Basisplattenkonstruktionsbeispiel mit AS 4100:2020 und 3600:2018
Problemanweisung
Bestimmen Sie, ob die ausgestaltete Säule-zu-Base-Plattenverbindung für eine 100-kn-Komprimierungslast ausreicht.
Gegebene Daten
Spalte:
Spaltenabschnitt: 50×10 SHS
Säulenbereich: 5260 mm2
Säulenmaterial: AS / NZS 1163 Gr. C350
Grundplatte:
Grundplattenabmessungen: 350 mmx 350 mm
Grundplattendicke: 20 mm
Grundplattenmaterial: AS / NZS 3678 Gr. C250
Fugenmörtel:
Fugenmörtel Dicke: 20 mm
Beton:
Konkrete Abmessungen: 450 mmx 450 mm
Betondicke: 300 mm
Betonmaterial: N28
Schweißnähte:
Schweißnahtgröße: 6 mm
Füllmetallklassifizierung: E43XX
Drucklast nur durch Schweißnähte übertragen? JA
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Schritt-für-Schritt-Berechnungen
Prüfen #1: Berechnen Sie die Betonlagerkapazität
Anfangen, Wir bestimmen die Lagerbereiche pro AS 3600:2018 Klausel 12.6:
A1 - Basisplattenlagerbereich
A2 - Betonträgerlagerbereich, projiziert auf a 2:1 Steigung
\(
A_1 = l_{bp} B_{bp} = 350 \, \Text{mm} \mal 350 \, \Text{mm} = 122500 \, \Text{mm}^ 2
\)
\(
A_2 = n_{A2} B_{A2} = 450 \, \Text{mm} \mal 450 \, \Text{mm} = 202500 \, \Text{mm}^ 2
\)
Von dort, wir berechnen die Betonlagerkapazität, als äquivalente Kraft ausgedrückt. Wir verwenden ASI -Designhandbuch 07 1st Ed. Sektion 9.1 als Referenz.
\(
\Phi n_c = min links( \phi 0.9 \links( f'_c rechts) A_1 sqrt{\frac{A_2}{A_1}}, \phi 1.8 \links( f'_c rechts) A_1 rechts)
\)
\(
\Phi n_c = min links( 0.6 \mal 0.9 \mal links( 28 \, \Text{MPa} \richtig) \mal 122500 \, \Text{mm}^2 Times sqrt{\frac{202500 \, \Text{mm}^ 2}{122500 \, \Text{mm}^ 2}}, 0.6 \mal 1.8 \mal links( 28 \, \Text{MPa} \richtig) \mal 122500 \, \Text{mm}^2 rechts)
\)
\(
\non -n_c = 2381.4 \, \Text{kN}
\)
Schon seit 100 kN <2381.4 kN, bleibt die Die Betonlagerkapazität ist ausreichend.
Prüfen #2: Berechnen Sie die Schweißkapazität
Bewertung der Schweißkapazität, Wir bestimmen zuerst die Gesamtschweißlänge basierend auf den Spaltenabmessungen:
\(
L_{\Text{schweißen}} = 2 \links( = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{\Text{col}} – 2 r_{\Text{col}} – 2 t_{\Text{col}} \richtig) + 2 \links( d_{\Text{col}} – 2 r_{\Text{col}} – 2 t_{\Text{col}} \richtig)
\)
\(
L_{\Text{schweißen}} = 2 \mal links( 150 \, \Text{mm} – 2 \mal 15 \, \Text{mm} – 2 \mal 10 \, \Text{mm} \richtig) + 2 \mal links( 150 \, \Text{mm} – 2 \mal 15 \, \Text{mm} – 2 \mal 10 \, \Text{mm} \richtig) = 400 \, \Text{mm}
\)
Damit, Wir können die berechnen Spannung pro Schweißnahmeinheit, Annahme des 100 KN -Last ist gleichmäßig verteilt:
\(
V^*_ W = Frac{N_x}{L_{\Text{schweißen}}} = frac{100 \, \Text{kN}}{400 \, \Text{mm}} = 0.25 \, \Text{kN / mm}
\)
Danach, Wir bestimmen die Schweißkapazität pro Länge der Einheit mit AS 4100:2020 Klausel 9.6.3.10:
\(
\Phi v_w = phi 0.6 f_{Ihre} E_w k_r = 0.8 \mal 0.6 \mal 430 \, \Text{MPa} \mal 4.243 \, \Text{mm} \mal 1 = 0.87576 \, \Text{kN / mm}
\)
Schon seit 0.87576 kN / mm < 0.25 kN / mm, bleibt die Die Schweißkapazität reicht aus.
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.
Wir verwenden ASI -Designhandbuch 07, 1St ed., Tabelle 7 Überprüfung der Biegerkapazität der Grundplattenbiegung. Zuerst, Wir bestimmen die kx Faktor.
\(
k_x = 1.65 \links( \frac{\sqrt{L_{bp} B_{bp}}}{= Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{\Text{col}}} \richtig) = 1.65 \mal links( \frac{\sqrt{350 \, \Text{mm} \mal 350 \, \Text{mm}}}{150 \, \Text{mm}} \richtig) = 3.85
\)
Als nächstes, Wir berechnen die Betonlagerstärke in Bezug auf Stress über die Fläche. Beziehen sich auf Prüfen #1 Für die kalkulierte Lagerkapazität.
\(
\PHI f_B = Frac{\non -n_c}{L_{bp} B_{bp}} = frac{2381.4 \, \Text{kN}}{350 \, \Text{mm} \mal 350 \, \Text{mm}} = 19.44 \, \Text{MPa}
\)
Wir verwenden diesen Wert dann, um die zu erhalten X. Faktor.
\(
X = frac{4 N_c^*}{\PHI F_B (2 = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{\Text{col}})^ 2} = frac{4 \mal 100 \, \Text{kN}}{19.44 \, \Text{MPa} \mal (2 \mal 150 \, \Text{mm})^ 2} = 0.22862
\)
Jetzt, Verwenden wir die berechneten kx und X. Faktoren zur Bewertung der λ (Lambda) Faktor.
\(
\lambda = min links( \frac{k_x sqrt{X.}}{1 + \sqrt{1 – X.}}, 1.0 \richtig) = min links( \frac{3.85 \mal sqrt{0.22862}}{1 + \sqrt{1 – 0.22862}}, 1 \richtig) = 0.98008
\)
Wir berechnen dann die Auslegerlänge der Grundplatte, die die Lagerbelastung erfährt. Gemäß ASI -Designhandbuch 07, 1St ed., Abschnitte 6.1 und 9.1–9.2, Die Auslegerlänge ist wie gezeigt:
\(
l = max links( \frac{L_{bp} – 0.95 d_{\Text{col}}}{2}, \frac{B_{bp} – 0.95 = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{\Text{col}}}{2}, \Lambda 0.306 \sqrt{d_{\Text{col}} = Abstand des Abschnitts, in dem die Scherung berücksichtigt wird, zur Fläche des nächsten Auflagers{\Text{col}}} \richtig)
\)
\(
l = max links( \frac{350 \, \Text{mm} – 0.95 \mal 150 \, \Text{mm}}{2}, \frac{350 \, \Text{mm} – 0.95 \mal 150 \, \Text{mm}}{2}, 0.98008 \mal 0.306 \mal sqrt{150 \, \Text{mm} \mal 150 \, \Text{mm}} \richtig)
\)
\(
l = 103.75 \, \Text{mm}
\)
Berücksichtigung dieses kritischen Abschnitts der Grundplatte, Berechnen wir den Biegeertragsstress. Dies ist eine neu angeordnete Gleichung von ASI -Designhandbuch 07, 1St ed., Sektion 9.2, mit Bezug auf Sektion 6.1.
\(
f^* = frac{2 N_x l^2}{B_{bp} L_{bp} (t_{bp})^ 2}
\)
\(
f^* = frac{2 \mal 100 \, \Text{kN} \mal 103.75 \, \Text{mm}^ 2}{350 \, \Text{mm} \mal 350 \, \Text{mm} \mal (20 \, \Text{mm})^ 2} = 43.935 \, \Text{MPa}
\)
Der letzte Schritt besteht darin, die Ertragskapazität der Basisplatte mithilfe zu berechnen AS 4100:2020, Klausel 5.2.1.
\(
\Phi f_y = phi f_{y_{bp}} = 0.9 \mal 250 \, \Text{MPa} = 225 \, \Text{MPa}
\)
Schon seit 43.935 MPa < 225 MPa, bleibt die Die Biegekapazität der Grundplatten 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.
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