Design of slender RC columns according to Eurocode and Polish code compared with the improved numerical method

• Autorzy: Klempka K. , Knauff M.

Warianty tytułu

PL

Obliczanie słupów żelbetowych według Eurokodu i polskich norm w porównaniu z uściślonym modelem numerycznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article describes the improved method of numerical calculation of load bearing capacities of slender RC columns. The improved method is based, as much as possible, on the fundamental assumptions of Eurocode concerning properties of concrete and steel as well as methods for calculating the stress-strain relation and curvature. In the first step the increase of the moments (II order theory) due to short-term and long-term deformations caused by the long-term loading in the limits of linear creep of concrete are taken into-account. Then the short-term loading is increased and the ultimate moment according to the II order theory is calculated. Calculations are done taking into account step-by-step analysis of the consecutive increments of loading, strain and, resulting from them, changes in the column's stiffness. The results of the calculations obtained using the improved method were compared with the columns' load bearing capacities calculated according to Eurocode and Polish codes. The main emphasis was put on the analysis of the influence of slenderness and creep. Numerous comparisons of the results show that in case of B20 concrete, methods based on nominal stiffness (PN02, EC2/02I) are well-calculated. In case of B60 concrete, the results of these methods are incompatible and only load-bearing capacity calculated according to Eurocode (EC2/02I) is not greater than the one calculated according to the improved method. The least credible was the nominal curvature method (EC2/02II); load baring capacity calculated according to this method may be larger than the one calculated according to the improved method.

PL

Opisano opracowaną przez autorów "uściśloną" metodę numerycznego wyznaczania nośności granicznej słupów żelbetowych. Metoda ta jest oparta - na tyle, na ile to możliwe - na podstawowych założeniach Eurokodu, określających właściwości betonu i stali oraz sposoby obliczania krzywizny i nośności przekroju. Zakłada się, że słup jest obciążony mimośrodowo siłą działającą długotrwale. W chwili przyłożenia obciążenia powstają początkowe odkształcenia, które następnie rosną w wyniku pełzania betonu, co powoduje zmiany momentów zginających (teoria II rzedu). "Po nieskończenie długim czasie" powiększa się (w krótkim okresie czasu) siłę ściskającą i moment zginający o przyrosty wynikające z obciążeń krótkotrwałych i związane z nimi momenty drugiego rzędu, aż do wyczerpania nośności słupa. Obliczenia wykonuje się analizując krok po kroku kolejne przyrosty obciążenia i odkształceń oraz związane z nimi zmiany sztywności słupa, stosując całkowanie numeryczne. Z wynikami uzyskanymi metodą "uściśloną" porównano nośność graniczną słupów wyznaczoną według Eurokodu i polskiej normy, kładąc szczególny nacisk na analizę wpływu smukłości i wpływu pełzania betonu. Liczne porównania wyników obliczeń wykazują, że dla betonu B20 metody oparte na nominalnej sztywności (PN02, EC2/I) są dobrze wykalibrowane. Dla betonu B60 zgodność jest gorsza i tylko nośność wg Eurokodu (EC2/I) nie przekracz nośności wyznaczonej "ściśle". Najmniej wiarygodna okazała się metoda nominalnej krzywizny (EC2/II); nośność obliczona tą metodą może być większa od obliczonej ściśle.

Słowa kluczowe

EN

reinforced concrete; column; numerical method; Eurocode

PL

obliczanie; słup żelbetowy; Eurokody; norma polska; model numeryczny; beton zbrojony

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 51, nr 1
• Strony: 23--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il.

Twórcy

autor

Klempka K.

• Olsztyn University Warmia and Mazury, Faculty of Engineering and Technical Sciences, Olsztyn

autor

Knauff M.

• Faculty of Civil Engineering, Warsaw University of Technology

Bibliografia

• 1. ENN 1992-1-1: Design of Concrete Structures, Part 1-1: General Rules and Rules for Buildings, December 1991.
• 1a. prEN 1992-1-1: Design of Concrete Structures, Part 1: General Rules and Rules for Buildings, July 1999.
• 1b. prEN 1992-1-1: Design of Concrete Structures, Part 1: General Rules and Rules for Buildings, October 2001.
• 1c. prEN 1992-1-1: Design of Concrete Structures, Part 1: General Rules and Rules for Buildings, December 2004.
• 2. U. QUAST, Dimensioning of slender elements related to ultimate limit states influenced by structural deformations - stability check. Concrete Structures Euro-Design Handbook, Ernst & Sohn, 1994/96.
• 3. Podstawy projektowania konstrukcji żelbetowych i sprężonych według Eurokodu 2, Projekt badawczy KBN nr 0563/S1/94/07 (kierownik - M. Knauff) - maszynopis.
• 4. CEB Design Manual - Structural effects of time-dependent behaviour of concrete, Bulletin d'Information, 136, 1980.
• 5. A. CZKWIANIANC, M. KAMIŃSKA, Metoda nieliniowej analizy żelbetowych elementów prętowych, PAN, KILiW, IPPT, Studia z zakresu Inżynierii, 36, Warszawa 1993.
• 6. P. KORZENIOWSKI, Analiza mimośrodowo ściskanych smukłych słupów żelbetowych, Praca doktorska, Politechnika Gdańska, Gdańsk 1996.
• 7. P. KORZENIOWSKI, Effectiveness of increasing load-bearing capacity of RC columns by raising the strength of concrete and amount of reinforcement, Archives of Civil Engineering, 43, 2, 1997.
• 8. W. KUKULSKI et al., Obliczanie konstrukcji żelbetowych i sprężonych metodą stanów granicznych wg PN-76/B-03264, Arkady, Warszawa 1977.
• 9. Z. SULIMOWSKI, A. KRÓL, Obliczanie nośności smukłych słupów żelbetowych metodą porównania sił wewnętrznych, XXVI Konf. Naukowa KILiW PAN i KN PZITB, vol. III. Krynica 1980.
• 10. K. KORDINA, Langzeitversuche an Stahlbetonstutzen, DafStb, H.250, Berlin 1975.
• 11. K. KLEMPKA, M. KNAUFF, Design of slender RC columns - Eurocode 2, Polish standards and the numerical model of the column behaviour, AMCM 4th International Conference, Kraków 2002.
• 12. K. KLEMPKA, Obliczanie nośności smukłych żelbetowych elementów ściskanych. Praca doktorska, Politechnika Warszawska, Warszawa 2002.