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クイックデザイン: ACI 318-25 カラム

概要概要

この計算機は、ACI CODE-318-25 に基づく鉄筋ノンプレストレストコンクリート柱の設計用です。. 次の計算が実行されます:

  • 列の細さはユーザー入力に応じて各方向で決定されます.
  • 設計曲げモーメントは細さに基づいて計算されます.
  • モーメント容量は相互作用図から導き出されます, 柱の断面プロパティに基づいて描画されます。.
  • 断面のせん断耐力は、傾斜ストラット トラス モデルを使用して決定されます。.
  • セクションの詳細チェックが実行されます.

仮定

  • せん断計算時, せん断鉄筋の角度は縦方向の鉄筋に対して垂直であり、縦方向の鉄筋はコンクリートのすべての面と平行であると仮定されます。.
  • 骨材のサイズは 0.75 インチと想定されます (20んん) 計算用.
  • λ = 1 標準密度コンクリートが想定されているため (19.2.4).
  • 柱サポート間には横方向の荷重が作用しないと想定されています。.
  • bw 円形断面のせん断耐力を計算するときは、直径として考慮されます。 22.5.2.1(c).

セクション分析

相互作用図

コンクリート柱の曲げ耐力は、各軸ごとに描かれた相互作用図から導出されます。. 相互作用線は、中立軸のさまざまな深さで M と P の値を計算することによってプロットされます。. これは、中立軸の所定の深さにおけるコンクリートと鉄筋のひずみを決定することによって行われます。. これらのひずみは力に変換できます, これを使用して、その中立軸の深さに対して柱が抵抗できる最大軸方向荷重と曲げモーメントを計算できます。. 相互作用線上の各点の低減係数は、表に従って計算されます。 21.2.1(a), 表で提供される最小値 21.2.2.

ノート
  • 断面のプラスチックの重心を中心に瞬間が取られます。.
  • コンクリートの合力は、長方形の応力ブロックの重心に作用すると仮定します。.
    • 長方形断面の場合, これはブロックの高さの半分とみなされます.
    • 円形セクションの場合, これは、圧縮中のセグメントの重心を見つけることによって計算されます。, ここで、セグメントの高さはβに等しい1.c.

カラムデザイン

アキシアル容量

柱の最大圧縮強度は、偏心ゼロでの軸方向抵抗を考慮した値として定義されます。 (P0). これは、セクションの補強が最大降伏応力に達したと仮定して計算されます。 (fそして) 圧縮状態にあり、コンクリートには 0.85f の均一な圧縮応力がかかっています。’c (22.2.2.4.1). 柱の最大公称軸方向圧縮強度 (Pん,最高) P の換算値を構成します0, ここで、削減は表に従って柱のコアの閉じ込めに関連します 22.4.2.1. 削減係数 (ϕcc) として取られます 0.65 圧縮制御セクション用.
セクションの引張耐力は、降伏点における鉄筋の強度として計算され、コンクリートからの寄与は無視されます。.

コアの閉じ込め

柱コアの閉じ込め, セクションで参照されているように 10.10.4, 拘束スパイラル補強材の体積比を比較することによって計算されます。, rs, 条項に従って制限比率まで 25.7.3.3. スパイラル鉄筋のみが柱のコアを閉じ込めるとみなされ、最大閉じ込めピッチは 3 インチであることに注意してください。 (75んん) 条項に従って 25.7.3.1(b).

方程式 25.7.3.3
rs≥0.45(あgあch−1)f′cfそしてt \rho _s \geq 0.45 \左(\フラク{A_g}{A_{チャンネル}} – 1 \正しい) \フラク{f’_c}{f_{yt}}
方程式 25.7.3.3
ractあなたal=V sp私ralV cのre≥rs \ろ_{実際の} = frac{V_{螺旋}}{V_{コア}} \geq \rho _s

デザインの瞬間

揺れる場合と揺れない場合

柱終了モーメントの計算は、柱が揺れ要素として機能するか非揺れ要素として機能するかによって異なります。, 条項に従って決定できる 6.2.5.1. 揺れないコラム用, 終了モーメントは、一次線形解析を使用して直接計算し、設計終了モーメント M に変換できます。1 そしてM2.

柱が揺れ要素として機能している場合, デザインの終わりの瞬間, M1 そしてM2, 句を使用して導出できます 6.6.4.6.1. この条項に対する拡大モーメントの計算は、この計算ツールの範囲を超えています。, ただし、ユーザーは柱が揺れ要素として機能し、拡大された瞬間を直接提供する方向を指定できます。.

M1 および M2 モーメントの計算後, コラムの細さをチェックし、M 向けに設計することができます。c, 揺れの状態に関係なく (10.16.4).

M1=分[MtのpMbのttのメートル] M_1 = \min \left[ M_{上} \;\; M_{底} \正しい]
M2=最高[M2,メートル私ん最高[MtのpMbのttのメートル]] M_2 = \max \left[ M_{2,分} \;\; \max \left[ M_{上} \;\; M_{底} \正しい] \正しい]
M1=M1んs+NSsM1s M_1 = M_{1ns} \;+\; \デルタ _{s}M_{1s}
M2=最高[M2,メートル私んM2んs+NSsM2s] M_2 = \max \left[ M_{2,分} \;\; M_{2ns} \;+\; \デルタ _{s}M_{2s}\正しい]
ノート
  • M1 / M2 柱が単一曲率で曲がっている場合は負とみなされます。. この計算機では, これは、瞬間が同じ兆候を持つときです.
  • Mのとき2,分 Mより大きい2, 柱は単一の曲率で曲がっていると仮定されます.
  • M2,分 Pとして計算されますfe, eはどこにいますか 0.6 + 0.03h (15 + 0.03h はメートル法).

細さを計算する

以下に概説する制限内にある場合、柱は細くないとみなされます。. 柱の細さ比はklとして計算されます。あなた / r, ここで、回転半径は次のように計算されます。 (私 / あ)0.5.

式 6.2.5.1b & c
klあなたr≤分[4034+12(M1/M2)] \フラク{で}{r} \leq \min \left[ 40 \;\; 34 + 12(M_1/M_2) \正しい]
式 6.2.5.1a
klあなたr≤22 \フラク{で}{r} \leq 22

曲率の​​拡大モーメント, Mc

柱が細い場合, その場合、曲率を考慮して設計モーメントを考慮する必要があります。. 式 6.6.4.4.4a ～ c​​ に注意してください。, bDNS 持続負荷の比率です, この計算ではユーザーが指定する必要があります. エリアのセカンドモーメント, 私, 表に従って計算されます 6.6.3.1.1(b) 式 6.6.4.4.4c 内.

方程式 6.6.4.5.1
Mc=NSM2 M_c = \delta M_2
方程式 6.6.4.5.2
NS=Cメートル1−Pあなた0.75Pc≥1.0 \delta = \frac{Cm}{1 – \フラク{P_u}{0.75P_c}} \ゲク 1.0
6.6.4.5.3
Cメートル=0.6−0.4M1M2 C_m = 0.6 – 0.4\フラク{M_1}{M_2}
方程式 6.6.4.4.2
Pc=円周率2(E私)eff(klあなた)2 P_c = \frac{\円周率^2(番号)_{eff}}{(で)^ 2}
6.6.4.4.4 a〜c
(E私)eff=最高[0.4Ec私g1+bdんs0.2Ec私g+Es私se1+bdんsEc私1+bdんs] (番号)_{eff} = max left[ \フラク{0.4E_cI_g}{1 + \ベータ_{DNS}} \;\; \フラク{0.2E_cI_g + そうですね_{知っている}}{1 + \ベータ_{DNS}} \;\; \フラク{E_cI}{1 + \ベータ_{DNS}} \正しい]

曲げ能力

曲げモーメント耐力は、設計力の座標をプロットすることによって各軸で計算されます。 (アキシアル荷重と曲げモーメント) 相互作用図上で. 原点を通る線が引かれます, 設計座標と交差する. 瞬間容量 (ϕMん,軸) および軸方向容量 (ϕPん,軸) この線が相互作用線と交差する点で取得されます。. 以下のブレスラー方程式は、各軸の軸方向容量を考慮しています。 (ϕPニュージーランド とϕPの) セクションの最大軸方向容量で (ϕP0) 列に対する抵抗を結論付けるために (ϕPr). この値は、係数化された適用アキシアル荷重と比較されます。 (Pあなた) 二軸利用率を決定する. ブレスラーの式は、軸方向の利用率が以下のカラムには適用できないことに注意してください。 10%.

1ϕPr=1ϕPんと+1ϕPんそして−1ϕP0 \フラク{1}{ϕP_r} = frac{1}{ϕP_{ニュージーランド}} + \フラク{1}{ϕP_{の}} – \フラク{1}{ϕP_{0}}

せん断耐力

カラムの総せん断耐力 (V ん) コンクリートの容量として計算されます (V c) せん断補強材の能力と組み合わせる (V s).

方程式 22.5.1.1
V ん=V c+V s V_n = V_{c} + V_{s}

せん断設計パラメータ

次の一般パラメータと制限は、せん断耐力の計算に適用されます。.

  • 長方形の柱の場合、d は 0.8h として取得されます。.
  • dは次のように解釈されます 0.8 円形セクションの直径の倍.
  • bw 中実の円形セクションの直径として取得されます。 (22.5.2.1).

とおり 22.5.3.1, √fの値’c Vの計算に使用されますc, V シ, とVCW 一方向せん断の場合は 100psi を超えてはなりません (8.3MPa).

さらに, に従って 22.5.5.1.2, Nの値あなた/6あg Vで使われたc 方程式は 0.05f を超える値を取ってはなりません’c.

係数 C1 Cへ4 せん断計算全体で使用される値は、使用される単位系によって異なります。, 以下に示すように.

単位系 C1 C2 C3 C4
インペリアル 2 8 5 1
メトリック 0.17 0.66 0.42 0.083

コンクリートせん断耐力

コンクリートのせん断寄与 (V c) 表に従って計算されます 22.5.5.1, 提供されたせん断補強材が存在するかどうかに応じて (あv) 最低要件を満たしている (あv,分).

テーブル 22.5.5.1 (a) & (b)
V c=最高[C1λf′c+Nあなた6あgC2λ(rw)1/3f′c+Nあなた6あg]bwd V_c = \max \left[ C_1\lambda\sqrt{f’_c} + \フラク{N_u}{6A_g} \;\; C_2\lambda(\rho_w)^{1/3}\平方根{f’_c} + \フラク{N_u}{6A_g} \正しい] b_wd
テーブル 22.5.5.1 (c)
V c=(C2λsλ(rw)1/3f′c+Nあなた6あg)bwd V_c = \left(C_2\lambda_s\lambda(\rho_w)^{1/3}\平方根{f’_c} + \フラク{N_u}{6A_g}\正しい)b_wd

Vの値c 上記で計算された値は、次の上限および下限の対象となります。 22.5.5.1.1. カラムが正味の軸張力を受ける場合、下限は適用されません。, またはどこで 18.6.5.2 または 18.7.6.2.1 申し込み.

22.5.5.1.1
C4λf′cbwd≤V c≤C3λf′cbwd C_4\lambda\sqrt{f’_c}\,b_wd \;\leq\; V_c \;\leq\; C_3\lambda\sqrt{f’_c}\,b_wd

サイズ効果修正係数, λs, 表で使用される 22.5.5.1(c), 次のように計算されます 22.5.5.1.3.

22.5.5.1.3
λs=21+d250≤1 \lambda_s = \sqrt{\フラク{2}{1 + \dfrac{d}{250}}} \leq 1
22.5.5.1.3
λs=21+d10≤1 \lambda_s = \frac{2}{1 + \dfrac{d}{10}} \leq 1

断面寸法も満足できるように選択する必要があります。 22.5.1.2, これにより、提供されるせん断補強材の量に関係なく、耐えられる最大せん断需要が制限されます。.

22.5.1.2
V あなた≤ϕ(V c+C2f′cbwd) V_u \leq ϕ\left(V_c + C_2\sqrt{f’_c}\,b_wd\right)

鋼のせん断能力

せん断補強の貢献 (V s) 次のように計算されます 22.5.8.5.3.

22.5.8.5.3
V s=あvfそしてtds V_s = \frac{あ_vf_{yt}d}{s}

二軸せん断耐力

せん断は柱の各直交軸で独立してチェックされます. とおり 22.5.1.10, 各軸のせん断需要対能力比間の相互作用は、次のいずれかの場合に無視できます。 (a) または (b) 満足しています.

22.5.1.10a & b
V あなた,バツϕV ん,バツ≤0.5 \フラク{V_{あなた,バツ}}{ϕV_{ん,バツ}} \leq 0.5
22.5.1.10a & b
V あなた,そしてϕV ん,そして≤0.5 \フラク{V_{あなた,そして}}{ϕV_{ん,そして}} \leq 0.5

どちらでもないところ (a) または (b) 満足しています, 代わりに、柱は次の二軸せん断相互作用方程式に対してチェックされます。 22.5.1.11.

22.5.1.11
V あなた,バツϕV ん,バツ+V あなた,そしてϕV ん,そして≤1.5 \フラク{V_{あなた,バツ}}{ϕV_{ん,バツ}} + \フラク{V_{あなた,そして}}{ϕV_{ん,そして}} \leq 1.5

変更ログ

  1. 初期展開 10月 2026.
  2. 10月 2026:
    • コンクリートの最低強度を下げる (f’c) メトリクスの場合 20 MPaから 17 MPa.
    • 曲げモーメント図に表示される値に四捨五入を追加しました。.
    • 未定義の値と不正な断面チェックの失敗を修正しました (22.5.1.2) 軸張力時の柱のコンクリートせん断耐力レポート内.
    • 軸張力の柱の曲げモーメント図が表示されない問題を修正.

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