SkyCiv-documentatie

Uw gids voor SkyCiv-software - tutorials, handleidingen en technische artikelen

Snel ontwerp: ACI 318-25 Kolom

Overzicht

Deze calculator is bedoeld voor het ontwerp van kolommen van gewapend, niet-voorgespannen beton volgens ACI CODE-318-25. De volgende berekeningen worden uitgevoerd:

  • De slankheid van de kolommen wordt in elke richting bepaald, afhankelijk van gebruikersinvoer.
  • Ontwerpbuigmomenten worden berekend op basis van slankheid.
  • Momentcapaciteiten worden afgeleid uit interactiediagrammen, die worden getekend op basis van de sectie-eigenschappen van de kolom.
  • De afschuifcapaciteiten van de sectie worden bepaald met behulp van het schuine stuttruss-model.
  • Op de sectie worden detailcontroles uitgevoerd.

Veronderstellingen

  • Bij het berekenen van de afschuiving, Er wordt aangenomen dat de hoek van de dwarskrachtwapening loodrecht staat op de langswapening en dat de langswapening evenwijdig is aan alle vlakken van het beton.
  • Er wordt aangenomen dat de totale grootte 0,75 inch is (20mm) voor berekeningen.
  • = 1 aangezien beton met een normale dichtheid wordt aangenomen (19.2.4).
  • Er wordt aangenomen dat er geen dwarsbelasting optreedt tussen de kolomsteunen.
  • bw wordt genomen als de diameter bij het berekenen van de afschuifcapaciteit voor cirkelvormige secties volgens 22.5.2.1(c).

Sectie Analyse

Interactiediagrammen

Het buigvermogen van de betonkolom wordt afgeleid uit interactiediagrammen die voor elke as zijn getekend. De interactielijn wordt uitgezet door waarden van M en P op verschillende diepten van de neutrale as te berekenen. Dit wordt gedaan door de spanningen in het beton en de wapeningsstaven te bepalen voor een gegeven diepte van de neutrale as. Deze spanningen kunnen in krachten worden omgezet, die vervolgens kan worden gebruikt om de maximale axiale belasting en het buigmoment te berekenen die de kolom kan weerstaan ​​voor die neutrale asdiepte. De reductiefactor voor elk punt op de interactielijn wordt berekend volgens de tabel 21.2.1(een), met een minimumwaarde opgegeven door Tabel 21.2.2.

Opmerkingen
  • Er worden momenten genomen rond het plastic zwaartepunt van de sectie.
  • Er wordt aangenomen dat de resulterende betonkracht inwerkt op het zwaartepunt van het rechthoekige spanningsblok.
    • Voor rechthoekige profielen, dit wordt genomen als de helft van de hoogte van het blok.
    • Voor ronde secties, dit wordt berekend door het zwaartepunt van het segment onder compressie te vinden, waarbij de hoogte van het segment gelijk is aan β1.c.

Column ontwerp

Axiale capaciteit

De grootste druksterkte van een kolom wordt gedefinieerd als de axiale weerstand ervan, zonder excentriciteit (P.0). Dit wordt berekend in de veronderstelling dat de wapening van de sectie de volledige vloeispanning heeft bereikt (fj) onder druk en het beton staat onder een uniforme drukspanning van 0,85f’c (22.2.2.4.1). De maximale nominale axiale druksterkte van de kolom (P.n,max) omvat een gereduceerde waarde van P0, waarbij de reductie betrekking heeft op de opsluiting van de kern van de kolom volgens tabel 22.4.2.1. De reductiefactor (φcc) wordt genomen als 0.65 voor compressiegecontroleerde secties.
Het trekvermogen van de sectie wordt berekend als de sterkte van de wapening bij rek en negeert elke bijdrage van het beton.

Kernopsluiting

De opsluiting van de kolomkern, zoals vermeld in sectie 10.10.4, wordt berekend door de volumeverhouding van de opsluitende spiraalwapening te vergelijken, rs, tot de beperkende verhouding volgens de clausule 25.7.3.3. Houd er rekening mee dat alleen spiraalversterking wordt geacht de kern van de kolom te beperken en dat de maximale opsluitingsafstand 3 inch is (75mm) volgens clausule 25.7.3.1(b).

Vergelijking 25.7.3.3
rs​0.45(AgAch-1)f'cfjt \rho _s \geq 0.45 \links(\frac{A_g}{EEN_{ch}} – 1 \Rechtsaf) \frac{f'_c}{f_{jt}}
Vergelijking 25.7.3.3
reenctueenl=V spikreenlV cDere​rs \rho _{feitelijk} = frac{V_{spiraal}}{V_{kern}} \geq \rho _s

Ontwerpmomenten

Sway en niet-sway

De berekening van de eindmomenten van de kolom hangt af van het feit of deze als zwaai- of niet-zwaaielement fungeert, die kan worden bepaald volgens de clausule 6.2.5.1. Voor niet-slingerende kolommen, de eindmomenten kunnen direct worden berekend met behulp van lineaire analyse van de eerste orde en vervolgens worden omgezet naar de ontwerpeindmomenten M1 en M2.

Als de kolom als sway-element fungeert, de ontwerpeindmomenten, M1 en M2, kan dan worden afgeleid met behulp van een clausule 6.6.4.6.1. De berekening van vergrote momenten in deze clausule valt buiten het bestek van deze rekenmachine, gebruikers kunnen echter de richtingen specificeren waarin de kolom als zwaaielement fungeert en rechtstreeks vergrote momenten bieden.

Na de berekening van M1- en M2-momenten, de kolom kan worden gecontroleerd op slankheid en ontworpen voor Mc, ongeacht de sway-status (10.16.4).

M1=min[MtDepMbDettDem] M_1 = \min \left[ M_{top} \;\; M_{bodem} \Rechtsaf]
M2=max[M2,miknmax[MtDepMbDettDem]] M_2 = \max \left[ M_{2,min} \;\; \max \left[ M_{top} \;\; M_{bodem} \Rechtsaf] \Rechtsaf]
M1=M1ns+dsM1s M_1 = M_{1ns} \;+\; \delta_{s}M_{1s}
M2=max[M2,miknM2ns+dsM2s] M_2 = \max \left[ M_{2,min} \;\; M_{2ns} \;+\; \delta_{s}M_{2s}\Rechtsaf]
Opmerkingen
  • M1 / M2 wordt als negatief beschouwd wanneer de kolom in een enkele kromming is gebogen. In deze rekenmachine, dit is wanneer de momenten hetzelfde teken hebben.
  • Toen M2,min is groter dan M2, Er wordt aangenomen dat de kolom in een enkele kromming gebogen is.
  • M2,min wordt berekend als Pfe, waar e is 0.6 + 0.03h (15 + 0.03h voor metrisch).

Bereken slankheid

Een kolom wordt geacht niet slank te zijn als deze binnen de hieronder aangegeven grenzen valt. De slankheidsverhouding van een kolom wordt berekend als klu / r, waarbij de draaistraal wordt berekend als (I / A)0.5.

Vergelijking 6.2.5.1b & c
klur≤min[4034+12(M1/M2)] \frac{bij}{r} \leq \min \left[ 40 \;\; 34 + 12(M_1/M_2) \Rechtsaf]
Vergelijking 6.2.5.1a
klur≤22 \frac{bij}{r} \leq 22

Vergroot moment voor kromming, Mc

Als een kolom slank blijkt te zijn, vervolgens moet rekening worden gehouden met het ontwerpmoment om rekening te houden met de kromming. Merk op dat in vergelijkingen 6.6.4.4.4a tot en met c, bdns is de verhouding van de aanhoudende belasting, die bij deze berekening door de gebruiker moet worden opgegeven. Het tweede moment van gebied, I, wordt berekend volgens tabel 6.6.3.1.1(b) in vergelijking 6.6.4.4.4c.

Vergelijking 6.6.4.5.1
Mc=dM2 M_c = \delta M_2
Vergelijking 6.6.4.5.2
d=Cm1-P.u0.75P.c​1.0 \delta = \frac{C_m}{1 – \frac{P_u}{0.75P_c}} \geq 1.0
6.6.4.5.3
Cm=0.6-0.4M1M2 C_m = 0.6 – 0.4\frac{M_1}{M_2}
Vergelijking 6.6.4.4.2
P.c=Pi2(EI)eff(klu)2 P_c = \frac{\pi^2(NEE)_{eff}}{(bij)^ 2}
6.6.4.4.4 AC
(EI)eff=max[0.4EcIg1+bdns0.2EcIg+EsIse1+bdnsEcI1+bdns] (NEE)_{eff} = max links[ \frac{0.4E_cI_g}{1 + \zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt{dns}} \;\; \frac{0.2E_cI_g + Nou ja_{ik weet}}{1 + \zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt{dns}} \;\; \frac{E_cI}{1 + \zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt{dns}} \Rechtsaf]

Buigcapaciteit

De buigmomentcapaciteit wordt in elke as berekend door de coördinaten van de ontwerpkrachten uit te zetten (axiale belasting en buigmoment) op de interactiediagrammen. Er wordt een lijn door de oorsprong getrokken, die de ontwerpcoördinaat snijdt. De momentcapaciteit (Mn,as) en axiale capaciteit (ϕPn,as) worden genomen op het punt waar deze lijn de interactielijn snijdt. De onderstaande Bresler-vergelijking houdt rekening met de axiale capaciteit van elke as (ϕPnl en ϕPde) met de maximale axiale capaciteit van de sectie (ϕP0) om een ​​weerstand voor de colonne af te ronden (ϕPr). Deze waarde wordt vergeleken met de meegerekende toegepaste axiale belasting (P.u) om een ​​biaxiaal gebruik te bepalen. Merk op dat de Bresler-vergelijking niet van toepassing is op kolommen waar het axiale gebruik kleiner is dan 10%.

1φP.r=1φP.nz+1φP.nj-1φP.0 \frac{1}{ϕP_r} = frac{1}{ϕP_{nl}} + \frac{1}{ϕP_{de}} – \frac{1}{ϕP_{0}}

Afschuifcapaciteit:

De totale afschuifcapaciteit van de kolom (V n) wordt berekend als de capaciteit van het beton (V c) gecombineerd met de capaciteit van de dwarskrachtwapening (V s).

Vergelijking 22.5.1.1
V n=V c+V s V_n = V_{c} + V_{s}

Afschuifontwerpparameters

De volgende algemene parameters en limieten zijn van toepassing op de berekening van de afschuifcapaciteit.

  • d wordt genomen als 0,8h voor rechthoekige kolommen.
  • d wordt genomen als 0.8 maal de diameter voor cirkelvormige secties.
  • bw wordt genomen als de diameter voor massieve cirkelvormige secties (22.5.2.1).

Volgens 22.5.3.1, de waarde van √f’c gebruikt om V te berekenenc, V ci, en Vcw voor eenzijdige afschuiving mag niet groter zijn dan 100 psi (8.3MPa).

Bovendien, vanaf 22.5.5.1.2, de waarde van Nu/6Ag gebruikt in de Vc vergelijkingen mogen niet groter zijn dan 0,05f’c.

De coëfficiënten C1 aan C4 die bij de afschuifberekeningen worden gebruikt, zijn afhankelijk van het gebruikte eenheidssysteem, zoals hieronder gegeven.

Eenheidssysteem C1 C2 C3 C4
Imperial 2 8 5 1
Metriek 0.17 0.66 0.42 0.083

Betonafschuifcapaciteit

De betonafschuifbijdrage (V c) wordt berekend volgens tabel 22.5.5.1, afhankelijk van of de aanwezige dwarswapening aanwezig is (Av) voldoet aan de minimumvereiste (Av,min).

Tafel 22.5.5.1 (een) & (b)
V c=max[C1λf'c+Nu6AgC2λ(rw)1/3f'c+Nu6Ag]bwd V_c = \max \left[ C_1\lambda\sqrt{f'_c} + \frac{N_u}{6A_g} \;\; C_2\lambda(\rho_w)^{1/3}\sqrt{f'_c} + \frac{N_u}{6A_g} \Rechtsaf] b_wd
Tafel 22.5.5.1 (c)
V c=(C2λsλ(rw)1/3f'c+Nu6Ag)bwd V_c = \left(C_2\lambda_s\lambda(\rho_w)^{1/3}\sqrt{f'_c} + \frac{N_u}{6A_g}\Rechtsaf)b_wd

De waarde van Vc hierboven berekend, is onderworpen aan boven- en ondergrenzen volgens 22.5.5.1.1. De ondergrens geldt niet als de kolom wordt onderworpen aan netto axiale spanning, of waar 18.6.5.2 of 18.7.6.2.1 van toepassing zijn.

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

De wijzigingsfactor voor het grootte-effect, λs, gebruikt in Tabel 22.5.5.1(c), wordt berekend volgens 22.5.5.1.3.

22.5.5.1.3
λs=21+d250≤1 \lambda_s = \sqrt{\frac{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

Om te voldoen aan de vereisten moeten ook de afmetingen van de dwarsdoorsnede worden gekozen 22.5.1.2, waardoor de maximale schuifkrachtbehoefte wordt beperkt die kan worden gedragen, ongeacht de hoeveelheid aangebrachte dwarskrachtwapening.

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

Stalen afschuifcapaciteit

De bijdrage van de dwarskrachtwapening (V s) wordt berekend volgens 22.5.8.5.3.

22.5.8.5.3
V s=Avfjtds V_s = \frac{A_vf_{jt}d}{s}

Biaxiale afschuifcapaciteit

De afschuiving wordt onafhankelijk gecontroleerd in elke orthogonale as van de kolom. Volgens 22.5.1.10, de interactie tussen de verhoudingen tussen vraag en capaciteit op elke as kan in beide gevallen worden verwaarloosd (een) of (b) is tevreden.

22.5.1.10een & b
V u,XφV n,X≤0.5 \frac{V_{u,X}}{ϕV_{n,X}} \leq 0.5
22.5.1.10een & b
V u,jφV n,j≤0.5 \frac{V_{u,j}}{ϕV_{n,j}} \leq 0.5

Waar geen van beide (een) noch (b) is tevreden, de kolom moet in plaats daarvan worden gecontroleerd aan de hand van de biaxiale afschuifinteractievergelijking die wordt gegeven 22.5.1.11.

22.5.1.11
V u,XφV n,X+V u,jφV n,j≤1.5 \frac{V_{u,X}}{ϕV_{n,X}} + \frac{V_{u,j}}{ϕV_{n,j}} \leq 1.5

Wijzigingslogboek

  1. Eerste implementatie oktober 2026.
  2. oktober 2026:
    • Verminderde de minimale betonsterkte (f'c) voor metrisch vanaf 20 MPa tot 17 MPa.
    • Afronding toegevoegd aan de waarden weergegeven in de buigmomentdiagrammen.
    • Vaste ongedefinieerde waarden en een onjuiste fout bij de dwarsdoorsnedecontrole (22.5.1.2) in het rapport over de betonafschuifcapaciteit voor kolommen onder axiale spanning.
    • Vaste buigmomentdiagrammen worden niet weergegeven voor kolommen onder axiale spanning.

Feedback

We zijn voortdurend op zoek naar uitbreiding en verbetering van ons productaanbod!

Als u verzoeken of feedback heeft, Dien ze in via Bibliotheek → Rekenmachine-info → Feedback.

Hoe kunnen we helpen?

×

Ga naar boven