STRC01 ReinforcedConcrete Part1 0715

Structural Engineering  Review Course

Reinforced Concrete Design (Part 1)

Reinforced Concrete Design (Part 1) Structural Engineering Review Course

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Reinforced Concrete Design (Part 1)

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Lesson Overview Reinforced Concrete Design (Part 1) • General Requirements

• Shear in Beams

• Strength Design Principles

• Deep Beams

• Strength Design of Reinforced Concrete  • Corbels Beams • Beams in Torsion • Serviceability Requirements for Beams

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Learning Objectives You will learn • reinforced concrete design theory • R/C beam design • R/C corbel design • efficient solution approaches • common terminology and practice • code nomenclature • short‐cuts and rules‐of‐thumb

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Prerequisite Knowledge You should already be familiar with • statics • mechanics of materials • structural analysis • basic reinforced concrete terminology

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Referenced Codes and Standards • International Building Code (IBC, 2012) • Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318, 2011) 

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General Requirements IBC adopts ACI by reference. Sec. 1905 of IBC modifies some sections of ACI.

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General Requirements 2011 ACI follows strength design method • apply factored loads • determine required ultimate strength • calculate nominal strength • multiply by factor to get design strength • design strength ≥ required ultimate strength

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Strength Design Principles required strength • service load × load factor • check all load combinations • most critical combination governs

U   Q = service load U = required strength γ = load factor Q = service load STRC ©2015 Professional Publications, Inc.

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Strength Design Principles loads

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Strength Design Principles load combinations (ACI Sec. 9.2.1) STRM Sec. 1.2

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Example: Strength Design Principles CSCO Example 2.1 dead load

live load or  roof live load

wind load

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Example: Strength Design Principles

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Example: Strength Design Principles

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Strength Design Principles design strength nominal strength (theoretical ultimate) × strength reduction factor design strength   Rn

ϕ

= reduction factor

Rn = nominal, or theoretical, strength

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Strength Design Principles reduction factors Multiply nominal strength by these values to get design strength.

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Strength Design of Reinforced Concrete Beams reinforcement bar sizes CSCO Table 1.1 Properties of Standard Reinforcing Bars (no. 14 and no. 18 omitted)

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Strength Design of Reinforced Concrete Beams typical assumptions • rectangular stress block • tension reinforcement has yielded • linear strain • max concrete strain of 0.003 • neglect concrete in tension 

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Strength Design of Reinforced Concrete Beams Fig. 1.1 Rectangular Stress Block

Tu = Cu (assumes no axial force) Mu = Tu (d – a/2) = Cu (d – a/2) Cu = 0.85fc’(β1c)(b)

American Concrete Institute. Commentary on Building Code Requirements for Reinforced Concrete. Farmington Hills, MI: American Concrete Institute, 1985.

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Strength Design of Reinforced Concrete Beams nominal flexural strength • two basic concrete strength equations to calculate nominal flexural strength • very important concrete equations

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Strength Design of Reinforced Concrete Beams depth of equivalent rectangular stress block depth of portion of concrete that is effective in compression

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Strength Design of Reinforced Concrete Beams required reinforcement ratio amount of steel required when • concrete dimensions given • moment given

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Strength Design of Reinforced Concrete Beams tension‐controlled section  • strain in compression fiber (concrete) = 0.003 • strain in tension steel ≥ 0.005 •

c/d ≤ 0.375

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Strength Design of Reinforced Concrete Beams compression‐controlled section • strain in compression fiber (concrete) = 0.003 • strain in tension steel ≤ 0.002 •

c/d ≥ 0.600

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Strength Design of Reinforced Concrete Beams transition region between tension‐ and compression‐controlled sections • strain in compression fiber (concrete) = 0.003 • 0.002