Aperçu
Ce calculateur est destiné au calcul de poteaux en béton armé non précontraint selon la norme EN. 1992-1-1:2004, Eurocode 2: Conception de structures en béton. Les calculs suivants sont effectués:
- L'élancement des colonnes est déterminé dans chaque direction en fonction des entrées de l'utilisateur.
- Les moments de flexion de conception sont calculés en fonction de l'élancement.
- Les capacités de moment sont dérivées de diagrammes d'interaction, qui sont dessinés en fonction des propriétés de section de la colonne.
- Les capacités de cisaillement de la section sont déterminées à l'aide du modèle de ferme à entretoises inclinées.
- Des contrôles détaillés sont effectués sur la section.
Hypothèses
Général
Base de conception
- Cet outil a été créé conformément aux principes de conception énoncés dans la norme EN 1992-1-1:2004.
- Les équations de conception pour les colonnes circulaires sont complétées par le document de recherche « Calcul du cisaillement de sections circulaires en béton à l'aide de l'Eurocode 2 modèle de ferme » par Orr et al..
« Meilleure pratique »
Les utilisateurs ont la possibilité de choisir si les valeurs des « meilleures pratiques » doivent être appliquées ou non tout au long du calcul.. Ces valeurs comprennent les éléments suivants:
- Flexion à courbure simple – un terme supplémentaire, M02 + afin que les ingénieurs puissent revoir exactement comment ces calculs sont effectués, est ajouté au calcul du moment pour les éléments élancés si le poteau est plié en courbure simple:
- Limite d'élancement, λlim – valeur maximale absolue de 50 ou:
- Utilisation de la flexion biaxiale de colonnes circulaires est considérée comme la racine carrée de l'équation 5.39:
- Largeur de l'âme de cisaillement bw de colonnes circulaires est calculé en utilisant le rectangle équivalent comme indiqué dans la section «Calcul de bw»».
- Utilisation du cisaillement biaxial est calculé comme la résultante des utilisations du cisaillement mono-axial dans les axes « Y » et « Z ». EN1992-1-1:2004 ne fournit pas d'indications spécifiques sur la façon d'envisager une section de béton pour le cisaillement biaxial, cette valeur est donc fournie à titre de sauvegarde conservatrice:
- Espacement maximum des barres longitudinales réglé à 175 mm, ce qui suppose que la face de la colonne pourrait être en tension. Si la meilleure pratique n'est pas sélectionnée, la valeur par défaut est 400 mm., ce qui suppose que la section est en compression.
- Nombre minimum de barres longitudinales dans une colonne circulaire = 6.
- Espacement minimum des barres:
| Diamètre de la barre (mm) | Espacement minimal (mm) |
|---|---|
| 12 | 40 |
| 16 | 45 |
| 20 | 50 |
| 25 | 55 |
| 32 | 70 |
| > 32 | 90 |
Analyse de section
Diagrammes d'interaction
La capacité de flexion de la colonne en béton est dérivée des diagrammes d'interaction dessinés pour chaque axe. La ligne d'interaction est tracée en calculant les valeurs de « M » et « N » à différentes profondeurs de l'axe neutre.. Cela se fait en déterminant les déformations dans le béton et les barres d'armature pour une profondeur donnée de l'axe neutre.. Ces déformations peuvent être converties en forces, qui peut ensuite être utilisé pour calculer la charge axiale maximale et le moment de flexion auxquels le poteau peut résister pour cette profondeur d'axe neutre.
- Les moments sont pris autour du centre de gravité plastique de la section.
- La résistance du bloc de béton η.fCD est réduit de 10% pour sections circulaires selon 3.1.7(3).
- La force résultante du béton est supposée agir au centre de gravité du bloc de contrainte rectangulaire..
- Pour sections rectangulaires, cela représente la moitié de la hauteur du bloc.
- Pour sections circulaires, ceci est calculé en trouvant le centre de gravité du segment en compression, où la hauteur du segment est égale à λ.X.
Conception de la colonne
Moments de conception
Les moments utilisés pour dimensionner un poteau en béton dépendent de l'élancement du poteau dans l'axe considéré.. Si la colonne n'est pas fine (ou « trapu »), alors la colonne ne doit être vérifiée que pour les moments de premier ordre. Le poteau doit être conçu pour des moments du second ordre pour chaque axe autour duquel il est élancé..
Les utilisateurs ont la possibilité de fournir directement des moments du second ordre à utiliser dans le calcul. Cette option n'est disponible que si la colonne est fine.
Le flux de travail pour calculer les moments du deuxième ordre en fonction de l'entrée du premier ordre est le suivant:
Calculer l'élancement
Calculer le moment
Capacité de pliage
La capacité du moment de flexion est calculée dans chaque axe en traçant les coordonnées des forces de conception (charge axiale et moment de flexion) sur les diagrammes d'interaction. Une ligne est tracée parallèlement à l'axe des x, qui coupe cette coordonnée (N = charge axiale de conception). La capacité de moment est prise au point où cette ligne coupe la ligne d'interaction.
Contrôle de flexion biaxiale
Capacité de cisaillement
La force de cisaillement appliquée est initialement vérifiée par rapport à la capacité de cisaillement du béton uniquement.. Si la résistance dépasse le cisaillement appliqué, alors la capacité de la section est prise comme celle du béton, VRd = VRd,c.
Si le cisaillement appliqué est supérieur à la capacité du béton, alors la résistance de la section est prise comme le minimum de la capacité d'armature en cisaillement et de la résistance à l'écrasement du montant en béton incliné, VRd = min[ VRd,max; VRd,s ].
Les valeurs de VRd,c, VRd,max et VRd,s sont calculés à l'aide des équations présentées en En 1992-1-1:2004 pour sections rectangulaires. Les équations pour les colonnes circulaires sont tirées de « Calcul du cisaillement de sections circulaires en béton à l'aide de l'Eurocode 2 modèle de ferme ».
Pour les deux formes, la valeur limite supérieure et inférieure de la capacité des entretoises en béton, (VRd,max) sont déterminés pour cotθ = 1 et lit bébéθ = 2.5 respectivement. Si la force de cisaillement appliquée VEd est supérieur à la valeur limite supérieure, alors cotθ = 2.5 est utilisé pour définir l'angle de la jambe de force. Si la force de cisaillement est inférieure à la limite inférieure, lit bébéθ = 1 est utilisé. Quand VEd est entre ces deux valeurs, l'angle de conception de θ est augmenté de manière itérative jusqu'à VRd,max > VEd. Cet angle est utilisé dans la suite du calcul.
Calcul de bw
La largeur de section pour les sections rectangulaires est considérée comme la dimension perpendiculaire à la direction de la force de cisaillement appliquée.. Pour sections circulaires, quand les meilleures pratiques sont appliquées, un « rectangle équivalent » est utilisé pour calculer la section transversale de la jambe de force de compression. La largeur de ce rectangle ‘bw' est considéré comme la plus petite entre la largeur de la section circulaire au centre de gravité de la corde de compression et la largeur de la section circulaire au centre de gravité du renforcement de traction.. Si les meilleures pratiques ne sont pas appliquées, la largeur de l'âme de cisaillement est considérée comme le diamètre du cercle.

Approximation de z
Ce calculateur utilise 0,9d comme approximation du bras de levier interne de la section lors du calcul de la capacité de renforcement en cisaillement.. Il s'agit d'une valeur suggérée en EN 1992-1-1:2004 pour les membres sans charge axiale, et en tant que tel, il se peut qu'il ne soit pas exact.
Résistance des entretoises en béton
Ce calculateur permet de concevoir une colonne avec une force de tension axiale. Lors du calcul de la capacité des entretoises en béton dans la clause 6.2.3(3) (Eq 6.9), la valeur de fCD doit être modifié pour s'adapter aux conditions de tension dans le montant en béton. Pour faire ça, la résistance du béton est calculée selon 6.5.2(2), en utilisant des facteurs de réduction de résistance de 0,6.v' (6.57N).
Capacité de cisaillement des colonnes rectangulaires
Capacité de cisaillement des colonnes circulaires
Effets du fluage
Les utilisateurs disposent de plusieurs options pour définir les effets du fluage sur le poteau qu'ils conçoivent..
Si la colonne n'est pas mince, alors les valeurs par défaut peuvent être utilisées dans les calculs. Cela définira la valeur de « A » sur 0.7 dans l'équation 5.13N pour la limite d'élancement.
Aucune valeur par défaut n'est spécifiée pour le facteur de fluage utilisé pour calculer la courbure. (Kla spécification fournit un traitement intégré de la conception de la résistance admissible) en FR 1992-1-1: 2004. Si la colonne est déterminée comme étant mince, l'utilisateur doit saisir sa propre valeur ou fournir suffisamment de données pour calculer le taux de fluage effectif φef.
Annexe B de la norme EN 1992-1-1:2004 est utilisé pour calculer φ(∞,t0). Ce calculateur substitue un moment quasi-permanent à la charge axiale, car cela est jugé comparable et plus simple à dériver.
Résistance au feu
Ceci est un contrôle facultatif, activé via l'option Contrôle de résistance au feu, par EN 1992-1-2, Annexe C. La méthode utilise la géométrie des colonnes, actions de renforcement et de conception coupe-feu pour déterminer la dimension minimale requise du poteau et la distance de l'axe du renforcement, et est réalisé indépendamment autour de chaque axe de colonne en utilisant l'élancement et l'excentricité correspondants. L'Annexe C ne définit pas de quel côté d'une section rectangulaire correspond la largeur de la colonne., donc b est prudemment pris comme dimension minimale de la colonne pour les deux axes.
- Les tableaux C.1 à C.9 de l'Annexe C ne concernent que les colonnes exposées sur plus d'un côté.; il n'y a pas de variante d'exposition unilatérale dans la méthode tabulée, cette option n'est donc pas proposée pour ce chèque.
Entrées de contrôle incendie
Les paramètres suivants sont déterminés pour l'axe en cours de contrôle:
- Indice de résistance au feu
- Élancement des colonnes, λ
- Niveau de charge calorifique, n
- Excentricité de la charge calorifique, e
- Taux de renforcement mécanique, ??
- Largeur de colonne, b (dimension minimale de la colonne)
- Distance de l'axe de renfort, a
Le niveau de charge calorifique est calculé comme suit:
où fCD et fyd sont les ordinaires (ambiant) résistances de conception du béton et de l'acier.
L'excentricité de la charge calorifique est calculée à partir des actions de conception au feu de premier ordre autour de l'axe vérifié., converti en millimètres:
L'excentricité calculée est utilisée directement pour sélectionner et interpoler entre les tableaux de l'Annexe C. (voir « Sélection des tableaux de l'annexe C » ci-dessous). Il n'est pas réduit; les excentricités supérieures à la valeur tabulée la plus élevée ne relèvent pas du champ d'application de l'Annexe C. (voir « Critères de vérification incendie »).
Le taux de renforcement mécanique est calculé comme suit:
La distance de l'axe du renfort est considérée comme la distance entre la surface du béton exposé et le centre du renfort longitudinal..
L'élancement du poteau utilisé pour le contrôle incendie est pris comme valeur ambiante. (température normale) élancement de l'axe à vérifier. L'Annexe C note que ses notations, y compris l'élancement, sont tels que définis dans la clause 5.3.3. Selon B.3.1(5), la longueur efficace en feu l0,être peut être considéré comme l0 comme une simplification sûre, donc une longueur efficace distincte spécifique au feu n'est pas calculée ici.
Critères de contrôle incendie
Ce module effectue uniquement des contrôles incendie en utilisant la méthode tabulée en EN 1992-1-2 Annexe C. Pour les poteaux en béton en dehors de ce domaine d'application, utiliser le module séparé de conception de résistance au feu.
Annexe C(1) s'applique aux poteaux des structures contreventées d'une largeur allant jusqu'à 600 mm et élancement jusqu'à λ = 80 dans des conditions d'exposition au feu standard. La méthode tabulée n'est pas utilisée, et le contrôle incendie est signalé comme échoué, quand:
- Le poteau n'est pas contreventé autour des deux axes.
- Charge axiale de feu NEd,être ≤ 0.
- Élancement λ > 80.
- Niveau de charge calorifique n > 0.7.
- Taux de renforcement mécanique ω < 0.1 ou ω > 1.0.
- Excentricité du feu e > ehaute = min(0.5b, 200 mm), l'excentricité tabulée la plus élevée (Tableaux C.3, C.6 et C.9).
- Valeurs inférieures à l'élancement le plus bas du tableau, le niveau de charge ou l'excentricité sont pris prudemment comme la valeur la plus basse disponible dans le tableau. Ceci n’est pas conservateur pour le taux de renforcement mécanique (un ω inférieur nécessite des dimensions plus grandes), donc ω < 0.1 est en dehors de la portée des tableaux.
- Colonnes plus larges que 600 mm ne sont pas rejetés: ils dépassent chaque largeur minimale indiquée dans le tableau, donc le contrôle est régi par la distance de l'axe. Cellules marquées (1) à l'Annexe C exigent une largeur supérieure à 600 mm et une évaluation particulière du flambement, ils sont donc toujours signalés comme ayant échoué.
Sélection des tableaux de l'annexe C
Les dimensions de feu requises sont obtenues à partir des tableaux C.1 à C.9. Les tableaux appropriés dépendent du taux de renforcement mécanique et de l'excentricité incendie.. Les limites d'excentricité utilisées pour sélectionner les tables environnantes dépendent de la largeur de la colonne:
Le taux de renforcement mécanique est considéré à l'aide des valeurs tabulées:
L'excentricité et le taux de renforcement mécanique identifient donc quatre tableaux environnants de C.1 à C.9 pour interpolation.
Tableaux de référence de l'Annexe C
Tableaux C.1 à C.9 ci-dessous (cliquez sur le titre d'un tableau pour le développer) sont transcrits de EN 1992-1-2 Annexe C et donner la largeur minimale des colonnes bmin (mm) et distance de l'axe de renforcement a (mm) requis pour une résistance au feu standard donnée R (min), élancement λ et niveau de charge calorifique n, pour colonnes exposées sur plusieurs côtés. Les tableaux C.1 à C.3 s'appliquent au taux de renforcement mécanique ω = 0.1, Tableaux C.4 à C.6 à ω = 0.5, et tableaux C.7 à C.9 à ω = 1.0; au sein de chaque groupe de trois, les tableaux correspondent à des basses, moment de premier ordre modéré et élevé (e.g. excentricité croissante de la charge calorifique), comme décrit dans la section « Sélection des tableaux de l'annexe C » ci-dessus. Où une cellule offre deux alternatives bmin/une combinaisons, l'une ou l'autre combinaison est une exigence acceptable.
- * En temps normal, la couverture exigée par EN 1992-1-1 pour la durabilité et l'adhérence, contrôlera la valeur de a au lieu de la valeur tabulée.
-
- Nécessite une largeur supérieure à 600 mm. Une évaluation particulière du flambage est requise; la calculatrice signale que le contrôle incendie a échoué si une interpolation passe par l'une de ces entrées (voir « Évaluation spéciale du flambement » ci-dessous).
- Les valeurs sont tabulées à λ = 30, 40, 50, 60, 70, 80 et n = 0.15, 0.3, 0.5, 0.7; la calculatrice interpole linéairement entre les valeurs tabulées comme décrit dans « Interpolation des exigences du tableau » ci-dessous.
Interpolation des exigences du tableau
Les exigences en matière d'incendie sont déterminées par interpolation linéaire via quatre paramètres. Annexe C(2) permet une interpolation linéaire entre les différentes tables de colonnes (ω et e); le calculateur interpole également dans chaque tableau l'élancement et le niveau de charge calorifique.
Pour chaque tableau de l'Annexe C sélectionné:
- Les valeurs d’élancement environnantes sont identifiées à partir de λ = 30, 40, 50, 60, 70 et 80.
- Les niveaux de charge calorifique environnante sont identifiés à partir de n = 0.15, 0.3, 0.5 et 0.7.
- Les exigences sont d'abord interpolées pour le niveau de charge calorifique.
- Les valeurs résultantes sont ensuite interpolées pour l'élancement.
Cela produit un ensemble d'exigences à partir de chacun des quatre tableaux environnants de l'Annexe C..
Les résultats sont alors:
- Interpolé entre les tableaux d'excentricité inférieur et supérieur.
- Interpolé entre les taux de renforcement mécanique inférieur et supérieur.
Le résultat final donne la dimension minimale requise de la colonne, bmin, et distance de l'axe de renforcement, a.
- Lorsque le tableau fournit plus d'une combinaison acceptable, chaque combinaison est retenue comme exigence alternative.
- Quand il y a de la minceur, niveau de charge, le rapport de renforcement mécanique ou l'excentricité se situe en dehors ou entre les valeurs du tableau utilisées ci-dessus, le rapport ajoute une note sous les critères de résistance au feu indiquant quelles valeurs ne sont pas tabulées et sont interpolées linéairement entre les valeurs tabulées adjacentes de l'Annexe C, ou quelles valeurs se situent en dehors de la plage tabulée et utilisez directement la valeur tabulée la plus proche.
Évaluation spéciale du flambage
Certaines entrées du tableau de l’Annexe C sont identifiées par la condition particulière «(1)". Si une interpolation passe par une de ces entrées, le résultat tabulé normal n’est pas utilisé. Le contrôle incendie est signalé comme ayant échoué et une évaluation spéciale du flambage est requise..
Journal des modifications
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