Conception de poteaux en béton

Module de conception de colonnes en béton SkyCiv – Résultats pleine largeur

Aperçu

Ce logiciel 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 – Australie
CSA A23.3:24 - Canada
ACI 318-25 - États-Unis (métrique et impérial)
EN 1992-1-1:2004 –Europe
NZS 3101.1:2006 – Nouvelle-Zélande

The module automatically identifies concrete columns and transfers model geometry, les propriétés des matériaux, analysis forces, and relevant design inputs to the corresponding Conception rapide calculatrice. Users can configure longitudinal and shear reinforcement, project-wide or column-specific design parameters, and braced or unbraced (se balancer) conditions for each bending direction.

Design checks use linear static analysis and code-specific simplified slenderness methods, y compris le grossissement du moment de balancement lorsque pris en charge. 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.

Commencer

Conception de colonnes en béton SkyCiv – Module d'ouverture — Module d'ouverture de conception de colonnes en béton.

Le module est organisé en une série d'onglets qui vous guident tout au long du processus de conception de gauche à droite.:

Détails – Saisir les informations du projet, y compris le nom du projet, compagnie, designer, client, et remarques.
Paramètres – Définir les paramètres de conception par défaut pour toutes les colonnes, y compris couverture en béton, limite d'élasticité de l'acier, qualité du béton, facteurs de longueur efficaces, et paramètres spécifiques au code.
Sections – Examiner et configurer les propriétés spécifiques à la section, y compris la couverture, limite d'élasticité de l'acier, et qualité du béton. Générer et prévisualiser les dispositions de renforcement longitudinal et de cisaillement pour chaque section.
Colonnes – Revoir les poteaux en béton automatiquement identifiés dans votre modèle S3D. Attribuer des dispositions de renforcement, facteurs de longueur efficaces, et conditions de contreventement des colonnes individuelles.
Charges – Sélectionnez les combinaisons de charges de votre modèle S3D à inclure dans les contrôles de conception.
δs (Facteur de balancement) – Définir les étages et calculer les facteurs d’agrandissement du moment de roulis. Cet onglet est disponible pour AS 3600, CSA A23.3, et ACI 318. Voir Colonnes et étages oscillants.
Résultats – Revue des ratios d’utilisation, vérifications détaillées, et concevoir des rapports après avoir exécuté le contrôle de conception.

Paramètres

Ce logiciel Paramètres L'onglet définit les paramètres de conception par défaut appliqués à l'ensemble du projet.. Chaque paramètre comprend un Outrepasser option. Lorsqu'il est activé, la valeur spécifiée est prioritaire sur tous les paramètres correspondants définis dans les onglets Sections ou Colonnes. Lorsqu'il est désactivé, les valeurs plus spécifiques au niveau de la section ou de la colonne auront la priorité. Les paramètres de conception courants incluent:

Couverture – Couverture en béton clair jusqu’au renfort.
Limite d'élasticité de l'acier et qualité du béton – Propriétés de matériau par défaut appliquées là où les valeurs spécifiques à la section n'ont pas été définies.
Facteur de longueur efficace (k) – Facteurs de longueur effective par défaut spécifiés indépendamment pour chaque axe de pliage.
Directions de balancement – Définir si tous les poteaux sont contreventés dans la structure.

Des paramètres supplémentaires sont disponibles pour des normes de conception spécifiques:

AS 3600 – Permet la spécification manuelle du facteur d'agrandissement du moment de balancement (δs) au lieu de le calculer à partir du modèle.
EN 1992-1-1 – Fournit des paramètres liés au fluage, y compris la possibilité de spécifier directement un taux de fluage ou de le calculer à l'aide de l'âge de chargement, humidité relative, classe de ciment, et température ambiante.

Sections et renforts

Conception de colonnes en béton SkyCiv – Génération automatique de renforts — Génération et prévisualisation des dispositions de ferraillage dans le module Conception de colonnes en béton.

Ce logiciel Sections L'onglet affiche chaque section associée aux poteaux en béton sélectionnés. Pour chaque rubrique, vous pouvez revoir ou modifier l'enrobage béton, limite d'élasticité de l'acier, et qualité du béton, ainsi que générer et prévisualiser les dispositions de renforcement longitudinal et de cisaillement disponibles. Le renforcement peut ensuite être affecté à des poteaux individuels via le Colonnes onglet en utilisant l'une des deux approches suivantes:

Renfort assigné – Sélectionnez une disposition de ferraillage spécifique pour un poteau. Seule la disposition sélectionnée sera évaluée lors du contrôle de conception.
Renfort non affecté (Optimisation) – Laissez le ferraillage non affecté pour évaluer tous les arrangements générés pour la section correspondante. Le module identifiera et signalera la disposition optimale.

Colonnes et étages oscillants

Module de conception de colonnes en béton SkyCiv – Onglet Colonnes — Conception de colonnes en béton – Onglet Colonnes.

Les colonnes peuvent être classées comme contreventé ou sans renfort (se balancer) indépendamment pour chaque direction de pliage via l'onglet Colonnes. Ces classifications sont des hypothèses de conception définies par l'utilisateur et ne doivent pas nécessairement correspondre directement aux conditions de support spécifiées dans le modèle d'analyse structurelle.. Pour COMME 3600, CSA A23.3, et ACI 318, facteurs d'agrandissement du moment de balancement (δs) peut être calculé à l'aide de la géométrie du modèle et des charges appliquées. Pour effectuer ce calcul, les colonnes doivent d'abord être affectées à étages. Le calcul prend en compte les charges axiales combinées et les charges critiques de flambement des poteaux non contreventés au sein de chaque étage.. Utilisez le δs onglet pour:

Attribuer des étages – Regroupez les colonnes en étages en fonction de leurs élévations.
Calculer les facteurs de balancement – Exécutez le calcul δs pour les combinaisons de charges sélectionnées.
Examiner les résultats – Visualiser les facteurs δs calculés pour chaque étage, combinaison de charges, et direction de pliage.

Une fois calculé, les facteurs de balancement sont automatiquement conservés et utilisés dans les contrôles et rapports de conception ultérieurs. Le recalcul n'est nécessaire que lorsque le modèle structurel ou les données de conception changent ou lorsque vous choisissez de réexécuter le calcul..

Théorie de la conception et méthodologie d’analyse

Approche de conception générale

Le module Concrete Column Design utilise un modèle tridimensionnel analyse statique linéaire pour obtenir des forces membres de premier ordre, moments et déplacements pour les combinaisons de charges sélectionnées. Il évalue ensuite l'élancement des colonnes et, lorsque cela est requis et permis par la norme de conception sélectionnée, intègre des effets de second ordre à l'aide de procédures de conception d'éléments simplifiées.

Module de conception de colonnes en béton SkyCiv - Flux de travail — Flux de travail de conception de colonnes en béton.

Effets du premier et du deuxième ordre

Une analyse statique linéaire du premier ordre calcule l'équilibre en utilisant l'original, géométrie non déformée. Il n'inclut pas directement les moments supplémentaires provoqués par le déplacement sous charge axiale.. Ces effets de second ordre sont communément distingués comme:

Effets P-δ locaux: Flexion supplémentaire causée par la courbure d'une colonne individuelle entre ses extrémités.
Effets P-Δ globaux: Flexion supplémentaire causée par la translation relative des extrémités des colonnes, y compris la dérive inter-étages.

Les méthodes de conception simplifiées spécifiques au code peuvent approximer ces effets sans une analyse géométriquement non linéaire complète., à condition que leurs hypothèses et limites d’applicabilité soient satisfaites. La distinction entre les effets locaux et globaux est importante: un calcul d'élancement d'une barre n'établit pas nécessairement la stabilité structurelle globale.

Longueur effective et rigidité des membres

Le facteur de longueur efficace reflète l’influence du comportement de retenue d’extrémité et de balancement sur la susceptibilité d’un poteau au flambage.. Dans les méthodes de grossissement du moment, la charge critique prend généralement la forme:

P_{c} = \frac{{Pi}^{2} (NON)_{eff}}{{(k L)}^{2}}

P_c = \frac{\pi^2(NON)_{\mathrm{eff}}}{(kL)^ 2}

Ici, P_cest la charge critique de flambement, (NON)_effest la rigidité à la flexion effective prescrite par le code, k est le facteur de longueur efficace, et L est la longueur non prise en charge. Les dispositions en matière de rigidité peuvent permettre des fissures, renforcement et chargement soutenu. Les facteurs de longueur effective sont spécifiés indépendamment pour les directions de pliage pertinentes.

Conception contreventée et oscillante

Conception de colonnes en béton SkyCiv – Calcul du facteur de balancement CSA A23.3 — CSA A23.3 Calcul du facteur de balancement (similaire pour AS300 et ACI 318).

Contreventé (non-influence) Colonnes sont retenus contre une translation latérale relative significative de leurs extrémités. Leur conception simplifiée s'adresse principalement à la courbure locale des éléments. Sans renfort (se balancer) Colonnes peuvent également subir des effets de déplacement à l’échelle mondiale. Pour COMME 3600, CSA A23.3 et ACI 318, le module calcule les facteurs d'agrandissement du balancement à l'aide des charges axiales au niveau de l'étage et des charges de flambage critiques des colonnes résistant au balancement. Ces facteurs sont incorporés dans les moments de conception spécifiques au code pertinents.. Les effets des membres locaux sont vérifiés séparément si nécessaire. Les classifications contreventées et non contreventées sont des hypothèses de conception fournies par l'ingénieur.. Ils doivent être cohérents avec le système de stabilité structurelle réel, pas seulement les symboles de support dans le modèle analytique.

Méthodes standard de conception

AS 3600:2018 — Australie

Référence: Clause 10.4 — Conception de colonnes élancées.

Colonnes contreventées (Clause 10.4.2): Le moment de premier ordre applicable est amplifié si nécessaire, en utilisant la force axiale de conception, répartition des moments, charge critique de flambement et rigidité et longueur effectives prescrites par le code.

Colonnes sans contreventement (Clause 10.4.3): La conception tient compte des effets de balancement grâce aux dispositions applicables en matière de grossissement de balancement., ainsi que l'élancement des membres. Le module calcule les facteurs de balancement des étages à l'aide des charges axiales combinées et des charges critiques de flambage des poteaux résistant au balancement.. Le moment de conception applicable est ensuite déterminé conformément au code. Limites: Les procédures simplifiées ne sont valables que dans le cadre spécifié par la norme. Une instabilité mondiale complexe ou des conditions en dehors de cette portée nécessitent une, évaluation de la stabilité appropriée.

NZS 3101.1:2006 — Nouvelle-Zélande

Référence: Clause 10.3.2 — Effets d'élancement dans les colonnes.

Colonnes contreventées (Clause 10.3.2.3): Les colonnes éligibles peuvent utiliser la procédure simplifiée de grossissement du moment. L'applicabilité dépend de l'élancement prescrit, déplacements relatifs et restrictions sur les régions plastiques. Lorsque les effets d'élancement ne peuvent être négligés en vertu de la clause 10.3.2.3.4, les moments sont amplifiés sous la clause 10.3.2.3.5 en utilisant la force axiale, répartition critique des charges de flambage et des moments.

Colonnes sans contreventement (Non pris en charge): La méthode simplifiée de grossissement des colonnes contreventées n'est pas une procédure générale de balancement.. Les membres en dehors de son champ d'application nécessitent une méthode alternative autorisée par la norme, y compris une analyse structurelle de second ordre si nécessaire. Limites: La conception des éléments de premier ordre ne permet pas à elle seule d'établir la conformité d'un poteau non contreventé ou d'un élément non éligible à la méthode simplifiée..

EN 1992-1-1:2004 — Eurocodes 2

Référence: Clause 5.8 — Analyse des effets du second ordre avec charge axiale. Eurocode 2 permet une analyse non linéaire générale (Clause 5.8.6), rigidité nominale (Clause 5.8.7) et courbure nominale (Clause 5.8.8). Le module utilise le méthode de courbure nominale pour les effets de colonnes individuels. Finesse (Clause 5.8.3): L’élancement de la barre est λ = l₀/je, où je₀est la longueur effective et i est le rayon de giration de la section de béton non fissurée. La finesse limite du code détermine si les effets de second ordre des membres peuvent être négligés.. Courbure nominale (Clause 5.8.8): Les colonnes jugées élancées doivent être conçues pour un moment supplémentaire, afin que les ingénieurs puissent revoir exactement comment ces calculs sont effectués:

M_{Ed} = M_{0Ed} + M_2

Stabilité mondiale: La méthode de courbure nominale traite principalement les effets au niveau des membres. Les effets globaux de second ordre doivent être démontrés comme étant négligeables ou comptabilisés séparément dans la clause 5.8; le critère simplifié dans la clause 5.8.3.3 est disponible uniquement lorsque ses conditions sont remplies. Les dispositions applicables des annexes nationales doivent également être prises en compte..

CSA A23.3:24 - Canada

Référence: Clauses 10.13 à 10.16 — Effets d’élancement.

Colonnes sans balancement (Clause 10.15): Les moments des membres sont agrandis si nécessaire à l'aide de la distribution des moments de premier ordre, force axiale, longueur efficace et rigidité efficace prescrite.

Colonnes oscillantes (Clause 10.16): Le code combine des composants de moment final sans balancement et de balancement agrandi de premier ordre.:

M_1 = M_{1ns} + \

delta_s M_{1s}

M_{2} = M_{2 n s} + {ré}_{s} M_{2 s}

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

Le module utilise la méthode simplifiée de grossissement de balancement basée sur la charge critique de la clause 10.16.3.2:

\

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

Ici, ΣP_Freprésente les charges verticales totales dans l'étage et ΣP_cla somme des charges critiques de flambage des poteaux résistant au balancement. Les charges critiques sont calculées à l'aide des longueurs et rigidités efficaces prescrites par le code.. Limites: La méthode nécessite une séparation appropriée des composants du moment de balancement et de non-roulement, informations appropriées sur la stabilité au niveau de l'étage, et contrôles d'élancement locaux supplémentaires, le cas échéant.

ACI 318-25 - États-Unis

Référence: Section 6.6.4 — Effets d'élancement, Méthode de grossissement du moment.

Colonnes sans balancement (Section 6.6.4.5): La méthode d'agrandissement du moment de barre utilise la distribution des moments de premier ordre, force axiale et charge critique de flambage. Son expression générale est:

M_{c} = ré M_{2}

M_c = \delta M_2

\

delta = \max\left[1,\frac{C_m}{1-\frac{P_u}{0.75P_c}}\droite]

Ici, C_mcomptes pour la distribution des moments, P_uest la force axiale pondérée, et P_cest la charge critique de flambement. Le moment minimum et d'autres exigences du code s'appliquent également.

Colonnes oscillantes (Section 6.6.4.6): La conception combine des moments de non-balancement de premier ordre et des moments de balancement agrandis:

M_1 = M_{1ns} + \

delta_s M_{1s}

M_{2} = M_{2 n s} + {ré}_{s} M_{2 s}

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

Le module utilise la procédure simplifiée de grossissement de balancement basée sur la charge critique.:

\

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

Limites: Le grossissement simplifié des étages est principalement basé sur le comportement du cadre plan.

Résumé des méthodes de conception

Norme de conception	Contreventé / non-influence	Sans renfort / se balancer
AS 3600:2018	Grossissement momentané — 10.4.2	Grossissement de balancement – 10.4.3
NZS 3101.1:2006	Grossissement de colonne contreventé admissible : 10.3.2.3	Voie alternative d’analyse/de conception autorisée
EN 1992-1-1:2004	Courbure nominale — 5.8.8	Courbure des membres; stabilité globale vérifiée séparément
CSA A23.3:24	Grossissement momentané — 10.15	Grossissement de balancement – 10.16
ACI 318-25	Grossissement momentané — 6.6.4.5	Grossissement de balancement – 6.6.4.6

Portée et limites

Le module applique les méthodes d'élancement simplifiées prescrites par le code suite à une analyse statique linéaire.. Il n'effectue pas d'analyse géométriquement non linéaire générale ou vérifier indépendamment tous les modes d'instabilité globale possibles. L'ingénieur doit s'assurer que:

Classifications de contreventement, les longueurs efficaces et les conditions de retenue reflètent le comportement structurel réel.
Rigidité des éléments applicables, les hypothèses de fluage et de charge soutenue sont satisfaites.
Le grossissement Sway utilise les charges d'étage requises, éléments résistant au balancement et composants de moment.
Toutes les limites et conditions d'éligibilité spécifiques au code sont respectées.
Torsion importante, le comportement de stabilité globale irrégulier ou autrement complexe est évalué par une méthode supplémentaire appropriée si nécessaire.

Lorsque la procédure simplifiée n'est pas autorisée, une analyse appropriée de second ordre ou une autre voie de conception autorisée par le code est requise.

Exécution du contrôle de conception

Module de conception de colonnes en béton SkyCiv – Bouton à cocher — Conception de colonnes en béton – Exécuter une vérification de conception.

Cliquez sur Vérifier, situé en haut à droite de l'onglet de navigation, pour exécuter les contrôles de conception pour tous les poteaux et combinaisons de charges sélectionnés. Avant que le contrôle de conception puisse commencer, les exigences suivantes doivent être remplies:

Chaque poteau sélectionné doit avoir un arrangement de ferraillage valide attribué ou être explicitement laissé non attribué pour l'optimisation du ferraillage..
Les attributions d'étages doivent être complétées lorsque cela est nécessaire pour les calculs d'agrandissement du moment de balancement..

Ce logiciel Vérifier le bouton reste désactivé jusqu'à ce que toutes les exigences applicables soient remplies. Si le bouton est désactivé, survolez-le pour voir les exigences en suspens.

Résultats de lecture

Après avoir effectué une vérification de conception, l' Résultats L'onglet affiche les résultats de conception pour chaque poteau et la combinaison de charges sélectionnée.. Les résultats incluent:

Axial Utilisation – Rapport de conception axial régissant.
Utilisation de la flexion biaxiale – Régulation du rapport de conception du moment biaxial (normes de conception sélectionnées).
Utilisation du cisaillement (Vous/Vz) – Rapports de calcul de cisaillement régissant pour chaque direction.
Vérification des Détails – Statut réussite/échec pour les exigences détaillées en matière de renforcement applicables.
Ratio de gouvernance global – Le taux d’utilisation le plus élevé, avec l'élément de contrôle identifié en haut du tableau des résultats.

Des rapports détaillés sont disponibles au niveau des colonnes individuelles et des projets.:

Rapport sur colonnes individuelles – Sélectionnez une combinaison de poteaux et de charges pour afficher ses calculs de conception détaillés et ses résultats..
Rapport sommaire – Cliquez Résumé générer et télécharger un rapport consolidé couvrant le projet.

La vue du modèle 3D code également les colonnes en fonction de leurs taux d'utilisation déterminants., facilitant l'identification des colonnes approchant ou dépassant leur capacité nominale.

Journal de conception

Ce logiciel Journal de conception bouton, situé à côté Vérifier, ouvre le Journal de conception des membres. Ce journal conserve un historique des avertissements et des erreurs enregistrés lors des récentes vérifications de conception., vous aider à identifier et à résoudre les problèmes qui peuvent affecter les résultats. Les entrées de journal typiques incluent:

Cas de charge ou combinaisons manquants.
Valeurs d'entrée en dehors des plages autorisées qui ont été automatiquement ajustées.
Colonnes exclues d'un contrôle de conception en raison de données invalides ou incomplètes.

Le bouton Design Log est mis en surbrillance chaque fois que la dernière exécution de conception génère un nouvel avertissement ou une nouvelle erreur..

Journal des modifications

novembre 2026 – Version initiale.

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