Ο κωδικός ACI από το 2.2
ορίζει έναν τοίχο ως εξής: "Τοίχος - Μέλος, συνήθως
κάθετο, που χρησιμοποιείται για να περικλείει ή να
χωρίζει χώρους." Ωστόσο, αυτός ο ορισμός δεν λαμβάνει
υπόψη τις δομικές δράσεις των τειχών. Το τμήμα 2.1 του
ACI ορίζει επίσης τον όρο «δομικά τοιχώματα»: «Δομικά
τοιχώματα - Τοίχος που αντιστοιχεί σε συνδυασμούς
ψαλίδων, ροπών και αξονικών δυνάμεων.
Τα τοιχώματα μπορούν να
στηρίζονται και να συγκρατούνται έναντι πλευρικών
εκτροπών κατά μήκος μιας έως τεσσάρων πλευρών. Τα
τοιχώματα συγκράτησης καντίνα υποστηρίζονται γενικά
αποκλειστικά κατά μήκος της κάτω άκρης του τοίχου.
Τέτοιοι τοίχοι λειτουργούν ως κατακόρυφοι κάμινοι
προβολείς που αντιστέκονται στα πλευρικά φορτία από το
γειτονικό έδαφος.
Τα τοιχώματα ρουλεμάν
στηρίζονται γενικά πλευρικά και συγκρατούνται έναντι
εκτροπής κατά μήκος δύο αντίθετων πλευρών, συνήθως των
άνω και κάτω στηριγμάτων. Τα τοιχώματα συγκράτησης
καντίλιου και τα τοιχώματα ρουλεμάν μεταφέρουν φορτίο σε
μία κατεύθυνση: για στήριξη στο πάνω και κάτω μέρος του
τοίχου, για παράδειγμα, ή σε στηρίγματα στην ανατολική
και δυτική άκρη. Στην ορολογία που χρησιμοποιείται για
μονόδρομες και αμφίδρομες πλάκες, αυτές αναφέρονται ως
μονόδρομοι τοίχοι. Οι μονόδρομοι τοίχοι μπορούν να
σχεδιαστούν ως ευρείες στήλες που εκτείνονται μεταξύ των
άνω και κάτω στηριγμάτων, χρησιμοποιώντας ACI Code
Κεφάλαια 10 και 11, ή μπορεί να σχεδιαστούν
χρησιμοποιώντας ACI Code Κεφάλαιο 14.
Τα τοιχώματα που μεταφέρουν
φορτίο σε περισσότερες από μία κατευθύνσεις ονομάζονται
αμφίδρομα τοιχώματα. Τα τοιχώματα που στηρίζονται σε
τρεις πλευρές μπορεί να εμφανιστούν σε ορθογώνιες
δεξαμενές ανοιχτού τύπου, σε κάδους αποθήκευσης για χύμα
υλικά ή σε αντιστασιακούς τοίχους. Τα τοιχώματα που
στηρίζονται σε τέσσερις πλευρές χρησιμοποιούνται για να
αντιστέκονται σε δυνάμεις ή πιέσεις που εφαρμόζονται
κάθετα στους τοίχους.
Τα τοιχώματα διάτμησης μπορεί
να είναι επίπεδα τοιχώματα, που στέκονται σε ένα
κατακόρυφο επίπεδο, ή τρισδιάστατα συγκροτήματα επίπεδων
τοιχωμάτων ή τμημάτων τοιχωμάτων. Τα τελευταία
εμφανίζονται ως άξονες ανελκυστήρων σε κτίρια όπου
τέσσερις ή περισσότεροι κάθετοι τοίχοι περικλείουν
κλιμακοστάσιο ή ομάδα ανελκυστήρων. Στο σχεδιασμό ενός
συγκροτήματος τοιχώματος, είναι απαραίτητο να εξεταστεί
η μεταφορά δυνάμεων διάτμησης από τα τμήματα τοιχώματος
που χρησιμεύουν ως πλέγματα των συγκροτημάτων, σε
τμήματα τοιχώματος που δρουν ως φλάντζες.
Οι τοίχοι από οπλισμένο
σκυρόδεμα χρησιμοποιούνται για να αντιστέκονται στις
οριζόντιες πιέσεις του εδάφους όταν η επιφάνεια του
εδάφους είναι υψηλότερη από τη μία πλευρά του τοίχου από
ότι στην άλλη. Αυτά ονομάζονται τοίχοι συγκράτησης. Ο
πιο συνηθισμένος τύπος είναι το τοίχωμα συγκράτησης
προβόλου που αποτελείται από ένα κατακόρυφο τοίχωμα
προβόλου που αντιστέκεται στην οριζόντια πίεση γείωσης
και ένα πέλμα που αντιστέκεται στις στιγμές στη βάση του
προβόλου και μεταφέρει τις δυνάμεις στο έδαφος. Η
πλευρική πίεση του εδάφους που δρα στον τοίχο και η
φέρουσα ικανότητα του εδάφους κάτω από τη βάση του
τοίχου επιτυγχάνεται κατόπιν συνεννόησης με έναν
γεωτεχνικό μηχανικό, ειδικά εάν ο τοίχος αντιστέκεται σε
φορτία επιβάρυνσης που ενεργούν στην άνω επιφάνεια του
εδάφους. Είναι σημαντικό να παρέχετε παροχέτευση μέσω ή
γύρω από τον τοίχο για να ελαχιστοποιήσετε την
υδροστατική πίεση πίσω από τον τοίχο.
Τα βιομηχανικά κτίρια και οι
αποθήκες κατασκευάζονται συχνά από ψηλούς λεπτούς
τοίχους από μπετόν που ρίχνονται σε οριζόντια θέση σε
μια πλάκα σε βαθμό που θα γίνει η πλάκα δαπέδου για το
ολοκληρωμένο κτίριο. Αφού τα τοιχώματα αποκτήσουν επαρκή
αντοχή, ένας γερανός χρησιμοποιείται για να γείρει μέχρι
την τελική κατακόρυφη θέση τους κατά την οποία
συνδέονται μεταξύ τους. Τέτοιοι τοίχοι και κτίρια
αναφέρονται ως ανακλινόμενοι τοίχοι και κτίρια
ανατροπής. Αυτά αποτελούν μια μορφή κατασκευής που
γίνεται κοινή σε όλη τη Βόρεια Αμερική.
Ο όρος διατμητικό τοίχωμα
χρησιμοποιείται για να περιγράψει ένα τοίχωμα που
αντιστέκεται σε πλευρικά φορτία ανέμου ή σεισμού που
ενεργούν παράλληλα με το επίπεδο του τοίχου επιπλέον των
φορτίων βαρύτητας από τα δάπεδα και την οροφή που
γειτνιάζουν με τον τοίχο. Η αντοχή και η συμπεριφορά των
κοντών, ενός ή δύο ορόφων διατμητικών τοιχωμάτων
κυριαρχούνται γενικά από διάτμηση. Αυτά τα τοιχώματα
έχουν συνήθως λόγο διαστάσεων ύψους προς μήκος μικρότερο
ή ίσο με 2 και ονομάζονται κοντοί ή κατακόρυφοι τοίχοι.
Εάν ο τοίχος έχει ύψος πάνω από τρεις ή τέσσερις
ιστορίες, τα πλευρικά φορτία αντιστέκονται κυρίως από
κάμψη δράση του κατακόρυφου προβόλου και όχι διάτμησης.
Αν και τα διατμητικά τοιχώματα μπορεί να είναι απλά
επίπεδα τοιχώματα, αρκετά τμήματα τοιχώματος συνδέονται
συνήθως μεταξύ τους για να λειτουργούν ως τρισδιάστατη
μονάδα. Τέτοια συγκροτήματα τοίχων έχουν κανονικές ή
ακανόνιστες διατομές σχήματος C, T, L ή H με πλέγματα
και φλάντζες που μπορεί να περικλείουν χώρους σε κτίρια,
όπως φρεάτια σκάλας ή άξονες ανελκυστήρα.
Η θεωρία της τεκτονικής
πλακών απεικονίζει τη γη ως αποτελούμενη από ένα ιξώδες,
λιωμένο πυρήνα μάγματος με μια σειρά από πέτρες
χαμηλότερης πυκνότητας που επιπλέουν πάνω της. Οι
εκτεθειμένες επιφάνειες των πλακών σχηματίζουν τις
ηπείρους και τους πυθμένες των ωκεανών. Με την πάροδο
του χρόνου, οι πλάκες κινούνται το ένα με το άλλο,
διαλύονται σε ορισμένες περιοχές και μπλοκάρουν μαζί σε
άλλες. Σε κάποια χρονική στιγμή, οι τάσεις και η
ενέργεια πίεσης σε ένα κλειδωμένο σφάλμα υπερβαίνουν την
περιοριστική αντίσταση στη ρήξη ή την ολίσθηση κατά
μήκος του σφάλματος. Μόλις ξεκινήσει, η ενέργεια
απελευθερώνεται γρήγορα, προκαλώντας έντονες δονήσεις να
εξαπλωθούν από το σφάλμα. Οι σεισμικές κινήσεις του
εδάφους μεταδίδουν κάθετες και οριζόντιες επιταχύνσεις
στη βάση μιας κατασκευής. Ο προσδιορισμός της σεισμικής
δύναμης γίνεται πιο περίπλοκος επειδή οι καταγεγραμμένες
σεισμικές κινήσεις εδάφους περιέχουν ένα ευρύ φάσμα
συχνοτήτων και μέγιστες τιμές επιτάχυνσης βάσης.
Οι διαδικασίες για την
ανάλυση και το σχεδιασμό των κατασκευών για να
αντισταθούν στις επιπτώσεις των σεισμικών κινήσεων
εδάφους βρίσκονται σε συνεχή κατάσταση ανάπτυξης. Η
φιλοσοφία σχεδιασμού και οι γενικές διαδικασίες
σχεδιασμού για μέλη οπλισμένου σκυροδέματος είναι
καθιερωμένες και δεν θα αλλάξουν σημαντικά με την πάροδο
του χρόνου.
Το αποτέλεσμα του μεγέθους
και του τύπου των κραδασμών που απελευθερώνονται κατά τη
διάρκεια ενός δεδομένου σεισμού μπορεί να οργανωθεί έτσι
ώστε να είναι πιο χρήσιμο στο σχεδιασμό όσον αφορά ένα
φάσμα απόκρισης για έναν δεδομένο σεισμό ή μια
οικογένεια σεισμών. Γενικά, ο κατακόρυφος άξονας του
φάσματος κανονικοποιείται εκφράζοντας τις υπολογισμένες
επιταχύνσεις ως προς την επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας.
Η περιεκτικότητα σε τυχαία κύματα ενός σεισμού αναγκάζει
το παραγόμενο φάσμα απόκρισης επιτάχυνσης να σχεδιάζεται
ως μια οδοντωτή γραμμή. Ακολουθώντας τη διαδικασία που
χρησιμοποιήθηκε για να επιτευχθεί ένα φάσμα επιτάχυνσης,
αλλά η χάραξη της μέγιστης ταχύτητας σε σχέση με το
έδαφος κατά τη διάρκεια ολόκληρου του σεισμού έναντι των
περιόδων της οικογένειας των εκκρεμών δομών, δίνει ένα
φάσμα απόκρισης ταχύτητας. Ένα διάγραμμα των μέγιστων
μετατοπίσεων της δομής σε σχέση με το έδαφος κατά τη
διάρκεια ολόκληρου του σεισμού ονομάζεται φάσμα
απόκρισης μετατόπισης.
Οι πλευρικές σεισμικές
δυνάμεις σχετίζονται στενά με τη θεμελιώδη περίοδο
δόνησης του κτηρίου. Σε περιόδους μικρότερες από περίπου
0,5 δευτερόλεπτα, το μέγιστο αποτέλεσμα για μια δομή σε
μια σταθερή περιοχή του εδάφους προκύπτει από τη
μεγέθυνση της επιτάχυνσης. Για δομές με μεσαίες
περιόδους (από περίπου 0,5 sec έως περίπου 2,0 sec), η
μεγαλύτερη δομική απόκριση εμφανίζεται στο φάσμα
απόκρισης ταχύτητας. Τέλος, σε μεγάλες περιόδους (πάνω
από 2,0 δευτερόλεπτα), η κυρίαρχη δομική απόκριση
εμφανίζεται στο φάσμα μετατόπισης.
Μελέτες υποθετικών ελαστικών
και ελαστικών-πλαστικών κτιρίων που υποβλήθηκαν σε
διάφορα διαφορετικά σεισμικά αρχεία υποδηλώνουν ότι οι
μέγιστες πλευρικές εκτροπές ελαστικών και
ελαστικών-πλαστικών κατασκευών είναι περίπου οι ίδιες
για δομές μέτριας έως μεγάλης περιόδου.
Το φάσμα απόκρισης στο
υπόστρωμα κανονικά τοποθετείται κάτω από το φάσμα
απόκρισης μιας δομής που βασίζεται σε στρώματα υπεδάφους
μεταξύ της βάσης και των κτιρίων. Για δομές σε
αλλουβιακά στρώματα εδάφους, η αύξηση των συντεταγμένων
του φάσματος απόκρισης είναι συνάρτηση της ενίσχυσης που
προκαλείται από τα διάφορα στρώματα εδάφους. Από το
1995, οι σεισμικοί κωδικοί σχεδιασμού απαιτούν από τους
σχεδιαστές να αναγνωρίσουν τις επιπτώσεις των εδαφών
θεμελιωδών στη σεισμική απόκριση.
Οι σεισμικοί κωδικοί
σχεδιασμού απαιτούν όλες οι δομές κτιρίων να
αντιστοιχίζονται σε μια συγκεκριμένη κατηγορία σεισμικού
σχεδιασμού. Αυτή η ανάθεση γίνεται με βάση τρεις βασικές
παραμέτρους, δηλαδή, την αναμενόμενη ένταση των
σεισμικών κινήσεων εδάφους, την ταξινόμηση του χώρου και
τον παράγοντα σπουδαιότητας κτιρίου. Οι επιταχύνσεις
σεισμικής απόκρισης, μαζί με την ταξινόμηση της
τοποθεσίας, χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό του
φάσματος απόκρισης σχεδιασμού για μια δομή. Η ταξινόμηση
του τόπου είναι συνάρτηση των τοπικών ιδιοτήτων του
εδάφους όπου πρέπει να βρίσκεται η δομή. Οι ταξινομήσεις
ποικίλλουν από Κατηγορία Α - σκληρό βράχο, έως Κατηγορία
Ε - μαλακό πηλό και Κατηγορία F - έδαφος που απαιτεί
ειδική ανάλυση απόκρισης ιστότοπου. Οι παράγοντες
σπουδαιότητας του κτιρίου σχετίζονται με κατηγορίες
πληρότητας κτιρίων. Αυτές οι κατηγορίες κυμαίνονται από
την κατηγορία Ι - κτίρια και άλλες κατασκευές που
αντιπροσωπεύουν χαμηλό κίνδυνο για την ανθρώπινη ζωή σε
περίπτωση αστοχίας, έως την κατηγορία IV - κτίρια και
άλλες κατασκευές που χαρακτηρίζονται ως βασικές
εγκαταστάσεις. Τα κτίρια στην κατηγορία πληρότητας IV
έχουν τον υψηλότερο παράγοντα σπουδαιότητας και το
αντίστροφο.
Το μέγεθος της πλευρικής
δύναμης σχεδιασμού για κατασκευές από σκυρόδεμα είναι
συνάρτηση του φάσματος απόκρισης σχεδιασμού για το
εργοτάξιο και του τύπου του δομικού συστήματος που
χρησιμοποιείται για την αντίσταση αυτών των δυνάμεων. Σε
γενικές γραμμές, τα συστήματα τοιχώματος ρουλεμάν είναι
λιγότερο όλκιμα από τα πλαίσια αντοχής στη ροπή ή τα
διπλά συστήματα. Επίσης, ανάλογα με το επίπεδο δομικής
λεπτομέρειας, που κυμαίνεται από συνηθισμένο έως ειδικό,
μια ποικιλία διαφορετικών παραγόντων R αντιστοιχίζεται
σε πλαίσια αντίστασης ροής και διπλά συστήματα. Τα
κτίρια που αντιστοιχούν σε υψηλές σεισμικές κατηγορίες
σχεδιασμού θα απαιτούν ειδικές δομικές λεπτομέρειες,
όπως συζητείται σε επόμενες ενότητες.
Ένα από τα πιο σημαντικά
βήματα στο σχεδιασμό ενός κτιρίου για σεισμικά
αποτελέσματα είναι η επιλογή της διαμόρφωσης του κτιρίου
- δηλαδή, η κατανομή των μαζών και των ακαμψιών στο
κτίριο και η επιλογή των διαδρομών φόρτωσης με τις
οποίες τα πλευρικά φορτία τελικά θα φτάσουν στο έδαφος .
Τα τελευταία χρόνια, οι σεισμικοί κωδικοί σχεδιασμού
έχουν κατατάξει τα κτίρια ως κανονικά ή ακανόνιστα. Οι
ανωμαλίες περιλαμβάνουν πολλές πτυχές του δομικού
σχεδιασμού που ευνοούν τη σεισμική βλάβη. Τα ακανόνιστα
κτίρια απαιτούν μια πιο λεπτομερή δομική ανάλυση,
διατάξεις σχεδιασμού για τη μείωση των επιπτώσεων κάθε
παρατυπίας και πιο λεπτομερείς απαιτήσεις από ό, τι τα
κανονικά κτίρια.
Τα δομικά μέλη μπορούν να
χωριστούν σε τμήματα που ονομάζονται Β-περιοχές, στα
οποία ισχύει η θεωρία δέσμης, συμπεριλαμβανομένων
γραμμικών στελεχών και ούτω καθεξής, και άλλα τμήματα
που ονομάζονται περιοχές ασυνέχειας, ή περιοχές D, δίπλα
σε ασυνέχειες ή διαταραχές, όπου η θεωρία δέσμης δεν
ισχύει. Οι περιοχές D μπορεί να είναι γεωμετρικές
ασυνέχειες, παρακείμενες σε τρύπες, απότομες αλλαγές σε
διατομή ή κατεύθυνση, ή στατικές ασυνέχειες, οι οποίες
είναι περιοχές κοντά σε συγκεντρωμένα φορτία και
αντιδράσεις. Τα corbels, τα σπασμένα άκρα και οι
αρθρώσεις επηρεάζονται τόσο από στατικές όσο και από
γεωμετρικές ασυνέχειες. Μέχρι αυτό το σημείο, το
μεγαλύτερο μέρος αυτού του βιβλίου έχει ασχοληθεί με τις
περιοχές Β. Για πολλά χρόνια, ο σχεδιασμός της περιοχής
D είναι από «ορθή πρακτική», κατά κανόνα ή εμπειρικός.
Η αρχή του St. Venant
υποδηλώνει ότι το τοπικό αποτέλεσμα μιας διαταραχής
εξαφανίζεται από ένα βάθος περίπου ενός μέλους από το
σημείο της διαταραχής. Σε αυτή τη βάση, οι περιοχές D
υποτίθεται ότι επεκτείνουν ένα βάθος μέλους κάθε τρόπο
από την ασυνέχεια. Αυτή η αρχή είναι εννοιολογική και
όχι ακριβής. Ωστόσο, χρησιμεύει ως ποσοτικός οδηγός στην
επιλογή τις διαστάσεις των περιοχών D. Περιστασιακά, οι
περιοχές D υποτίθεται ότι γεμίζουν την
αλληλεπικαλυπτόμενη περιοχή κοινή για δύο μέλη που
συναντιούνται σε μια κοινή. Αυτός ο ορισμός
χρησιμοποιείται στον παραδοσιακό ορισμό μιας κοινής
περιοχής.
Πριν από οποιαδήποτε ρωγμή,
υπάρχει ένα ελαστικό πεδίο καταπόνησης, το οποίο μπορεί
να ποσοτικοποιηθεί με μια ελαστική ανάλυση, όπως μια
ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων. Η ρωγμή διαταράσσει αυτό
το πεδίο πίεσης, προκαλώντας μεγάλο επαναπροσανατολισμό
των εσωτερικών δυνάμεων. Μετά τη ρωγμή, οι εσωτερικές
δυνάμεις μπορούν να μοντελοποιηθούν μέσω ενός μοντέλου
ανάρτησης και στερέωσης που αποτελείται από στηρίγματα
σκυροδέματος, χαλύβδινους δεσμούς και αρμούς που
αναφέρονται ως κομβικές ζώνες. Εάν τα στηρίγματα
συμπίεσης είναι στενότερα στα άκρα τους από ό, τι στο
μεσαίο τμήμα, τα στηρίγματα μπορούν, με τη σειρά τους,
να σπάσουν κατά μήκος. Για τα στηρίγματα χωρίς ενίσχυση
που διασχίζουν τον διαμήκη άξονα τους, αυτό μπορεί να
οδηγήσει σε αστοχία. Από την άλλη πλευρά, τα στηρίγματα
με εγκάρσια ενίσχυση για τον περιορισμό της ρωγμής
μπορούν να φέρουν επιπλέον φορτίο και μπορεί να
αποτύχουν με σύνθλιψη. Η αποτυχία μπορεί επίσης να
συμβεί με την απόδοση των δεσμών τάσης, την αποτυχία της
αγκύρωσης της ράβδου ή την αποτυχία των κομβικών ζωνών.
Όπως πάντα, η αστοχία που προκαλείται από την απόδοση
των χαλύβδινων δεσμών τάσης τείνει να είναι πιο όλκιμη
και είναι επιθυμητή. Μοντέλα Strut-and-Tie
Ένα μοντέλο στηρίγματος και
γραβάτας για μια βαθιά δέσμη αποτελείται από δύο
συμπιεστικά στηρίγματα από σκυρόδεμα, διαμήκη ενίσχυση
που χρησιμεύει ως γραβάτα τάσης και αρμούς που
αναφέρονται ως κόμβοι. Το σκυρόδεμα γύρω από έναν κόμβο
ονομάζεται κομβική ζώνη. Οι κομβικές ζώνες μεταφέρουν
τις δυνάμεις από τα κεκλιμένα στηρίγματα σε άλλα
στηρίγματα, σε δεσμούς και στις αντιδράσεις. Ο κωδικός
ACI Το τμήμα 11.1.1 επιτρέπει την σχεδίαση περιοχών D
χρησιμοποιώντας μοντέλα strut-and-tie σύμφωνα με τις
απαιτήσεις του ACI Appendix A, Strut-and-Tie Models.
Αυτό το προσάρτημα ήταν νέο στον κώδικα ACI του 2002. Ο
συνδυασμός φορτωμένων φορτίων που δρουν στη δομή και της
κατανομής των παράγωγων εσωτερικών δυνάμεων είναι ένα
κατώτερο όριο στην αντοχή της δομής, υπό την προϋπόθεση
ότι κανένα στοιχείο δεν φορτώνεται ή παραμορφώνεται πέρα
από την ικανότητά του. Τα μοντέλα Strut-and-tie πρέπει
να επιλέγονται έτσι ώστε οι εσωτερικές δυνάμεις στις
αντηρίδες, τους δεσμούς και τις κομβικές ζώνες να
βρίσκονται κάπου μεταξύ της ελαστικής κατανομής και ενός
πλήρως πλαστικού συνόλου εσωτερικών δυνάμεων.
Σε ένα μοντέλο strut-and-tie,
τα στηρίγματα αντιπροσωπεύουν συγκεκριμένα πεδία
συμπίεσης τάσης με τις τάσεις συμπίεσης να δρουν
παράλληλα με το στήριγμα. Αν και συχνά εξιδανικεύονται
ως πρισματικά ή ομοιόμορφα κωνικά μέλη, τα στηρίγματα
γενικά διαφέρουν σε διατομή κατά μήκος τους. Αυτό
συμβαίνει επειδή τα πεδία τάσης σκυροδέματος είναι
ευρύτερα στο μεσαίο μήκος του στηρίγματος από ό, τι στα
άκρα. Τα στηρίγματα που αλλάζουν σε πλάτος κατά μήκος
του μέλους ονομάζονται μερικές φορές σε σχήμα φιάλης
λόγω του σχήματος τους ή είναι ιδανικά χρησιμοποιώντας
τοπικά μοντέλα στηρίγματος και γραβάτας. Η εξάπλωση των
δυνάμεων συμπίεσης προκαλεί εγκάρσιες εντάσεις στο
στήριγμα που μπορεί να την προκαλέσουν να σπάσει κατά
μήκος. Ένα γόνατο χωρίς εγκάρσια ενίσχυση μπορεί να
αποτύχει μετά από αυτήν τη ρωγμή. Εάν παρέχεται επαρκής
εγκάρσια ενίσχυση, η αντοχή του στηρίγματος θα διέπεται
από σύνθλιψη.
Το δεύτερο σημαντικό στοιχείο
ενός μοντέλου strut-and-tie είναι η γραβάτα Μια γραβάτα
αντιπροσωπεύει ένα ή περισσότερα στρώματα ενίσχυσης στην
ίδια κατεύθυνση. Κωδικός ACI Το τμήμα A.4.2 απαιτεί ο
άξονας της ενίσχυσης σε γραβάτα να συμπίπτει με τον
άξονα της γραβάτας. Στη διάταξη ενός μοντέλου
strut-and-tie, οι δεσμοί αποτελούνται από την ενίσχυση
και ένα πρίσμα από σκυρόδεμα ομόκεντρο με τη διαμήκη
ενίσχυση που αποτελεί τη γραβάτα. Το πλάτος του
συγκεκριμένου πρίσματος που περιβάλλει τη γραβάτα
αναφέρεται ως το πραγματικό πλάτος της γραβάτας. Το
τμήμα σχολίων ACI R.A.4.2 δίνει όρια για το πραγματικό
πλάτος. Το κατώτερο όριο είναι πλάτος ίσο με το διπλάσιο
της απόστασης από την επιφάνεια του σκυροδέματος έως το
κέντρο του ενισχυτή γραβάτας. Σε μια υδροστατική κομβική
ζώνη C – C – T (ορίζεται αργότερα στην έκθεση), οι
τάσεις σε όλες τις όψεις της κομβικής ζώνης πρέπει να
είναι ίσες. Το σκυρόδεμα περιλαμβάνεται στη γραβάτα για
να καθορίσει το πλάτος των όψεων των κομβικών ζωνών που
δρουν από τους δεσμούς.
Το σκυρόδεμα σε γραβάτα δεν
αντιστέκεται σε κανένα φορτίο. Βοηθά στη μεταφορά
φορτίων από στηρίγματα σε δεσμούς ή σε περιοχές εδράνου
μέσω σύνδεσης με την ενίσχυση. Το σκυρόδεμα που
περιβάλλει τον ατσάλινο γραβάτα αυξάνει την αξονική
ακαμψία της γραβάτας με την ένταση. Η ενίσχυση της
έντασης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μοντελοποίηση
της αξονικής ακαμψίας των δεσμών σε μια ανάλυση
συντήρησης.
Οι δεσμοί ενδέχεται να
αποτύχουν λόγω έλλειψης αγκύρωσης. Η αγκύρωση των δεσμών
στις κομβικές ζώνες είναι ένα κρίσιμο μέρος του
σχεδιασμού μιας περιοχής D χρησιμοποιώντας μοντέλο
strut-and-tie. Οι γραβάτες εμφανίζονται κανονικά ως
συμπαγείς γραμμές σε μοντέλα strut-and-tie.