Basisplatten -Designbeispiel unter Verwendung von AISC 360-22 und ACI 318-19
Problemanweisung:
Bestimmen Sie, ob die konstruierte Säule-zu-Base-Plattenverbindung für eine 100-Kip-Komprimierungslast ausreicht.
Gegebene Daten:
Spalte:
Spaltenabschnitt: W12X96
Säulenbereich: 28.200 im2
Säulenmaterial: A992
Grundplatte:
Grundplattenabmessungen: 18 in x 18 im
Grundplattendicke: 3/4 im
Grundplattenmaterial: A36
Beton:
Konkrete Abmessungen: 21 in x 21 im
Betondicke: 14 im
Betonmaterial: 3000 psi
Schweißnähte:
Schweißnahtgröße: 5/16 im
Füllmetallklassifizierung: E.70XX
Drucklast nur durch Schweißnähte übertragen? JA
Schritt-für-Schritt-Berechnungen:
Prüfen #1: Berechnen Sie die Lagerkapazität der Säule
Säulenlasten werden typischerweise durch direktes Lager auf die Grundplatte übertragen.
Wir beginnen mit der Berechnung der Lagerkapazität der Säule mit AISC 360-22 Gl. J7-1:
\(\Phi r_n = phi 1.8 F_{und _col} EIN_{col} = 0.75 \mal 1.8 \mal 50 \Text{ KSI} \mal 28.2 \Text{ im}^2 = 1903.5 \Text{ kip}\)
Schon seit 100 Kips < 1903.5 Kips, Die Säulenlagerkapazität ist ausreichend.
zusätzlich, Da die vollständige Komprimierungslast über die Schweißnähte übertragen wird, Vollkontaktlagerflächen wie per AISC 360-22 Kapitel M4.4 sind nicht erforderlich. Wir müssen sicherstellen, dass die Schweißnaht über genügend Kapazität verfügt.
Prüfen #2: Berechnen Sie die Schweißkapazität
Bewertung der Schweißkapazität, Wir bestimmen zuerst die Gesamtschweißlänge basierend auf den Spaltenabmessungen:
\( L_{schweißen} = 2b_f + 2 \links( d_{col} – 2t_f – 2r_{col} \richtig) + 2 \links( B_F – t_w – 2r_{col} \richtig) \)
\( L_{schweißen} = 2 \mal 12.2 \Text{ im} + 2 \mal links( 12.7 \Text{ im} – 2 \mal 0.9 \Text{ im} – 2 \mal 0.6 \Text{ im} \richtig) + 2 \mal links( 12.2 \Text{ im} – 0.55 \Text{ im} – 2 \mal 0.6 \Text{ im} \richtig) = 64.7 \Text{ im} \)
Damit, Wir können jetzt die berechnen Stress pro Zoll Schweißnaht, Annahme des 100-KIP -Last ist gleichmäßig verteilt:
\( r_u = frac{N_x}{L_{schweißen}} = frac{100 \Text{ kip}}{64.7 \Text{ im}} = 1.5456 \Text{ kip/in} \)
Danach, Wir bestimmen die Schweißkapazität pro Länge mit AISC 360-22 Gl. J2-4:
\( \PHI R_{n} = phi 0.6 F_{Exx} E_{w} k_{ds} = 0.75 \mal 0.6 \mal 70 \Text{ KSO} \mal 0.221 \Text{ im} \ mal 1 = 6.9615 \Text{ kip/in}\)
Schon seit 1.54 KPI < 6.96 KPI, Die Schweißkapazität ist ausreichend.
Prüfen #3: Berechnen Sie die Kapazität der Grundplattenbiegung aufgrund der Kompressionslast
Die Biegekapazität der Grundplatte hängt von ihren Abmessungen ab. Wenn der Teller zu breit ist, Es erfordert dickeres Material. Die Auswahl der rechten Grundplattengröße für eine bestimmte Last erfordert Erfahrung, und mehrere Berechnungen durchführen können zeitaufwändig sein. Mit der Skyciv Base Plate Design Software vereinfacht diesen Prozess, Ermöglichen Sie schnelles und effizientes Modellieren und Analysen in nur Sekunden.
Zuerst, Wir bestimmen die Kritische Auslegerlänge, das ist das größere von Dimension m und Dimension n. Es sollte auch nicht kleiner als sein \( \frac{ \sqrt{d_{col}= Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{f}}}{4} \).
\( l = max links( \frac{L_{bp} – 0.95 d_{col}}{2}, \frac{B_{bp} – 0.8 = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{f}}{2},\frac{ \sqrt{d_{col}= Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{f}}}{4} \richtig) \)
\( l = max links( \frac{18 \Text{ im} – 0.95 \Zeiten 12.7 Text{ im}}{2}, \frac{18 \Text{ im} – 0.8 \mal 12.2 \Text{ im}}{2},\frac{ \sqrt{18 \Text{ im} \mal 12.2 \Text{ im}}}{4} \richtig)\)
\(l = 4.12 \Text{ im}\)
Sobald die kritische Länge identifiziert ist, wir berechnen die Angewandter Moment pro Länge der Einheit, Angenommen, die volle Kompressionslast ist gleichmäßig über den Grundplattenbereich verteilt:
\( M_{u} = left( \frac{N_{x}}{B_{bp} L_{bp}}\richtig) \links( \frac{l^{2}}{2}\richtig)\)
\( M_{u} = left( \frac{100 \Text{ kip}}{18 \Text{ im} \mal 18 \Text{ im}}\richtig) \mal links( \frac{4.12 \Text{ im}^ 2}{2}\richtig)\)
Jetzt, mit AISC 360-22 Gl. F2-1, Wir berechnen die Biegekapazität pro Länge der Einheit:
\(\Film_{n} = Phi f_{und _bp}\links(\frac{t_{bp}^{2}}{4}\richtig) = 0.9 \mal 36 \Text{ KSI} \mal links(\frac{\links(0.75 \Text{ im}\richtig)^ 2}{4}\richtig) = 4.5562 \Text{ kip-in/in}\)
Schon seit 2.62 kip-in/in < 4.55 kip-in/in, Die Biegekapazität der Grundplatte ist ausreichend.
Prüfen #4: Betonlagerkapazität
Der endgültige Scheck stellt sicher, dass der Beton die angelegte Last unterstützen kann. Während eine breitere Betonbasis die Lagerkapazität erhöht, Ein effizientes Design muss Stärke und Kostenwirksamkeit ausgleichen. Jetzt, Lassen Sie uns feststellen, ob unsere konkrete Unterstützung ausreichend Kapazität hat.
Anfangen, Wir bestimmen die Lagerbereiche:
A1 - Basisplattenlagerbereich
A2 - Betonträgerlagerbereich, projiziert auf a 2:1 Steigung
\(A_1 = l_{bp} B_{bp} = 18 \, \Text{im} \mal 18 \, \Text{im} = 324 \, \Text{im}^2)
\(A_2 = n_{A_2} B_{A_2} = 21 \, \Text{im} \mal 21 \, \Text{im} = 441 \, \Text{im}^2)
Von dort, Wir bewerben uns AISC 360-22 Gl. J8-2 Berechnung der Betonlagerkapazität:
\(\phi P_p = \phi \left( \min links( 0.85 \, f’_c \, A_1 sqrt{\frac{A_2}{A_1}}, \, 1.7 \, f’_c \, A_1 rechts) \richtig)\)
\(\phi P_p = 0.65 \mal links( \min links( 0.85 \mal (3 \, \Text{KSI}) \mal 324 \, \Text{im}^2 Times sqrt{\frac{441 \, \Text{im}^ 2}{324 \, \Text{im}^ 2}}, \, 1.7 \mal (3 \, \Text{KSI}) \mal 324 \, \Text{im}^2 rechts) \richtig)\)
\(\phi P_p = 626.54 \, \Text{kip}\)
Schon seit 100 Kips < 626.54 Kips, Die Betonlagerkapazität ist ausreichend.
Entwurfszusammenfassung
Die Skyciv-Basisplattentwurfsoftware kann automatisch einen schrittweisen 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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