Übersicht
Dieser Rechner dient zur Bemessung von bewehrten, nicht vorgespannten Betonstützen nach EN 1992-1-1:2004, Eurocode 2: Entwurf von Betonkonstruktionen. Die folgenden Berechnungen werden durchgeführt:
- Die Schlankheit der Stütze wird in jede Richtung abhängig von den Benutzereingaben bestimmt.
- Bemessungsbiegemomente werden auf Grundlage der Schlankheit berechnet.
- Momentkapazitäten werden aus Interaktionsdiagrammen abgeleitet, die basierend auf den Abschnittseigenschaften der Spalte gezeichnet werden.
- Die Schubtragfähigkeiten des Abschnitts werden mithilfe des Modells mit geneigtem Fachwerkträger ermittelt.
- Für den Abschnitt werden Detailprüfungen durchgeführt.
Annahmen
Allgemeines
Designbasis
- Dieses Tool wurde in Übereinstimmung mit den in EN festgelegten Gestaltungsgrundsätzen erstellt 1992-1-1:2004.
- Die Bemessungsgleichungen für Rundstützen werden durch die Forschungsarbeit ergänzt „Schubbemessung kreisförmiger Betonabschnitte anhand des Eurocodes 2 Fachwerkmodell“ von Orr et al.
„Best Practice“
Benutzer haben die Möglichkeit, umzuschalten, ob „Best-Practice“-Werte während der gesamten Berechnung angewendet werden sollen oder nicht. Diese Werte umfassen Folgendes:
- Biegen mit einer einzigen Krümmung – eine zusätzliche Amtszeit, M02 + M2, wird zur Momentenberechnung für schlanke Elemente hinzugefügt, wenn die Stütze eine einzelne Krümmung aufweist:
- Schlankheitsgrenze, λlim – absoluter Maximalwert von 50 oder:
- Biaxiale Biegenutzung der kreisförmigen Säulen wird als Quadratwurzel der Gleichung verwendet 5.39:
- Scherstegbreite bw von kreisförmigen Säulen wird unter Verwendung des entsprechenden Rechtecks berechnet, wie im Abschnitt beschrieben „Berechnung von bw''.
- Biaxiale Schernutzung wird als Resultierende der monoaxialen Scherausnutzungen in der „Y“- und „Z“-Achse berechnet. EN1992-1-1:2004 bietet keine spezifischen Hinweise dazu, wie ein Betonabschnitt für biaxiale Scherung zu berücksichtigen ist, Daher wird dieser Wert als konservativer Schutz bereitgestellt:
- Maximaler Abstand der Längsstäbe auf 175 mm eingestellt, was davon ausgeht, dass die Vorderseite der Säule unter Spannung stehen könnte. Wenn „Best Practice“ nicht ausgewählt ist, beträgt der Standardwert 400 mm, was davon ausgeht, dass der Abschnitt komprimiert ist.
- Mindestanzahl von Längsstäben in einer kreisförmigen Säule = 6.
- Mindestabstand zwischen den Stäben:
| Stangendurchmesser (mm) | Mindestabstand (mm) |
|---|---|
| 12 | 40 |
| 16 | 45 |
| 20 | 50 |
| 25 | 55 |
| 32 | 70 |
| > 32 | 90 |
Abschnittsanalyse
Interaktionsdiagramme
Die Biegekapazität der Betonsäule wird aus Interaktionsdiagrammen abgeleitet, die für jede Achse erstellt wurden. Die Wechselwirkungslinie wird durch Berechnen der Werte „M“ und „N“ in unterschiedlichen Tiefen der neutralen Achse dargestellt. Dies erfolgt durch die Bestimmung der Spannungen im Beton und in den Bewehrungsstäben für eine gegebene Tiefe der neutralen Achse. Diese Dehnungen können in Kräfte umgewandelt werden, Dies kann dann verwendet werden, um die maximale axiale Belastung und das maximale Biegemoment zu berechnen, denen die Säule für diese neutrale Achsentiefe standhalten kann.
- Es werden Momente rund um den plastischen Schwerpunkt des Abschnitts erfasst.
- Die Betonblockfestigkeit η.fCD wird reduziert um 10% für Kreisabschnitte gem 3.1.7(3).
- Es wird angenommen, dass die resultierende Betonkraft im Schwerpunkt des rechteckigen Spannungsblocks wirkt.
- Für rechteckige Abschnitte, dies wird als halbe Höhe des Blocks angenommen.
- Für kreisförmige Abschnitte, Dies wird berechnet, indem der Schwerpunkt des komprimierten Segments ermittelt wird, wobei die Höhe des Segments gleich λ.X ist.
Säulendesign
Design-Momente
Die zur Bemessung einer Betonstütze verwendeten Momente hängen von der Schlankheit der Stütze in der betrachteten Achse ab. Wenn die Säule nicht schlank ist (oder „stämmig“), dann muss die Säule nur auf Momente erster Ordnung überprüft werden. Die Stütze muss für Momente zweiter Ordnung für jede Achse ausgelegt sein, um die sie schlank ist.
Benutzer haben die Möglichkeit, Momente zweiter Ordnung direkt zur Verwendung in der Berechnung bereitzustellen. Diese Option ist nur verfügbar, wenn die Säule schlank ist.
Der Arbeitsablauf zur Berechnung von Momenten zweiter Ordnung basierend auf der Eingabe erster Ordnung ist wie folgt:
Berechnen Sie die Schlankheit
Moment berechnen
Biegekapazität
Die Biegemomentkapazität wird in jeder Achse durch Auftragen der Koordinaten der Bemessungskräfte berechnet (Axiallast und Biegemoment) auf den Interaktionsdiagrammen. Eine Linie wird parallel zur x-Achse gezeichnet, die diese Koordinate schneidet (N = Auslegungsaxiallast). Die Momentenkapazität wird an dem Punkt gemessen, an dem diese Linie die Wechselwirkungslinie schneidet.
Biaxiale Biegeprüfung
Scherkapazität
Die aufgebrachte Scherkraft wird zunächst nur mit der Schertragfähigkeit des Betons verglichen. Wenn der Widerstand die angelegte Scherung übersteigt, dann wird die Kapazität des Abschnitts als die des Betons angenommen, V Rd = VRd,c.
Wenn die aufgebrachte Scherung größer ist als die Tragfähigkeit des Betons, dann wird der Widerstand des Abschnitts als Minimum aus der Schubbewehrungskapazität und der Druckfestigkeit der geneigten Betonstrebe angenommen, V Rd = min[ V Rd,max; V Rd,s ].
Die Werte für VRd,c, V Rd,max und VRd,s werden anhand der in En dargelegten Gleichungen berechnet 1992-1-1:2004 für rechteckige Abschnitte. Die Gleichungen für kreisförmige Säulen stammen aus „Schubbemessung kreisförmiger Betonabschnitte anhand des Eurocodes 2 Fachwerkmodell“.
Für beide Formen, der obere und untere Grenzwert für die Betonstrebentragfähigkeit, (V Rd,max) werden für cotθ = bestimmt 1 und cotθ = 2.5 beziehungsweise. Wenn die aufgebrachte Scherkraft VEd größer als der obere Grenzwert ist, dann cotθ = 2.5 wird verwendet, um den Strebenwinkel zu definieren. Wenn die Scherkraft kleiner als die untere Grenze ist, cotθ = 1 wird eingesetzt. Als VEd liegt zwischen diesen beiden Werten, Der Entwurfswinkel von θ wird iterativ erhöht, bis VRd,max > V Ed. Dieser Winkel wird für die weitere Berechnung verwendet.
Berechnung von bw
Als Querschnittsbreite wird bei rechteckigen Querschnitten die senkrechte Abmessung zur Richtung der wirkenden Scherkraft angenommen. Für kreisförmige Abschnitte, wenn Best Practice angewendet wird, Zur Berechnung des Druckstrebenquerschnitts wird ein „äquivalentes Rechteck“ verwendet. Die Breite dieses Rechtecks „bw„wird als die kleinere Breite des kreisförmigen Abschnitts im Schwerpunkt des Druckgurts und der Breite des kreisförmigen Abschnitts im Schwerpunkt der Zugbewehrung angenommen. Wenn Best Practice nicht angewendet wird, Als Durchmesser des Kreises wird die Scherstegbreite angenommen.

Annäherung an z
Dieser Rechner verwendet 0,9d als Näherungswert für den inneren Hebelarm des Abschnitts bei der Berechnung der Schubbewehrungskapazität. Dies ist ein empfohlener Wert in EN 1992-1-1:2004 für Mitglieder ohne Axiallast, und sind daher möglicherweise nicht korrekt.
Stärke der Betonstrebe
Mit diesem Rechner kann eine Säule mit einer axialen Zugkraft ausgelegt werden. Bei der Berechnung der Tragfähigkeit der Betonstütze im Abschnitt 6.2.3(3) (Gl 6.9), der Wert von fCD muss an die Spannungsverhältnisse in der Betonstrebe angepasst werden. Um dies zu tun, Die Betonfestigkeit wird nach berechnet 6.5.2(2), unter Verwendung von Festigkeitsminderungsfaktoren von 0,6.v’ (6.57N.).
Scherkapazität von rechteckigen Säulen
Scherkapazität von Rundsäulen
Auswirkungen von Kriechen
Benutzer haben mehrere Möglichkeiten, die Auswirkungen des Kriechens auf die von ihnen entworfene Stütze zu definieren.
Wenn die Säule nicht schlank ist, dann können in den Berechnungen Standardwerte verwendet werden. Dadurch wird der Wert von „A“ auf gesetzt 0.7 in Gleichung 5.13N für die Schlankheitsgrenze.
Für den zur Berechnung der Krümmung verwendeten Kriechfaktor sind keine Standardwerte angegeben (K.Phi) in EN 1992-1-1: 2004. Wenn die Säule als schlank bestimmt wird, Der Benutzer muss seinen eigenen Wert eingeben oder ausreichende Daten bereitstellen, um das effektive Kriechverhältnis φ zu berechnenef.
Anhang B der EN 1992-1-1:2004 wird zur Berechnung von φ verwendet(∞,t0). Dieser Rechner ersetzt die Axiallast durch ein quasi-permanentes Moment, da dies als vergleichbar und einfacher abzuleiten gilt.
Feuer Beständigkeit
Dies ist eine optionale Prüfung, wird über die Option „Feuerwiderstandsprüfung“ aktiviert, pro IM 1992-1-2, Anhang C. Die Methode nutzt die Stützengeometrie, Bewehrungs- und Brandbemessungsmaßnahmen zur Bestimmung der erforderlichen Mindeststützenabmessungen und des Bewehrungsachsenabstands, und wird unabhängig um jede Säulenachse unter Verwendung der entsprechenden Schlankheit und Exzentrizität durchgeführt. Anhang C legt nicht fest, welche Seite eines rechteckigen Abschnitts die Spaltenbreite hat, Daher wird b konservativ als minimale Spaltenabmessung für beide Achsen angenommen.
- Anhang C Tabellen C.1 bis C.9 sind nur für Stützen aufgeführt, die auf mehr als einer Seite freiliegen; Bei der tabellierten Methode gibt es keine einseitige Belichtungsvariante, Daher wird diese Option für diese Prüfung nicht angeboten.
Eingaben zur Brandprüfung
Für die zu prüfende Achse werden folgende Parameter ermittelt:
- Feuerwiderstandsklasse
- Säulenschlankheit, λ
- Brandlaststufe, n
- Exzentrizität der Brandlast, e
- Mechanisches Verstärkungsverhältnis, ω
- Spaltenbreite, b (Mindestsäulenabmessung)
- Abstand der Bewehrungsachse, ein
Die Brandlaststufe wird berechnet als:
wo fCD und fyd sind das Gewöhnliche (Umgebung) Bemessungsfestigkeiten von Beton und Stahl.
Die Exzentrizität der Brandlast wird aus den Brandbemessungseinwirkungen erster Ordnung um die zu prüfende Achse berechnet, in Millimeter umgerechnet:
Die berechnete Exzentrizität wird direkt zur Auswahl und Interpolation zwischen den Tabellen des Anhangs C verwendet (siehe „Auswahl der Anhang-C-Tabellen“ unten). Es wird nicht reduziert; Exzentrizitäten über dem höchsten tabellierten Wert fallen nicht in den Anwendungsbereich von Anhang C (siehe „Brandprüfkriterien“).
Das mechanische Verstärkungsverhältnis wird berechnet als::
Als Bewehrungsachsabstand gilt der Abstand von der Sichtbetonoberfläche zur Mitte der Längsbewehrung.
Als Umgebungsmaß wird die für den Brandnachweis verwendete Stützenschlankheit herangezogen (normale Temperatur) Schlankheit der zu prüfenden Achse. Anhang C stellt fest, dass seine Notationen, einschließlich Schlankheit, sind wie in Abschnitt definiert 5.3.3. Gemäß B.3.1(5), die effektive Länge im Feuer l0,fi kann als l angenommen werden0 als sichere Vereinfachung, Daher wird hier keine gesonderte brandspezifische Nutzlänge berechnet.
Kriterien für die Brandprüfung
Dieses Modul führt ausschließlich Brandnachweise nach der tabellarischen Methode in EN durch 1992-1-2 Anhang C. Für Betonstützen außerhalb dieses Bereichs, Verwenden Sie das separate Modul „Fire Resistance Design“..
Anhang C(1) Gilt für Stützen in aussteifenden Konstruktionen mit einer Breite bis zu 600 mm und Schlankheit bis λ = 80 unter normaler Feuereinwirkung. Die tabellarische Methode wird nicht verwendet, und die Brandprüfung wird als fehlgeschlagen gemeldet, Wann:
- Die Säule ist nicht um beide Achsen verspannt.
- Feueraxiallast NEd,fi ≤ 0.
- Schlankheit λ > 80.
- Brandlaststufe n > 0.7.
- Mechanischer Verstärkungsgrad ω < 0.1 oder ω > 1.0.
- Feuerexzentrizität e > ehoch = min(0.5b, 200 mm), die höchste tabellierte Exzentrizität (Tabellen C.3, C.6 und C.9).
- Werte unterhalb der niedrigsten tabellarischen Schlankheit, Belastungsgrad oder Exzentrizität werden konservativ als niedrigster verfügbarer Tabellenwert angenommen. Dies ist für das mechanische Verstärkungsverhältnis nicht konservativ (ein niedrigeres ω erfordert größere Abmessungen), also ω < 0.1 liegt außerhalb des Geltungsbereichs der Tabellen.
- Spalten breiter als 600 mm werden nicht abgelehnt: sie überschreiten jede tabellarische Mindestbreite, Daher richtet sich die Prüfung nach dem Achsabstand. Zellen markiert (1) in Anhang C erfordern eine Breite größer als 600 mm und eine besondere Beurteilung der Knickung, Daher werden sie immer als fehlgeschlagen gemeldet.
Auswahl der Anhang-C-Tabellen
Die erforderlichen Brandmaße sind den Tabellen C.1 bis C.9 zu entnehmen. Die entsprechenden Tabellen hängen vom mechanischen Bewehrungsverhältnis und der Feuerexzentrizität ab. Die zur Auswahl der umgebenden Tabellen verwendeten Exzentrizitätsgrenzen hängen von der Spaltenbreite ab:
Der mechanische Verstärkungsgrad wird anhand der tabellarischen Werte berücksichtigt:
Die Exzentrizität und das mechanische Verstärkungsverhältnis identifizieren daher vier umgebende Tabellen von C.1 bis C.9 für die Interpolation.
Anhang C Referenztabellen
Tabellen C.1 bis C.9 unten (Klicken Sie zum Erweitern auf einen Tabellentitel) werden aus EN transkribiert 1992-1-2 Anhang C und geben Sie die Mindestspaltenbreite b anMin. (mm) und Bewehrungsachsenabstand a (mm) erforderlich für einen gegebenen Standard-Feuerwiderstand R (Min.), Schlankheit λ und Brandlaststufe n, für mehrseitig freiliegende Säulen. Für den mechanischen Verstärkungsgrad ω = gelten die Tabellen C.1 bis C.3 0.1, Tabellen C.4 bis C.6 bis ω = 0.5, und Tabellen C.7 bis C.9 zu ω = 1.0; innerhalb jeder Dreiergruppe, Die Tabellen entsprechen niedrig, mittleres und hohes Moment erster Ordnung (d.h.. Erhöhung der Exzentrizität der Brandlast), wie oben unter „Auswahl der Anhang-C-Tabellen“ beschrieben. Wo eine Zelle zwei Alternativen bietet bMin./eine Kombination, Jede Kombination ist eine akzeptable Anforderung.
- * Normalerweise, die nach EN geforderte Abdeckung 1992-1-1 Für Haltbarkeit und Haftung wird der Wert von a anstelle des tabellierten Wertes bestimmt.
-
- Erfordert eine Breite größer als 600 mm. Eine besondere Beurteilung der Knickung ist erforderlich; Der Rechner meldet die Feuerprüfung als fehlgeschlagen, wenn eine Interpolation einen dieser Einträge durchläuft (siehe „Spezielle Knickbewertung“ weiter unten).
- Die Werte sind bei λ = tabellarisch aufgeführt 30, 40, 50, 60, 70, 80 und n = 0.15, 0.3, 0.5, 0.7; Der Rechner interpoliert linear zwischen tabellierten Werten, wie im Abschnitt „Interpolation von Tabellenanforderungen“ unten beschrieben.
Interpolation von Tabellenanforderungen
Die Brandanforderungen werden durch lineare Interpolation über vier Parameter ermittelt. Anhang C(2) ermöglicht eine lineare Interpolation zwischen den verschiedenen Spaltentabellen (ω und e); Der Rechner interpoliert außerdem innerhalb jeder Tabelle für Schlankheit und Brandlast.
Für jede ausgewählte Anhang-C-Tabelle:
- Die umgebenden Schlankheitswerte werden aus λ = ermittelt 30, 40, 50, 60, 70 und 80.
- Die umliegenden Brandlaststufen werden aus n = ermittelt 0.15, 0.3, 0.5 und 0.7.
- Die Anforderungen werden zunächst für die Brandlaststufe interpoliert.
- Die resultierenden Werte werden dann für die Schlankheit interpoliert.
Dadurch entsteht eine Reihe von Anforderungen aus jeder der vier umgebenden Anhang-C-Tabellen.
Die Ergebnisse sind dann:
- Interpoliert zwischen der unteren und oberen Exzentrizitätstabelle.
- Interpoliert zwischen dem unteren und oberen mechanischen Verstärkungsverhältnis.
Das Endergebnis ergibt die erforderliche Mindestsäulenabmessung, bMin., und Achsabstand der Bewehrung, ein.
- Wo die Tabelle mehr als eine akzeptable Kombination bietet, Jede Kombination wird als Alternativanforderung beibehalten.
- Wenn irgendjemand von Schlankheit, Lastniveau, Das mechanische Verstärkungsverhältnis oder die Exzentrizität liegt außerhalb oder zwischen den oben aufgeführten Tabellenwerten, Der Bericht fügt unter den Feuerwiderstandskriterien einen Hinweis hinzu, der angibt, welche Werte nicht tabellarisch aufgeführt sind und zwischen den benachbarten tabellarischen Werten in Anhang C linear interpoliert werden, oder welche Werte außerhalb des tabellarischen Bereichs liegen und den nächstgelegenen tabellarischen Wert direkt verwenden.
Spezielle Knickbewertung
Einige Tabelleneinträge in Anhang C sind durch die Sonderbedingung „(1)”. Wenn eine Interpolation einen dieser Einträge durchläuft, das normale tabellarische Ergebnis wird nicht verwendet. Der Brandnachweis wird als nicht bestanden gemeldet und eine besondere Knickbeurteilung ist erforderlich.
Änderungsprotokoll
Feedback
Wir sind ständig bestrebt, unser Produktangebot zu erweitern und zu verbessern!
Wenn Sie Wünsche oder Feedback haben, Bitte reichen Sie sie ein, indem Sie Bibliothek → Rechnerinformationen → Feedback folgen.
