Basisplatten -Design -Beispiel mit eN 1993-1-8-2005, IM 1993-1-1-2005 und EN 1992-1-1-2004
Problemanweisung:
Bestimmen Sie, ob die entworfene Verbindung zu Base-Plattenverbindung für a ausreicht 50-kN tension load, 4-kN Vy shear load, und 2-kN Vz shear load.
Gegebene Daten:
Spalte:
Spaltenabschnitt: CHS193.7×10
Säulenbereich: 5770.0 mm²
Säulenmaterial: S460
Grundplatte:
Grundplattenabmessungen: 300mm x 300mm
Grundplattendicke: 18mm
Grundplattenmaterial: S235
Fugenmörtel:
Fugenmörtel Dicke: 0 mm
Beton:
Konkrete Abmessungen: 350mm x 350mm
Betondicke: 400 mm
Betonmaterial: C35/45
Geknackt oder ungekrönt: Geknackt
Anker:
Ankerdurchmesser: 16 mm
Effektive Einbettungslänge: 350 mm
Eingebetteter Plattendurchmesser: 70 mm
Dicke eingebetteter Platten: 10 mm
Ankermaterial: 4.8
Schweißnähte:
Schweißtyp: Filet
Schweißnahtgröße: 7mm
Füllmetallklassifizierung: E42
Ankerdaten (von Skyciv -Taschenrechner):
Anmerkungen:
The purpose of this design example is to demonstrate the step-by-step calculations for capacity checks involving concurrent shear and axial loads. Some of the required checks have already been discussed in the previous design examples. Please refer to the links provided in each section.
Schritt-für-Schritt-Berechnungen:
Prüfen #1: Berechnen Sie die Schweißkapazität
The full tensile load is resisted by the entire weld section, während shear load components are distributed only to a portion of the total weld length. This portion is determined by projecting a 90° sector from the center of the column to its circumference. Deshalb, nur half of the total circumference is designed to resist the shear load.
We first compute the Gesamtschweißlänge und das portion of the weld within the 90° projection.
\(L_{schweißen,full} = \pi d_{col} = \pi \times 193.7\ \Text{mm} = 608.53\ \Text{mm}\)
\(L_{schweißen} = frac{\pi d_{col}}{2} = frac{\pi \times 193.7\ \Text{mm}}{2} = 304.26\ \Text{mm}\)
Als nächstes, wir berechnen die resultant shear load.
\(V_r = \sqrt{(V_y)^ 2 + (V_z)^ 2} = Quadrat{(4\ \Text{kN})^ 2 + (2\ \Text{kN})^ 2} = 4.4721\ \Text{kN}\)
We then compute the normal und shear stresses, taking into account the assumed load distribution.
\( \sigma_{\Täter} = frac{N_x}{L_{schweißen,full}\,a\,\sqrt{2}} = frac{40\ \Text{kN}}{608.53\ \Text{mm} \mal 4.95\ \Text{mm} \mal sqrt{2}} = 9.39\ \Text{MPa} \)
\( \Ihre_{\Täter} = frac{N_x}{L_{schweißen,full}\,a\,\sqrt{2}} = frac{40\ \Text{kN}}{608.53\ \Text{mm} \mal 4.95\ \Text{mm} \mal sqrt{2}} = 9.39\ \Text{MPa} \)
\( \Ihre_{\parallel} = frac{V_r}{L_{schweißen}\,ein} = frac{4.4721\ \Text{kN}}{304.26\ \Text{mm} \mal 4.95\ \Text{mm}} = 2.9693\ \Text{MPa} \)
Danach, wir berechnen die kombinierte Belastungen mit IM 1993-1-8:2005 Gl. (4.1).
\(F_{w,Ed1} = Quadrat{(\sigma_{\Täter})^ 2 + 3\big((\Ihre_{\Täter})^ 2 + (\Ihre_{\parallel})^2\big)}\)
\(F_{w,Ed1} = Quadrat{(9.39\ \Text{MPa})^ 2 + 3\big((9.39\ \Text{MPa})^ 2 + (2.9693\ \Text{MPa})^2\big)}\)
\(F_{w,Ed1} = 19.471\ \Text{MPa}\)
Gleichzeitig, Wir bestimmen die stress on the base metal using the same equation.
\(F_{w,Ed2} = sigma_{\Täter} = 9.39\ \Text{MPa}\)
Als nächstes, wir berechnen die weld capacity. We first determine the ultimate tensile strength (das Programm weist Länge zu) des weaker material, and then use IM 1993-1-8:2005 Gl. (4.1) to obtain the fillet weld resistance und base metal resistance.
\(f_u = \min\!\links(F_{u,\Text{col}},\ f_{u,\Text{bp}},\ f_{u,w}\richtig) = \min\!\links(550\ \Text{MPa},\ 360\ \Text{MPa},\ 500\ \Text{MPa}\richtig) = 360\ \Text{MPa}\)
\(F_{w,Rd1} = frac{F_U}{\beta_w\,(\Um es zu berechnen{M2,\text{schweißen}})} = frac{360\ \Text{MPa}}{0.8 \mal (1.25)} = 360\ \Text{MPa}\)
\(F_{w,RD2} = frac{0.9\,F_U}{\Um es zu berechnen{M2,\text{schweißen}}} = frac{0.9 \mal 360\ \Text{MPa}}{1.25} = 259.2\ \Text{MPa}\)
Schon seit 19.471 MPa < 360 MPa, Die Schweißkapazität ist ausreichend.
Prüfen #2: Berechnen Sie die Kapazität der Grundplattenflexus aufgrund der Spannungsbelastung
A design example for the base plate flexural yielding capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #3: Berechnen Sie die Betonausbruchkapazität in der Spannung
A design example for the capacity of the concrete in breakout due to tension load is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #4: Berechnen Sie die Ankerauszugskapazität
A design example for the anchor pullout capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #5: Berechnen Sie die Blowout-Kapazität der Seitengesicht in der y-Richtung
A design example for the side-face blowout capacity in Y-direction is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #6: Berechnen Sie die Blowout-Kapazität der Seitengesicht in der Z-Richtung
A design example for the side-face blowout capacity in Z-direction is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #7: Calculate base plate bearing capacity at anchor holes (Vy shear)
A design example for the base plate bearing capacity in the anchor holes for Vy shear is already discussed in the Base Plate Design Example for Compression and Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #8: Calculate base plate bearing capacity at anchor holes (Vz shear)
A design example for the base plate bearing capacity in the anchor holes for Vz shear is already discussed in the Base Plate Design Example for Compression and Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #9: Calculate concrete breakout capacity (Vy shear)
A design example for the concrete capacity in breakout failure due to Vy shear is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #10: Calculate concrete breakout capacity (Vz shear)
A design example for the concrete capacity in breakout failure due to Vz shear is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #11: Calculate pryout capacity
A design example for the concrete pryout capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #12: Berechnen Sie die Scherkapazität der Ankerstange
The effect of the tension load on the anchor rod capacity is considered in this check if the shear force acts with a lever arm. Jedoch, in diesem Beispiel, the shear acts without a lever arm. Deshalb, the interaction between shear and tensile stresses on the anchor rod will be evaluated separately in the interaction check.
For the step-by-step calculation of the shear capacity without a lever arm, Bitte beachten Sie diesen Link.
The SkyCiv Base Plate Design software can perform all the necessary checks to determine whether the shear load acts with or without a lever arm. Du kannst try out the free tool heute.
Prüfen #13: Calculate anchor steel interaction check
Wir verwenden IM 1992-4:2018 Tabelle 7.3 Gl. (7.54) Um die zu bewerten interaction between the shear and tensile stresses on the anchor rod. By substituting the tensile stress and capacity as well as the shear stress and capacity into the equation, das resultierende interaction value ist:
\(ICH_{int} = left(\frac{N_{Ed}}{N_{Rd,s}}\richtig)^ 2 + \links(\frac{V_{Ed}}{V_{Rd,s}}\richtig)^2)
\(ICH_{int} = left(\frac{10\ \Text{kN}}{49.22\ \Text{kN}}\richtig)^ 2 + \links(\frac{1.118\ \Text{kN}}{38.604\ \Text{kN}}\richtig)^2 = 0.042117\)
Schon seit 0.042 < 1.0, the anchor rod steel failure interaction check is ausreichend.
Prüfen #14: Calculate concrete failure interaction check
Ein zusätzliches interaction check is required for concrete failures under simultaneous shear and tensile loading. Dafür, Wir verwenden IM 1992-4:2018 Tabelle 7.3 Gl. (7.55) und Gl. (7.56).
Here are the resulting ratios for all tensile checks.
Here are the resulting ratios for all shear checks.
Zuerst, we check using Gl. (7.55) and compare the result to the maximum interaction limit of 1.0.
\(ICH_{\Text{case1}} = left(\links(\frac{N_{Ed}}{N_{Rd}}\richtig)^{1.5}\richtig) + \links(\links(\frac{V_{Ed}}{V_{Rd}}\richtig)^{1.5}\richtig)\)
\(ICH_{\Text{case1}} = left(\links(\frac{40}{45.106}\richtig)^{1.5}\richtig) + \links(\links(\frac{4.1231}{14.296}\richtig)^{1.5}\richtig) = 0.99\)
Als nächstes, we check using Gl. (7.56) and compare the result to the maximum interaction limit of 1.2.
\(ICH_{\Text{case2}} = frac{N_{Ed}}{N_{Rd}} + \frac{V_{Ed}}{V_{Rd}} = frac{40}{45.106} + \frac{4.1231}{14.296} = 1.1752\)
Schon seit 0.99 < 1.0 und 1.175 < 1.2, bleibt die concrete failure interaction check 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.
SKYCIV -Beispielbericht
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