В процессе проектирования в столбце под воздействием RC сжатие и изгибе программа проверяет независимо трех поперечных сечений вдоль Высота столбца: верхний, нижний и располагается в главной детали (точное положение этого сечения определяется центральной момента в соответствии с правилами отдельных кодов).
В зависимости от требований норм положение поперечного сечения, а также, является ли эта колонна свободной или несвободной, определяют, учитываются ли в данном сечении второстепенные эффекты (очевидно, если коэффициент гибкости превышает предельное значение, указанное в нормах).
Для большинства норм железобетона поступают следующим образом:
- для конструкций с несвободными узлами – влияние гибкости может учитываться в центральном поперечном сечении колонны, это влияние на ее концах не принимается во внимание;
- для конструкций со свободными узлами гибкости влияние гибкости учитывается одинаково для каждого поперечного сечения.
Исключением являются, например, нормы Великобритании BS, согласно которым влияние гибкости учитывается также на концах колонны с несвободными узлами. Нормы ACI и CSA разрешают дополнительно увеличивать влияние гибкости для центрального поперечного сечения конструкции со свободными узлами.
Для этого выполняются три расчета поперечных сечений арматуры. Арматура рассчитывается в итеративном процессе. Количество итераций увеличивается до тех пор, пока программа не примет арматуру, которая обеспечит такую несущую способность во всех трех колонках поперечных сечений для каждого сочетания.
Под расчетным сочетанием понимают пару, состоящую из набора сочетаний нагрузки и положения поперечного сечения, для которого достигается самый большой коэффициент.
Три набора сил (т.е. продольная сила, моменты и, если необходимо, поперечные силы) для каждого сочетания в таблице определения нагрузки соответствуют трем поперечным сечениям, которые рассчитываются.
Расчет несущей способности колонны при двухосевом сжатии происходит следующим образом:
где Acc – это площадь сжатой части (согласно эпюре распределения s), E обозначает модуль Юнга.
На рисунке показана прямоугольная эпюра напряжений. Для некоторых норм эпюра параболически-прямоугольная.
Исключением является метод, доступный для польских норм PN-B-03264 (2002) и описанный в этих нормах.
Увеличение арматуры до достижения требуемой несущей способности (алгоритм оптимизации) происходит следующим образом:
- в каждом итерационном шаге программа проверяет, какой из методов увеличения площади более эффективный;
- принимается самый большой диаметр арматурных стержней выбранной группы (групп угловых стержней и стержней, распределенным вдоль сторон, рассматриваются отдельно);
- количество стержней вдоль сторон колонны увеличивается;
- увеличивается количество стержней в группе (связке стержней) – группы угловых стержней и стержней, распределенных вдоль сторон рассматриваются отдельно;
- решение, позволяющее достигать наибольшей возможной несущей способности с наименьшим возможным увеличением массы арматуры, переходит к следующему шагу;
- несущая способность для всех сочетаний нагрузки проверяется программой один за другим. Если для какого-то сочетания условие несущей способности не выполняется, то имеет место второй итерационный шаг (увеличение арматуры);
- увеличение уровня оптимизации позволяет одновременно проводить несколько расчетов увеличения площади арматуры. В конце выбирается самое оптимальное решение.