Diseño rápido: Nueva Zelanda 3101:2006 Columna

Resumen

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

La esbeltez de la columna se determina en cada dirección dependiendo de las entradas del usuario..
Los momentos flectores de diseño se calculan en función de la esbeltez..
Las capacidades de momento se derivan de diagramas de interacción., que se dibujan en función de las propiedades de sección de la columna.
Las capacidades de corte de la sección se determinan utilizando el modelo de armadura de puntal inclinado..
Se realizan controles detallados en la sección..

Análisis de secciones

Diagramas de interacción

La capacidad de flexión de la columna de hormigón se deriva de los diagramas de interacción dibujados para cada eje.. La línea de interacción se traza calculando los valores de 'M' y 'N' en diferentes profundidades del eje neutro.. Esto se hace determinando las deformaciones en el hormigón y las barras de refuerzo para una profundidad determinada del eje neutro.. Estas deformaciones se pueden convertir en fuerzas., que luego se puede utilizar para calcular la carga axial máxima y el momento flector que la columna puede resistir para esa profundidad del eje neutro..

Notas

Se toman momentos respecto al centroide plástico de la sección..
Se supone que la fuerza concreta resultante actúa en el centroide del bloque de tensión rectangular..
- Para secciones rectangulares, esto se toma como la mitad de la altura del bloque.
- Para secciones circulares, esto se calcula encontrando el centroide del segmento en compresión, where the height of the segment is equal to β₁c.

Diseño de columna

Capacidad axial

The ultimate compression strength of a column is defined as 0.85.φ.N_norte,max. Esto se calcula según la ecuación. 10-10. La capacidad de tracción de la sección se calcula como la resistencia de la armadura e ignora cualquier contribución del hormigón..

Momentos de diseño

Los momentos utilizados para diseñar una columna de hormigón dependen de la esbeltez de la columna en el eje considerado.. Si la columna no es delgada (o 'corto'), entonces la columna solo necesita ser revisada para momentos de primer orden. La columna debe diseñarse para momentos de segundo orden para cada eje alrededor del cual es esbelta..

Los usuarios tienen la opción de proporcionar directamente momentos de segundo orden para utilizarlos en el cálculo..

Momentos de columna

M_{1} = min [M_{t los pag}; M_{b los t t los m}]

M_1 = \min \left[ METRO_{superior} \;;\; METRO_{inferior} \verdad]

M_{2} = max [M_{2, m i norte}; max [M_{t los pag}; M_{b los t t los m}]]

M_2 = \max \left[ METRO_{2,min} \;;\; \max \left[ METRO_{superior} \;;\; METRO_{inferior} \verdad] \verdad]

Notas

M₁ / M₂ is taken as positive when the column is bent in single curvature. en esta calculadora, Aquí es cuando los momentos tienen el mismo signo..
M_2,min is calculated as N* x (15 + 0.03h) (Eq. 10-9).

Calcular la esbeltez

Se considera que una columna no es esbelta si está dentro de los límites que se detallan a continuación.. Tenga en cuenta que el radio de giro se calcula como (I / A)^0.5.

10.3.2.3.4 (Eq. 10-2)

\frac{

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

Ampliación de momento

Si se encuentra que una columna es delgada, then the design moment is calculated as the first order moment, M₂, multiplied by a magnification factor (D).

10.3.2.3.5 (Eq. 10-4)

D = \frac{C_{m}}{1 - \frac{{norte}^{*}}{0.75 {norte}_{c}}} \geq 1.0

δ = \frac{Centímetro}{1 – \frac{N^*}{0.75Carolina del Norte}} ≥ 1.0

10.3.2.3.5 (Eq. 10-5)

{norte}_{c} = \frac{{Pi}^{2} E I}{k L_{tu}^{2}}

N_c = \frac{π^2EI}{kL_u^2}

10.3.2.3.5 (Eq. 10-6)

E I = \frac{0.2 E_{c} I_{gramo} + E_{s} I_{s mi}}{1 + {si}_{d}}

EI = \frac{0.2E_cI_g + Bueno si_{se}}{1 + β_d}

10.3.2.3.5 (Eq. 10-8)

C_{m} = 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

Capacidad de flexión

La capacidad de momento flector se calcula en cada eje trazando las coordenadas de las fuerzas de diseño. (carga axial y momento flector) en los diagramas de interacción. Se traza una recta paralela al eje x. (N = carga axial de diseño). La capacidad de momento se toma en el punto donde esta línea cruza la línea de interacción.

Nota

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

Capacidad de corte

La capacidad de corte total de la columna se calcula como la capacidad del hormigón., V _c, combinado con la capacidad del refuerzo de corte, V _s:

10.3.10.3.1 (Eq. 10-11)

Fi V_{norte} = V_{c} + V_{s} \geq V^{*}

φV_n = V_c + V_s ≥ V^*

Capacidad de corte del hormigón

10.3.10.3.1 (Eq. 10-11)

V_{c} = k_{a} k_{norte} v_{b} A_{c v}

V_c = k_ak_nv_bA_{CV}

10.3.10.3.1 (Eq. 10-12)

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

v_b = (0.07 + 10p_w)\sqrt{f’_c}

10.3.10.3.1 (Eq. 10-13)

0.08 \sqrt{f’_c} <

v_b < 0.2 \sqrt{f’_c}

10.3.10.3.1 (Eq. 10-14)

k_{norte} = 1 + \frac{3 {norte}^{*}}{A_{gramo} F_{c}'}

k_n = 1 + \frac{3N^*}{A_gf_c’}

10.3.10.3.1 (Eq. 10-14)

\frac{3N^*}{

A_gf_c’} ≤ 0.3

For members subject to axial tension, k_norte es dado por:

10.3.10.3.1 (Eq. 10-15)

k_{norte} = 1 + \frac{12 {norte}^{*}}{A_{gramo} F_{c}'} \geq 0

k_n = 1 + \frac{12N^*}{A_gf_c’} ≥ 0

Capacidad de corte de acero

Para secciones rectangulares:

10.3.10.3.2 (Eq. 10-17)

V_{s} = \frac{A_{v} F_{y t} d}{s}

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

Para secciones circulares:

10.3.10.3.2 (Eq. 10-18)

V_{s} = \frac{Pi A_{h} F_{y t} d^{''}}{2 s}

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

Confinamiento y Antipandeo

Esta calculadora comprueba que se proporciona un confinamiento adecuado al núcleo de la columna y que los tirantes son lo suficientemente grandes para evitar el pandeo del refuerzo longitudinal..

Concrete Confinement

10.3.10.6.1 (Eq. 10-22)

\frac{a_g}{C.A} ≤ 1.5

10.3.10.6.1 (Eq. 10-22)

{pag}_{t} m \leq 0.4

p_tm ≤ 0.4

Para secciones rectangulares:

10.3.10.6.1 (Eq. 10-22)

UNA_{

sh} = frac{(1 – p_tm)s_hh^{\prime\prime}}{3.3}\frac{a_g}{C.A}\frac{f’_c}{F_{yt}}\frac{N^*}{φf’_cA_g} – 0.0065s_hh^{\prime\prime}

Para secciones circulares:

10.3.10.5.1 (Eq. 10-20)

{pag}_{s} = \frac{(1 - {pag}_{t} m)}{2.4} \frac{A_{gramo}}{A_{c}} \frac{F'_{c}}{F_{y t}} \frac{{norte}^{*}}{Fi F'_{c} A_{gramo}} - 0.0084

p_s = \frac{(1 – p_tm)}{2.4}\frac{a_g}{C.A}\frac{f’_c}{F_{yt}}\frac{N^*}{φf’_cA_g} – 0.0084

Lateral Restraint of Longitudinal Bars Against Premature Buckling

Para secciones rectangulares:

10.3.10.6.1 (Eq. 10-23)

UNA_{para} = frac{

ΣA_bf_y}{135F_{yt}}\frac{s_h}{d_b}

Para secciones circulares:

10.3.10.5.1 (Eq. 10-21)

{pag}_{s} = \frac{A_{s t}}{155 d^{''}} \frac{F_{y}}{F_{y t}} \frac{1}{d_{b}}

p_s = \frac{UNA_{S t}}{155d ^{\prime\prime}}\frac{f_y}{F_{yt}}\frac{1}{d_b}

Resistente al fuego

Este es un cheque opcional., habilitado a través de la opción de verificación de resistencia al fuego, por Cláusula 4.6.2 y Tabla 4.7 de Nueva Zelanda 3101:2006.

4.6.2 (Eq. 4-1)

η_{F i} = \frac{{norte}_{F}^{*}}{{norte}_{tu}}

η_{fi} = frac{N^*_f}{N_u}

Tabla 4.7 – Fire resistance criteria for structural adequacy for columns

Clasificación de resistencia al fuego (minutos)		Dimensiones mínimas (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 a	200 25	200 25	200 30	155 25
60	b a	200 25	200 35	250 45	155 25
90	b a	200 30	300 45	350 50	155 25
120	b a	250 40	350 45	350 55	175 35
180	b a	350 45	350 60	450 70	230 55
240	b a	350 60	450 75	500 70	295 70

Registro de cambios

16^th septiembre 2026 – Fire Resistance Check

NUEVO: Fire resistance check per Cláusula 4.6.2 y Tabla 4.7, covering fire load level, minimum column width, axis distance, and reinforcement detailing requirements.

10^th julio 2026 – Diagrama de interacción & Reporting Update

NUEVO: Se agregaron diagramas de momentos de flexión..
Actualizado: Se eliminó la lógica para restar E._c.ε de la fuerza de refuerzo al calcular el diagrama de interacción. El valor del bloque de tensión del hormigón ahora se resta directamente cuando está dentro del bloque de tensión..

15^th enero 2026 – Initial Deployment

NUEVO: Initial deployment of the NZS 3101:2006 Concrete Column Design calculator.

Realimentación

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