Base Plate Design Example using CSA S16:19 and CSA A23.3:19
Problemanweisung:
Determine whether the designed column-to-base plate connection is sufficient for a 100-kN compression load.
Gegebene Daten:
Spalte:
Spaltenabschnitt: HS152X6.4
Säulenbereich: 2910 mm2
Säulenmaterial: 230G
Grundplatte:
Grundplattenabmessungen: 350 mmx 350 mm
Grundplattendicke: 20 mm
Grundplattenmaterial: 230G
Grout:
Grout thickness: 20 mm
Beton:
Konkrete Abmessungen: 450 mmx 450 mm
Betondicke: 300 mm
Betonmaterial: 20.68 MPa
Schweißnähte:
Compression load transferred through welds only? NEIN
Schritt-für-Schritt-Berechnungen:
Prüfen #1: Berechnen Sie die Lagerkapazität der Säule
Since the compression load is not transferred through welds alone, a proper contact bearing surface is required to ensure that the load is transferred via bearing. Refer to CSA S16:19 Klausel 28.5 for contact bearing preparation.
To calculate bearing capacity of the column, wir werden verwenden CSA S16:19 Klausel 13.10:
\( B_r = 1.50 \phi F_{und _col} EIN_{col} = 1.5 \mal 0.9 \mal 230 \, \Text{MPa} \mal 2910 \, \Text{mm}^2 = 903.55 \, \Text{kN} \)
Schon seit 100 kN < 903.55 kN, Die Säulenlagerkapazität ist ausreichend.
Prüfen #2: Berechnen Sie die Schweißkapazität
Benutzen minimum weld size specified in CSA S16:19.
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, we determine the critical cantilever length, das ist das größere von Dimension m und Dimension n. We follow AISC-Designhandbuch 01 3rd Ed. Sektion 4.3.1 as a reference.
\( l = \max \left( \frac{L_{bp} – 0.8 d_{col}}{2}, \frac{B_{bp} – 0.8 d_{col}}{2} \richtig) \)
\( l = \max \left( \frac{350 \, \Text{mm} – 0.8 \mal 152 \, \Text{mm}}{2}, \frac{350 \, \Text{mm} – 0.8 \mal 152 \, \Text{mm}}{2} \richtig) = 114.2 \, \Text{mm} \)
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:
\( m_f = \left( \frac{N_x}{B_{bp} L_{bp}} \richtig) \links( \frac{l^2}{2} \richtig) \)
\( m_f = \left( \frac{100 \, \Text{kN}}{350 \, \Text{mm} \mal 350 \, \Text{mm}} \richtig) \mal links( \frac{114.2 \, \Text{mm}^ 2}{2} \richtig) = 5.3231 \, \Text{kN} \cdot \text{mm/mm} \)
Jetzt, mit CSA S16:19 Klausel 13.5, we compute the flexural capacity per unit length:
\(
m_r = \phi \left( \frac{(t_{bp})^ 2}{4} \richtig) F_{und _bp} = 0.9 \mal links( \frac{(20 \, \Text{mm})^ 2}{4} \richtig) \mal 230 \, \Text{MPa} = 20.7 \, \Text{kN} \cdot \text{mm/mm}
\)
Schon seit 5.3231 kN-mm/mm < 20.7 kN-mm/mm, Die Biegekapazität der Grundplatte ist ausreichend.
Prüfen #4: Betonlagerkapazität
The final check ensures that the concrete can support the applied load. While a wider concrete base increases bearing capacity, an efficient design must balance strength and cost-effectiveness. Jetzt, let’s determine if our concrete support has sufficient capacity.
Anfangen, we determine the bearing areas:
A1 – Base plate bearing area
A2 – Concrete support bearing area, projected at 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, we apply CSA A23.3:19 to calculate the concrete bearing capacity:
\(
P_r = 0.85 \phi \left( f’_c \right) A_1 \left( \min \left( \sqrt{\frac{A_2}{A_1}}, 2 \richtig) \richtig)
\)
\(
P_r = 0.85 \mal 0.65 \mal links( 20.68 \, \Text{MPa} \richtig) \mal 122500 \, \Text{mm}^2 \times \left( \min \left( \sqrt{\frac{202500 \, \Text{mm}^ 2}{122500 \, \Text{mm}^ 2}}, 2 \richtig) \richtig) = 1799.5 \, \Text{kN}
\)
Schon seit 100 kN < 1799.5 kN, 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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