Schnelles Design: NZS 3101:2006 Spalte

Übersicht

This calculator is for the design of reinforced, non-prestressed concrete columns as per NZS 3101:2006. 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.

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.

Anmerkungen

Es werden Momente rund um den plastischen Schwerpunkt des Abschnitts erfasst.
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, where the height of the segment is equal to β₁c.

Säulendesign

Axiale Kapazität

The ultimate compression strength of a column is defined as 0.85.φ.N_n,max. Dies wird nach Gleichung berechnet 10-10. Die Zugkapazität des Abschnitts wird als Festigkeit der Bewehrung berechnet und ignoriert jeglichen Beitrag des Betons.

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 „kurz“), 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.

Kolumne Momente

{M.}_{1} = Min. [{M.}_{t Das p}; {M.}_{b Das t t Das Mio.}]

M_1 = \min \left[ M_{oben} \;;\; M_{Unterseite} \richtig]

{M.}_{2} = max [{M.}_{2, Mio. ich n}; max [{M.}_{t Das p}; {M.}_{b Das t t Das Mio.}]]

M_2 = \max \left[ M_{2,Min.} \;;\; \max \left[ M_{oben} \;;\; M_{Unterseite} \richtig] \richtig]

Anmerkungen

M.₁ / M.₂ is taken as positive when the column is bent in single curvature. In diesem Rechner, Dann haben die Momente das gleiche Vorzeichen.
M._2,Min. is calculated as N* x (15 + 0.03h) (Gl. 10-9).

Berechnen Sie die Schlankheit

Eine Säule gilt als nicht schlank, wenn sie innerhalb der unten aufgeführten Grenzen liegt. Beachten Sie, dass der Trägheitsradius wie folgt berechnet wird: (I / Ein)^0.5.

10.3.2.3.4 (Gl. 10-2)

\frac{

kL_u}{r} ≤ 34 – 12\frac{M_1}{M_2} ≤ 40

Momentvergrößerung

Wenn festgestellt wird, dass eine Säule schlank ist, then the design moment is calculated as the first order moment, M.₂, multiplied by a magnification factor (D).

10.3.2.3.5 (Gl. 10-4)

D = \frac{{C.}_{Mio.}}{1 - - \frac{{N.}^{*}}{0.75 {N.}_{c}}} \geq 1.0

δ = \frac{Cm}{1 – \frac{N^*}{0.75N_c}} ≥ 1.0

10.3.2.3.5 (Gl. 10-5)

{N.}_{c} = \frac{{Pi}^{2} E. I}{k {L.}_{u}^{2}}

N_c = \frac{π^2EI}{kL_u^2}

10.3.2.3.5 (Gl. 10-6)

E. I = \frac{0.2 {E.}_{c} I_{G} + {E.}_{s} I_{s e}}{1 + b_{d}}

EI = \frac{0.2E_cI_g + Nun ja_{ich weiß}}{1 + β_d}

10.3.2.3.5 (Gl. 10-8)

{C.}_{Mio.} = 0.6 + 0.4 \frac{{M.}_{1}}{{M.}_{2}} \geq 0.4

C_m = 0.6+0.4\frac{M_1}{M_2} ≥ 0.4

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 (N = Auslegungsaxiallast). Die Momentenkapazität wird an dem Punkt gemessen, an dem diese Linie die Wechselwirkungslinie schneidet.

Hinweis

No equation for biaxial bending is included in NZS 3101:2006. This calculator only considers the uniaxial capacity and utilisation column.

Scherkapazität

Die Gesamtschubtragfähigkeit der Stütze wird als Tragfähigkeit des Betons berechnet, V _c, kombiniert mit der Tragfähigkeit der Schubbewehrung, V _s:

10.3.10.3.1 (Gl. 10-11)

Phi V_{n} = V_{c} + V_{s} \geq V^{*}

φV_n = V_c + V_s ≥ V^*

Betonscherfestigkeit

10.3.10.3.1 (Gl. 10-11)

V_{c} = k_{ein} k_{n} v_{b} {Ein}_{c v}

V_c = k_ak_nv_bA_{Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen}

10.3.10.3.1 (Gl. 10-12)

v_{b} = (0.07 + 10 p_{w}) \sqrt{f'_{c}}

v_b = (0.07 + 10p_w)\sqrt{f’_c}

10.3.10.3.1 (Gl. 10-13)

0.08 \sqrt{f’_c} <

v_b < 0.2 \sqrt{f’_c}

10.3.10.3.1 (Gl. 10-14)

k_{n} = 1 + \frac{3 {N.}^{*}}{{Ein}_{G} f_{c}'}

k_n = 1 + \frac{3N^*}{A_gf_c’}

10.3.10.3.1 (Gl. 10-14)

\frac{3N^*}{

A_gf_c’} ≤ 0.3

For members subject to axial tension, k_n wird gegeben von:

10.3.10.3.1 (Gl. 10-15)

k_{n} = 1 + \frac{12 {N.}^{*}}{{Ein}_{G} f_{c}'} \geq 0

k_n = 1 + \frac{12N^*}{A_gf_c’} ≥ 0

Stahlscherkapazität

Für rechteckige Abschnitte:

10.3.10.3.2 (Gl. 10-17)

V_{s} = \frac{{Ein}_{v} f_{j t} d}{s}

V_s = \frac{A_vf_{yt}d}{s}

Für kreisförmige Abschnitte:

10.3.10.3.2 (Gl. 10-18)

V_{s} = \frac{Pi {Ein}_{h} f_{j t} d^{''}}{2 s}

V_s = \frac{πA_hf_{yt}d^{\prime\prime}}{2s}

Einschluss und Knickschutz

Mit diesem Rechner wird überprüft, ob der Stützenkern ausreichend umschlossen ist und ob die Anker groß genug sind, um ein Knicken der Längsbewehrung zu verhindern.

Concrete Confinement

10.3.10.6.1 (Gl. 10-22)

\frac{A_g}{A_c} ≤ 1.5

10.3.10.6.1 (Gl. 10-22)

p_{t} Mio. \leq 0.4

p_tm ≤ 0.4

Für rechteckige Abschnitte:

10.3.10.6.1 (Gl. 10-22)

EIN_{

sh} = frac{(1 – p_tm)s_hh^{\prime\prime}}{3.3}\frac{A_g}{A_c}\frac{f’_c}{f_{yt}}\frac{N^*}{φf’_cA_g} – 0.0065s_hh^{\prime\prime}

Für kreisförmige Abschnitte:

10.3.10.5.1 (Gl. 10-20)

p_{s} = \frac{(1 - - p_{t} Mio.)}{2.4} \frac{{Ein}_{G}}{{Ein}_{c}} \frac{f'_{c}}{f_{j t}} \frac{{N.}^{*}}{Phi f'_{c} {Ein}_{G}} - - 0.0084

p_s = \frac{(1 – p_tm)}{2.4}\frac{A_g}{A_c}\frac{f’_c}{f_{yt}}\frac{N^*}{φf’_cA_g} – 0.0084

Lateral Restraint of Longitudinal Bars Against Premature Buckling

Für rechteckige Abschnitte:

10.3.10.6.1 (Gl. 10-23)

EIN_{zu} = frac{

ΣA_bf_y}{135f_{yt}}\frac{s_h}{d_b}

Für kreisförmige Abschnitte:

10.3.10.5.1 (Gl. 10-21)

p_{s} = \frac{{Ein}_{s t}}{155 d^{''}} \frac{f_{j}}{f_{j t}} \frac{1}{d_{b}}

p_s = \frac{EIN_{st}}{155d^{\prime\prime}}\frac{f_y}{f_{yt}}\frac{1}{d_b}

Feuer Beständigkeit

Dies ist eine optionale Prüfung, wird über die Option „Feuerwiderstandsprüfung“ aktiviert, pro Klausel 4.6.2 und Tabelle 4.7 von NZS 3101:2006.

4.6.2 (Gl. 4-1)

η_{f ich} = \frac{{N.}_{f}^{*}}{{N.}_{u}}

η_{fi} = frac{N^*_f}{N_u}

Tabelle 4.7 – Fire resistance criteria for structural adequacy for columns

Feuerwiderstandsklasse (Minuten)		Mindestmaße (mm)
		Column exposed on more than one side			Column exposed on one side
		η_fi = 0.2	η_fi = 0.5	η_fi = 0.7	η_fi = 0.7
30	b ein	200 25	200 25	200 30	155 25
60	b ein	200 25	200 35	250 45	155 25
90	b ein	200 30	300 45	350 50	155 25
120	b ein	250 40	350 45	350 55	175 35
180	b ein	350 45	350 60	450 70	230 55
240	b ein	350 60	450 75	500 70	295 70

Änderungsprotokoll

16^th September 2026 – Fire Resistance Check

Unser Lastgenerator kann in fünf verwendet werden: Fire resistance check per Klausel 4.6.2 und Tabelle 4.7, covering fire load level, minimum column width, axis distance, and reinforcement detailing requirements.

10^th Juli 2026 – Interaktionsdiagramm & Reporting Update

Unser Lastgenerator kann in fünf verwendet werden: Biegemomentdiagramme hinzugefügt.
Aktualisiert: Logik zum Subtrahieren von E entfernt_c.ε aus der Bewehrungskraft bei der Berechnung des Wechselwirkungsdiagramms. Stattdessen wird der Betonspannungsblockwert jetzt direkt subtrahiert, wenn er sich innerhalb des Spannungsblocks befindet.

15^th Januar 2026 – Initial Deployment

Unser Lastgenerator kann in fünf verwendet werden: Initial deployment of the NZS 3101:2006 Concrete Column Design calculator.

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SkyCiv-Dokumentation

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Stahlscherkapazität

Einschluss und Knickschutz

Concrete Confinement

Lateral Restraint of Longitudinal Bars Against Premature Buckling

Feuer Beständigkeit

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