Grundplattendesign für axiale Last und Moment
Die Gestaltung der Grundplatte für Axiallast und Moment hängt von der Größe und Richtung der aufgebrachten Lasten ab. Das Berechnungsverfahren ändert sich je nachdem, ob die Verbindung durch Komprimierung geregelt wird, Spannung, oder eine Kombination aus Axiallast und Biegemoment. Berechnungen aus einem Fall können nicht immer in einem anderen Fall wiederverwendet werden, Daher besteht der erste Schritt darin, herauszufinden, in welche Kategorie Ihr Design fällt.
AISC-Designhandbuch 1 (3RD Edition) ist die Hauptreferenz für die Bemessung von Grundplatten mit Momentlasten. Es enthält alle Gleichungen und ein schrittweises Berechnungsverfahren. also welchen Teil der Struktur Sie auch entwerfen müssen erstellt einen Berechnungssatz zur Bemessung von Bodenplatten unter Momentenbelastung, Befolgen Sie die in AISC DG1 beschriebenen Verfahren.
Satz 1: Kombinierte axiale Kompression und Biegung (Tiefer Moment)
Wenn eine Grundplatte mit einem Moment belastet wird, es kann sein, dass die Platte zur Seite kippt. Jedoch, wenn die Kompressionslast groß ist, die Exzentrizität (das Moment dividiert durch die Axiallast) kann innerhalb der kritischen Exzentrizität der Verbindung bleiben. In diesem Fall, Die aufgebrachte Last wird vollständig durch die Auflage auf den Beton aufgenommen, und die Anker tragen keine Auftriebskraft. Dies ist der idealste Fall für die Grundplattenkonstruktion, da die Anker lediglich als Niederhaltebolzen fungieren.
So ermitteln Sie, ob sich die Grundplatte im Low-Moment-Compression-Gehäuse befindet:
Der erste Schritt besteht darin, die Exzentrizität der Last zu berechnen. Wir tun dies, indem wir die Momentlast teilen, \(M_r\), durch die Axiallast, \(P_r\).
\( e = \dfrac{M_r}{P_r} \) (AISC DG1 3. Auflage Gl. 4-39)
Der nächste Schritt besteht darin, die Exzentrizität der kritischen Last zu bestimmen, \(\varepsilon\).
\( \varepsilon = \dfrac{N}{2} – \dfrac{Y}{2} \) (AISC DG1 3. Auflage Gl. 4-41)
Zur Bestimmung der Exzentrizität der kritischen Last, wir brauchen zwei Dimensionen. Mit der \(N\) Maß ist die Breite der Grundplatte, was im Design vorgegeben ist. Die zweite Dimension ist die \(Y\) Abmessungen, was die gesamte Lagerbreite darstellt. Mit der \(Y\) Das Maß beginnt am Rand der Grundplatte und erstreckt sich nach innen in Richtung der Mitte der Grundplatte. Eine Veranschaulichung finden Sie in der Abbildung oben.
Mit anderen Worten, Der Ort der Exzentrizität der kritischen Last wird von der Mitte der Grundplatte bis zum Mittelpunkt der gemessen \(Y\) Abmessungen. Als Wert von \(Y\) nimmt ab, der Wert von \(\varepsilon\) erhöht sich.
Der Fall mit niedrigem Moment steuert, wann das Die tatsächliche Exzentrizität ist kleiner oder gleich der Exzentrizität der kritischen Last.
\( e \leq \varepsilon \)
Jetzt, Wir wollen den Wert von bestimmen \(Y\) Abmessungen, insbesondere die kleinste Dimension, die es haben kann. Beachten Sie die nach unten gerichtete Axialkraft \(P_r\) ist gleich der Lagerbreite \(Y_{min}\) multipliziert mit der Lagerspannung pro Längeneinheit \(q_{max}\) .
\( P_r = Y_{min}q_{max} \)
Das Umstellen dieser Gleichung ergibt:
\( Y_{min} = \dfrac{P_r}{q_{max}} \) (AISC DG1 3. Auflage Gl. 4-36)
Wir gehen dann davon aus, dass diese Lagerspannung über die gesamte Länge der Grundplatte wirkt, \(B\). Um die maximale Lagerspannung pro Längeneinheit zu erhalten, \(q_{max}\), Wir multiplizieren die maximal zulässige Tragfähigkeit des Betons, \( f_{p,max} \) zur Grundplattenlänge, \(B\). Denken Sie daran, dass wir die zulässige Tragfähigkeit der Verbindung maximieren, um sie zu minimieren \(Y_{min}\).
\( q_{max} = f_{p(max)} B \) (AISC DG1 3. Auflage Gl. 4-37)
Die Tragfähigkeit des Betons ergibt sich aus der folgenden Gleichung. Ein Beispiel für die Verwendung dieser Gleichung finden Sie hier SkyCiv-Designbeispiel. Schauen Sie sich gerne die Schritt-für-Schritt-Anleitung an.
\( f_{p(max)} = 0.85 f’_{c} \sqrt{A_{2}/A_{1}} \leq 1.7 f’_{c} \) (AISC DG1 3. Auflage Gl. 4-2)
Der Begriff \( f’_{c} \) ist die Druckfestigkeit des Betons. Dies wird in der Regel im Design festgelegt. Gemeinsame Werte sind 3 ksi und 4 KSI. Die Flächen A2 und A1 sind die Auflagefläche der Stütze (Beton) und der belasteten Auflagefläche (Grundplatte), beziehungsweise.
In manchen Fällen, Ingenieure können davon ausgehen, dass die Auflagefläche gleich der belasteten Fläche ist \(A_{2} = A_{1}\) da dies auch konservativ ist. Wenn die tatsächlichen Werte zur Kapazitätserhöhung benötigt werden, Um die genauen A1- und A2-Werte zu ermitteln, kann ein iteratives Verfahren verwendet werden. In dem Kostenloser Grundplattenrechner von SkyCiv, Diese Iteration ist bereits implementiert.
Schließlich, Die Gleichung der kritischen Exzentrizität kann zu vereinfacht werden:
\( e_{crit} = \dfrac{N}{2} – \dfrac{P_r}{2 q_{max}} \) (AISC DG1 3. Auflage Gl. 4-40)
Konstruktionsprüfungen für Low Moment Case erforderlich (Kompression + Biegen):
- Betonlager
- Grundplatte gibt an der Lagerschnittstelle nach
Satz 2: Kombinierte axiale Kompression/Spannung und Biegung (Großer Augenblick)
Wenn die Exzentrizität größer als die kritische Exzentrizität ist, Das heißt, die Axiallast ist im Vergleich zur Momentenlast relativ klein, die Grundplatte neigt zum Umkippen, mit Druck auf der einen Seite und Zug auf der anderen Seite. Die Anker müssen über eine ausreichende Zugfestigkeit verfügen, um der induzierten Auftriebskraft standzuhalten. Dies kann bei Kompression und Biegung auftreten, oder mit Zug und Biegung.
So ermitteln Sie, ob sich die Grundplatte im Fall eines großen Kompressions-/Spannungsmoments befindet:
Im Anschluss an die Diskussion im vorherigen Abschnitt, Großer Momentfall steuert, wenn die Die tatsächliche Exzentrizität ist größer als die Exzentrizität der kritischen Last.
\( e > e_{crit} \)
\( e > \dfrac{N}{2} – \dfrac{P_r}{2 q_{max}} \) (AISC DG1 3. Auflage Gl. 4-53)
Designprüfungen für Large Moment Case erforderlich (Kompression + Biegung oder Spannung + Biegen):
- Betonlager
- Grundplatte gibt an der Lagerschnittstelle nach
- Grundplatte gibt an der Zugschnittstelle nach
- Anker prüft auf Spannung
Hier finden Sie eine vollständige Anleitung zur Spannungsprüfung von Ankern SkyCiv-Designbeispiel.
Satz 3: Kombinierte axiale Spannung und Biegung (Tiefer Moment)
Grundplatten können auch Spannungen und Momente tragen. Obwohl dies weniger häufig vorkommt, es ist immer noch ein mögliches Szenario. Dies gilt, wenn die Exzentrizität aufgrund der Zug- und Momentlasten so gering ist, dass sich die Platte nicht wie ein Fall mit großem Moment verhält. Hier, Alle Anker stehen unter Spannung. Zur Verteilung der Kraft auf die Anker stehen mehrere Methoden zur Verfügung, die als weitere Lektüre näher besprochen werden sollten.
So ermitteln Sie, ob sich die Grundplatte im Low-Moment-Spannungsfall befindet:
Um festzustellen, ob die mit Zug und Moment belastete Grundplatte im Fall eines niedrigen Moments liegt, Wir müssen prüfen, ob die resultierende Exzentrizität in den Bereich fällt \( f \) Abmessungen. Dieses Maß ist der Abstand von der Mitte der Anker bis zur Mitte der Grundplatte auf einer Seite.
Konstruktionsprüfungen für Low Moment Case erforderlich (Spannung + Biegen):
- Grundplatte gibt an der Zugschnittstelle nach
- Anker prüft auf Spannung
Weitere Informationen zu Ankerprüfungen mit Spannung, Schauen Sie sich diese Dokumentation an Ankerdesign gemäß ACI 318-19.
Berechnen Sie die Bemessungslasten der Grundplatte mit SkyCiv
SkyCiv Basisplatten-Design-Software führt die oben beschriebenen Berechnungen durch, inklusive Betonlager, Grundplatte nachgebend, Ankerspannung, und andere Verbindungsprüfungen. Wählen Sie den Designcode aus, Geben Sie die Spalte und die Ladebedingungen ein, und generieren Sie die Designergebnisse direkt in Ihrem Browser.
