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 compression load, 3 Kips Vy shear load 1 kip Vz shear load.
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:
Grout Thickness: 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
Steel Material: A325N
Threads in Shear Plane: Included
Anchor Ending: Rectangular Plate
Schweißnähte:
Schweißnahtgröße: 1/4 im
Füllmetallklassifizierung: E70XX
Transfer compression load via welds: Ja
Ankerdaten (von Skyciv -Taschenrechner):
Hinweis:
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
Given that the column compression load is transferred via welds, we need to consider the resultant load of the compression and shear loads in determining the strength of the welds.
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, we express the demand in terms of Kraft pro Längeneinheit.
\(c_u = \frac{N_x}{L_{\Text{schweißen}}} = frac{25\ \Text{kip}}{18.85\ \Text{im}} = 1.3263\ \Text{kip/in}\)
\(v_{ui} = frac{V_y}{L_{\Text{schweißen}}} = frac{3\ \Text{kip}}{18.85\ \Text{im}} = 0.15915\ \Text{kip/in}\)
\(v_{uz} = frac{V_z}{L_{\Text{schweißen}}} = frac{1\ \Text{kip}}{18.85\ \Text{im}} = 0.053052\ \Text{kip/in}\)
The resultant load is determined as:
\(r_u = \sqrt{(c_u)^ 2 + (v_{ui})^ 2 + (v_{uz})^ 2}\)
\(r_u = \sqrt{(1.3263\ \Text{kip/in})^ 2 + (0.15915\ \Text{kip/in})^ 2 + (0.053052\ \Text{kip/in})^ 2}\)
\(r_u = 1.3369\ \Text{kip/in}\)
Dann, Wir bestimmen die fillet weld capacity per unit length using AISC 360-22 Gl. J2-4. Note that for HSS sections, kds ist immer gleich 1.0.
\(k_{ds} = 1.0 + 0.5\big(\ohne(\theta)\big)^{1.5} = 1 + 0.5 \times \big(\ohne(0)\big)^{1.5} = 1\)
\(\phi r_n = \phi \, 0.6 F_{Exx} E_w k_{ds} = 0.75 \mal 0.6 \mal 70\ \Text{KSI} \mal 0.177\ \Text{im} \mal 1 = 5.5755\ \Text{kip/in}\)
The next capacity to check is the base metal capacity of the connecting elements. This is also expressed as force per unit length. Wir verwenden AISC 360-22 Gl. J4-4 for both the column and base plate capacities.
\( \PHI R_{nbm,col} = \phi\,0.6\,F_{u,col}\,t_{col} = 0.75 \mal 0.6 \mal 58\ \Text{KSI} \mal 0.291\ \Text{im} = 7.5951\ \Text{kip/in} \)
\( \PHI R_{nbm,bp} = \phi\,0.6\,F_{u,bp}\,t_{bp} = 0.75 \mal 0.6 \mal 58\ \Text{KSI} \mal 0.5\ \Text{im} = 13.05\ \Text{kip/in} \)
We then take the minimum capacity as the governing base metal capacity.
\(\PHI R_{nbm} = \min\big(\PHI R_{nbm,bp},\ \PHI R_{nbm,col}\big) = min(13.05\ \Text{kip/in},\ 7.5951\ \Text{kip/in}) = 7.5951\ \Text{kip/in}\)
Schließlich, we compare both the fillet weld capacity and the base metal capacity against the weld demand.
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
A design example for the bearing capacity of the column is already discussed in the Base Plate Design Example for Compression. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #3: Berechnen Sie die Kapazität der Grundplattenbiegung aufgrund der Kompressionslast
A design example for the base plate flexural yielding capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Compression. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #4: Betonlagerkapazität
A design example for the concrete bearing capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Compression. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #5: Concrete breakout capacity (Vy Shear)
A design example for the concrete breakout capacity due to Vy shear is ready discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #6: Concrete breakout capacity (Vz Shear)
A design example for the concrete breakout capacity 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 #7: Concrete pryout capacity
A design example for the capacity of the concrete section against pryout is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Prüfen #8: Anchor Rod Shear Capacity
A design example for the shear capacity of the anchor rod is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
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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