Designbeispiel für AISC-Grundplatte Amerikanischer Code
Nachfolgend finden Sie ein Beispiel für einige amerikanische Grundplattenberechnungen, die häufig bei der Konstruktion von Grundplatten verwendet werden. Oft beim Entwerfen von Grundplatten, Betrachten wir einige unterschiedliche Prüfungen in Bezug auf die verschiedenen Komponenten einer Grundplatte, nämlich:
- Die Betonbasis – Im Allgemeinen anhand von ACI gegen Lager- und Druckkräfte geprüft 318
- Die Schweißnähte – Schweißnähte müssen überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie eine angemessene Rückhaltung bieten und nicht unter Belastung für AISC versagen 360
- Ankerschrauben – kann aus verschiedenen Gründen fehlschlagen, wie unten in den Beispielberechnungen der Ankerbolzenkonstruktion nach AISC gezeigt
- Mitglied aus Stahl (Spalte) prüft – normalerweise basierend auf lokalen Stahlkonstruktionsstandards
Zur Zeit, bleibt die Design der Grundplatte aus Stahl -Modul implementiert die folgenden Prüfungen unten. Die kostenpflichtige Version dieser Software, enthält detaillierte Schritt-für-Schritt-Berechnungen, damit Ingenieure genau überprüfen können, wie diese Berechnungen durchgeführt werden!
Wir dachten, es wäre eine gute Idee, ein Beispiel für das Modellieren von Anfang bis Ende durchzugehen:
Lastkombinationen:
Mit der Design der Grundplatte aus Stahl die Verwendungen faktorisierter Lastkombinationen unter ASCE 7-10/16 gilt wie folgt:
- \(1.4D)
- \(1.2D. + 1.6L. + 0.5(L_{r} \Text{ oder } S text{ oder } R.)\)
- \(1.2D. + 1.6(Lr text{ oder } S text{ oder } R.) + (L text{ oder } 0.5W.)\)
- \(1.2D. + 1.0W. + L. + 0.5(Lr text{ oder } S text{ oder } R.)\)
- \(1.2D. + 1.0E. + L. + 0.2S )
- \(0.9D. + 1.0W)
- \(0.9D. + 1.0E)
wo :
\(D) = Eigenlast
\(L) = Nutzlast
\(L_{r}\) = Dachnutzlast
\(S ) = Schneelast
\(R) = Regenlast
\(E) = Erdbeben
\(W) = Windlast
Wir dachten, es wäre eine gute Idee, ein Beispiel für das Modellieren von Anfang bis Ende durchzugehen:
ACI Betonlagerprüfung:
Mit der Design der Grundplatte aus Stahl prüft die Betontragfähigkeit (Druck-) Wir dachten, es wäre eine gute Idee, ein Beispiel für das Modellieren von Anfang bis Ende durchzugehen 360-16 Gl. J8-2.
\( F_{b} = phi_{Lager} \mal 0.85 \mal f’_{c} \mal A_{1} \mal sqrt{ \frac{ EIN_{2} }{ EIN_{1} } } \leq F_{b, Grenze} = 1.70 \mal f’_{c} \mal A_{1} \)
wo:
\( f’_{c} \) – Betondruckfestigkeit
\( EIN_{1} \) – Bodenplattenbereich in Kontakt mit der Betonoberfläche
\( EIN_{2} \) – Betonauflagefläche
\( \phi_{Lager} \) – Widerstandsfaktor für Beton ( Standardwert= 0.65 )
Wir dachten, es wäre eine gute Idee, ein Beispiel für das Modellieren von Anfang bis Ende durchzugehen:
AISC-Schweißkonstruktionsprüfung:
Mit der Design der Grundplatte aus Stahl prüft die Schweißkonstruktion gemäß AISC 360-16 J2
\( (ich) R_{n} = R_{Null} + R_{nwt} \)
oder
\( (ii) R_{n} = 0,85R_{Null} + 1.5R_{nwt} \)
wo:
\(R_{Null} \) = Gesamtnennfestigkeit längsbelasteter Kehlnähte.
\(R_{nwt} \) = Gesamtnennfestigkeit querbelasteter Kehlnähte.
Wir dachten, es wäre eine gute Idee, ein Beispiel für das Modellieren von Anfang bis Ende durchzugehen:
ACI-Anker-Design-Check:
Mit der Design der Grundplatte aus Stahl prüft Ankerparameter gilt unter Verwendung von Code-Bestimmungen von ACI 318-19 unter Kapitel 17.
Ankerstangen sind nach AISC . ausgelegt 360-16 – J9 und ACI 318-19 – Kapitel 17. Die folgenden Widerstände von Ankerschrauben werden bewertet:
- Stahlfestigkeit des Ankers bei Zug und Schub, \( \phi N_{zu} \) sowie \( \phi V_{zu} \).
- Betonbruchfestigkeit bei Zug und Schub, \( \phi N_{cbg} \) sowie \( \phi V_{cbg} \).
- Betonauszugsfestigkeit, \( \phi N_{p} \).
- Beton-Seitenflächenausbruchfestigkeit, \( \phi N_{jdm} \).
- Betonausbruchfestigkeit des Ankers bei Schub, \( \phi V_{cp} \).
Stahlfestigkeit des Ankers bei Zug und Schub
Abbildung A. (ein) unausbrechbarer Bolzen (b) Bolzenbruch durch Spannungsbruch (c) Bolzenausbruch durch Scherbruch
Die faktorisierte Stahlfestigkeit des Dübels unter Zug und Schub wird nach ACI . bestimmt 318-19 - 17.6.1.2 sowie 17.7.1 wie
Für Spannung
\( \phi_{Spannung, anc} N_{zu} = phi_{Spannung, anc} EIN_{ich weiß,N.}f_{uta} \rechter Pfeil \) Gleichung 17.6.1.2
Für Schere
\( \phi_{Schub-, anc} V_{zu} = phi_{Schub-, anc} 0.6EIN_{ich weiß,V }f_{uta} \rechter Pfeil \) Gleichung 17.7.1.2b
wo:
- \( \phi_{Spannung, anc} \) – Festigkeitsminderungsfaktor für Anker unter Zug ( Standardwert = 0.75 )
- \( \phi_{Schub-, anc}\) – Festigkeitsminderungsfaktor für Dübel unter Schub ( Standardwert = 0.65 )
- \( EIN_{ich weiß,N.}\) – ist die wirksame Querschnittsfläche eines Dübels unter Zug.
- \( EIN_{ich weiß,V }\) – ist die wirksame Querschnittsfläche eines Dübels unter Schub.
- \( f_{uta}\) – angegebene Zugfestigkeit des Ankerstahls und darf nicht größer sein als \(1.9f_{Ja}\) sowie 125 KSI (861.845 Mpa)
Betonbruchfestigkeit
Abbildung B. (ein) Bolzenauflage auf Beton (b) Betonausbruch durch Zugkraft (c) Betonausbruch durch Querkraft
Die faktorisierte Betonausbruchfestigkeit des Dübels unter Zug und Schub wird nach ACI . bestimmt 318-19 - 17.6.2 sowie 17.7.1 wie
\( \phi N_{cbg} = phifrac{ EIN_{Nc} }{ EIN_{Merken} } \psi_{ec,N.} \psi_{ed,N.} \psi_{c,N.} \psi_{cp,N.} N_{b} \rechter Pfeil \) Gleichung 17.6.2.ab
wo:
\( \phi \) – Festigkeitsminderungsfaktor für Dübel unter Zug ( Standardwert = 0.75 ).
\( EIN_{Nc} \) – projektierter Betonversagen eines Einzel- oder Gruppenankers.
\( EIN_{Merken} \)- Projektbetonbruchbereich eines einzelnen Dübels, zur Berechnung der Zugfestigkeit, wenn nicht durch Randabstand oder -abstand begrenzt.
\( \psi_{ec,N.} \) – Breakout-Exzentrizitätsfaktor in Zug.
\( \psi _{ec,N.} = frac{1.00}{ 1 + \frac{e^{„}_{N.}}{1.5 h_{ef}} } \leq 1.00 \rechter Pfeil \) Gleichung 17.6.2.3.1
\( \psi_{ed,N.} \) – Breakout-Effektfaktor bei Spannung.
(ein) \( \Text{wenn } C_{ein,Mindest} \geq 1,5h_{ef} \Text{ dann } \psi _{ed,N.} = 1.00 \) Gleichung 17.6.2.4.1a
sowie
(b) \( \Text{wenn } C_{ein,Mindest} < 1.5h_{ef} \Text{ dann } \psi _{ed,N.} = 0.70 + 0.3\frac{C_{ein,Mindest}}{1.5h_{ef}} \) Gleichung 17.6.2.4.1b
\( \psi_{c,N.} \) – Breakout-Cracking-Faktor bei Spannung.
\( \psi _{c,N.} = 1.25 \) für einbetonierte Anker
\( \psi_{cp,N.} \) – Bruchspaltfaktor bei Spannung.
(ein) \( \Text{wenn } C_{ein,Mindest} \geq C_{ac} \Text{ dann } \psi _{cp,N.} = 1.00 \) Gleichung 17.6.2.4.1a
sowie
(b) \( \Text{wenn } C_{ein,Mindest} < C_{ac} \Text{ dann } \psi _{cp,N.} = frac{ C_{ein,Mindest} }{ C_{ac}} \geq frac{ 1.5h_{ef} }{ C_{ac} } \) Gleichung 17.6.2.4.1b
\( N_{b} \) – Grundbetonausbruchfestigkeit im Zug eines Einzeldübels in gerissenem Beton.
Betonauszugsfestigkeit
Abbildung C. (ein) Bolzenauflage auf Beton (b) Bolzenabriss aus Beton durch Zugkraft
Die faktorisierte Betonauszugsfestigkeit eines Dübels ist in ACI . definiert 318-19 - 17.6.3 wie
Npn = φΨc,P. N.p
wo:
\( \phi \) – Festigkeitsminderungsfaktor für Dübel unter Zug ( Standardwert = 0.70 ).
\( \psi _{c, P.} \) – Modifikationsfaktor für Betonzustand
Für gerissenen Beton:
\( \psi _{c, P.} \) = 1.0
Für ungerissenen Beton:
\( \psi _{c, P.} \) = 1.4
\( N_{p} \) – Ankerauszugsstärke
Für gerissenen Beton:
\( N_{p} = 8A_{brg}f^{„}_{c}\) Gleichung 17.6.3.2.2a
Für ungerissenen Beton:
\( N_{p} = 0,9f^{„}_{c}e_{h}d_{ein} \rechter Pfeil \) Gleichung 17.6.2.2.b
wo \( 3d_{ein} \leq e_{h} \leq 4.5d_{ein} \)
\( f^{„}_{c} \) – spezifizierte Druckfestigkeit von Beton.
\( EIN_{brg} \) – Nettoauflagefläche des Bolzenkopfes, Ankerschraube oder verformter Stab mit Kopf.
\( e_{h} \) – Abstand von der Innenfläche des Schafts eines J-Bolzens oder L-Bolzens bis zur Außenspitze des J- oder L-Bolzen.
\( d_{ein} \) – Außendurchmesser Dübel bzw. Schaftdurchmesser Kopfbolzen head, Kopfschraube, oder Hakenschraube.
Beton-Seitenflächenausbruchfestigkeit
Abbildung D. (ein) Bolzenauflage auf Beton (b) Bolzen mit Betonversagen (Seitenschlag) nahe Kante zur Spannkraft
Die faktorisierte Betonausbruchfestigkeit eines Dübels ist in ACI . definiert 318-19 - 17.6.4 wie
\( \phi N_{jdm} = 160C_{a1}\sqrt{EIN_{brg}}\Lambda_{ein} \sqrt{f^{„}_{c} } \rechter Pfeil \) Gleichung 17.6.4.1
wo:
\( f^{„}_{c} \) – spezifizierte Druckfestigkeit von Beton.
\( EIN_{brg} \) – Nettoauflagefläche des Bolzenkopfes, Ankerschraube oder verformter Stab mit Kopf.
\( \Lambda_{ein} \) – Modifikationsfaktor, um die reduzierten mechanischen Eigenschaften von Leichtbeton bei bestimmten Betonankeranwendungen widerzuspiegeln.
Betonbruchfestigkeit des Ankers
