Contribution to analysis of composite steel and concrete columns

Abstract

In the paper, design of composite steel-concrete column according to Eurocode 4 is illustrated on detailed numerical example. The theoretical foundations of the Eurocode 4 design procedure is explained before, in the paper of the same group of authors. The resistance of a composite column subjected to axial compression and biaxial bending is determined. Capacity and stability analysis of the individual composite column under axial compression is based on the use of European buckling curves. The verification of column bearing capacity is based on use of interaction diagram determined from capacity analysis of composite cross-section. Second order effects and effects of creep and shrinkage of concrete are taken into account. For the cross section of fully encased column with I steel section, the dependency of concrete class and reinforcement ratio on ultimate cross section capacity is studied. For this type of composite cross section and 6 different steel sections, the continuous interaction curves are constructed, for common concrete classes. These curves are very practical since simplify the design of composite columns and choice of dimensions of concrete section, steel section and concrete class.

U radu se, na detaljnom brojnom primeru spregnutog stuba kod koga je čelični I profil potpuno obložen betonom, ilustruje proračun nosivosti spregnutih stubova prema važećem evropskom standardu za proračun spregnutih konstrukcija od čelika i betona - Evrokodu 4 koji je detaljno objašnjen u prethodnom radu iste grupe autora. Određena je nosivost spregnutog stuba izloženog samo aksijalnom pritisku i izloženog istovremenom uticaju aksijalnog pritiska i savijanja momentima. Analiza nosivosti, a time i stabilnosti pri aksijalnom pritisku izolovanog stuba bazira se na primeni Evropskih krivih izvijanja. Provera nosivosti pri kombinaciji aksijalnog pritiska i savijanja momentima zasniva se na interakcionoj krivoj koja se određuje pri analizi nosivosti poprečnog preseka posmatranog stuba. Uzeti su u obzir uticaji drugog reda kao i uticaji skupljanja i tečenja betona. Za poprečni presek spregnutog stuba kod koga je čelični I profil potpuno obložen betonom, prikazan je uticaj marke betona i procenta armiranja na graničnu nosivost poprečnog preseka. Za dati tip spregnutog poprečnog preseka i nekoliko valjanih čeličnih profila, konstruisane su kontinualne krive interakcije za uobičajene klase betona. Ove krive su vrlo pogodne za praktičnu primenu i olakšavaju dimenzionisanje spregnutih stubova, budući da pojednostavljuju izbor dimenzija betonskog dela preseka, čeličnog profila i klase betona.