Beispiel für Basisplatten Design mit CSA S16:19 und CSA A23.3:19
Problemanweisung
Stellen Sie fest, ob die geplante Verbindung zwischen Säule und Grundplatte ausreichend ist 15 kN Zugbelastung, 5 kN Vy Scherlast, und 5 kN Vz Querlast.
Gegebene Daten
Spalte:
Spaltenabschnitt: HP200x54
Säulenbereich: 6840.0 mm2
Säulenmaterial: 350W.
Grundplatte:
Grundplattenabmessungen: 400 mmx 500 mm
Grundplattendicke: 25 mm
Grundplattenmaterial: 300W.
Fugenmörtel:
Fugendicke: 0 mm
Beton:
Konkrete Abmessungen: 400 mmx 500 mm
Betondicke: 380 mm
Betonmaterial: 20.7 MPa
Geknackt oder ungekrönt: Geknackt
Anker:
Ankerdurchmesser: 12.7 mm
Effektive Einbettungslänge: 300 mm
Ankerende: Rechteckige Platte
Einbettungsplattenbreite: 60mm
Dicke eingebetteter Platten: 10 mm
Stahlmaterial: F1554 Gr.55
Gewinde in der Scherebene: Im Lieferumfang enthalten
Schweißnähte:
Schweißnahtgröße: 8 mm
Füllmetallklassifizierung: E43XX-X
Ankerdaten (von Skyciv -Taschenrechner):
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Hinweis
Der Zweck dieses Konstruktionsbeispiels besteht darin, die schrittweisen Berechnungen für Kapazitätsnachweise bei gleichzeitiger Scher- und Axiallast zu demonstrieren. Einige der erforderlichen Prüfungen wurden bereits in den vorherigen Entwurfsbeispielen besprochen. Bitte beachten Sie die in den einzelnen Abschnitten bereitgestellten Links.
Schritt-für-Schritt-Berechnungen
Prüfen #1: Berechnen Sie die Schweißkapazität
Zur Bestimmung der Schweißleistung bei gleichzeitiger Belastung, Wir müssen zunächst den Schweißbedarf aufgrund der berechnen Scherbelastung und der Schweißbedarf aufgrund der Zugbelastung. Sie können sich darauf beziehen link für das Verfahren zur Ermittlung der Schweißnahtanforderungen für Scherung, und das link für die Anforderungen beim Zugschweißen.
Für dieses Design, bleibt die weld demand at the flange aufgrund der Zugbelastung ergibt sich folgendes Ergebnis, wobei die Belastung ausgedrückt wird als Kraft pro Längeneinheit.
\( v_{f,flg} = frac{T_{u,Anker}}{l_{eff}} = frac{3.75\,\Text{kN}}{100.5\,\Text{mm}} = 0.037313\,\text{kN / mm} \)
Außerdem, bleibt die Schweißspannung an jedem Teil des Säulenabschnitts aufgrund der Scherbelastung wird bestimmt als:
\( v_{Zur Info} = frac{V_y}{L_{schweißen}} = frac{5\,\Text{kN}}{1090.6\,\Text{mm}} = 0.0045846\,\text{kN / mm} \)
\( v_{fz} = frac{V_z}{L_{schweißen}} = frac{5\,\Text{kN}}{1090.6\,\Text{mm}} = 0.0045846\,\text{kN / mm} \)
Da es eine Kombination aus Zug- und Scherbelastungen gibt Netz, Wir müssen das Resultierende erhalten. Dies wird als Kraft pro Längeneinheit ausgedrückt, wir haben:
\(r_f = \sqrt{(r_{f,\Text{flg}})^ 2 + (v_{Zur Info})^ 2 + (v_{fz})^ 2}\)
\( r_f = \sqrt{(0.037313\,\Text{kN / mm})^ 2 + (0.0045846\,\Text{kN / mm})^ 2 + (0.0045846\,\Text{kN / mm})^ 2} \)
\(r_f = 0.037873\ \Text{kN / mm}\)
Für die Netz, Es liegen nur Schubspannungen vor. So, das Ergebnis ist:
\( r_f = \sqrt{((v_{Zur Info})^ 2) + ((v_{fz})^ 2)} \)
\( r_f = \sqrt{((0.0045846\,\Text{kN / mm})^ 2) + ((0.0045846\,\Text{kN / mm})^ 2)} = 0.0064836\,\text{kN / mm} \)
Als nächstes, wir berechnen die factored weld capacity mit CSA S16:19 Klausel 13.13.2.2. We conservatively assume kds = 1.0, by always setting angle of load to 0 Sie, neglecting any additional capacity added by the actual load angle.
\( v_{r,Netz} = 0.67\phi t_wX_u = 0.67 \mal 0.67 \times 5.657\,\text{mm} \times 430\,\text{MPa} = 1,092,text{kN / mm} \)
\( v_{r,flg} = 0.67\phi t_wX_u = 0.67 \mal 0.67 \times 5.657\,\text{mm} \times 430\,\text{MPa} = 1,092,text{kN / mm} \)
Für diese Schweißverbindung, die Elektrodenstärke übersteigt nicht die Grundmetallfestigkeiten. Deshalb, Die Grundmetallprüfung ist nicht maßgebend und muss nicht durchgeführt werden.
Schon seit 0.0064836 kN / mm < 1.092 kN / mm und 0.037873 kN / mm < 1.092 kN / mm, Die Schweißkapazität ist ausreichend.
Prüfen #2: Berechnen Sie die Kapazität der Grundplattenflexus aufgrund der Spannungsbelastung
Ein Designbeispiel für die Biegenachgiebigkeit der Grundplatte wurde bereits im Grundplatten-Designbeispiel für Spannung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #3: Berechnen Sie die Ankerstange Zugkapazität
Ein Bemessungsbeispiel für die Zugfähigkeit der Ankerstange wird bereits im Grundplatten-Bemessungsbeispiel für Spannung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #4: Berechnen Sie die Betonausbruchkapazität in der Spannung
Ein Entwurfsbeispiel für die Fähigkeit des Betons, unter Spannung auszubrechen, wurde bereits im Grundplatten-Entwurfsbeispiel für Spannung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #5: Berechnen Sie die Ankerauszugskapazität
Ein Entwurfsbeispiel für die Ankerauszugskapazität wurde bereits im Grundplatten-Entwurfsbeispiel für Spannung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #6: Berechnen Sie die Biegekapazität der Einbettplatte
Ein Entwurfsbeispiel für den ergänzenden Nachweis der Biegestreckfähigkeit der eingebetteten Platte wird bereits im Entwurfsbeispiel der Grundplatte für Spannung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #7: Berechnen Sie die Blowout-Kapazität der Seitengesicht in der y-Richtung
Side-face blowout failure along the Y-direction is not applicable because the anchors are not located close enough to the left and right edges of the concrete support.
Prüfen #8: Berechnen Sie die Blowout-Kapazität der Seitengesicht in der Z-Richtung
Zur Berechnung der Side-Face-Blowout (SFBO) Kapazität, Wir ermitteln zunächst die Summe Spannungskraft auf den Ankern, die der Kante am nächsten liegen. Für diesen Check, Wir werden die Kapazität der Kante entlang bewerten Z-Richtung.
Since the failure cone projections of the SFBO along the Z-direction overlap, Die Anker werden als behandelt Ankergruppe.
Der Gesamtspannungsbedarf der Ankergruppe wird berechnet als::
\( N_{Fa} = left(\frac{N_z}{N_{ein,t}}\richtig)N_{mit,G1} = left(\frac{15\,\Text{kN}}{4}\richtig) \mal 2 = 7.5\,\text{kN} \)
Als nächstes, Wir bestimmen die Randabstände:
\( c_{j,Min.} = min(c_{\Text{oben},G1}, c_{\Text{Unterseite},G1}) = min(85\,\Text{mm}, 415\,\Text{mm}) = 85\,\text{mm} \)
\( c_{mit,Min.} = min(c_{\Text{links},G1}, c_{\Text{richtig},G1}) = min(162.5\,\Text{mm}, 162.5\,\Text{mm}) = 162.5\,\text{mm} \)
Verwendung dieser Randabstände, wir berechnen die Kapazität der Ankergruppe in Übereinstimmung mit CSA A23.3:19 Clause D.6.4.
\( N_{sbgr} = left(\frac{1 + \frac{c_{mit,Min.}}{c_{j,Min.}}}{4} + \frac{S_{Summe,mit,G1}}{6c_{j,Min.}}\richtig)13.3\links(\frac{c_{j,Min.}}{mm}\richtig)\sqrt{\frac{EIN_{brg}}{mm^2}}\philambda_asqrt{\frac{f’_c}{MPa}}R.(N.) \)
\( N_{sbgr} = left(\frac{1 + \frac{162.5\,\Text{mm}}{85\,\Text{mm}}}{4} + \frac{75\,\Text{mm}}{6 \times 85\,\text{mm}}\richtig) \mal 13.3 \mal links(\frac{85\,\Text{mm}}{1\,\Text{mm}}\richtig) \mal sqrt{\frac{3473.3\,\Text{mm}^ 2}{1\,\Text{mm}^ 2}} \mal 0.65 \mal 1 \mal sqrt{\frac{20.68\,\Text{MPa}}{1\,\Text{MPa}}} \mal 1 \mal 0,001,text{kN} \)
\( N_{sbgr} = 172.32\,\text{kN} \)
In der ursprünglichen Gleichung, Ein Reduktionsfaktor wird angewendet, wenn der Ankerabstand kleiner ist als 6ca₁, Vorausgesetzt, die Kopfanker haben einen ausreichenden Randabstand. Jedoch, in diesem Designbeispiel, schon seit ca₂ < 3ca₁, Der SkyCiv-Rechner wendet einen zusätzlichen Reduktionsfaktor an, um die reduzierte Kantenkapazität zu berücksichtigen.
Schon seit 7.5 kN < 172.32 kN, the SFBO capacity along the Z-direction is ausreichend.
Prüfen #9: Berechnen Sie die Breakout-Kapazität (Vy Schere)
Ein Entwurfsbeispiel für die Betonausbrechkapazität bei Vy-Scherung wird bereits im Grundplatten-Entwurfsbeispiel für Scherung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #10: Berechnen Sie die Breakout-Kapazität (Vz-Schere)
Ein Entwurfsbeispiel für die Betonausbrechkapazität bei Vy-Scherung wird bereits im Grundplatten-Entwurfsbeispiel für Scherung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #11: Berechnen Sie die Auspresskapazität (Vy Schere)
Ein Bemessungsbeispiel für die Widerstandsfähigkeit des Betons gegen Herausbrechen aufgrund von Vy-Scherung wurde bereits im Grundplatten-Bemessungsbeispiel für Scherung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #12: Berechnen Sie die Auspresskapazität (Vz-Schere)
Ein Bemessungsbeispiel für die Widerstandsfähigkeit des Betons gegen Herausbrechen aufgrund von Vy-Scherung wurde bereits im Grundplatten-Bemessungsbeispiel für Scherung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #13: Berechnen Sie die Scherkapazität der Ankerstange
Ein Bemessungsbeispiel für die Schertragfähigkeit der Ankerstange wird bereits im Grundplatten-Bemessungsbeispiel für Scherung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #14: Calculate anchor rod shear and tension capacity (CSA S16)
Bestimmung der Tragfähigkeit der Ankerstange unter kombinierten Scher- und Axiallasten, Wir verwenden CSA S16:19 Klausel 13.12.1.4.
The total tensile force experienced by the anchors, including additional bending from eccentric shear load is shown below.
\( T_{f,gesamt} = T_f + N_{Fa} = 18.038\,\text{kN} + 3.75\,\Text{kN} = 21.788\,\text{kN} \)
Using the demand and capacity values for both shear and tension checks performed, we now calculate the interaction equation.
\( I = \left(\links(\frac{V_{Fa}}{V_{c,zh}}\richtig)^2richtig) + \links(\links(\frac{T_{f,gesamt}}{T_c}\richtig)^2richtig) \)
\( I = \left(\links(\frac{3.5355\,\Text{kN}}{14.255\,\Text{kN}}\richtig)^2richtig) + \links(\links(\frac{21.788\,\Text{kN}}{28.85\,\Text{kN}}\richtig)^2richtig) = 0.63189 \)
Schon seit 0.63 < 1.0, the anchor rod interaction capacity per CSA S16 is ausreichend.
Prüfen #15: Berechnen Sie Interaktionsprüfungen (CSA A23.3)
Bei der Überprüfung der Tragfähigkeit der Ankerstange unter kombinierter Scher- und Zugbelastung CSA A23.3, es kommt ein anderer Ansatz zur Anwendung. Der Vollständigkeit halber, Wir führen auch das durch CSA A23.3 interaction checks in dieser Berechnung, die andere einschließen konkrete Interaktionskontrollen auch.
Hier sind die Ergebnisse ratios for all CSA A23.3 tension checks:
Und hier sind die Ergebnisse ratios for all CSA A23.3 shear checks:
We take the design check with the largest ratio and compare it to the maximum interaction ratio using CSA A23.3:19 Equation D.46.
\( ICH_{int} = frac{N_{Fa}}{N_{ra}} + \frac{V_{Fa}}{V_{ra}} = frac{15}{53.52} + \frac{5}{16.278} = 0.58743 \)
Schon seit 0.587 < 1.2, Die Interaktionsprüfung ist ausreichend.
Entwurfszusammenfassung
Mit der Skyciv Base Plate Design Software kann automatisch einen Schritt-für-Schritt-Berechnungsbericht für dieses Entwurfsbeispiel erstellen. Es enthält auch eine Zusammenfassung der durchgeführten Schecks und deren resultierenden Verhältnisse, Die Informationen auf einen Blick leicht zu verstehen machen. Im Folgenden finden Sie eine Stichprobenzusammenfassungstabelle, Welches ist im Bericht enthalten.
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