Mit der Concrete Column Design module enables the design of reinforced, non-prestressed concrete columns directly from SkyCiv S3D models in accordance with the following standards:

• AS 3600:2018 – Australien
• CSA A23.3:24 – Kanada
• ACI 318-25 – Vereinigte Staaten (metrisch und imperial)
• IM 1992-1-1:2004 – Europa
• NZS 3101.1:2006 – Neuseeland

The module automatically identifies concrete columns and transfers model geometry, den Materialeigenschaften, analysis forces, and relevant design inputs to the corresponding Schnelles Design Taschenrechner. Users can configure longitudinal and shear reinforcement, project-wide or column-specific design parameters, and braced or unbraced (schwanken) conditions for each bending direction.

Design checks use linear static analysis and code-specific simplified slenderness methods, einschließlich Schwankungsmomentvergrößerung, sofern unterstützt. Geometrically nonlinear analysis is not performed. Strength and detailing checks are evaluated against all selected load combinations, with results available in individual column reports and a project-wide summary.

For detailed calculations and design checks, refer to the Quick Design documentation linked above.

Das Modul ist in eine Reihe von Registerkarten unterteilt, die Sie von links nach rechts durch den Designprozess führen:

1. Einzelheiten – Geben Sie Projektinformationen ein, einschließlich des Projektnamens, Unternehmen, Designer, Kunde, und Notizen.
2. Wenn Sie mit anderen Abschnitten fortfahren, wird das Programm nicht ausgeführt und Sie erhalten eine Warnmeldung – Definieren Sie Standarddesignparameter für alle Spalten, inklusive Betondeckung, Streckgrenze von Stahl, Betonsorte, effektive Längenfaktoren, und codespezifische Einstellungen.
3. Abschnitte – Überprüfen und konfigurieren Sie abschnittsspezifische Eigenschaften, inklusive Abdeckung, Streckgrenze von Stahl, und Betonsorte. Erstellen Sie Längs- und Schubbewehrungsanordnungen für jeden Abschnitt und zeigen Sie eine Vorschau an.
4. Säulen – Überprüfen Sie die in Ihrem S3D-Modell automatisch identifizierten Betonstützen. Bewehrungsanordnungen zuordnen, effektive Längenfaktoren, und Verstrebungsbedingungen für einzelne Spalten.
5. Ladungen – Wählen Sie die Lastkombinationen aus Ihrem S3D-Modell aus, die in die Entwurfsprüfungen einbezogen werden sollen.
6. δs (Schwankungsfaktor) – Definieren Sie Stockwerke und berechnen Sie Schwankungsmomentvergrößerungsfaktoren. Diese Registerkarte ist für AS verfügbar 3600, CSA A23.3, und ACI 318. Sehen Schwankungssäulen und -geschosse.
7. Ergebnisse – Überprüfen Sie die maßgeblichen Auslastungsquoten, detaillierte Kontrollen, und Designberichte nach der Ausführung der Designprüfung.

Mit der Wenn Sie mit anderen Abschnitten fortfahren, wird das Programm nicht ausgeführt und Sie erhalten eine Warnmeldung Die Registerkarte definiert die Standardentwurfseinstellungen, die im gesamten Projekt angewendet werden. Jeder Parameter enthält eine Überschreiben Wählen Sie die Mitglieder aus, die Sie wiederholen möchten. Wenn aktiviert, Der angegebene Wert hat Vorrang vor allen entsprechenden Einstellungen, die auf den Registerkarten „Abschnitte“ oder „Spalten“ definiert sind. Wenn deaktiviert, Spezifischere Werte auf Abschnitts- oder Spaltenebene haben Vorrang. Zu den gängigen Designparametern gehören::

• Abdeckung – Freie Betondeckung bis zur Bewehrung.
• Stahlstreckgrenze und Betonsorte – Standardmaterialeigenschaften werden angewendet, wenn keine abschnittsspezifischen Werte definiert wurden.
• Effektiver Längenfaktor (k) – Standardmäßige effektive Längenfaktoren, die für jede Biegeachse unabhängig angegeben werden.
• Sway-Anweisungen – Definieren Sie, dass alle Stützen in der Struktur ausgesteift sind.

Für bestimmte Designstandards stehen zusätzliche Parameter zur Verfügung:

• AS 3600 – Ermöglicht die manuelle Angabe des Pendelmomentvergrößerungsfaktors (δs) anstatt es aus dem Modell zu berechnen.
• IM 1992-1-1 – Bietet Einstellungen für das Kriechen, einschließlich der Option, ein Kriechverhältnis direkt anzugeben oder anhand des Belastungsalters zu berechnen, relative Luftfeuchtigkeit, Zementklasse, und Umgebungstemperatur.

Mit der Abschnitte Auf der Registerkarte wird jeder Abschnitt angezeigt, der den ausgewählten Betonstützen zugeordnet ist. Für jeden Abschnitt, Sie können die Betondeckung überprüfen oder ändern, Streckgrenze von Stahl, und Betonsorte, Außerdem können Sie die verfügbaren Längs- und Schubbewehrungsanordnungen generieren und in der Vorschau anzeigen. Anschließend kann die Bewehrung einzelnen Stützen zugeordnet werden Säulen Registerkarte mit einem von zwei Ansätzen:

• Zugewiesene Verstärkung – Wählen Sie eine bestimmte Bewehrungsanordnung für eine Stütze aus. Bei der Designprüfung wird nur die ausgewählte Anordnung bewertet.
• Nicht zugewiesene Verstärkung (Optimierung) – Lassen Sie die Bewehrung unzugeordnet, um alle generierten Anordnungen für den entsprechenden Abschnitt auszuwerten. Das Modul identifiziert und meldet die optimale Anordnung.

Spalten können klassifiziert werden als verspannt oder unverspannt (schwanken) unabhängig für jede Biegerichtung über die Registerkarte „Spalten“.. Diese Klassifizierungen sind benutzerdefinierte Entwurfsannahmen und müssen nicht direkt den im Strukturanalysemodell angegebenen Unterstützungsbedingungen entsprechen. Für AS 3600, CSA A23.3, und ACI 318, Schwankungsmoment-Vergrößerungsfaktoren (δs) kann anhand der Modellgeometrie und der aufgebrachten Lasten berechnet werden. Um diese Berechnung durchzuführen, Spalten müssen zunächst zugewiesen werden Stockwerke. Die Berechnung berücksichtigt die kombinierten Axiallasten und kritischen Knicklasten der unversteiften Stützen innerhalb jedes Geschosses. Verwenden Sie die δs Tab zu:

1. Stockwerke zuweisen – Gruppieren Sie Stützen anhand ihrer Höhe in Stockwerke.
2. Berechnen Sie Einflussfaktoren – Führen Sie die δs-Berechnung für die ausgewählten Lastkombinationen durch.
3. Überprüfen Sie die Ergebnisse – Sehen Sie sich die berechneten δs-Faktoren für jedes Stockwerk an, Lastkombination, und Biegerichtung.

Einmal berechnet, Die Einflussfaktoren werden automatisch beibehalten und bei nachfolgenden Entwurfsprüfungen und Berichten verwendet. Eine Neuberechnung ist nur erforderlich, wenn sich das Strukturmodell oder die Entwurfseingabe ändert oder wenn Sie die Berechnung erneut ausführen möchten.

Allgemeiner Designansatz

Das Modul „Concrete Column Design“ verwendet eine dreidimensionale lineare statische Analyse Mitgliederkräfte erster Ordnung zu erhalten, Momente und Verschiebungen für die ausgewählten Lastkombinationen. Anschließend wird die Schlankheit der Säule bewertet, soweit erforderlich und durch den gewählten Designstandard zulässig, Berücksichtigt Effekte zweiter Ordnung mithilfe vereinfachter Elemententwurfsverfahren.

Effekte erster und zweiter Ordnung

Eine lineare statische Analyse erster Ordnung berechnet das Gleichgewicht anhand des Originals, unverformte Geometrie. Zusätzliche Momente, die durch Verschiebung unter Axiallast entstehen, sind darin nicht direkt enthalten. Diese Effekte zweiter Ordnung werden üblicherweise als unterschieden:

• Lokale P-δ-Effekte: Zusätzliche Biegung durch Krümmung einer einzelnen Säule zwischen ihren Enden.
• Globale P-Δ-Effekte: Zusätzliche Biegung durch relative Verschiebung der Säulenenden, einschließlich Versatz zwischen den Stockwerken.

Codespezifische vereinfachte Entwurfsmethoden können diese Effekte ohne eine vollständige geometrisch nichtlineare Analyse annähern, sofern ihre Annahmen und Anwendbarkeitsgrenzen erfüllt sind. Die Unterscheidung zwischen lokalen und globalen Auswirkungen ist wichtig: Eine Berechnung der Schlankheit von Bauteilen stellt nicht unbedingt die globale strukturelle Stabilität dar.

Effektive Länge und Elementsteifigkeit

Der effektive Längenfaktor spiegelt den Einfluss der Endeinspannung und des Pendelverhaltens auf die Knickneigung einer Stütze wider. In Momentvergrößerungsmethoden, Die kritische Belastung nimmt im Allgemeinen die Form an:

Hier, P._c ist die kritische Knicklast, (NEIN)_eff ist die gesetzlich vorgeschriebene effektive Biegesteifigkeit, k ist der effektive Längenfaktor, und L. ist die nicht unterstützte Länge. Aufgrund der Steifigkeitsbestimmungen kann es zu Rissen kommen, Verstärkung und Dauerbelastung. Die effektiven Längenfaktoren werden für die jeweiligen Biegerichtungen unabhängig angegeben.

Verstrebtes und schwingendes Design

Verspannt (nicht schwanken) Säulen werden gegen eine signifikante relative seitliche Verschiebung ihrer Enden gehindert. Ihr vereinfachtes Design berücksichtigt hauptsächlich die lokale Krümmung der Mitglieder. Unverspannt (schwanken) Säulen Es kann auch zu globalen Verdrängungseffekten kommen. Für AS 3600, CSA A23.3 und ACI 318, Das Modul berechnet Pendelvergrößerungsfaktoren anhand der axialen Lasten auf Geschossebene und der kritischen Knicklasten der Pendelstützen. Diese Faktoren fließen in die relevanten codespezifischen Entwurfsmomente ein. Lokale Elementeffekte werden bei Bedarf separat überprüft. Verstrebte und unverstrebte Klassifizierungen sind Entwurfsannahmen, die vom Ingenieur bereitgestellt werden. Sie müssen mit dem tatsächlichen Stabilitätssystem der Struktur übereinstimmen, nicht nur die Stützsymbole im analytischen Modell.

Entwerfen Sie Standardmethoden

AS 3600:2018 – Australien

Referenz: Klausel 10.4 — Design schlanker Säulen.

Verstrebte Säulen (Klausel 10.4.2): Das anwendbare Moment erster Ordnung wird bei Bedarf vergrößert, unter Verwendung der Bemessungsaxialkraft, Momentenverteilung, kritische Knicklast und gesetzlich vorgeschriebene effektive Steifigkeit und Länge.

Unverstrebte Säulen (Klausel 10.4.3): Die Konstruktion berücksichtigt Schwankungseffekte durch die geltenden Bestimmungen zur Schwankungsvergrößerung, sowie die Schlankheit der Mitglieder. Das Modul berechnet die Schwankungsfaktoren von Geschossen anhand der kombinierten Axiallasten und kritischen Knicklasten von schwingungsbeständigen Stützen. Das anwendbare Bemessungsmoment wird dann gemäß der Norm ermittelt. Einschränkungen: Die vereinfachten Verfahren gelten nur im festgelegten Geltungsbereich der Norm. Komplexe globale Instabilität oder Bedingungen außerhalb dieses Bereichs erfordern eine separate, geeignete Stabilitätsbeurteilung.

NZS 3101.1:2006 — Neuseeland

Referenz: Klausel 10.3.2 — Schlankheitseffekte in Spalten.

Verstrebte Säulen (Klausel 10.3.2.3): Förderfähige Kolumnen können das vereinfachte Momentvergrößerungsverfahren verwenden. Die Anwendbarkeit richtet sich nach der vorgeschriebenen Schlankheit, relative Verschiebung und Einschränkungen der plastischen Region. Wo Schlankheitseffekte gemäß Abschnitt nicht vernachlässigt werden können 10.3.2.3.4, Momente werden unter Klausel vergrößert 10.3.2.3.5 unter Verwendung der Axialkraft, kritische Knicklast- und Momentenverteilung.

Unverstrebte Säulen (Nicht unterstützt): Bei der vereinfachten Vergrößerungsmethode mit Stützsäulen handelt es sich nicht um ein allgemeines Schwenkrahmenverfahren. Mitglieder außerhalb seines Geltungsbereichs erfordern eine vom Standard zugelassene alternative Methode, einschließlich Strukturanalyse zweiter Ordnung, sofern erforderlich. Einschränkungen: Der Entwurf eines Elements erster Ordnung allein stellt keine Konformität für eine nicht ausgesteifte Stütze oder ein Element dar, für das die vereinfachte Methode nicht in Frage kommt.

IM 1992-1-1:2004 — Eurocode 2

Referenz: Klausel 5.8 — Analyse von Effekten zweiter Ordnung mit Axiallast. Eurocode 2 ermöglicht eine allgemeine nichtlineare Analyse (Klausel 5.8.6), Nennsteifigkeit (Klausel 5.8.7) und nominelle Krümmung (Klausel 5.8.8). Das Modul verwendet die nominelle Krümmungsmethode für einzelne Spalteneffekte. Schlankheit (Klausel 5.8.3): Die Stabschlankheit beträgt λ = l₀ /ich, wo l₀ ist die effektive Länge und i der Trägheitsradius des ungerissenen Betonabschnitts. Die limitierende Schlankheit des Codes bestimmt, ob Mitgliedereffekte zweiter Ordnung vernachlässigt werden dürfen. Nennkrümmung (Klausel 5.8.8): Stützen, die als schlank gelten, müssen für ein zusätzliches Moment ausgelegt werden, M2:

Globale Stabilität: Die Methode der nominalen Krümmung befasst sich hauptsächlich mit Effekten auf Elementebene. Globale Effekte zweiter Ordnung müssen nachweislich vernachlässigbar sein oder gemäß Klausel separat berücksichtigt werden 5.8; das vereinfachte Kriterium in Klausel 5.8.3.3 ist nur verfügbar, wenn seine Bedingungen erfüllt sind. Dabei sind auch die geltenden Bestimmungen des Nationalen Anhangs zu berücksichtigen.

CSA A23.3:24 – Kanada

Referenz: Abschnitte 10.13–10.16 – Schlankheitseffekte.

Nicht schwankende Säulen (Klausel 10.15): Stabmomente werden bei Bedarf mithilfe der Momentenverteilung erster Ordnung vergrößert, Axialkraft, effektive Länge und vorgeschriebene effektive Steifigkeit.

Sway-Säulen (Klausel 10.16): Der Code kombiniert nicht schwankende und vergrößerte schwankende Endmomentkomponenten erster Ordnung:

Das Modul verwendet die vereinfachte, auf der kritischen Last basierende Schwankungsvergrößerungsmethode von Klausel 10.16.3.2:

Hier, ΣP_f stellt die gesamten vertikalen Lasten im Stockwerk und ΣP dar_c die Summe der kritischen Knicklasten von schwingungssicheren Stützen. Die kritischen Belastungen werden anhand der gesetzlich vorgeschriebenen effektiven Längen und Steifigkeiten berechnet. Einschränkungen: Die Methode erfordert eine geeignete Trennung von schwankenden und nicht schwankenden Momentkomponenten, geeignete Stabilitätsinformationen auf Geschossebene, und gegebenenfalls zusätzliche lokale Schlankheitsprüfungen.

ACI 318-25 – Vereinigte Staaten

Referenz: Sektion 6.6.4 — Schlankheitseffekte, Momentvergrößerungsmethode.

Nicht schwankende Säulen (Sektion 6.6.4.5): Die Methode der Elementmomentvergrößerung nutzt die Momentenverteilung erster Ordnung, Axialkraft und kritische Knicklast. Sein allgemeiner Ausdruck ist:

Hier, C. _Mio. berücksichtigt die Momentenverteilung, P._u ist die faktorisierte Axialkraft, und P_c ist die kritische Knicklast. Es gelten auch Mindestmomente und andere Vorschriften.

Sway-Säulen (Sektion 6.6.4.6): Das Design kombiniert Schwankungsfreiheitsmomente erster Ordnung und vergrößerte Schwankungsmomente:

Das Modul nutzt das vereinfachte Pendelvergrößerungsverfahren auf Basis der kritischen Last:

Einschränkungen: Die vereinfachte Geschossvergrößerung basiert grundsätzlich auf dem Planrahmenverhalten.

Zusammenfassung der Entwurfsmethoden

Umfang und Einschränkungen

Das Modul wendet gesetzlich vorgeschriebene vereinfachte Schlankheitsmethoden nach linearer statischer Analyse an. Es führt keine allgemeine geometrisch nichtlineare Analyse durch oder jeden möglichen globalen Instabilitätsmodus unabhängig überprüfen. Dafür muss der Ingenieur sorgen:

• Bracing-Klassifizierungen, Nutzlängen und Einspannbedingungen spiegeln das tatsächliche Strukturverhalten wider.
• Anwendbare Elementsteifigkeit, Kriech- und Dauerlastannahmen sind erfüllt.
• Die Pendelvergrößerung nutzt die erforderlichen Geschosslasten, Pendelelemente und Momentkomponenten.
• Alle codespezifischen Grenzwerte und Zulassungsvoraussetzungen werden erfüllt.
• Erhebliche Torsion, Unregelmäßiges oder anderweitig komplexes globales Stabilitätsverhalten wird bei Bedarf durch eine geeignete zusätzliche Methode bewertet.

Wo das vereinfachte Verfahren nicht zulässig ist, Es ist eine entsprechende Analyse zweiter Ordnung oder eine andere vom Code zugelassene Entwurfsroute erforderlich.

Klicken Prüfen, befindet sich oben rechts in der Tab-Navigation, um die Entwurfsprüfungen für alle ausgewählten Stützen und Lastkombinationen durchzuführen. Bevor mit der Designprüfung begonnen werden kann, Die folgenden Anforderungen müssen erfüllt sein:

• Jeder ausgewählten Stütze muss eine gültige Bewehrungsanordnung zugewiesen sein oder sie darf zur Bewehrungsoptimierung explizit nicht zugewiesen werden.
• Wo für die Berechnung der Schwankungsmomentvergrößerung erforderlich, müssen die Stockwerkzuweisungen vollständig sein.

Mit der Prüfen Die Schaltfläche bleibt deaktiviert, bis alle geltenden Anforderungen erfüllt sind. Wenn die Schaltfläche deaktiviert ist, Bewegen Sie den Mauszeiger darüber, um die ausstehenden Anforderungen anzuzeigen.

Nach Abschluss einer Designprüfung, bleibt die Ergebnisse Auf der Registerkarte werden die Entwurfsergebnisse für jede Stütze und die ausgewählte Lastkombination angezeigt. Zu den Ergebnissen gehören:

• Axiale Verwendung – Maßgebendes axiales Auslegungsverhältnis.
• Biaxiale Biegenutzung – Bemessungsverhältnis des zweiachsigen Moments maßgebend (ausgewählte Designstandards).
• Schernutzung (Du/Vz) – Maßgebende Schubbemessungsverhältnisse für jede Richtung.
• Detailprüfung – Bestanden/Nicht bestanden-Status für die geltenden Bewehrungsdetaillierungsanforderungen.
• Gesamtregulierungsverhältnis – Der höchste maßgebliche Auslastungsgrad, wobei das steuernde Element oben in der Ergebnistabelle identifiziert wird.

Detaillierte Berichte sind sowohl auf Einzelspalten- als auch auf Projektebene verfügbar:

• Einzelner Spaltenbericht – Wählen Sie eine Stützen- und Lastkombination aus, um deren detaillierte Entwurfsberechnungen und Ergebnisse anzuzeigen.
• Kurzbericht – Klicken Zusammenfassung um einen konsolidierten Bericht über das Projekt zu erstellen und herunterzuladen.

Die 3D-Modellansicht kodiert die Spalten außerdem farblich entsprechend ihrem maßgeblichen Nutzungsverhältnis, Dies macht es einfach, Säulen zu identifizieren, die sich ihrer Auslegungskapazität nähern oder diese überschreiten.

Mit der Designprotokoll Taste, daneben gelegen Prüfen, öffnet die Mitgliedsentwurfsprotokoll. Dieses Protokoll speichert einen Verlauf der Warnungen und Fehler, die während der letzten Entwurfsprüfungen aufgezeichnet wurden, Wir helfen Ihnen dabei, Probleme zu identifizieren und zu lösen, die sich auf die Ergebnisse auswirken können. Zu den typischen Protokolleinträgen gehören::

• Fehlende Lastfälle oder Kombinationen.
• Eingabewerte außerhalb zulässiger Bereiche, die automatisch angepasst wurden.
• Spalten, die aufgrund ungültiger oder unvollständiger Daten von einer Entwurfsprüfung ausgeschlossen sind.

Die Schaltfläche „Designprotokoll“ wird immer dann hervorgehoben, wenn der letzte Designlauf eine neue Warnung oder einen neuen Fehler generiert.

1. November 2026 – Erstveröffentlichung.

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