Basisplatten -Designbeispiel unter Verwendung von AISC 360-22 und ACI 318-19
Problemanweisung
Bestimmen Sie, ob die entworfene Verbindung zu Base-Plattenverbindung für a ausreicht 25 Kips Kompressionsbelastung, 3 Kips Vy Scherbelastung 1 kip Vz Querlast.
Gegebene Daten
Spalte:
Spaltenabschnitt: HSS6x0,312
Säulenbereich: 5.220 im2
Säulenmaterial: A36
Grundplatte:
Grundplattenabmessungen: 12 in x 12 im
Grundplattendicke: 1/2 im
Grundplattenmaterial: A36
Fugenmörtel:
Fugendicke: 3/4 im
Beton:
Konkrete Abmessungen: 13 in x 13 im
Betondicke: 8 im
Betonmaterial: 3000 psi
Geknackt oder ungekrönt: Geknackt
Anker:
Ankerdurchmesser: 1/2 im
Effektive Einbettungslänge: 5 im
Stahlmaterial: A325N
Gewinde in der Scherebene: Im Lieferumfang enthalten
Ankerende: Rechteckige Platte
Schweißnähte:
Schweißnahtgröße: 1/4 im
Füllmetallklassifizierung: E70XX
Drucklast über Schweißnähte übertragen: Ja
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
Vorausgesetzt, die Stützendrucklast wird über Schweißnähte übertragen, Wir müssen das berücksichtigen resultierende Belastung der Druck- und Scherbelastungen bei der Bestimmung der Festigkeit der Schweißnähte.
Bewertung der Schweißkapazität, Wir bestimmen zuerst die Gesamtschweißlänge basierend auf den Spaltenabmessungen.
\(L_{\Text{schweißen}} = pi d_{\Text{col}} = pi times 6\ \Text{im} = 18.85\ \Text{im}\)
Als nächstes, Wir drücken die Nachfrage in Form von aus Kraft pro Längeneinheit.
\(c_u = frac{N_x}{L_{\Text{schweißen}}} = frac{25\ \Text{kip}}{18.85\ \Text{im}} = 1.3263\ \Text{kip/in}\)
\(v_{ui} = frac{V_y}{L_{\Text{schweißen}}} = frac{3\ \Text{kip}}{18.85\ \Text{im}} = 0.15915\ \Text{kip/in}\)
\(v_{Zu} = frac{V_z}{L_{\Text{schweißen}}} = frac{1\ \Text{kip}}{18.85\ \Text{im}} = 0.053052\ \Text{kip/in}\)
Die resultierende Last wird bestimmt als:
\(r_u = sqrt{(c_u)^ 2 + (v_{ui})^ 2 + (v_{Zu})^ 2}\)
\(r_u = sqrt{(1.3263\ \Text{kip/in})^ 2 + (0.15915\ \Text{kip/in})^ 2 + (0.053052\ \Text{kip/in})^ 2}\)
\(r_u = 1.3369\ \Text{kip/in}\)
Dann, Wir bestimmen die Kehlnahtkapazität pro Längeneinheit mit AISC 360-22 Gl. J2-4. Beachten Sie dies für HSS-Abschnitte, kds ist immer gleich 1.0.
\(k_{ds} = 1.0 + 0.5\groß(\ohne(\theta)\groß)^{1.5} = 1 + 0.5 \mal big(\ohne(0)\groß)^{1.5} = 1\)
\(\phi r_n = phi \, 0.6 F_{Exx} E_w k_{ds} = 0.75 \mal 0.6 \mal 70\ \Text{KSI} \mal 0.177\ \Text{im} \mal 1 = 5.5755\ \Text{kip/in}\)
Die nächste zu überprüfende Kapazität ist die Grundmetallkapazität der Verbindungselemente. Dies wird auch als Kraft pro Längeneinheit ausgedrückt. Wir verwenden AISC 360-22 Gl. J4-4 sowohl für die Säulen- als auch für die Grundplattenkapazität.
\( \PHI R_{nbm,col} = phi,0,6,F_{u,col}\,t_{col} = 0.75 \mal 0.6 \mal 58\ \Text{KSI} \mal 0.291\ \Text{im} = 7.5951\ \Text{kip/in} \)
\( \PHI R_{nbm,bp} = phi,0,6,F_{u,bp}\,t_{bp} = 0.75 \mal 0.6 \mal 58\ \Text{KSI} \mal 0.5\ \Text{im} = 13.05\ \Text{kip/in} \)
Wir nehmen dann die Mindestkapazität an maßgebliche Basismetallkapazität.
\(\PHI R_{nbm} = minbig(\PHI R_{nbm,bp},\ \PHI R_{nbm,col}\groß) = min(13.05\ \Text{kip/in},\ 7.5951\ \Text{kip/in}) = 7.5951\ \Text{kip/in}\)
Schließlich, Wir vergleichen sowohl die Kehlnahtkapazität als auch die Grundmetallkapazität mit dem Schweißnahtbedarf.
Schon seit 1.3369 kip/in < 5.5755 kip/in und 1.3369 kip/in < 7.5951 kip/in Die Schweißkapazität ist ausreichend.
Prüfen #2: Berechnen Sie die Lagerkapazität der Säule
Ein Bemessungsbeispiel für die Tragfähigkeit der Stütze wird bereits im Grundplatten-Bemessungsbeispiel für Kompression besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #3: Berechnen Sie die Kapazität der Grundplattenbiegung aufgrund der Kompressionslast
Ein Designbeispiel für die Biegenachgiebigkeit der Grundplatte wurde bereits im Grundplatten-Designbeispiel für Kompression besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #4: Betonlagerkapazität
Ein Bemessungsbeispiel für die Betontragfähigkeit wird bereits im Grundplatten-Bemessungsbeispiel für Druck besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #5: Betonausbrechkapazität (Vy Shear)
Ein Entwurfsbeispiel für die Betonausbrechkapazität aufgrund von Vy-Scherung wird im Grundplatten-Entwurfsbeispiel für Scherung erläutert. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #6: Betonausbrechkapazität (Vz-Schere)
Ein Bemessungsbeispiel für die Betonausbrechkapazität aufgrund von Vz-Schub wird bereits im Grundplatten-Bemessungsbeispiel für Scherung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #7: Ausbrechkapazität für Beton
Ein Bemessungsbeispiel für die Widerstandsfähigkeit des Betonabschnitts gegen Ausbrechen wird bereits im Beispiel für die Bemessung der Grundplatte für Scherung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
Prüfen #8: Scherfestigkeit der Ankerstange
Ein Bemessungsbeispiel für die Schubtragfähigkeit der Ankerstange wird bereits im Grundplatten-Bemessungsbeispiel für Scherung besprochen. Die Schritt-für-Schritt-Berechnung finden Sie unter diesem Link.
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
Sehen Sie sich den Detaillierungsgrad und die Klarheit an, die Sie von einem SkyCiv-Grundplatten-Designbericht erwarten können. Der Bericht umfasst alle wichtigen Designprüfungen, Gleichungen, und Ergebnisse werden in einem klaren und leicht lesbaren Format präsentiert. Es entspricht vollständig den Designstandards. Klicken Sie unten, um einen Beispielbericht anzuzeigen, der mit dem SkyCiv-Grundplattenrechner erstellt wurde.
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