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1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | PROJECT : | PAGE : | ||||||||||||||||||||||||||||
3 | CLIENT : | DESIGN BY : | ||||||||||||||||||||||||||||
4 | JOB NO. : | DATE : | REVIEW BY : | |||||||||||||||||||||||||||
5 | Voided Two-Way Slab Design Based on ACI 318-14 | |||||||||||||||||||||||||||||
6 | ||||||||||||||||||||||||||||||
7 | DESIGN CRITERIA | |||||||||||||||||||||||||||||
8 | 1. | The voided sphere or ellipse bubbles within slab can reduce concrete weight, so both seismic mass (ASCE 7 12.7.2) and gravity | ||||||||||||||||||||||||||||
9 | loads reduced. And the long-term deflection (3 DL + LL) limits may not govern the two-way slab design (ACI 318 8.3). | |||||||||||||||||||||||||||||
10 | 2. | The entire slab bottom formwork can be flat, without girder, beam, drop panel or cap, but the punching area (ACI 318 8.4 & 8.5), | ||||||||||||||||||||||||||||
11 | or lateral frame diaphragm area (ACI 318 12.5.3), may need to be solid as normal concrete shear transfer. | |||||||||||||||||||||||||||||
12 | 3. | The section forces of voided slab can be determined by a two-way finite element method or by ACI 318 8, but PT slab | ||||||||||||||||||||||||||||
13 | can only be designed by one way method because the secondary moment of PT slab is one way concept. Also, the voided | |||||||||||||||||||||||||||||
14 | two-way slab is better for depressed floor, | |||||||||||||||||||||||||||||
15 | or irregular opening, than PT slab. | |||||||||||||||||||||||||||||
16 | 4. | The bottom two direction rebar can be | ||||||||||||||||||||||||||||
17 | distributed as a regular solid two-way slab, | |||||||||||||||||||||||||||||
18 | without Waffle slab or hollow core plank limits. | |||||||||||||||||||||||||||||
19 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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21 | INPUT DATA & DESIGN SUMMARY | |||||||||||||||||||||||||||||
22 | CONCRETE STRENGTH | |||||||||||||||||||||||||||||
23 | fc' = | 5 | ksi, (34 MPa) | |||||||||||||||||||||||||||
24 | REBAR YIELD STRESS | |||||||||||||||||||||||||||||
25 | fy = | 60 | ksi, (414 MPa) | |||||||||||||||||||||||||||
26 | ||||||||||||||||||||||||||||||
27 | TOTAL SLAB THICKNESS | |||||||||||||||||||||||||||||
28 | t = | 40 | in, (1016 mm) | |||||||||||||||||||||||||||
29 | TOP & BOTTOM SOLID THICKNESS | |||||||||||||||||||||||||||||
30 | tsolid = | 5 | in, (127 mm) | |||||||||||||||||||||||||||
31 | VOIDED BUBBLE HORIZONTAL DIAMETER | |||||||||||||||||||||||||||||
32 | D = | 48 | in, (1219 mm) | |||||||||||||||||||||||||||
33 | ||||||||||||||||||||||||||||||
34 | COLUMN SPACING EACH WAY | |||||||||||||||||||||||||||||
35 | L = | 69 | ft, (21.03 m) | |||||||||||||||||||||||||||
36 | B = | 69 | ft, (21.03 m) | |||||||||||||||||||||||||||
37 | COLUMN SIZE (SHORT EDGE) | |||||||||||||||||||||||||||||
38 | c = | 50 | in, (1270 mm) | |||||||||||||||||||||||||||
39 | ||||||||||||||||||||||||||||||
40 | SUPERIMPOSED DEAD LOAD, ASD | |||||||||||||||||||||||||||||
41 | DLsup = | 20 | psf, (1.0 kPa) | |||||||||||||||||||||||||||
42 | LIVE LOAD | |||||||||||||||||||||||||||||
43 | LL = | 60 | psf, (2.9 kPa) | |||||||||||||||||||||||||||
44 | ||||||||||||||||||||||||||||||
45 | ||||||||||||||||||||||||||||||
46 | ||||||||||||||||||||||||||||||
47 | TOP BARS AT COLUMNS EACH WAY | |||||||||||||||||||||||||||||
48 | 41 | # | 10 | @ | 5 | in. o.c. (127 mm o.c.) | ||||||||||||||||||||||||
49 | x | 23,0 | ft. long, | with | 1 | in. cover | ||||||||||||||||||||||||
50 | (7.0 m) | (25 mm) | ||||||||||||||||||||||||||||
51 | (All top bars to column strip suggested, if column strip & middle strip used.) | |||||||||||||||||||||||||||||
52 | ||||||||||||||||||||||||||||||
53 | BOTTOM LAYER BOTTOM BARS | |||||||||||||||||||||||||||||
54 | # | 9 | @ | 12 | in. o.c. (305 mm o.c.) | THE DESIGN IS ADEQUATE. | ||||||||||||||||||||||||
55 | BOTTOM LAYER TOP BARS | |||||||||||||||||||||||||||||
56 | # | 9 | @ | 12 | in. o.c. (305 mm o.c.) | |||||||||||||||||||||||||
57 | with | 1 | in. (25 mm), bottom concrete cover | |||||||||||||||||||||||||||
58 | (75% total bottom bars to middle strip & 25% to column strip suggested, if column strip & middle strip used.) | |||||||||||||||||||||||||||||
59 | ||||||||||||||||||||||||||||||
60 | ANALYSIS | |||||||||||||||||||||||||||||
61 | DETERMINE SECTION PROPERTY & DEAD LOAD | |||||||||||||||||||||||||||||
62 | tsolid = | 5 | in | > | 0,75 | + | 2,54 | + | 1 | = | 4,29 | in, top solid min thk | ||||||||||||||||||
63 | > | 0,75 | + | 2,26 | + | 1 | = | 4,01 | in, bot solid min thk | |||||||||||||||||||||
64 | (inside cover) | (2 rebar thick) | (top & bot cover) | [Satisfactory] | ||||||||||||||||||||||||||
65 | ||||||||||||||||||||||||||||||
66 | D = | 48 | in | > | 30 | in, height of voided sphere or ellipse bubble | [Satisfactory] | |||||||||||||||||||||||
67 | ||||||||||||||||||||||||||||||
68 | wc = | 150 | pcf, (ACI 318-14 19.2.2.1) | V = | 36191 | in3, volume of a voided sphere or ellipse bubble | ||||||||||||||||||||||||
69 | Wt = | 323 | psf, self weight reduced 35% | DL = | DLsup + Wt = | 343 | psf | |||||||||||||||||||||||
70 | ||||||||||||||||||||||||||||||
71 | Isoild = | 269333 | in4 | Ig = | 205716 | in4 | ||||||||||||||||||||||||
72 | Ec = wc1.5 33 f'c0.5 = | 4287 | ksi, (ACI 318-14 19.2.2.1) | ( Ig / Isoild ) Ec = | 3274 | ksi, for Finite Element Method | ||||||||||||||||||||||||
73 | ||||||||||||||||||||||||||||||
74 | te = | ( Ie / Ig )1/3 t = (0.25 Ig / Ig )1/3 t = (0.25)1/3 t = | 0,63 | t = | 25,2 | in, for Slab only (ACI 318-14 8.3.2, 24.2 & 6) | ||||||||||||||||||||||||
75 | ||||||||||||||||||||||||||||||
76 | (cont'd) | |||||||||||||||||||||||||||||
77 | DETERMINE SECTION FORCE AND SLAB DEFLECTION USING FINITE ELEMENT METHOD | |||||||||||||||||||||||||||||
78 | Joint | Du | Ru | |||||||||||||||||||||||||||
79 | Number | in | kips | Bending | Mu | |||||||||||||||||||||||||
80 | 1 | 0 | 603,61 | Section | ft-k/ft | |||||||||||||||||||||||||
81 | 2 | 1,05 | 1 - 2 | 463,5 | ||||||||||||||||||||||||||
82 | 3 | 1,69 | 2 - 3 | -21,2 | ||||||||||||||||||||||||||
83 | 4 | 1,05 | 1 - 6 | 463,5 | ||||||||||||||||||||||||||
84 | 5 | 0 | 603,61 | 6 - 11 | -21,2 | |||||||||||||||||||||||||
85 | 6 | 1,05 | 3 - 8 | -9,9 | ||||||||||||||||||||||||||
86 | 7 | 1,50 | 8 - 13 | -118,1 | ||||||||||||||||||||||||||
87 | 8 | 1,91 | 11 - 12 | -9,9 | ||||||||||||||||||||||||||
88 | 9 | 1,50 | 12 - 13 | -118,1 | ||||||||||||||||||||||||||
89 | 10 | 1,05 | ||||||||||||||||||||||||||||
90 | 11 | 1,69 | ||||||||||||||||||||||||||||
91 | 12 | 1,91 | ||||||||||||||||||||||||||||
92 | 13 | 2,14 | ||||||||||||||||||||||||||||
93 | 14 | 1,91 | DETERMINE FACTORED LOAD (ACI 318-14 5.3) | |||||||||||||||||||||||||||
94 | 15 | 1,69 | wu = | 1.2 DL + 1.6 LL = | 0,507 | ksf | ||||||||||||||||||||||||
95 | 16 | 1,05 | ||||||||||||||||||||||||||||
96 | 17 | 1,50 | DETERMINE FLEXURE CAPACITY (ACI 318-14 7.6.1.1, 8.6.1.1, & 22) | |||||||||||||||||||||||||||
97 | 18 | 1,91 | ||||||||||||||||||||||||||||
98 | 19 | 1,50 | Top Bar | Bot. Layer Bot. | Bot. Layer Top | |||||||||||||||||||||||||
99 | 20 | 1,05 | 41 # 10 @ 5" o.c. | 9 @ 12" o.c. | 9 @ 12" o.c. | |||||||||||||||||||||||||
100 | 21 | 0 | 603,61 | d (in) | 37,10 | 38,44 | 37,31 | |||||||||||||||||||||||