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

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.

---

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.