Overzicht
Deze calculator is bedoeld voor het ontwerp van kolommen van gewapend, niet-voorgespannen beton volgens EN 1992-1-1:2004, Eurocode 2: Ontwerp van betonconstructies. 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
Algemeen
Ontwerpbasis
- Deze tool is gemaakt in overeenstemming met de ontwerpprincipes uiteengezet in EN 1992-1-1:2004.
- De ontwerpvergelijkingen voor ronde kolommen worden aangevuld door het onderzoekspaper “Afschuifontwerp van ronde betonprofielen met behulp van de Eurocode 2 truss-model” door Orr et al.
‘Beste praktijk’
Gebruikers hebben de mogelijkheid om te schakelen of 'best practice'-waarden tijdens de berekening moeten worden toegepast of niet. Deze waarden omvatten het volgende:
- Enkele kromming buigen – een extra termijn, M02 + zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt, wordt toegevoegd aan de momentberekening voor slanke staven als de kolom in een enkele kromming buigt:
- Limiet voor slankheid, λlim – absolute maximale waarde van 50 of:
- Biaxiaal buiggebruik van ronde kolommen wordt genomen als de vierkantswortel van de vergelijking 5.39:
- Scheerbaanbreedte bw van ronde kolommen wordt berekend met behulp van de equivalente rechthoek zoals besproken in sectie ‘Berekening van bw’’.
- Biaxiaal afschuivingsgebruik wordt berekend als de resultante van het mono-axiale afschuifgebruik in de ‘Y’- en ‘Z’-assen. EN1992-1-1:2004 biedt geen specifieke richtlijnen voor het overwegen van een betonnen sectie voor biaxiale afschuiving, dus deze waarde wordt gegeven als een conservatieve waarborg:
- Maximale afstand tussen langsstaven ingesteld op 175 mm, waarbij wordt aangenomen dat het vlak van de kolom onder spanning kan staan. Als de beste praktijk niet is geselecteerd, is de standaardwaarde 400 mm, waarbij wordt aangenomen dat de sectie onder druk staat.
- Minimum aantal langsstaven in een cirkelvormige kolom = 6.
- Minimale staafafstand:
| Staafdiameter (mm) | Minimale afstand (mm) |
|---|---|
| 12 | 40 |
| 16 | 45 |
| 20 | 50 |
| 25 | 55 |
| 32 | 70 |
| > 32 | 90 |
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 ‘N’ te berekenen op verschillende diepten van de neutrale as. 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.
- Er worden momenten genomen rond het plastic zwaartepunt van de sectie.
- De betonbloksterkte η.fCD wordt verminderd met 10% voor ronde secties volgens 3.1.7(3).
- 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 λ.X.
Column ontwerp
Ontwerpmomenten
De momenten die worden gebruikt om een betonnen kolom te ontwerpen, zijn afhankelijk van de slankheid van de kolom in de beschouwde as. Als de kolom niet slank is (of ‘gedrongen’), dan hoeft de kolom alleen maar gecontroleerd te worden op eerste orde momenten. De kolom moet ontworpen zijn voor momenten van de tweede orde voor elke as waaromheen hij slank is.
Gebruikers hebben de mogelijkheid om direct tweede orde momenten aan te geven die gebruikt kunnen worden in de berekening. Deze optie is alleen beschikbaar als de kolom slank is.
De workflow voor het berekenen van tweede orde momenten op basis van de eerste orde invoer is als volgt:
Bereken slankheid
Bereken moment
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 getrokken evenwijdig aan de x-as, die deze coördinaat snijdt (N = ontwerp-axiale belasting). De momentcapaciteit wordt genomen op het punt waar deze lijn de interactielijn snijdt.
Biaxiale buigcontrole
Afschuifcapaciteit:
De uitgeoefende afschuifkracht wordt in eerste instantie alleen gecontroleerd aan de hand van de afschuifcapaciteit van het beton. Als de weerstand de toegepaste schuifkracht overschrijdt, vervolgens wordt de capaciteit van de sectie genomen als die van het beton, V Rd = VRd,c.
Als de toegepaste afschuiving groter is dan de capaciteit van het beton, vervolgens wordt de weerstand van het profiel genomen als het minimum van het dwarskrachtwapeningsvermogen en de verbrijzelingssterkte van de hellende betonstijl, V Rd = min[ V Rd,max; V Rd,s ].
De waarden voor VRd,c, V Rd,max en VRd,s worden berekend met behulp van de vergelijkingen in En 1992-1-1:2004 voor rechthoekige profielen. De vergelijkingen voor ronde kolommen zijn afkomstig uit “Afschuifontwerp van ronde betonprofielen met behulp van de Eurocode 2 truss-model”.
Voor beide vormen, de boven- en ondergrenswaarde voor de capaciteit van de betonnen stutten, (V Rd,max) worden bepaald voor cotθ = 1 en kinderbedθ = 2.5 respectievelijk. Als de uitgeoefende schuifkracht VEd groter is dan de bovengrenswaarde, dan cotθ = 2.5 wordt gebruikt om de stuthoek te definiëren. Als de schuifkracht kleiner is dan de ondergrens, kinderbedθ = 1 is gebruikt. Wanneer VEd ligt tussen deze twee waarden, de ontwerphoek van θ wordt iteratief vergroot tot VRd,max > V Ed. Deze hoek wordt gebruikt in de rest van de berekening.
Berekening van bw
De sectiebreedte voor rechthoekige secties wordt genomen als de afmeting loodrecht op de richting van de uitgeoefende schuifkracht. Voor ronde secties, wanneer beste praktijken worden toegepast, Voor het berekenen van de dwarsdoorsnede van de druksteun wordt een ‘equivalente rechthoek’ gebruikt. De breedte van deze rechthoek ‘bw' wordt genomen als de kleinste van de breedte van de cirkelvormige sectie op het zwaartepunt van de drukkoord en de breedte van de cirkelvormige sectie op het zwaartepunt van de trekversterking. Als de beste praktijken niet worden toegepast, de baanbreedte wordt genomen als de diameter van de cirkel.

Benadering van z
Deze calculator gebruikt 0,9d als benadering voor de interne hefboomarm van de sectie bij het berekenen van de dwarskrachtwapeningscapaciteit. Dit is een voorgestelde waarde in EN 1992-1-1:2004 voor leden zonder axiale belasting, en is daarom mogelijk niet accuraat.
Sterkte van betonnen stutten
Met deze calculator kan een kolom worden ontworpen met een axiale spankracht. Bij het berekenen van de capaciteit van de betonnen stutten in clausule 6.2.3(3) (Eq 6.9), de waarde van fCD moet worden aangepast om te voldoen aan de spanningsomstandigheden in de betonstijl. Om dit te doen, de betonsterkte wordt berekend volgens 6.5.2(2), gebruikmakend van sterktereductiefactoren van 0.6.v’ (6.57N).
Afschuifcapaciteit van rechthoekige kolommen
Afschuifcapaciteit van ronde kolommen
Effecten van kruip
Gebruikers hebben verschillende opties om de effecten van kruip te definiëren op de kolom die ze ontwerpen.
Als de kolom niet-slank is, dan kunnen standaardwaarden worden gebruikt in de berekeningen. Hiermee wordt de waarde van ‘A’ ingesteld 0.7 in Vgl. 5.13N voor de slankheidslimiet.
Er zijn geen standaardwaarden gespecificeerd voor de kruipfactor die wordt gebruikt om de kromming te berekenen (KAISI Amerikaans ijzer- en staalinstituut voor koudgevormde staalconstructies) in EN 1992-1-1: 2004. Als wordt vastgesteld dat de kolom slank is, de gebruiker moet zijn eigen waarde invoeren of voldoende gegevens verstrekken om de effectieve kruipverhouding φ te berekenenef.
Annex B of EN 1992-1-1:2004 wordt gebruikt om φ te berekenen(∞,t0). Deze rekenmachine vervangt een quasi-permanent moment voor axiale belasting, omdat dit als vergelijkbaar en eenvoudiger af te leiden wordt beschouwd.
Vuurbestendig
Dit is een optionele controle, ingeschakeld via de optie Brandweerstandscontrole, per IN 1992-1-2, Bijlage C. De methode maakt gebruik van de kolomgeometrie, wapenings- en brandontwerpacties om de vereiste minimale kolomafmetingen en wapeningsasafstand te bepalen, en wordt onafhankelijk rond elke kolomas uitgevoerd met behulp van de overeenkomstige slankheid en excentriciteit. Bijlage C definieert niet welke zijde van een rechthoekig gedeelte de kolombreedte is, dus b wordt conservatief genomen als de minimale kolomafmeting voor beide assen.
- Bijlage C De tabellen C.1 tot en met C.9 zijn alleen in tabelvorm weergegeven voor kolommen die aan meer dan één zijde zijn belicht; er is geen eenzijdige blootstellingsvariant in de tabelmethode, deze optie wordt bij deze controle dus niet aangeboden.
Brandcontrole-ingangen
Voor de te controleren as worden de volgende parameters bepaald:
- Brandwerendheidsklasse
- De slankheid van de kolom, λ
- Niveau van vuurbelasting, n
- Excentriciteit van de vuurbelasting, e
- Mechanische versterkingsverhouding, ω
- Kolombreedte, b (minimale kolomafmeting)
- Afstand wapeningsas, een
Het vuurbelastingsniveau wordt berekend als:
waar fCD en fmeter zijn de gewone (omgeving) ontwerpsterkten van beton en staal.
De excentriciteit van de vuurbelasting wordt berekend op basis van de eerste orde brandontwerpacties rond de as die wordt gecontroleerd, omgezet naar millimeters:
De berekende excentriciteit wordt direct gebruikt om de tabellen van bijlage C te selecteren en te interpoleren (zie “Selectie van bijlage C-tabellen” hieronder). Het wordt niet verminderd; excentriciteiten boven de hoogste tabelwaarde vallen buiten het toepassingsgebied van bijlage C (zie “Brandcontrolecriteria”).
De mechanische wapeningsverhouding wordt berekend als:
De afstand tussen de wapeningsas wordt genomen als de afstand van het blootgestelde betonoppervlak tot het midden van de langswapening.
De voor de brandwering gebruikte kolomslankheid wordt als omgevingswaarde genomen (normale temperatuur) slankheid van de as die wordt gecontroleerd. Bijlage C merkt op dat de notaties, inclusief slankheid, zijn zoals gedefinieerd in artikel 5.3.3. Volgens B.3.1(5), de effectieve lengte bij vuur l0,fi kan worden genomen als l0 als een veilige vereenvoudiging, er wordt hier dus niet een aparte brandspecifieke effectieve lengte berekend.
Criteria voor brandcontrole
Deze module voert alleen brandcontroles uit volgens de tabelmethode in EN 1992-1-2 Bijlage C. Voor betonkolommen buiten dit toepassingsgebied, gebruik de aparte Fire Resistance Design-module.
Bijlage C(1) is van toepassing op kolommen in schoorconstructies met een breedte tot 600 mm en slankheid tot λ = 80 bij standaard brandblootstelling. De tabelmethode wordt niet gebruikt, en de brandcontrole wordt als mislukt gerapporteerd, wanneer:
- De kolom is niet om beide assen geschoord.
- Brandaxiale belasting NEd,fi ≤ 0.
- Slankheid λ > 80.
- Vuurbelastingsniveau n > 0.7.
- Mechanische wapeningsverhouding ω < 0.1 of ω > 1.0.
- Brandexcentriciteit e > ehoog = min(0.5b, 200 mm), de hoogst getabuleerde excentriciteit (Tabellen C.3, C.6 en C.9).
- Waarden onder de laagste getabuleerde slankheid, belastingniveau of excentriciteit worden conservatief genomen als de laagst beschikbare tabelwaarde. Dit is niet conservatief voor de mechanische wapeningsverhouding (een lagere ω vereist grotere afmetingen), dus ω < 0.1 valt buiten het bereik van de tabellen.
- Kolommen breder dan 600 mm worden niet afgewezen: ze overschrijden elke in de tabel opgenomen minimumbreedte, dus de controle wordt bepaald door de asafstand. Cellen gemarkeerd (1) in bijlage C vereisen een breedte groter dan 600 mm en een bijzondere beoordeling van knikken, Daarom worden ze altijd als mislukt gerapporteerd.
Selectie van bijlage C-tabellen
De vereiste brandafmetingen worden verkregen uit de tabellen C.1 tot en met C.9. De juiste tabellen zijn afhankelijk van de mechanische wapeningsverhouding en de brandexcentriciteit. De excentriciteitslimieten die worden gebruikt om de omringende tabellen te selecteren, zijn afhankelijk van de kolombreedte:
De mechanische wapeningsverhouding wordt in aanmerking genomen met behulp van de tabelwaarden:
De excentriciteit en de mechanische wapeningsverhouding identificeren daarom vier omliggende tabellen van C.1 tot C.9 voor interpolatie.
Bijlage C Referentietabellen
Tabellen C.1 tot en met C.9 hieronder (klik op een tabeltitel om uit te vouwen) zijn getranscribeerd vanuit EN 1992-1-2 Bijlage C en geef de minimale kolombreedte bmin (mm) en wapeningsasafstand a (mm) vereist voor een gegeven standaard brandwerendheid R (min), slankheid λ en vuurbelastingsniveau n, voor kolommen die aan meer dan één zijde zijn blootgesteld. Tabellen C.1 tot en met C.3 zijn van toepassing op de mechanische wapeningsverhouding ω = 0.1, Tabellen C.4 tot C.6 tot ω = 0.5, en Tabellen C.7 tot C.9 tot ω = 1.0; binnen elke groep van drie, de tabellen komen overeen met laag, gematigd en hoog eerste orde moment (d.w.z. toenemende excentriciteit van de vuurbelasting), zoals beschreven in “Selectie van bijlage C-tabellen” hierboven. Waar een cel twee alternatieven biedt bmin/een combinaties, beide combinaties zijn een aanvaardbare vereiste.
- * Normaal gesproken, de door EN vereiste dekking 1992-1-1 voor duurzaamheid en binding zal de waarde van a bepalen in plaats van de tabelwaarde.
-
- Vereist een breedte groter dan 600 mm. Er is een bijzondere beoordeling van knik vereist; de rekenmachine rapporteert de brandcontrole als mislukt als een interpolatie door een van deze invoeren gaat (zie “Speciale knikbeoordeling” hieronder).
- Waarden zijn getabelleerd op λ = 30, 40, 50, 60, 70, 80 en n= 0.15, 0.3, 0.5, 0.7; de rekenmachine interpoleert lineair tussen tabelwaarden, zoals beschreven in “Interpolatie van tabelvereisten” hieronder.
Interpolatie van tabelvereisten
De brandeisen worden bepaald met behulp van lineaire interpolatie via vier parameters. Bijlage C(2) maakt lineaire interpolatie tussen de verschillende kolomtabellen mogelijk (ω en e); de rekenmachine interpoleert ook binnen elke tabel voor slankheid en brandbelastingsniveau.
Voor elke geselecteerde bijlage C-tabel:
- De omringende slankheidswaarden worden geïdentificeerd uit λ = 30, 40, 50, 60, 70 en 80.
- De omringende vuurbelastingsniveaus worden geïdentificeerd uit n = 0.15, 0.3, 0.5 en 0.7.
- De eisen worden eerst geïnterpoleerd voor het brandbelastingsniveau.
- De resulterende waarden worden vervolgens geïnterpoleerd voor slankheid.
Dit levert een reeks eisen op uit elk van de vier omliggende bijlage C-tabellen.
De resultaten zijn dan:
- Geïnterpoleerd tussen de onderste en bovenste excentriciteitstabellen.
- Geïnterpoleerd tussen de onderste en bovenste mechanische wapeningsverhoudingen.
Het eindresultaat geeft de vereiste minimale kolomafmeting, bmin, en wapeningsasafstand, een.
- Waar de tabel meer dan één acceptabele combinatie biedt, elke combinatie wordt behouden als alternatieve vereiste.
- Wanneer er sprake is van slankheid, laadniveau, De mechanische wapeningsverhouding of excentriciteit valt buiten of tussen de hierboven gebruikte tabelwaarden, het rapport voegt een opmerking toe onder de brandwerendheidscriteria waarin wordt aangegeven welke waarden niet in de tabel zijn opgenomen en lineair zijn geïnterpoleerd tussen de aangrenzende tabelwaarden in bijlage C, of welke waarden buiten het tabelbereik vallen en direct de dichtstbijzijnde tabelwaarde gebruiken.
Speciale knikbeoordeling
Sommige vermeldingen in de tabel in bijlage C worden geïdentificeerd door de speciale voorwaarde “(1)". Als een interpolatie door een van deze ingangen gaat, het normale tabelresultaat wordt niet gebruikt. De brandcontrole wordt als mislukt gerapporteerd en er is een speciale knikbeoordeling vereist.
Wijzigingslogboek
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.
