volledige ACI

SkyCiv Concrete Column Design-module – Resultaten over de volledige breedte

Overzicht

De Concrete Column Design module enables the design of reinforced, non-prestressed concrete columns directly from SkyCiv S3D models in accordance with the following standards:

ALS 3600:2018 – Australië
CSA A23.3:24 – Canada
ACI 318-25 – Verenigde Staten (metrisch en imperiaal)
IN 1992-1-1:2004 – Europa
NZS 3101.1:2006 – Nieuw-Zeeland

The module automatically identifies concrete columns and transfers model geometry, materiaaleigenschappen:, analysis forces, and relevant design inputs to the corresponding Snel ontwerp rekenmachine. Users can configure longitudinal and shear reinforcement, project-wide or column-specific design parameters, and braced or unbraced (zwaaien) conditions for each bending direction.

Design checks use linear static analysis and code-specific simplified slenderness methods, inclusief vergroting van het zwaaimoment waar ondersteund. 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.

Beginnen

SkyCiv Betonkolomontwerp – Openingsmodule — Module Ontwerp betonkolom openen.

De module is georganiseerd in een reeks tabbladen die u van links naar rechts door het ontwerpproces leiden:

Details – Projectgegevens invoeren, inclusief de projectnaam, bedrijf, ontwerper, cliënt, en notities.
Het is gebaseerd op de secties die u hebt gekozen en toegepast op uw model. In de AISI-ontwerpmodule – Definieer standaardontwerpparameters voor alle kolommen, inclusief betonafdekking, vloeigrens van staal, beton kwaliteit, effectieve lengtefactoren, en codespecifieke instellingen.
Secties – Sectiespecifieke eigenschappen bekijken en configureren, inclusief deksel, vloeigrens van staal, en betonkwaliteit. Genereer en bekijk een voorbeeld van langs- en dwarswapeningsopstellingen voor elke sectie.
Kolommen – Bekijk de betonkolommen die automatisch worden geïdentificeerd in uw S3D-model. Wapeningsvoorzieningen toewijzen, effectieve lengtefactoren, en verstevigingscondities voor individuele kolommen.
Ladingen – Selecteer de belastingscombinaties uit uw S3D-model die u wilt meenemen in de ontwerpcontroles.
δs (Slingerfactor) – Verdiepingen definiëren en vergrotingsfactoren voor zwaaimomenten berekenen. Dit tabblad is beschikbaar voor AS 3600, CSA A23.3, en ACI 318. Zien Zwaai kolommen en verdiepingen.
Resultaten – Herziening van de benuttingsratio’s, detailcontroles, en ontwerprapporten na het uitvoeren van de ontwerpcontrole.

Het is gebaseerd op de secties die u hebt gekozen en toegepast op uw model. In de AISI-ontwerpmodule

SkyCiv Betonkolomontwerpmodule – Tabblad Parameters — Ontwerp van betonnen kolommen – Tabblad Parameters.

De Het is gebaseerd op de secties die u hebt gekozen en toegepast op uw model. In de AISI-ontwerpmodule tabblad definieert de standaardontwerpinstellingen die voor het hele project worden toegepast. Elke parameter bevat een Overschrijven keuze. Indien ingeschakeld, de opgegeven waarde heeft voorrang op eventuele corresponderende instellingen die zijn gedefinieerd op de tabbladen Secties of Kolommen. Wanneer uitgeschakeld, meer specifieke waarden op sectieniveau of kolomniveau hebben voorrang. Gemeenschappelijke ontwerpparameters omvatten:

Hoes – Duidelijke betondekking tot wapening.
Streksterkte van staal en betonkwaliteit – Standaard materiaaleigenschappen toegepast waar sectiespecifieke waarden niet zijn gedefinieerd.
Effectieve lengtefactor (k) – Standaard effectieve lengtefactoren gespecificeerd voor elke buigas.
Sway-richtingen – Definieer of alle kolommen in de structuur geschoord zijn.

Voor specifieke ontwerpnormen zijn aanvullende parameters beschikbaar:

ALS 3600 – Maakt handmatige specificatie van de vergrotingsfactor van het zwaaimoment mogelijk (δs) in plaats van het uit het model te berekenen.
IN 1992-1-1 – Biedt kruipgerelateerde instellingen, inclusief de mogelijkheid om direct een kruipverhouding op te geven of deze te berekenen aan de hand van de laadleeftijd, relatieve vochtigheid, cement klasse, en omgevingstemperatuur.

Secties en versterking

SkyCiv Betonkolomontwerp - Automatische generatie van wapening — Wapeningsarrangementen genereren en bekijken in de module Betonkolomontwerp.

De Secties op het tabblad wordt elke sectie weergegeven die is gekoppeld aan de geselecteerde betonkolommen. Voor elke sectie, u kunt de betondekking bekijken of wijzigen, vloeigrens van staal, en betonkwaliteit, evenals het genereren en bekijken van de beschikbare langs- en dwarskrachtwapeningsopstellingen. Wapening kan vervolgens worden toegewezen aan individuele kolommen via de Kolommen tabblad met behulp van een van twee benaderingen:

Toegewezen versterking – Selecteer een specifieke wapeningsindeling voor een kolom. Tijdens de ontwerpcontrole wordt alleen de geselecteerde opstelling beoordeeld.
Niet-toegewezen versterking (Optimalisatie) – Laat de wapening niet toegewezen om alle gegenereerde arrangementen voor de overeenkomstige sectie te evalueren. De module identificeert en rapporteert de optimale regeling.

Zwaai kolommen en verdiepingen

SkyCiv Betonkolomontwerpmodule – Tabblad Kolommen — Ontwerp van betonnen kolommen – Tabblad Kolommen.

Kolommen kunnen worden geclassificeerd als vastgebonden of ongeschoord (zwaaien) onafhankelijk voor elke buigrichting via het tabblad Kolommen. Deze classificaties zijn door de gebruiker gedefinieerde ontwerpaannames en hoeven niet direct overeen te komen met de ondersteuningsomstandigheden die zijn gespecificeerd in het structurele rekenmodel. Voor AS 3600, CSA A23.3, en ACI 318, vergrotingsfactoren voor zwaaimomenten (δs) kan worden berekend met behulp van de modelgeometrie en toegepaste belastingen. Om deze berekening uit te voeren, kolommen moeten eerst worden toegewezen verdiepingen. Bij de berekening wordt rekening gehouden met de gecombineerde axiale belastingen en kritische knikbelastingen van de niet-verstevigde kolommen binnen elke verdieping. Gebruik de δs tabblad naar:

Verdiepingen toewijzen – Groepeer kolommen in verdiepingen op basis van hun hoogte.
Bereken sway-factoren – Voer de δs-berekening uit voor de geselecteerde belastingscombinaties.
Resultaten bekijken – Bekijk de berekende δs-factoren voor elke verdieping, belasting combinatie, en buigrichting.

Eenmaal berekend, de sway-factoren worden automatisch behouden en gebruikt bij daaropvolgende ontwerpcontroles en rapporten. Herberekening is alleen nodig als het constructiemodel of de ontwerpinvoer verandert of als u ervoor kiest de berekening opnieuw uit te voeren.

Ontwerptheorie en analysemethodologie

Algemene ontwerpbenadering

De module Betonkolomontwerp maakt gebruik van een driedimensionaal lineaire statische analyse om leden van de eerste orde te verkrijgen, momenten en verplaatsingen voor de geselecteerde belastingscombinaties. Vervolgens wordt de slankheid van de kolom geëvalueerd, waar vereist en toegestaan door de geselecteerde ontwerpnorm, omvat tweede-orde-effecten met behulp van vereenvoudigde ontwerpprocedures voor leden.

SkyCiv Betonkolomontwerpmodule – Workflow — Ontwerpworkflow voor betonnen kolommen.

Eerste-orde- en tweede-orde-effecten

Een lineaire statische analyse van de eerste orde berekent het evenwicht met behulp van het origineel, onvervormde geometrie. Het omvat niet direct extra momenten veroorzaakt door verplaatsing onder axiale belasting. Deze tweede-orde-effecten worden gewoonlijk onderscheiden als::

Lokale P-δ-effecten: Extra buiging veroorzaakt door kromming van een individuele kolom tussen de uiteinden.
Globale P-Δ-effecten: Extra buiging veroorzaakt door relatieve translatie van kolomuiteinden, inclusief drift tussen verdiepingen.

Codespecifieke vereenvoudigde ontwerpmethoden kunnen deze effecten benaderen zonder een volledige geometrisch niet-lineaire analyse, op voorwaarde dat aan hun aannames en toepasbaarheidsgrenzen wordt voldaan. Het onderscheid tussen lokale en mondiale effecten is belangrijk: een berekening van de slankheid van de leden zorgt niet noodzakelijkerwijs voor mondiale structurele stabiliteit.

Effectieve lengte en stijfheid van de leden

De effectieve lengtefactor weerspiegelt de invloed van eindbeperking en zwaaigedrag op de gevoeligheid van een kolom voor knikken. In-moment vergrotingsmethoden, de kritische belasting neemt doorgaans de vorm aan:

{P.}_{c} = \frac{{Pi}^{2} (NEE)_{eff}}{{(k L)}^{2}}

P_c = \frac{\pi^2(NEE)_{\wiskunde{eff}}}{(kl)^ 2}

Hier, P._cis de kritische knikbelasting, (NEE)_effis de door de code voorgeschreven effectieve buigstijfheid, k is de effectieve lengtefactor, en L is de niet-ondersteunde lengte. De stijfheidsvoorzieningen kunnen scheurvorming mogelijk maken, versteviging en langdurige belasting. Effectieve lengtefactoren worden onafhankelijk gespecificeerd voor de relevante buigrichtingen.

Verstevigd en zwaaiend ontwerp

SkyCiv betonkolomontwerp – CSA A23.3 Berekening van de slingeringsfactor — CSA A23.3 Berekening van de zwaaifactor (vergelijkbaar voor AS300 en ACI 318).

Verstevigd (niet-zwaai) kolommen worden tegengehouden tegen significante relatieve laterale translatie van hun uiteinden. Hun vereenvoudigde ontwerp richt zich voornamelijk op de kromming van lokale leden. Ongeschoord (zwaaien) kolommen kunnen ook mondiale verplaatsingseffecten ondervinden. Voor AS 3600, CSA A23.3 en ACI 318, de module berekent de zwaaivergrotingsfactoren met behulp van de axiale belastingen op verdiepingsniveau en de kritische knikbelastingen van de zwaaibestendige kolommen. Deze factoren worden verwerkt in de relevante codespecifieke ontwerpmomenten. Lokale lideffecten worden waar nodig afzonderlijk gecontroleerd. Verstevigde en niet-verstevigde classificaties zijn ontwerpaannames die door de ingenieur worden aangeleverd. Ze moeten consistent zijn met het feitelijke structurele stabiliteitssysteem, niet alleen de steunsymbolen in het analytische model.

Ontwerpstandaardmethoden

ALS 3600:2018 — Australië

Referentie: Clausule 10.4 — Ontwerp van slanke kolommen.

Verstevigde kolommen (Clausule 10.4.2): Het toepasselijke eerste-ordemoment wordt waar nodig uitvergroot, met behulp van de ontwerp-axiale kracht, momentenverdeling, kritische knikbelasting en voorgeschreven effectieve stijfheid en lengte.

Ongeschoorde kolommen (Clausule 10.4.3): Het ontwerp houdt rekening met zwaaieffecten via de toepasselijke zwaaivergrotingsvoorzieningen, evenals de slankheid van de leden. De module berekent de zwaaifactoren van verdiepingen met behulp van de gecombineerde axiale belastingen en kritische knikbelastingen van zwaaibestendige kolommen. Vervolgens wordt conform de code het toepasselijke ontwerpmoment bepaald. Beperkingen: De vereenvoudigde procedures zijn alleen geldig binnen het gespecificeerde toepassingsgebied van de norm. Complexe mondiale instabiliteit of omstandigheden die daarbuiten vallen vereisen een aparte aanpak, geschikte stabiliteitsbeoordeling.

NZS 3101.1:2006 — Nieuw-Zeeland

Referentie: Clausule 10.3.2 — Slankheidseffecten in kolommen.

Verstevigde kolommen (Clausule 10.3.2.3): In aanmerking komende kolommen kunnen de vereenvoudigde momentvergrotingsprocedure gebruiken. De toepasbaarheid is afhankelijk van de voorgeschreven slankheid, relatieve verplaatsing en beperkingen in de plasticregio. Waar slankheidseffecten niet kunnen worden verwaarloosd onder Clausule 10.3.2.3.4, momenten worden vergroot onder Clausule 10.3.2.3.5 met behulp van de axiale kracht, kritische knikbelasting en momentverdeling.

Ongeschoorde kolommen (Niet ondersteund): De vereenvoudigde vergrotingsmethode met geschoorde kolommen is geen algemene sway-frame-procedure. Leden die buiten het toepassingsgebied vallen, hebben een alternatieve methode nodig die door de standaard is toegestaan, inclusief structurele analyse van de tweede orde waar nodig. Beperkingen: Ontwerp van elementen van de eerste orde alleen garandeert niet dat een kolom zonder schoor of een staaf die niet in aanmerking komt voor de vereenvoudigde methode voldoet aan de eisen.

IN 1992-1-1:2004 —Eurocode 2

Referentie: Clausule 5.8 — Analyse van tweede-orde-effecten met axiale belasting. Eurocode 2 maakt algemene niet-lineaire analyse mogelijk (Clausule 5.8.6), nominale stijfheid (Clausule 5.8.7) en nominale kromming (Clausule 5.8.8). De module maakt gebruik van de nominale krommingsmethode voor individuele kolomeffecten. Slankheid (Clausule 5.8.3): De slankheid van het lid is λ = l₀/ik, waar l₀is de effectieve lengte en i is de draaistraal van het ongescheurde betongedeelte. De beperkende slankheid van de code bepaalt of tweede-orde-effecten van leden mogen worden verwaarloosd. Nominale kromming (Clausule 5.8.8): Kolommen die als slank worden beschouwd, moeten voor een extra moment worden ontworpen, zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt:

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

Mondiale stabiliteit: De nominale krommingmethode richt zich voornamelijk op effecten op lidniveau. Er moet worden aangetoond dat de mondiale tweede-orde-effecten verwaarloosbaar zijn of afzonderlijk in aanmerking worden genomen onder Clausule 5.8; het vereenvoudigde criterium in Clausule 5.8.3.3 is alleen beschikbaar als aan de voorwaarden is voldaan. Er moet ook rekening worden gehouden met de toepasselijke nationale bijlagebepalingen.

CSA A23.3:24 —Canada

Referentie: Clausules 10.13–10.16 — Slankheidseffecten.

Niet-zwaaiende kolommen (Clausule 10.15): Lidmomenten worden waar nodig vergroot met behulp van de momentenverdeling van de eerste orde, axiale kracht, effectieve lengte en voorgeschreven effectieve stijfheid.

Zwaai kolommen (Clausule 10.16): De code combineert niet-slingerende en vergrote eindmomentcomponenten van de eerste orde:

M_1 = M_{1ns} + \

delta_s M_{1s}

M_{2} = M_{2 n s} + d_{s} M_{2 s}

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

De module maakt gebruik van de vereenvoudigde, op kritische belasting gebaseerde sway-vergrotingsmethode van Clause 10.16.3.2:

\

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

Hier, ΣP_fvertegenwoordigt de totale verticale belastingen in de verdieping en ΣP_cde som van de kritische knikbelastingen van zwaaiende kolommen. De kritische belastingen worden berekend met behulp van de voorgeschreven effectieve lengtes en stijfheden. Beperkingen: De werkwijze vereist een passende scheiding van zwaai- en niet-zwaaimomentcomponenten, geschikte stabiliteitsinformatie op verdiepingsniveau, en aanvullende lokale slankheidscontroles, indien van toepassing.

ACI 318-25 — Verenigde Staten

Referentie: Sectie 6.6.4 — Slankheidseffecten, Momentvergrotingsmethode.

Niet-zwaaiende kolommen (Sectie 6.6.4.5): De lidmomentvergrotingsmethode maakt gebruik van de momentverdeling van de eerste orde, axiale kracht en kritische knikbelasting. De algemene uitdrukking is:

M_{c} = d M_{2}

M_c = \delta M_2

\

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

Hier, C_mhoudt rekening met momentverdeling, P._uis de meegerekende axiale kracht, en P_cis de kritische knikbelasting. Minimummoment en andere codevereisten zijn ook van toepassing.

Zwaai kolommen (Sectie 6.6.4.6): Het ontwerp combineert eersteklas non-sway-momenten en vergrote sway-momenten:

M_1 = M_{1ns} + \

delta_s M_{1s}

M_{2} = M_{2 n s} + d_{s} M_{2 s}

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

De module maakt gebruik van de vereenvoudigde, op kritische belasting gebaseerde sway-vergrotingsprocedure:

\

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

Beperkingen: Vereenvoudigde verdiepingsvergroting is voornamelijk gebaseerd op vlak-frame-gedrag.

Samenvatting van ontwerpmethoden

Ontwerp standaard	Verstevigd / niet-zwaai	Ongeschoord / zwaaien
ALS 3600:2018	Momentvergroting — 10.4.2	Zwaaivergroting — 10.4.3
NZS 3101.1:2006	Geschikte vergroting met verstevigde kolommen — 10.3.2.3	Alternatief toegestaan analyse-/ontwerptraject
IN 1992-1-1:2004	Nominale kromming — 5.8.8	Kromming van leden; mondiale stabiliteit afzonderlijk geverifieerd
CSA A23.3:24	Momentvergroting — 10.15	Zwaaivergroting — 10.16
ACI 318-25	Momentvergroting — 6.6.4.5	Zwaaivergroting — 6.6.4.6

Reikwijdte en beperkingen

De module past in de code voorgeschreven vereenvoudigde slankheidsmethoden toe na lineaire statische analyse. Het voert geen algemene geometrisch niet-lineaire analyse uit of onafhankelijk elke mogelijke mondiale instabiliteitsmodus verifiëren. De ingenieur moet daarvoor zorgen:

Verstevigingsclassificaties, effectieve lengtes en beperkingen weerspiegelen het daadwerkelijke structurele gedrag.
Toepasselijke lidstijfheid, Er wordt voldaan aan de aannames van kruip en aanhoudende belasting.
Bij de zwaaivergroting wordt gebruik gemaakt van de benodigde verdiepingsbelastingen, zwaaibestendige leden en momentcomponenten.
Er wordt voldaan aan alle codespecifieke limieten en deelnamevereisten.
Aanzienlijke torsie, onregelmatig of anderszins complex mondiaal stabiliteitsgedrag wordt waar nodig geëvalueerd met een passende aanvullende methode.

Waar de vereenvoudigde procedure niet is toegestaan, een passende tweede-orde-analyse of een andere door de code toegestane ontwerproute is vereist.

Het uitvoeren van de ontwerpcontrole

SkyCiv Betonkolomontwerpmodule – Knop Controleren — Ontwerp van betonnen kolommen – Voer een ontwerpcontrole uit.

Klik Controleren, bevindt zich rechtsboven in de tabbladnavigatie, om de ontwerpcontroles uit te voeren voor alle geselecteerde kolommen en belastingscombinaties. Voordat de ontwerpcontrole kan plaatsvinden, aan de volgende eisen moet worden voldaan:

Aan elke geselecteerde kolom moet een geldige wapeningsindeling zijn toegewezen, of deze moet expliciet niet worden toegewezen voor wapeningsoptimalisatie.
Verdiepingstoewijzingen moeten compleet zijn waar nodig voor berekeningen van de vergroting van het slingermoment.

De Controleren knop blijft uitgeschakeld totdat aan alle toepasselijke vereisten is voldaan. Als de knop is uitgeschakeld, Beweeg erover om de openstaande vereisten te bekijken.

Resultaten lezen

Na het voltooien van een ontwerpcontrole, de Resultaten tabblad toont de ontwerpresultaten voor elke kolom en geselecteerde belastingscombinatie. Resultaten omvatten:

Axiaal gebruik – Regelende axiale ontwerpverhouding.
Biaxiaal buiggebruik – Beheersing van de biaxiale momentontwerpverhouding (geselecteerde ontwerpnormen).
Gebruik van afschuiving (Jij/Vz) – Regelende schuifontwerpverhoudingen voor elke richting.
Detailleringscontrole – Geslaagd/mislukt-status voor de toepasselijke vereisten voor wapeningsdetaillering.
Algemene bestuursratio – De hoogste bestuursgebruiksratio, waarbij het controlerende element bovenaan de resultatentabel wordt geïdentificeerd.

Gedetailleerde rapporten zijn beschikbaar op zowel individueel kolom- als projectniveau:

Individueel kolomrapport – Selecteer een kolom- en belastingcombinatie om de gedetailleerde ontwerpberekeningen en resultaten ervan te bekijken.
Samenvattingsverslag – Klik Overzicht om een geconsolideerd rapport over het project te genereren en te downloaden.

In de 3D-modelweergave worden kolommen ook kleurgecodeerd op basis van hun geldende gebruiksratio's, waardoor het gemakkelijk wordt om kolommen te identificeren die hun ontwerpcapaciteit benaderen of overschrijden.

Ontwerplogboek

De Ontwerplogboek knop, naast gelegen Controleren, opent de Ledenontwerplogboek. Dit logboek houdt een geschiedenis bij van waarschuwingen en fouten die zijn geregistreerd tijdens recente ontwerpcontroles, helpt u bij het identificeren en oplossen van problemen die van invloed kunnen zijn op de resultaten. Typische logboekvermeldingen zijn onder meer:

Ontbrekende belastinggevallen of combinaties.
Voer waarden in die buiten het toegestane bereik liggen en die automatisch zijn aangepast.
Kolommen uitgesloten van een ontwerpcontrole vanwege ongeldige of onvolledige gegevens.

De knop Ontwerplogboek wordt gemarkeerd wanneer de laatste ontwerprun een nieuwe waarschuwing of fout genereert.

Wijzigingslogboek

November 2026 – Eerste uitgave.

Feedback

We werken voortdurend aan het verbeteren en uitbreiden van onze ontwerptools. Als u suggesties heeft, functieverzoeken, of feedback, stuur ze gerust door Bibliotheek → Rekenmachine-info → Feedback