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Contents
Foreword
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
1.1 Aims of the Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
1.2 Eurocode system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
1.3 Scope of the Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
1.4 Contents of the Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
2 General principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
2.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
2.2 Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
2.3 Robustness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
2.4 Movement joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
2.5 Fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
3 Design principles – reinforced concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.1 Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.2 Limit states . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.2.1 Ultimate limit state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.2.2 Serviceability limit states . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.3 Material and design stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
4 Initial design – reinforced concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
4.2 Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
4.3 Material properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
4.4 Structural form and framing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
4.5 Fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
4.6 Stiffness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
4.7 Sizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
4.7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
4.7.2 Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
4.7.3 Width of beams and ribs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
4.7.4 Sizes and reinforcement of columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
4.7.5 Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
4.7.6 Shear in flat slabs at columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
4.7.7 Adequacy of chosen sections to accommodate the reinforcement . . . . . . . .23
4.7.7.1 Bending moments and shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
4.7.7.2 Provision of reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
4.8 The next steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
4.9 Reinforcement estimates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
5 Final design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
5.1.1 Checking of all information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
5.1.2 Preparation of a list of design data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
5.1.3 Amendment of drawings as a basis for final calculations . . . . . . . . . . . . . .28
5.1.4 Final design calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
5.2 Slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
5.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
5.2.2 Fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
5.2.2.1 Fire resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
5.2.2.2 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
5.2.3 Bending moments and shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
5.2.3.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
5.2.3.2 One-way spanning slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
5.2.3.3 Two-way spanning slabs on linear supports . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
5.2.3.4 Flat slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
5.2.4 Section design – solid slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
5.2.4.1 Bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
5.2.4.2 Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
5.2.4.3 Openings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
5.2.5 Span/effective depth ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
5.2.6 Section design – ribbed and coffered slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
5.2.6.1 Bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
5.2.6.2 Span/effective depth ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
5.2.6.3 Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
5.2.6.4 Beam strips in ribbed and coffered slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
5.2.7 Notes on the use of precast floors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
5.3 Structural frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
5.3.1 Division into subframes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
5.3.2 Elastic analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
5.3.3 Redistribution of moments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
5.3.4 Design shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
5.4 Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
5.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
5.4.2 Fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
5.4.2.1 Fire resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
5.4.2.2 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
5.4.3 Bending moments and shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
5.4.4 Section design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
5.4.4.1 Bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
5.4.4.2 Minimum and maximum amounts of reinforcement . . . . . . . . . . . .52
5.4.4.3 Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55
5.4.5 Span/effective depth ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
5.5 Columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
5.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
5.5.2 Slenderness, fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
5.5.2.1 Slenderness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
5.5.2.2 Fire resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
5.5.2.3 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
5.5.3 Axial loads and moments – non-slender columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
5.5.4 Axial loads and moments – slender columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
5.5.4.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
5.5.4.2 Calculation of first-order moments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
5.5.4.3 Calculation of the ultimate deflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
5.5.5 Section design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
5.5.6 Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
5.6 Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
5.6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
5.6.2 Slenderness, fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
5.6.2.1 Slenderness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
5.6.2.2 Fire resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
5.6.2.3 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
5.6.3 Axial load and moments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
5.6.3.1 In-plane bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
5.6.3.2 Bending at right-angles to the walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
5.6.3.3 Slender walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
5.6.4 Section design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
5.6.4.1 Walls not subject to significant bending at rightangles to the wall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
5.6.4.2 Intersecting walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
5.6.5 Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
5.6.6 Openings in shear and core walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
5.7 Staircases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.2 Fire resistance, durability and concrete grades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.3 Bending moments and shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.4 Effective spans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.4.1 Stairs spanning between beams or walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.4.2 Stairs spanning between landing slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.4.3 Stair with open wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
5.7.5 Span/effective depth ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
5.7.6 Section design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
5.8 Design of non-suspended ground floor slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
5.9 Guidance for the design of basement walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
5.9.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
5.9.2 Bending moments and shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
5.9.3 Section design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
5.9.4 Foundation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
5.9.5 Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
5.10 Foundations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
5.10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
5.10.2 Durability and cover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
5.10.3 Types of foundation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
5.10.4 Plan area of foundations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
5.10.5 Design of spread footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
5.10.5.1 Axially loaded unreinforced pad footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
5.10.5.2 Axially loaded reinforced pad footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
5.10.5.3 Eccentrically loaded footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
5.10.6 Design of other footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
5.10.6.1 Strip footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
5.10.6.2 Combined footings and balanced footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
5.10.7 Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
5.10.8 Design of rafts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
5.10.9 Design of pile caps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
5.10.10 Reinforcement in pile caps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
5.11 Robustness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
5.11.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
5.11.2 Tie forces and arrangements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
5.12 Detailing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
5.12.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
5.12.2 Bond conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
5.12.3 Anchorage and lap lengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
5.12.4 Transverse reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
5.12.5 Additional rules for high-bond bars exceeding 32mm in diameter . . . . . .80
5.12.6 Curtailment of bars in flexural members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85
5.12.7 Corbels and nibs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
6 Design principles – prestressed concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
6.2 Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
6.3 Limit states . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
6.3.1 Ultimate limit state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
6.3.2 Serviceability limit states . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
6.4 Materials, prestressing components and design stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
7 Initial design – prestressed concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
7.2 Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
7.3 Material properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98
7.4 Structural form and framing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98
7.5 Fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
7.6 Stiffness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
7.6.1 Slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
7.6.2 Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100
7.7 Sizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100
7.7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100
7.7.2 Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
7.7.3 Width of beams and ribs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
7.7.4 Punching shear in flat slabs at columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
7.7.5 Adequacy of chosen sections to accommodate the tendons and
reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102
7.7.5.1 Bending moments and shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102
7.7.5.2 Provision of tendons and reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102
7.8 The next step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104
7.9 Reinforcement estimates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104
8 Final design – prestressed concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106
8.2 Fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
8.2.1 Fire resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
8.2.2 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
8.3 Flexural design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109
8.3.1 Tendon profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109
8.3.2 Tendon force profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110
8.3.2.1 Initial force (Pn,o
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110
8.3.2.2 Final force (Pn,oo
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
8.3.3 Analysis of the structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113
8.3.3.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113
8.3.3.2 Beams and one-way solid slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114
8.3.3.3 Two-way solid slabs on linear supports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114
8.3.3.4 Flat slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
8.3.3.5 Ribbed slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
8.3.4 Serviceability limit state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
8.3.4.1 Concrete stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
8.3.4.2 Crack control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
8.3.4.3 Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121
8.3.5 Ultimate limit state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121
8.3.5.1 Bonded tendons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121
8.3.5.2 Unbonded tendons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
8.3.5.3 Minimum reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126
8.3.6 Tendon spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127
8.4 Shear design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127
8.4.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127
8.4.2 Standard method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130
8.4.3 Variable-strut inclination method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130
8.4.4 Shear in flat slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
8.4.5 Detailing of shear reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
8.4.5.1 Minimum reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
8.4.5.2 Maximum spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
8.4.5.3 Arrangement of links . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
8.4.5.4 Openings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
8.5 Anchorage zones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
8.5.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
8.5.2 Pretensioned members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
8.5.3 Post-tensioned members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
8.5.3.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
8.5.3.2 Bursting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
8.5.3.3 Overall equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138
8.5.3.4 Spalling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138
8.5.4 Couplers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139
8.6 Tendon extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140
8.7 Robustness and detailing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141
Appendix A Reinforcement quantities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
Appendix B Design data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146
Appendix C Exposure classes related to environmental conditions . . . . . . . . . . .147
Appendix D Column design charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148
Appendix E Foundations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .152
Contents
Foreword
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
1.1 Aims of the Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
1.2 Eurocode system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
1.3 Scope of the Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
1.4 Contents of the Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
2 General principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
2.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
2.2 Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
2.3 Robustness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
2.4 Movement joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
2.5 Fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
3 Design principles – reinforced concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.1 Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.2 Limit states . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.2.1 Ultimate limit state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.2.2 Serviceability limit states . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.3 Material and design stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
4 Initial design – reinforced concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
4.2 Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
4.3 Material properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
4.4 Structural form and framing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
4.5 Fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
4.6 Stiffness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
4.7 Sizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
4.7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
4.7.2 Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
4.7.3 Width of beams and ribs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
4.7.4 Sizes and reinforcement of columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
4.7.5 Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
4.7.6 Shear in flat slabs at columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
4.7.7 Adequacy of chosen sections to accommodate the reinforcement . . . . . . . .23
4.7.7.1 Bending moments and shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
4.7.7.2 Provision of reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
4.8 The next steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
4.9 Reinforcement estimates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
5 Final design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
5.1.1 Checking of all information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
5.1.2 Preparation of a list of design data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
5.1.3 Amendment of drawings as a basis for final calculations . . . . . . . . . . . . . .28
5.1.4 Final design calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
5.2 Slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
5.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
5.2.2 Fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
5.2.2.1 Fire resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
5.2.2.2 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
5.2.3 Bending moments and shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
5.2.3.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
5.2.3.2 One-way spanning slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
5.2.3.3 Two-way spanning slabs on linear supports . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
5.2.3.4 Flat slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
5.2.4 Section design – solid slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
5.2.4.1 Bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
5.2.4.2 Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
5.2.4.3 Openings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
5.2.5 Span/effective depth ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
5.2.6 Section design – ribbed and coffered slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
5.2.6.1 Bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
5.2.6.2 Span/effective depth ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
5.2.6.3 Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
5.2.6.4 Beam strips in ribbed and coffered slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
5.2.7 Notes on the use of precast floors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
5.3 Structural frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
5.3.1 Division into subframes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
5.3.2 Elastic analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
5.3.3 Redistribution of moments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
5.3.4 Design shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
5.4 Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
5.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
5.4.2 Fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
5.4.2.1 Fire resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
5.4.2.2 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
5.4.3 Bending moments and shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
5.4.4 Section design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
5.4.4.1 Bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
5.4.4.2 Minimum and maximum amounts of reinforcement . . . . . . . . . . . .52
5.4.4.3 Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55
5.4.5 Span/effective depth ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
5.5 Columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
5.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
5.5.2 Slenderness, fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
5.5.2.1 Slenderness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
5.5.2.2 Fire resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
5.5.2.3 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
5.5.3 Axial loads and moments – non-slender columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
5.5.4 Axial loads and moments – slender columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
5.5.4.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
5.5.4.2 Calculation of first-order moments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
5.5.4.3 Calculation of the ultimate deflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
5.5.5 Section design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
5.5.6 Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
5.6 Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
5.6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
5.6.2 Slenderness, fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
5.6.2.1 Slenderness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
5.6.2.2 Fire resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
5.6.2.3 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
5.6.3 Axial load and moments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
5.6.3.1 In-plane bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
5.6.3.2 Bending at right-angles to the walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
5.6.3.3 Slender walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
5.6.4 Section design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
5.6.4.1 Walls not subject to significant bending at rightangles to the wall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
5.6.4.2 Intersecting walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
5.6.5 Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
5.6.6 Openings in shear and core walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
5.7 Staircases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.2 Fire resistance, durability and concrete grades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.3 Bending moments and shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.4 Effective spans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.4.1 Stairs spanning between beams or walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.4.2 Stairs spanning between landing slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
5.7.4.3 Stair with open wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
5.7.5 Span/effective depth ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
5.7.6 Section design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
5.8 Design of non-suspended ground floor slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
5.9 Guidance for the design of basement walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
5.9.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
5.9.2 Bending moments and shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
5.9.3 Section design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
5.9.4 Foundation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
5.9.5 Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
5.10 Foundations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
5.10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
5.10.2 Durability and cover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
5.10.3 Types of foundation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
5.10.4 Plan area of foundations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
5.10.5 Design of spread footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
5.10.5.1 Axially loaded unreinforced pad footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
5.10.5.2 Axially loaded reinforced pad footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
5.10.5.3 Eccentrically loaded footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
5.10.6 Design of other footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
5.10.6.1 Strip footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
5.10.6.2 Combined footings and balanced footings . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
5.10.7 Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
5.10.8 Design of rafts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
5.10.9 Design of pile caps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77
5.10.10 Reinforcement in pile caps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
5.11 Robustness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
5.11.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
5.11.2 Tie forces and arrangements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
5.12 Detailing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
5.12.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
5.12.2 Bond conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
5.12.3 Anchorage and lap lengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
5.12.4 Transverse reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
5.12.5 Additional rules for high-bond bars exceeding 32mm in diameter . . . . . .80
5.12.6 Curtailment of bars in flexural members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85
5.12.7 Corbels and nibs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
6 Design principles – prestressed concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
6.2 Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
6.3 Limit states . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
6.3.1 Ultimate limit state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
6.3.2 Serviceability limit states . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
6.4 Materials, prestressing components and design stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
7 Initial design – prestressed concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
7.2 Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
7.3 Material properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98
7.4 Structural form and framing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98
7.5 Fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
7.6 Stiffness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
7.6.1 Slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
7.6.2 Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100
7.7 Sizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100
7.7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100
7.7.2 Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
7.7.3 Width of beams and ribs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
7.7.4 Punching shear in flat slabs at columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
7.7.5 Adequacy of chosen sections to accommodate the tendons and
reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102
7.7.5.1 Bending moments and shear forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102
7.7.5.2 Provision of tendons and reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102
7.8 The next step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104
7.9 Reinforcement estimates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104
8 Final design – prestressed concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106
8.2 Fire resistance and durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
8.2.1 Fire resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
8.2.2 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
8.3 Flexural design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109
8.3.1 Tendon profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109
8.3.2 Tendon force profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110
8.3.2.1 Initial force (Pn,o
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110
8.3.2.2 Final force (Pn,oo
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
8.3.3 Analysis of the structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113
8.3.3.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113
8.3.3.2 Beams and one-way solid slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114
8.3.3.3 Two-way solid slabs on linear supports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114
8.3.3.4 Flat slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
8.3.3.5 Ribbed slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
8.3.4 Serviceability limit state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
8.3.4.1 Concrete stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
8.3.4.2 Crack control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
8.3.4.3 Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121
8.3.5 Ultimate limit state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121
8.3.5.1 Bonded tendons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121
8.3.5.2 Unbonded tendons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
8.3.5.3 Minimum reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126
8.3.6 Tendon spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127
8.4 Shear design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127
8.4.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127
8.4.2 Standard method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130
8.4.3 Variable-strut inclination method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130
8.4.4 Shear in flat slabs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
8.4.5 Detailing of shear reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
8.4.5.1 Minimum reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
8.4.5.2 Maximum spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
8.4.5.3 Arrangement of links . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
8.4.5.4 Openings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
8.5 Anchorage zones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
8.5.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
8.5.2 Pretensioned members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
8.5.3 Post-tensioned members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
8.5.3.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
8.5.3.2 Bursting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
8.5.3.3 Overall equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138
8.5.3.4 Spalling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138
8.5.4 Couplers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139
8.6 Tendon extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140
8.7 Robustness and detailing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141
Appendix A Reinforcement quantities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
Appendix B Design data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146
Appendix C Exposure classes related to environmental conditions . . . . . . . . . . .147
Appendix D Column design charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148
Appendix E Foundations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .152
