = 𝑀 𝐸𝐼 𝜀 = 𝑁 𝐸𝐴 Axial forces Bending moment
  • 19. 19EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Rigid-plastic material behaviour, infinite ductility Effectiveness factor ν can account for the actual limited ductility Theory of plasticity
  • 20. 20EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Lower bound theorem of the theory of plasticity “A load system [QS], based on a statically admissible stress field which nowhere violates the yield condition is a lower bound to the collapse load [QR].” Statically admissible stress field Theory of plasticity – lower bound theorem 𝑑𝑀 𝑑𝑥 = 𝑉 𝑑𝑉 𝑑𝑥 = −𝑞 𝑑2 𝑀 𝑑𝑥2 = −𝑞
  • 21. 21EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Stress fields in slabs 𝜕2 𝑚 𝑥 𝑑𝑥2 + 𝜕2 𝑚 𝑥𝑦 𝑑𝑥 𝑑𝑦 + 𝜕2 𝑚 𝑦 𝑑𝑦2 = −𝑞 𝜕𝑚 𝑥 𝑑𝑥 + 𝜕𝑚 𝑥𝑦 𝑑𝑦 = 𝑉𝑥 𝜕𝑚 𝑦 𝑑𝑦 + 𝜕𝑚 𝑥𝑦 𝑑𝑥 = 𝑉𝑦
  • 22. 22EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 • Moment field is a tensor field • Shear field is a vector field Stress fields in slabs 𝑚 𝑥; 𝑚 𝑦; 𝑚 𝑥𝑦 𝑣 𝑥; 𝑣 𝑦
  • 23. 23EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Using the lower bound theorem of the theory of plasticity for the design “Plastic design can be performed by choosing a statically admissible stress field that is in equilibrium with the load system and nowhere violates the yield condition.” Statically admissible stress field Design of slabs 𝜕2 𝑚 𝑥 𝑑𝑥2 + 𝜕2 𝑚 𝑥𝑦 𝑑𝑥 𝑑𝑦 + 𝜕2 𝑚 𝑦 𝑑𝑦2 = −𝑞 𝜕𝑚 𝑥 𝑑𝑥 + 𝜕𝑚 𝑥𝑦 𝑑𝑦 = 𝑉𝑥 𝜕𝑚 𝑦 𝑑𝑦 + 𝜕𝑚 𝑥𝑦 𝑑𝑥 = 𝑉𝑦 𝑚 𝑥,𝑚𝑎𝑥 = 𝑞𝑙2 8 𝑚 𝑥,𝑚𝑎𝑥 = 𝑚 𝑦,𝑚𝑎𝑥 = 𝑞𝑙2 16
  • 24. 24EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Design of slabs 𝜕2 𝑚 𝑥 𝑑𝑥2 + 𝜕2 𝑚 𝑥𝑦 𝑑𝑥 𝑑𝑦 + 𝜕2 𝑚 𝑦 𝑑𝑦2 = −𝑞 𝜕𝑚 𝑥 𝑑𝑥 + 𝜕𝑚 𝑥𝑦 𝑑𝑦 = 𝑉𝑥 𝜕𝑚 𝑦 𝑑𝑦 + 𝜕𝑚 𝑥𝑦 𝑑𝑥 = 𝑉𝑦 𝑚 𝑥,𝑚𝑎𝑥 = 𝑚 𝑦,𝑚𝑎𝑥 = 𝑚 𝑥𝑦,𝑚𝑎𝑥 = 𝑞𝑙2 24 𝑚 𝑟𝑒𝑖𝑛𝑓,𝑥 = 𝑚 𝑥 ± 𝑚 𝑥𝑦 = 𝑞𝑙2 12 𝑚 𝑟𝑒𝑖𝑛𝑓,𝑦 = 𝑚 𝑦 ± 𝑚 𝑥𝑦 = 𝑞𝑙2 12
  • 25. 25EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Design of slabs – strip method
  • 26. 26EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Design of slabs – strip method • Supported strips • Supporting strips
  • 27. 27EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Design of slabs – strip method Point-supported strips
  • 28. 28EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Upper bound theorem of the theory of plasticity “A load system [QK] which is in equilibrium with a kinematically admissible displacement field forming a mechanism is an upper bound to the collapse load [QR].” Kinematically admissible displacement field Theory of plasticity – upper bound theorem
  • 29. 29EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Determining the collapse load • Static equilibrium • Equilibrium of virtual work Theory of plasticity – upper bound theorem
  • 30. 30EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Theory of plasticity – complete solution The combined theorem of the theory of plasticity “The collapse load [QR] is in a static equilibrium with a stress field that nowhere violates the yield condition and forms a kinematically admissible failure mechanism.”
  • 31. 31EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Examples
  • 32. 32EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Examples
  • 33. 33EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Examples
  • 34. 34EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 QUESTIONS AND ANSWERS ?
  • 35. 35EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Coffee break / 11:30 - 12:00
  • 36. Training seminar / Apmācību seminārs Reinforced Concrete Structure Calculations for Punching and Shear Forces Dzelzsbetona konstrukciju aprēķini uz caurspiešanu un šķērsspēkiem Dr. Ing. Jürgen Einpaul (Estonia)
  • 37. • Shear in slabs – experiments, failure mechanisms and calculation models. Punching of interior, edge and corner column connections. Methods in present and future design codes • One-way shear in slabs (without shear reinforcement) • Two-way, or punching shear • Tests and models on symmetrical slab-column connections • Shear-reinforced connections • Punching in continuous slabs • Eccentric punching on interior slab-column connections • Punching of edge and corner column connections 37EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Agenda / 12:00 - 13:30
  • 38. 38EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 • Prerequisite for applying the theory of plasticity – ductility (at least some) • Failure of slabs without shear reinforcement around concentrated loads can be brittle Shear and punching
  • 39. 39EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Shear and punching Video
  • 40. 40EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Shear is the governing failure mode in a certain range of shear spans – “Kani’s valley” One-way shear without shear reinforcement 𝑉𝑅,𝑝𝑙 = 𝑀 𝑅/𝑎 𝑉𝑅,𝑝𝑙 = 𝑀 𝑅/𝑎
  • 41. 41EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Shear transfer mechanisms on the right side of the “valley”: • Cantilever action • Aggregate interlock • Dowel action • Tensile stresses in concrete One-way shear without shear reinforcement fct, depth of the compression zone fc, crack roughness, crack width Diameter of reinforcing bars, yield strength of steel fct, crack width
  • 42. 42EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Critical Shear Crack Theory (Muttoni & Fernández Ruiz 2008) One-way shear without shear reinforcement ACI 318:
  • 43. 43EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Shear fields Punching without shear reinforcement
  • 44. 44EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Punching without shear reinforcement Axisymmetric model of Kinnunen and Nylander (1960)
  • 45. 45EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Punching without shear reinforcement
  • 46. 46EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Shear slenderness in the case of punching – left side of the “valley” Punching without shear reinforcement
  • 47. 47EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Punching failure mechanism Punching without shear reinforcement
  • 48. 48EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Critical Shear Crack Theory for punching (Muttoni 2008) Punching without shear reinforcement 𝑉 𝑏0 𝑑 𝑓𝑐 = 0,75 1 + 15 𝜓 ⋅ 𝑑 𝑑 𝑔0 + 𝑑 𝑔
  • 49. 49EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Punching with shear reinforcement Punching with shear reinforcement
  • 50. 50EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Different punching shear reinforcement systems: • Maximum performance depends on the quality of anchorage • Position of the first element from the column is important! Punching with shear reinforcement
  • 51. 51EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Punching with shear reinforcement Video
  • 52. 52EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Moment redistribution between hogging and sagging moments Punching in continuous slabs
  • 53. 53EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Influence of moment redistribution between hogging and sagging moments Punching in continuous slabs
  • 54. 54EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Membrane effect in continuous slabs Occurs even in cases with no external confinement Punching in continuous slabs
  • 55. 55EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Non-axisymmetric punching of interior columns Interior columns with transfer of moments between the slab and column 𝛽 = 𝑣 𝐸𝑑,𝑚𝑎𝑥 𝑣 𝐸𝑑,𝑎𝑣𝑔 ?𝑣 𝐸𝑑 = 𝛽 𝑉𝐸𝑑 𝑢𝑖 𝑑
  • 56. 56EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Non-axisymmetric punching of interior columns MC 2010:
  • 57. 57EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Non-axisymmetric punching of interior columns • Distribution of shear stresses on the control perimeter • How does shear redistribution occur?
  • 58. 58EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Non-axisymmetric punching of interior columns
  • 59. 59EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Non-axisymmetric punching of interior columns ⇒ Shear redistribution occurs due to flexural cracking and yielding of reinforcement ⇒ Moment resistance of the connection is governed by shear strength
  • 60. 60EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Non-axisymmetric punching of edge and corner columns Method 1 – full perimeter, eccentricity accounted for with β-s In a general case, stiffness of the column has to be known
  • 61. 61EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Non-axisymmetric punching of edge and corner columns Method 2 – reduced perimeter • Edge column connection – 1/2 of a corresponding interior column connection • Corner column connection – 1/4 of a corresponding interior column connection • Stiffness of the column has no influence (for moments about an axis parallel to the edge)
  • 62. 62EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Non-axisymmetric punching of edge and corner columns Moment transfer from slab to an edge column is limited
  • 63. 63EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 • Wall corners Wall corners?
  • 64. 64EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 QUESTIONS AND ANSWERS ?
  • 65. 65EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Lunch break / 13:30 - 14:30
  • 66. Training seminar / Apmācību seminārs Strut and Tie Models for Design of Reinforced Concrete Walls. Hand and Finite Element Calculations. Dzelzsbetona konstrukciju aprēķini ar spiestu-stieptu stieņu modeļiem. Manuālo un galīgo elementu aprēķins Dr. Ing. Jürgen Einpaul (Estonia)
  • 67. Strut and tie models, their applications for detailing of concrete elements and design of reinforced concrete walls. Practical examples about walls built of prefabricated elements. Comparisons between hand and finite element calculations. • Strut and tie models and stress fields • Behaviour of struts and ties • Behaviour of nodes • Choosing a 67EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Agenda / 14:30 – 16:00
  • 68. 68EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 • Truss models Strut and tie models and stress fields • Strut and tie models • Stress fields
  • 69. 69EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 • D-regions and B-regions (Schlaich et al 1987) Strut and tie models and stress fields
  • 70. 70EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 • A lower bound solution “A load system [QS], based on a statically admissible stress field which nowhere violates the yield condition is a lower bound to the collapse load [QR].” ⇒ Lower bound of capacity, no information about deformations Strut and tie models and stress fields
  • 71. 71EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Stress fields: • Rigid-plastic • Elastic-plastic Strut and tie models and stress fields
  • 72. 72EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Elastic-plastic stress fields Strut and tie models and stress fields
  • 73. 73EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 • Strut and tie model • Rigid-plastic stress field • Elastic-plastic stress field Strut and tie models and stress fields
  • 74. 74EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Resistance of struts and compression fields Strut and tie models and stress fields
  • 75. 75EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Struts / compression fields – limitations of angles Strut and tie models and stress fields
  • 76. 76EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Ties Strut and tie models and stress fields
  • 77. 77EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Typology of nodes • C-C-C • C-C-T • C-T-T • T-T-T Strut and tie models
  • 78. 78EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 C-C-C nodes • Pseudo-hydrostatic nodes Strut and tie models • Unequal stresses
  • 79. 79EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 • C-C-T nodes Strut and tie models
  • 80. 80EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 • C-C-T nodes – anchorage Strut and tie models
  • 81. 81EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 • C-T-T nodes Strut and tie models
  • 82. 82EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 • T-T-T nodes Strut and tie models
  • 83. • Inspired by elastic stresses • Simple load transfer mechanisms • Control of cracking 83EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Choosing adequate strut and tie models Strut and tie models
  • 84. 84EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models inspired by elastic stress fields • Should be efficient to control cracking • May be inconvenient to detail reinforcement • May include TTT nodes • Not always the most efficient Strut and tie models
  • 85. 85EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models utilising simple load transfer mechanisms Strut and tie models
  • 86. 86EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 87. 87EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models considering control of cracking Strut and tie models
  • 88. 88EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Example – model based on the elastic stress field Strut and tie models
  • 89. 89EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Example – simple load transfer Strut and tie models
  • 90. 90EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Example – control of cracking Strut and tie models
  • 91. 91EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Example – elastic-plastic stress field Strut and tie models
  • 92. 92EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Details – frame corners
  • 93. 93EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Details –corbels
  • 94. 94EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 95. 95EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 96. 96EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 97. 97EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 98. 98EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 99. 99EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 100. 100EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 101. 101EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 102. 102EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 103. 103EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 104. 104EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 105. 105EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 Strut and tie models
  • 106. 106EM iepirkums „Apmācību semināru cikla “Būvkonstrukciju kvalitatīva projektēšana” organizēšana un norises nodrošināšana” ID Nr. EM 2019/105 QUESTIONS AND ANSWERS ?
  • 107. Thank you for attention! +371 67013100www.em.gov.lv@EM_gov_lv,@siltinam /ekonomikasministrija Brīvības iela 55, Rīga, LV-1519, Latvia pasts@em.gov.lv