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0025-D-DBV-AK Software-Design of a reinforced concrete column using the nominal curvature method
An example by the working group DBV-Arbeitskreis Software für Baustatik
The example was created by
and published on 19.09.2018 on
published. You can find it at https://evadat.com/en/bsp/0025/.
D0Classification
- ClassD · Standards-based verification example
- Structural system typeSpecial component
- MechanicsStatics - first-order theory
- Material lawElastic
- MaterialConcrete/reinforced concrete/prestressed concrete
- Verification formatUltimate limit state verification
- StandardDIN EN 1992
D1Problem description
The verification example corresponds to Example 10 in [1, S. 10-1 ff.]. The following section therefore largely omits details and background information. Only the relevant input values for the design are given.
D1.1Task description
A reinforced concrete cantilever support must be designed at normal temperature in accordance with the GZT (German Design Guidelines) as per DIN EN 1992-1-1/NA:2013-04. [2] based on DIN EN 1990/NA:2010-12 [3].
D1.2Theoretical foundations
The design shall be carried out in accordance with the method using nominal radii as set out in DIN EN 1992-1-1, Section 5.8.8, taking into account creep via φeff in accordance with Section 5.8.4.
D1.3System
The column is located within a three-span flat hall frame. The frame consists of four cantilever columns and three individual trusses hinged to them. The column in question is one of the two end columns.

The frame effect is only taken into account for the horizontally acting wind load by applying previously determined coupling forces at the column head. In addition, horizontal column forces are applied for the vertical loads to compensate for the displacements at the column heads resulting from the eccentric application of loads at the column heads (symmetry of deformation).

For the design analysis, the edge column is modelled as a single column: an elastically fixed cantilever column subjected to uniaxial loading in the transverse direction of the hall.
The column height is taken to be the height of the beam supports above the top of the foundation (lcol = 6.20 m). The overhang is taken into account by applying the appropriate loads from dead weight and wind.

Foundation rotation is defined in [1, S. 10-1 ff.] approximated by increasing the buckling length coefficient to ß = 2.1 (instead of ß = 2.0). This corresponds to an elastic
Clamping at the base using a torsion spring Cρ = 340,000 kNm.
D1.4Material
D1.5Effects
Continuous loads (ΥG =1.35)
Variable loads (ΥQ =1.5)
→ horizontal line load over the height of the column
→ Edge moment and edge load based on a cantilever length of h = 1.90 m
Coupling force (see 1.3)
Das Verifizierungsbeispiel entspricht dem Beispiel 10 in [1, S. 10-1 ff.]. Im Folgenden wird daher auf die Wiedergabe von Einzelheiten und Hintergründen weitgehend verzichtet. Es werden ausschließlich die relevanten Eingangswerte für die Bemessung wiedergegeben.
D1.1Aufgabenstellung
Zu bemessen ist eine Stahlbetonkragstütze bei Normaltemperatur im GZT nach DIN EN 1992-1-1/NA:2013-04 [2] auf Grundlage von DIN EN 1990/NA:2010-12 [3].
D1.2Theoretische Grundlagen
Die Bemessung soll nach dem Verfahren mit Nennkrümmungen nach DIN EN 1992-1-1, Abschnitt 5.8.8, mit Berücksichtigung des Kriechens über φeff entsprechend Abschnitt 5.8.4., erfolgen.
D1.3System
Die Stütze befindet sich in einem 3-feldrigen ebenen Hallenrahmen. Der Rahmen wird durch 4 Kragstützen und 3 auf diesen gelenkig aufgelagerten Einzelbindern gebildet. Die betrachtete Stütze ist dabei eine der beiden Randstützen.

Die Rahmenwirkung wird nur für die horizontal einwirkende Windlast durch den Ansatz vorab ermittelter Koppelkräfte am Stützenkopf berücksichtigt. Zusätzlich werden für die Vertikallasten horizontale Stützkräfte angesetzt, welche die Stützenkopfverschiebungen infolge der exzentrischen Lasteinleitung am Stützenkopf kompensieren (Symmetrie der Verformung).

Die Randstütze wird für den Nachweis als Einzelstütze als elastisch eingespannte und in Hallenquerrichtung einachsig beanspruchte Kragstütze modelliert.
Als Stützenhöhe wird die Höhe der Binderauflager über OK Fundament angenommen (lcol = 6,20 m). Der Überstand wird durch den Ansatz entsprechender Lasten aus Eigengewicht und Wind berücksichtigt.

Eine Fundamentverdrehung wird in [1, S. 10-1 ff.] näherungsweise über eine Vergrößerung des Knicklängenbeiwertes auf ß=2,1 (anstatt ß=2,0) berücksichtigt. Dies entspricht einer elastischen
Einspannung am Fußpunkt mit einer Drehfeder Cρ = 340000 kNm.
D1.4Material
D1.5Einwirkungen
Ständige Einwirkungen (ΥG =1.35)
Veränderliche Einwirkungen (ΥQ =1.5)
→ horizontale Linienlast über die Stützenhöhe
→ Randmoment und Randlast aus Überstand h= 1,90 m
Koppelkraft (siehe 1.3)
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Register hereD5References
- [1] Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein e. V.: Beispiele zur Bemessung nach Eurocode 2. Band 1: Hochbau. Berlin: Ernst & Sohn. 2011. ISBN 978-3-433-01877-4.
- [2] DIN EN 1992-1-1/NA:2013-04: Nationaler Anhang zu DIN EN 1992-1-1:2011-01 - Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau.
- [3] DIN EN 1990/NA:2010-12: Nationaler Anhang zu DIN EN 1990:2021-10 - Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung.
- [4] Kordina, K.; Quast, U.: Bemessung der Stahlbeton- und Spannbetonbauteile nach DIN 1045-1:2001-07 - Teil II: Bemessung von schlanken Bauteilen für den durch Tragwerksverformungen beeinflussten Grenzzustand der Tragfähigkeit - Stabilitätsnachweis. In: Josef Eibl: Beton-Kalender. Berlin: Ernst & Sohn. 2002.
Additional literature
- DIN EN 1990:2010-12: Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung.
Editors
FRILO Software GmbH (Stuttgart, Germany)
RIB Software GmbH (Stuttgart, Germany)
Dlubal Software GmbH (Tiefenbach, Germany)
SOFiSTiK AG (Garching, Germany)