Παράδειγμα σχεδίασης πλάκας βάσης AISC Αμερικανικός κώδικας

Παρακάτω είναι ένα παράδειγμα μερικών υπολογισμών αμερικανικής πλάκας βάσης που χρησιμοποιούνται συνήθως στο σχεδιασμό της πλάκας βάσης. Συχνά όταν σχεδιάζετε πλάκες βάσης, θα εξετάσουμε μερικούς διαφορετικούς ελέγχους που σχετίζονται με τα διάφορα εξαρτήματα μιας πλάκας βάσης, και συγκεκριμένα:

• Η βάση από σκυρόδεμα – γενικά ελέγχεται έναντι των δυνάμεων έδρασης και συμπίεσης σε σχέση με το ACI 318
• Οι Συγκολλήσεις – οι συγκολλήσεις πρέπει να ελεγχθούν, για να διασφαλιστεί ότι παρέχουν επαρκή συγκράτηση και δεν αποτυγχάνουν υπό πίεση στην AISC 360
• Μπουλόνια αγκύρωσης – μπορεί να αποτύχει για διάφορους λόγους, όπως φαίνεται παρακάτω στο παράδειγμα υπολογισμών σχεδίασης μπουλονιών αγκύρωσης στο AISC
• Μέλος χάλυβα (Στήλη) επιταγές – συνήθως βασίζονται σε τοπικά πρότυπα σχεδιασμού χάλυβα

Επί του παρόντος, ο Σχέδιο πλάκας βάσης από χάλυβα Η ενότητα υλοποιεί τους παρακάτω ελέγχους παρακάτω. Η πληρωμένη έκδοση αυτού του λογισμικού, περιλαμβάνει λεπτομερείς υπολογισμούς βήμα προς βήμα, ώστε οι μηχανικοί να μπορούν να επανεξετάσουν πώς ακριβώς γίνονται αυτοί οι υπολογισμοί!

Δοκιμάστε αυτόν τον υπολογισμό χρησιμοποιώντας το SkyCiv Free Base Plate Calculator:

Υπολογιστής βάσης

 

---

Φόρτωση συνδυασμών:

ο Σχέδιο πλάκας βάσης από χάλυβα χρησιμοποιεί συνδυασμούς συντελεστών φορτίου υπό ASCE 7-10/16 ισχύει ως εξής:

1. \(1.4ΡΕ)
2. \(1.2ρε + 1.6μεγάλο + 0.5(ΜΕΓΑΛΟ_{ρ} \κείμενο{ ή } Κείμενο S { ή } Ρ)\)
3. \(1.2ρε + 1.6(Lr κείμενο{ ή } Κείμενο S { ή } Ρ) + (Κείμενο L { ή } 0.5Δ)\)
4. \(1.2ρε + 1.0Δ + μεγάλο + 0.5(Lr κείμενο{ ή } Κείμενο S { ή } Ρ)\)
5. \(1.2ρε + 1.0μι + μεγάλο + 0.2ΜΙΚΡΟ)
6. \(0.9ρε + 1.0Δ )
7. \(0.9ρε + 1.0ΜΙ)

όπου :

\(ΡΕ) = νεκρό φορτίο
\(ΜΕΓΑΛΟ) = ζωντανό φορτίο
\(ΜΕΓΑΛΟ_{ρ}\) = ζωντανό φορτίο οροφής
\(ΜΙΚΡΟ) = Φορτίο χιονιού
\(R ) = Φορτίο βροχής
\(ΜΙ) = Σεισμός
\(Δ ) = Φορτίο ανέμου

Δοκιμάστε αυτόν τον υπολογισμό χρησιμοποιώντας το SkyCiv Free Base Plate Calculator:

Υπολογιστής βάσης

 

---

Έλεγχος ρουλεμάν σκυροδέματος ACI:

ο Σχέδιο πλάκας βάσης από χάλυβα ελέγχει την αντοχή του σκυροδέματος (συμπίεση) σχεδιασμός σύμφωνα με την AISC 360-16 Εξ. J8-2.

\( ΦΑ_{σι} = phi _{ρουλεμάν} \φορές 0.85 \φορές f'_{ντο} \φορές sqrt{ \frac{ ΕΝΑ_{2} }{ ΕΝΑ_{1} } } \leq F_{σι, όριο} = 1.70 \φορές f_{ντο} \φορές A_{1} \)

όπου:
\( φά'_{ντο} \) – θλιπτική αντοχή σκυροδέματος
\( ΕΝΑ_{1} \) - επιφάνεια πλάκας βάσης σε επαφή με επιφάνεια σκυροδέματος
\( ΕΝΑ_{2} \) - επιφάνεια στήριξης από σκυρόδεμα
\( \phi_{ρουλεμάν} \) – συντελεστής αντίστασης για σκυρόδεμα ( προεπιλεγμένη τιμή = 0.65 )

Δοκιμάστε αυτόν τον υπολογισμό χρησιμοποιώντας το SkyCiv Free Base Plate Calculator:

Υπολογιστής βάσης

 

---

Έλεγχος σχεδίασης συγκόλλησης AISC:

ο Σχέδιο πλάκας βάσης από χάλυβα ελέγχει τη συμφωνία του σχεδιασμού συγκόλλησης με την AISC 360-16 Ι2

\( (Εγώ) R_{ν} = R_{μηδενικό} + R_{nwt} \)

ή

\( (ii) R_{ν} = 0,85R_{μηδενικό} + 1.5R_{nwt} \)

όπου:

\(R_{μηδενικό} \) = συνολική ονομαστική αντοχή των διαμήκων φορτωμένων συγκολλήσεων φιλέτου.
\(R_{nwt} \) = συνολική ονομαστική ισχύς των εγκάρσιων φορτωμένων συγκολλήσεων φιλέτου.

Δοκιμάστε αυτόν τον υπολογισμό χρησιμοποιώντας το SkyCiv Free Base Plate Calculator:

Υπολογιστής βάσης

---

Έλεγχος σχεδίασης αγκύρωσης ACI:

ο Σχέδιο πλάκας βάσης από χάλυβα ελέγχει Οι παράμετροι Anchor εφαρμόζονται χρησιμοποιώντας διατάξεις κώδικα του ACI 318-19 στο κεφάλαιο 17.

Οι ράβδοι αγκύρωσης έχουν σχεδιαστεί σύμφωνα με την AISC 360-16 - J9 και ACI 318-19 - Κεφάλαιο 17. Αξιολογούνται οι ακόλουθες αντιστάσεις των μπουλονιών αγκύρωσης:

• Αντοχή χάλυβα αγκύρωσης σε ένταση και διάτμηση, \( \phi Ν_{προς την} \) και \( \phi V_{προς την} \).
• Σκυρόδεμα αντοχής σε τάση και διάτμηση, \( \phi Ν_{cbg} \) και \( \phi V_{cbg} \).
• Δύναμη απόσυρσης από σκυρόδεμα, \( \phi Ν_{Π} \).
• Σκυρόδεμα αντοχής στο πλάι, \( \phi Ν_{δ.π.} \).
• Σκυρόδεμα αντοχή αγκύρωσης στη διάτμηση, \( \phi V_{cp} \).

Αντοχή χάλυβα αγκύρωσης σε ένταση και διάτμηση

Εικόνα Α. (ένα) αδιάσπαστη βίδα (σι) θραύση μπουλονιού λόγω αστοχίας τάσης (ντο) διάσπαση του μπουλονιού λόγω αστοχίας διάτμησης

Η συντεταγμένη αντοχή του χάλυβα της αγκύρωσης σε ένταση και διάτμηση καθορίζεται σύμφωνα με το ACI 318-19 - 17.6.1.2 και 17.7.1 όπως και

Για ένταση

\( \phi _{ένταση, Α.Κ.} Ν_{προς την} = phi _{ένταση, Α.Κ.} ΕΝΑ_{Ξέρω,Ν}φά_{Γιούτα} \δεξί βέλος \) εξίσωση 17.6.1.2

Για διάτμηση

\( \phi _{κουρεύω, Α.Κ.} V_{προς την} = phi _{κουρεύω, Α.Κ.} 0.6ΕΝΑ_{Ξέρω,Β}φά_{Γιούτα} \δεξί βέλος \) εξίσωση 17.7.1.2b

όπου:

• \( \phi _{ένταση, Α.Κ.} \) - συντελεστής μείωσης αντοχής για αγκύρια σε ένταση ( προεπιλεγμένη τιμή = 0.75 )
• \( \phi _{κουρεύω, Α.Κ.}\) - συντελεστής μείωσης αντοχής για αγκύρια σε διάτμηση ( προεπιλεγμένη τιμή = 0.65 )
• \( ΕΝΑ_{Ξέρω,Ν}\) - είναι η αποτελεσματική περιοχή διατομής μιας αγκύρωσης σε ένταση.
• \( ΕΝΑ_{Ξέρω,Β}\) - είναι η αποτελεσματική περιοχή διατομής μιας αγκύρωσης σε διάτμηση.
• \( φά_{Γιούτα}\) – καθορισμένη αντοχή εφελκυσμού του χάλυβα αγκύρωσης και δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από \(1.9φά_{Ναί}\) και 125 ksi (861.845 Μαμά)

Σκυρόδεμα αντοχής

Εικόνα Β. (ένα) Στήριγμα μπουλονιών στο σκυρόδεμα (σι) θραύση σκυροδέματος λόγω δύναμης τάσης (ντο) θραύση σκυροδέματος λόγω δύναμης διάτμησης

 

Η συντεταγμένη αντοχή στη διάσπαση σκυροδέματος της αγκύρωσης σε ένταση και διάτμηση καθορίζεται σύμφωνα με το ACI 318-19 - 17.6.2 και 17.7.1 όπως και

\( \phi Ν_{cbg} = phi frac{ ΕΝΑ_{Αρ} }{ ΕΝΑ_{Θυμάμαι} } \psi_{εκ,Ν} \psi_{εκδ,Ν} \psi_{ντο,Ν} \psi_{cp,Ν} Ν_{σι} \δεξί βέλος \) εξίσωση 17.6.2.ab

όπου:

\( \phi \) – συντελεστής μείωσης αντοχής για αγκύρια σε ένταση ( προεπιλεγμένη τιμή = 0.75 ).
\( ΕΝΑ_{Αρ} \) – προβλεπόμενη συγκεκριμένη αποτυχία ενός άγκυρα ενός ή ομαδικού.
\( ΕΝΑ_{Θυμάμαι} \)- έργο περιοχή αστοχίας συγκεκριμένου άγκυρα, για τον υπολογισμό της αντοχής σε ένταση εάν δεν περιορίζεται από την απόσταση ή την απόσταση των άκρων.

\( \psi_{εκ,Ν} \) - Ξεμπλοκάρισμα του παράγοντα εκκεντρότητας στην ένταση.

\( \psi _{εκ,Ν} = frac{1.00}{ 1 + \frac{ε ^{«}_{Ν}}{1.5 ω_{εφ}} } \leq 1.00 \δεξί βέλος \) εξίσωση 17.6.2.3.1

\( \psi_{εκδ,Ν} \) - Συντελεστής επίδρασης στην ένταση.

(ένα) \( \κείμενο{αν } ΝΤΟ_{ένα,ελάχ} \geq 1,5 ώρα_{εφ} \κείμενο{ τότε } \psi _{εκδ,Ν} = 1.00 \) εξίσωση 17.6.2.4.1a

και

(σι) \( \κείμενο{αν } ΝΤΟ_{ένα,ελάχ} < 1.5ω_{εφ} \κείμενο{ τότε } \psi _{εκδ,Ν} = 0.70 + 0.3\frac{ΝΤΟ_{ένα,ελάχ}}{1.5ω_{εφ}} \) εξίσωση 17.6.2.4.1b

\( \psi_{ντο,Ν} \) - Ρυθμιστικός παράγοντας ρωγμής στην ένταση.

\( \psi _{ντο,Ν} = 1.25 \) για άγκυρες

\( \psi_{cp,Ν} \) - Διάσπαση παράγοντας διαχωρισμού στην ένταση.

(ένα) \( \κείμενο{αν } ΝΤΟ_{ένα,ελάχ} \geq C_{μετα Χριστον} \κείμενο{ τότε } \psi _{cp,Ν} = 1.00 \) εξίσωση 17.6.2.4.1a

και

(σι) \( \κείμενο{αν } ΝΤΟ_{ένα,ελάχ} < ΝΤΟ_{μετα Χριστον} \κείμενο{ τότε } \psi _{cp,Ν} = frac{ ΝΤΟ_{ένα,ελάχ} }{ ΝΤΟ_{μετα Χριστον}} \geq frac{ 1.5ω_{εφ} }{ ΝΤΟ_{μετα Χριστον} } \) εξίσωση 17.6.2.4.1b

\( Ν_{σι} \) – βασική αντοχή στη διάσπαση σκυροδέματος σε ένταση μίας μόνο άγκυρας σε ραγισμένο σκυρόδεμα.

Δύναμη απόσυρσης από σκυρόδεμα

Εικόνα Γ. (ένα) Στήριγμα μπουλονιών στο σκυρόδεμα (σι) απομάκρυνση του μπουλονιού από το σκυρόδεμα λόγω της δύναμης τάσης

 

Η συντελεστής αντοχής από σκυρόδεμα μιας αγκύρωσης ορίζεται στο ACI 318-19 - 17.6.3 όπως και

ϕ Ν_π = ϕΨ_ντο,Π Ν_Π

όπου:

\( \phi \) – συντελεστής μείωσης αντοχής για αγκύρια σε ένταση ( προεπιλεγμένη τιμή = 0.70 ).
\( \psi _{ντο, Π} \) – συντελεστής τροποποίησης για συγκεκριμένη κατάσταση

Για ραγισμένο σκυρόδεμα:

\( \psi _{ντο, Π} \) = 1.0

Για μη ραγισμένο σκυρόδεμα:

\( \psi _{ντο, Π} \) = 1.4

\( Ν_{Π} \) – Αντοχή αγκύρωσης

Για ραγισμένο σκυρόδεμα:

\( Ν_{Π} = 8Α_{brg}σ ^{«}_{ντο}\) εξίσωση 17.6.3.2.2a

Για μη ραγισμένο σκυρόδεμα:

\( Ν_{Π} = 0.9f ^{«}_{ντο}μι_{η}ρε_{ένα} \δεξί βέλος \) εξίσωση 17.6.2.2.b

όπου \( 3ρε_{ένα} \leq e_{η} \leq 4.5d_{ένα} \)

\( σ ^{«}_{ντο} \) – καθορισμένη αντοχή σε θλίψη από σκυρόδεμα.
\( ΕΝΑ_{brg} \) – καθαρή περιοχή εδράνου της κεφαλής του στηρίγματος, αγκύρωση ή κεφαλή παραμορφωμένης ράβδου.
\( μι_{η} \) – απόσταση από την εσωτερική επιφάνεια του άξονα ενός μπουλονιού J ή L-μπουλονιού στο εξωτερικό άκρο του J- ή L-μπουλόνι.
\( ρε_{ένα} \) – εξωτερική διάμετρος αγκύρωσης ή διάμετρος άξονα με κεφαλή στηρίγματος, με μπουλόνι, ή γαντζωμένο μπουλόνι.

Σκυρόδεμα αντοχής στο πλάι

Εικόνα Δ. (ένα) Στήριγμα μπουλονιών στο σκυρόδεμα (σι) μπουλόνι με αστοχία σκυροδέματος (Πλευρικό χτύπημα) δύναμη κοντά στην άκρη προς την τάση

 

Η συντελεστή αντοχής στο πλάι με βάση το σκυρόδεμα της αγκύρωσης καθορίζεται στο ACI 318-19 - 17.6.4 όπως και

\( \phi Ν_{δ.π.} = 160C_{Α'1}\τ.μ.{ΕΝΑ_{brg}}\λάμδα _{ένα} \τ.μ.{σ ^{«}_{ντο} } \δεξί βέλος \) εξίσωση 17.6.4.1

όπου:

\( σ ^{«}_{ντο} \) – καθορισμένη αντοχή σε θλίψη από σκυρόδεμα.
\( ΕΝΑ_{brg} \) – καθαρή περιοχή εδράνου της κεφαλής του στηρίγματος, αγκύρωση ή κεφαλή παραμορφωμένης ράβδου.
\( \λάμδα_{ένα} \) – συντελεστής τροποποίησης που αντικατοπτρίζει τις μειωμένες μηχανικές ιδιότητες του ελαφρού σκυροδέματος σε συγκεκριμένη εφαρμογή αγκύρωσης σκυροδέματος.

Αντοχή αγκύρωσης από σκυρόδεμα

\( \κείμενο{Β}_{ \κείμενο{cp} } = κείμενο{κ}_{cp} \φορές κείμενο{Ν}_{cp} \) 

ή 

\( \κείμενο{Β}_{ \κείμενο{cpg} } = κείμενο{κ}_{cpg} \φορές κείμενο{Ν}_{cpg} \)Το σκυρόδεμα Pry-out του σκυροδέματος αξιολογείται στις παραπάνω εξισώσεις και οι υπολογισμοί βασίζονται στην αντοχή μεταξύ ράβδου αγκύρωσης και σκυροδέματος όπου η συνήθης αστοχία εγκατάστασης άγκυρας μετά την εγκατάσταση, βλέπε Εικόνα Ε παρακάτω.

Σχήματα Ε. (ένα) Στήριγμα μπουλονιών στο σκυρόδεμα (σι) μπουλόνι με αστοχία σκυροδέματος (Pry-out) λόγω διατμητικής δύναμης. 

 

Δοκιμάστε αυτόν τον υπολογισμό χρησιμοποιώντας το SkyCiv Free Base Plate Calculator:

Υπολογιστής βάσης