Diseño de columna de hormigón

Módulo de diseño de columnas de hormigón SkyCiv: resultados de ancho completo

Resumen

El 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 – Australia
CSA A23.3:24 – Canadá
ACI 318-25 - Estados Unidos (métrico e imperial)
EN 1992-1-1:2004 – Europa
Nueva Zelanda 3101.1:2006 - Nueva Zelanda

The module automatically identifies concrete columns and transfers model geometry, las propiedades del material, analysis forces, and relevant design inputs to the corresponding Diseño rápido calculadora. Users can configure longitudinal and shear reinforcement, project-wide or column-specific design parameters, and braced or unbraced (influencia) conditions for each bending direction.

Design checks use linear static analysis and code-specific simplified slenderness methods, incluyendo aumento del momento de balanceo cuando sea compatible. 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.

Empezando

Diseño de columnas de hormigón SkyCiv: módulo de apertura — Apertura del módulo de diseño de columnas de hormigón.

El módulo está organizado en una serie de pestañas que lo guían a través del proceso de diseño de izquierda a derecha.:

Detalles – Ingrese la información del proyecto, incluyendo el nombre del proyecto, empresa, diseñador, cliente, y notas.
Parámetros – Definir parámetros de diseño predeterminados para todas las columnas., incluida la cubierta de hormigón, límite elástico del acero, grado de concreto, factores de longitud efectiva, y configuraciones específicas del código.
compuestas – Revisar y configurar propiedades específicas de la sección., incluyendo cubierta, límite elástico del acero, y grado de concreto. Genere y obtenga una vista previa de disposiciones de refuerzo longitudinal y de corte para cada sección..
Columnas – Revise las columnas de concreto identificadas automáticamente en su modelo S3D. Asignar disposiciones de refuerzo, factores de longitud efectiva, y condiciones de arriostramiento para columnas individuales.
Cargas – Seleccione las combinaciones de carga de su modelo S3D para incluirlas en las comprobaciones de diseño..
δs (Factor de balanceo) – Definir plantas y calcular factores de ampliación del momento de balanceo.. Esta pestaña está disponible para AS 3600, CSA A23.3, y ACI 318. Ver Columnas y pisos oscilantes.
Resultados – Revisión que rige los ratios de utilización, detallando cheques, e informes de diseño después de ejecutar la verificación de diseño.

Parámetros

El Parámetros La pestaña define la configuración de diseño predeterminada aplicada en todo el proyecto.. Cada parámetro incluye un Anular opción. Cuando está habilitado, el valor especificado tiene prioridad sobre cualquier configuración correspondiente definida en las pestañas Secciones o Columnas. Cuando está deshabilitado, los valores más específicos a nivel de sección o de columna tendrán prioridad. Los parámetros de diseño comunes incluyen:

Cubrir – Cubierta de hormigón transparente hasta el refuerzo..
Límite elástico del acero y calidad del hormigón – Propiedades de material predeterminadas aplicadas cuando no se han definido valores específicos de la sección.
Factor de longitud efectiva (k) – Factores de longitud efectiva predeterminados especificados de forma independiente para cada eje de flexión.
Direcciones de balanceo – Definir si todas las columnas están arriostradas en la estructura..

Hay parámetros adicionales disponibles para estándares de diseño específicos.:

AS 3600 – Permite la especificación manual del factor de ampliación del momento de balanceo. (δs) en lugar de calcularlo a partir del modelo.
EN 1992-1-1 – Proporciona configuraciones relacionadas con la fluencia, incluida la opción de especificar una relación de fluencia directamente o calcularla utilizando la edad de carga, humedad relativa, clase de cemento, y temperatura ambiente.

Secciones y Refuerzo

Diseño de columnas de hormigón SkyCiv: generación automática de refuerzo — Generación y vista previa de disposiciones de refuerzo en el módulo Diseño de columnas de hormigón.

El compuestas La pestaña muestra cada sección asociada con las columnas de concreto seleccionadas.. Para cada sección, Puedes revisar o modificar la cubierta de hormigón., límite elástico del acero, y grado de concreto, así como generar y previsualizar los arreglos de refuerzo longitudinales y de cortante disponibles.. Luego se puede asignar refuerzo a columnas individuales a través del Columnas pestaña usando uno de dos enfoques:

Refuerzo asignado – Seleccionar una disposición de refuerzo específica para una columna. Sólo la disposición seleccionada será evaluada durante la verificación del diseño..
Refuerzo no asignado (Mejoramiento) – Dejar la armadura sin asignar para evaluar todas las disposiciones generadas para la sección correspondiente. El módulo identificará e informará la disposición óptima..

Columnas y pisos oscilantes

Módulo de diseño de columnas de hormigón SkyCiv - pestaña Columnas — Diseño de columnas de hormigón: pestaña Columnas.

Las columnas se pueden clasificar como reforzado o sin apoyo (influencia) de forma independiente para cada dirección de plegado a través de la pestaña Columnas. Estas clasificaciones son supuestos de diseño definidos por el usuario y no necesitan corresponder directamente a las condiciones de soporte especificadas en el modelo de análisis estructural.. Para AS 3600, CSA A23.3, y ACI 318, factores de magnificación del momento de oscilación (δs) Se puede calcular utilizando la geometría del modelo y las cargas aplicadas.. Para realizar este cálculo, primero se deben asignar las columnas a plantas. El cálculo considera las cargas axiales combinadas y las cargas críticas de pandeo de las columnas no arriostradas dentro de cada piso.. Utiliza el δs pestaña para:

Asignar pisos – Agrupar columnas en pisos según sus elevaciones..
Calcular los factores de oscilación – Ejecute el cálculo de δs para las combinaciones de carga seleccionadas.
Revisar resultados – Ver los factores δs calculados para cada piso, combinación de carga, y dirección de flexión.

Una vez calculado, Los factores de oscilación se conservan y utilizan automáticamente en controles e informes de diseño posteriores.. El recálculo solo es necesario cuando el modelo estructural o la entrada de diseño cambian o cuando elige ejecutar el cálculo nuevamente..

Teoría del diseño y metodología de análisis.

Enfoque de diseño general

El módulo Diseño de columnas de hormigón utiliza un diseño tridimensional. análisis estático lineal para obtener fuerzas miembro de primer orden, momentos y desplazamientos para las combinaciones de carga seleccionadas. Luego evalúa la esbeltez de la columna y, cuando sea requerido y permitido por el estándar de diseño seleccionado, Incorpora efectos de segundo orden utilizando procedimientos de diseño de miembros simplificados..

Módulo de diseño de columnas de hormigón SkyCiv: flujo de trabajo — Flujo de trabajo de diseño de columnas de hormigón.

Efectos de primer y segundo orden

Un análisis estático lineal de primer orden calcula el equilibrio utilizando el modelo original., geometría no deformada. No incluye directamente momentos adicionales causados por el desplazamiento bajo carga axial.. Estos efectos de segundo orden se distinguen comúnmente como:

Efectos locales P-δ: Flexión adicional causada por la curvatura de una columna individual entre sus extremos..
Efectos globales P-Δ: Flexión adicional causada por la traslación relativa de los extremos de las columnas., incluyendo deriva entre pisos.

Los métodos de diseño simplificados específicos del código pueden aproximarse a estos efectos sin un análisis geométrico no lineal completo., siempre que se cumplan sus supuestos y límites de aplicabilidad. La distinción entre efectos locales y globales es importante: El cálculo de la esbeltez de un miembro no necesariamente establece la estabilidad estructural global..

Longitud efectiva y rigidez del miembro

El factor de longitud efectiva refleja la influencia de la restricción en los extremos y el comportamiento de balanceo en la susceptibilidad de una columna al pandeo.. Métodos de ampliación en momento., la carga crítica generalmente toma la forma:

{PAG}_{c} = \frac{{Pi}^{2} (EI)_{efecto}}{{(k L)}^{2}}

P_c = \frac{\pi^2(EI)_ _{\mathrm{efecto}}}{(kilolitros)^ 2}

aquí, PAG_ces la carga crítica de pandeo, (EI)_efectoes la rigidez a la flexión efectiva prescrita por el código, k es el factor de longitud efectivo, y L es la longitud sin soporte. Las disposiciones de rigidez pueden permitir el agrietamiento., refuerzo y carga sostenida. Los factores de longitud efectiva se especifican de forma independiente para las direcciones de flexión relevantes..

Diseño reforzado y oscilante

Diseño de columnas de hormigón SkyCiv - CSA A23.3 Cálculo del factor de oscilación — CSA A23.3 Cálculo del factor de balanceo (similar para AS300 y ACI 318).

Reforzado (no balancearse) columnas están restringidos contra una traslación lateral relativa significativa de sus extremos. Su diseño simplificado aborda principalmente la curvatura local de los miembros.. sin refuerzos (influencia) columnas también pueden experimentar efectos de desplazamiento global. Para AS 3600, CSA A23.3 y ACI 318, El módulo calcula los factores de aumento de la oscilación utilizando las cargas axiales a nivel de piso y las cargas de pandeo críticas de las columnas resistentes a la oscilación.. Estos factores se incorporan en los momentos de diseño relevantes específicos del código.. Los efectos de los miembros locales se verifican por separado cuando sea necesario. Las clasificaciones arriostradas y no arriostradas son suposiciones de diseño proporcionadas por el ingeniero.. Deben ser consistentes con el sistema de estabilidad estructural real., no simplemente los símbolos de soporte en el modelo analítico.

Métodos estándar de diseño

AS 3600:2018 —Australia

Referencia: Cláusula 10.4 — Diseño de columnas delgadas.

columnas arriostradas (Cláusula 10.4.2): El momento de primer orden aplicable se magnifica cuando sea necesario., utilizando la fuerza axial de diseño, distribución de momento, carga de pandeo crítica y rigidez y longitud efectivas prescritas por el código.

columnas sin arriostrar (Cláusula 10.4.3): El diseño tiene en cuenta los efectos de balanceo a través de las disposiciones aplicables de magnificación de balanceo., así como la delgadez del miembro. El módulo calcula los factores de oscilación del piso utilizando las cargas axiales combinadas y las cargas de pandeo críticas de las columnas resistentes a la oscilación.. El momento de diseño aplicable se determina entonces de acuerdo con el código.. Limitaciones: Los procedimientos simplificados son válidos sólo dentro del alcance especificado de la norma.. La inestabilidad global compleja o las condiciones fuera de ese alcance requieren una evaluación separada., evaluación de estabilidad adecuada.

Nueva Zelanda 3101.1:2006 - Nueva Zelanda

Referencia: Cláusula 10.3.2 — Efectos de esbeltez en columnas.

columnas arriostradas (Cláusula 10.3.2.3): Las columnas elegibles pueden utilizar el procedimiento simplificado de ampliación de momento.. La aplicabilidad depende de la esbeltez prescrita., desplazamiento relativo y restricciones de regiones plásticas. Cuando los efectos de la esbeltez no pueden despreciarse según la cláusula 10.3.2.3.4, Los momentos se magnifican según la cláusula. 10.3.2.3.5 usando la fuerza axial, carga de pandeo crítica y distribución de momentos.

columnas sin arriostrar (No compatible): El método simplificado de ampliación de columnas arriostradas no es un procedimiento general de marco oscilante.. Los miembros fuera de su alcance requieren un método alternativo permitido por la norma, incluyendo análisis estructurales de segundo orden cuando sea necesario. Limitaciones: El diseño de miembros de primer orden por sí solo no establece el cumplimiento para una columna no arriostrada o un miembro no elegible para el método simplificado..

EN 1992-1-1:2004 — Eurocódigo 2

Referencia: Cláusula 5.8 — Análisis de efectos de segundo orden con carga axial. Eurocódigo 2 permite un análisis no lineal general (Cláusula 5.8.6), rigidez nominal (Cláusula 5.8.7) y curvatura nominal (Cláusula 5.8.8). El módulo utiliza el método de curvatura nominal para efectos de columna individuales. Esbeltez (Cláusula 5.8.3): La esbeltez del miembro es λ = l₀/i, donde yo₀es la longitud efectiva y i es el radio de giro de la sección de hormigón no fisurado. La esbeltez limitante del código determina si los efectos de segundo orden de los miembros pueden despreciarse. Curvatura nominal (Cláusula 5.8.8): Las columnas que se consideran esbeltas deben diseñarse para un momento adicional., M2:

METRO_{Ed} se requiere realizar una sumatoria de momentos con respecto al punto mencionado de todas las cargas verticales{0Ed} + M_2

Estabilidad global: El método de curvatura nominal aborda principalmente los efectos a nivel de miembro.. Se debe demostrar que los efectos globales de segundo orden son insignificantes o contabilizarse por separado según la Cláusula 5.8; el criterio simplificado en la cláusula 5.8.3.3 está disponible sólo cuando se cumplen sus condiciones. También se deben considerar las disposiciones aplicables del Anexo Nacional..

CSA A23.3:24 — Canadá

Referencia: Cláusulas 10.13 a 10.16 — Efectos de esbeltez.

Columnas antibalanceo (Cláusula 10.15): Los momentos de los miembros se magnifican cuando es necesario utilizando la distribución de momentos de primer orden., fuerza axial, longitud efectiva y rigidez efectiva prescrita.

columnas oscilantes (Cláusula 10.16): El código combina componentes de momento final de primer orden sin oscilación y de oscilación magnificada.:

M_1 = M_{1ns} + \

delta_s M_{1s}

M_{2} = M_{2 norte s} + D_{s} M_{2 s}

M_2 = M_{2ns} + \delta_s M_{2s}

El módulo utiliza el método simplificado de aumento de oscilación basado en carga crítica de la Cláusula 10.16.3.2:

\

delta_s = \frac{1}{1-\frac{\sum P_f}{\phi_m\sum P_c}}

aquí, ΣP_Frepresenta cargas verticales totales en el piso y ΣP_cla suma de las cargas críticas de pandeo de columnas resistentes a la oscilación. Las cargas críticas se calculan utilizando las longitudes y rigideces efectivas prescritas por el código.. Limitaciones: El método requiere una separación adecuada de los componentes de momento de oscilación y de no oscilación., información adecuada sobre estabilidad a nivel de planta, y comprobaciones locales adicionales de esbeltez cuando corresponda.

ACI 318-25 - Estados Unidos

Referencia: Sección de 6.6.4 — Efectos de esbeltez, Método de ampliación de momento.

Columnas antibalanceo (Sección de 6.6.4.5): El método de ampliación del momento del miembro utiliza la distribución del momento de primer orden., Fuerza axial y carga de pandeo crítica.. Su expresión general es:

M_{c} = D M_{2}

M_c = \delta M_2

\

delta = \max\left[1,\frac{Centímetro}{1-\frac{P_u}{0.75Ordenador personal}}\verdad]

aquí, C_mCuentas para la distribución de momentos., PAG_tues la fuerza axial factorizada, y P_ces la carga crítica de pandeo. También se aplican momentos mínimos y otros requisitos del código..

columnas oscilantes (Sección de 6.6.4.6): El diseño combina momentos de primer orden sin balanceo y de balanceo magnificados.:

M_1 = M_{1ns} + \

delta_s M_{1s}

M_{2} = M_{2 norte s} + D_{s} M_{2 s}

M_2 = M_{2ns} + \delta_s M_{2s}

El módulo utiliza el procedimiento simplificado de aumento de oscilación basado en carga crítica.:

\

delta_s = \frac{1}{1-\frac{\sum P_u}{0.75\sum P_c}}

Limitaciones: La ampliación simplificada del piso se basa principalmente en el comportamiento del marco plano..

Resumen de métodos de diseño

Estándar de diseño	Reforzado / no balancearse	sin refuerzos / influencia
AS 3600:2018	Ampliación de momento 10.4.2	Ampliación de oscilación 10.4.3
Nueva Zelanda 3101.1:2006	Ampliación de columna arriostrada elegible: 10.3.2.3	Ruta alternativa de análisis/diseño permitida
EN 1992-1-1:2004	Curvatura nominal 5.8.8	Curvatura del miembro; estabilidad global verificada por separado
CSA A23.3:24	Ampliación de momento 10.15	Ampliación de oscilación 10.16
ACI 318-25	Ampliación de momento 6.6.4.5	Ampliación de oscilación 6.6.4.6

Alcance y limitaciones

El módulo aplica métodos de esbeltez simplificados prescritos por código siguiendo un análisis estático lineal.. Eso no realiza un análisis general geométricamente no lineal o verificar de forma independiente todos los posibles modos de inestabilidad global. El ingeniero debe asegurarse de que:

Clasificaciones de arriostramiento, Las longitudes efectivas y las condiciones de restricción reflejan el comportamiento estructural real..
Rigidez aplicable del miembro, Se cumplen los supuestos de fluencia y carga sostenida..
La ampliación del balanceo utiliza las cargas de piso requeridas, Miembros resistentes al balanceo y componentes de momento..
Se cumplen todos los límites específicos del código y los requisitos de elegibilidad..
Torsión significativa, El comportamiento de estabilidad global irregular o complejo se evalúa mediante un método adicional apropiado cuando sea necesario..

Cuando no se permita el procedimiento simplificado, Se requiere un análisis de segundo orden apropiado u otra ruta de diseño permitida por el código..

Ejecutar la verificación de diseño

Módulo de diseño de columnas de hormigón SkyCiv: botón de verificación — Diseño de columnas de hormigón: ejecutar verificación de diseño.

Haz clic Cheque, ubicado en la parte superior derecha de la pestaña de navegación, para ejecutar las comprobaciones de diseño para todas las columnas seleccionadas y combinaciones de carga. Antes de que pueda continuar la verificación del diseño, se deben cumplir los siguientes requisitos:

Cada columna seleccionada debe tener asignada una disposición de refuerzo válida o dejarse explícitamente sin asignar para la optimización del refuerzo..
Las asignaciones de pisos deben estar completas cuando sea necesario para los cálculos de magnificación del momento de oscilación..

El Cheque El botón permanece desactivado hasta que se cumplan todos los requisitos aplicables.. Si el botón está deshabilitado, Pase el cursor sobre él para ver los requisitos pendientes..

Resultados de lectura

Después de completar una verificación de diseño, la Resultados La pestaña muestra los resultados del diseño para cada columna y combinación de carga seleccionada.. Los resultados incluyen:

Uso axial – Relación de diseño axial que rige.
Utilización de flexión biaxial – Gobernando la relación de diseño de momento biaxial (estándares de diseño seleccionados).
Utilización de corte (usted/vz) – Relaciones de diseño de corte que gobiernan para cada dirección..
Verificación de Detalles – Estado de aprobación/rechazo para los requisitos de detalle de refuerzo aplicables.
Ratio rector general – El índice de utilización más alto, con el elemento de control identificado en la parte superior de la tabla de resultados.

Los informes detallados están disponibles tanto a nivel de columna individual como de proyecto.:

Informe de columna individual – Seleccione una combinación de columna y carga para ver sus cálculos de diseño detallados y sus resultados..
Informe resumido – Haga clic Resumen Generar y descargar un informe consolidado que cubra el proyecto..

La vista del modelo 3D también codifica por colores las columnas según sus índices de utilización que las rigen., facilitando la identificación de columnas que se acercan o exceden su capacidad de diseño.

Registro de diseño

El Registro de diseño ,, ubicado al lado Cheque, abre el Registro de diseño de miembros. Este registro mantiene un historial de advertencias y errores registrados durante las comprobaciones de diseño recientes., ayudarle a identificar y resolver problemas que pueden afectar los resultados. Las entradas de registro típicas incluyen:

Casos o combinaciones de carga faltantes.
Valores de entrada fuera de los rangos permitidos que se han ajustado automáticamente.
Columnas excluidas de una verificación de diseño debido a datos no válidos o incompletos.

El botón Registro de diseño se resalta cada vez que la última ejecución de diseño genera una nueva advertencia o error..

Registro de cambios

noviembre 2026 – Lanzamiento inicial.

Realimentación

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