Παράδειγμα σχεδίασης πλάκας βάσης με χρήση CSA S16:19 και CSA A23.3:19
Προβληματική δήλωση
Determine whether the designed column-to-base plate connection is sufficient for 15 kN φορτίο εφελκυσμού, 5 kN Διατμητικό φορτίο, και 5 kN Vz διατμητικό φορτίο.
Δεδομένα
Στήλη:
Ενότητα στήλης: HP200x54
Επιφάνεια στήλης: 6840.0 χιλ2
Υλικό στήλης: 350Δ
Πλάκα βάσης:
Διαστάσεις πλάκας βάσης: 400 mm x 500 χιλ
Πάχος πλάκας βάσης: 25 χιλ
Υλικό πλάκας βάσης: 300Δ
Πηκτώ:
Πάχος ενέματος: 0 χιλ
Σκυρόδεμα:
Διαστάσεις σκυροδέματος: 400 mm x 500 χιλ
Πάχος σκυροδέματος: 380 χιλ
Σκυρόδεμα: 20.7 MPa
Ραγισμένα ή αδιευκρίνιστα: Ραγισμένος
Άγκυρες:
Διάμετρος άγκυρας: 12.7 χιλ
Αποτελεσματικό μήκος ενσωμάτωσης: 300 χιλ
Anchor Ending: Ορθογώνιο Πλάκα
Ενσωματωμένο πλάτος πλάκας: 60χιλ
Ενσωματωμένο πάχος πλάκας: 10 χιλ
Steel Material: F1554 Gr.55
Threads in Shear Plane: Included
Συγκολλήσεις:
Μέγεθος συγκόλλησης: 8 χιλ
Η ταξινόμηση μετάλλων πλήρωσης: E43XX-X
Δεδομένα αγκυροβόλησης (από Υπολογιστής Skyciv):
Μοντέλο στο δωρεάν εργαλείο SkyCiv
Μοντελοποιήστε το παραπάνω σχέδιο πλάκας βάσης χρησιμοποιώντας το δωρεάν διαδικτυακό μας εργαλείο σήμερα! Δεν απαιτείται εγγραφή.
Σημείωση
Ο σκοπός αυτού του παραδείγματος σχεδιασμού είναι να επιδείξει τους βαθμιαίους υπολογισμούς για ελέγχους χωρητικότητας που περιλαμβάνουν ταυτόχρονα διατμητικά και αξονικά φορτία. Ορισμένοι από τους απαιτούμενους ελέγχους έχουν ήδη συζητηθεί στα προηγούμενα παραδείγματα σχεδιασμού. Ανατρέξτε στους συνδέσμους που παρέχονται σε κάθε ενότητα.
Υπολογισμοί βήμα προς βήμα
Ελεγχος #1: Υπολογίστε τη χωρητικότητα συγκόλλησης
To determine the weld capacity under simultaneous loading, we first need to calculate the weld demand due to the shear load and the weld demand due to the φορτίο τάσης. You may refer to this Σύνδεσμος for the procedure to obtain the weld demands for shear, and this Σύνδεσμος for the tension weld demands.
For this design, ο weld demand at the flange due to the tension load is found to be as follows, where the stress is expressed as δύναμη ανά μονάδα μήκους.
\( v_{φά,flg} = frac{T_{εσύ,άγκυρα}}{μεγάλο_{εφ}} = frac{3.75\,\κείμενο{ΚΝ}}{100.5\,\κείμενο{χιλ}} = 0.037313\,\text{kN / mm} \)
Επί πλέον, ο weld stress at any part of the column section due to the shear load is determined as:
\( v_{κηλίδα} = frac{V_y}{ΜΕΓΑΛΟ_{συγκόλληση}} = frac{5\,\κείμενο{ΚΝ}}{1090.6\,\κείμενο{χιλ}} = 0.0045846\,\text{kN / mm} \)
\( v_{fz} = frac{V_z}{ΜΕΓΑΛΟ_{συγκόλληση}} = frac{5\,\κείμενο{ΚΝ}}{1090.6\,\κείμενο{χιλ}} = 0.0045846\,\text{kN / mm} \)
Since there is a combination of tension and shear loads at the ιστός, we need to obtain the resultant. Expressing this as force per unit length, έχουμε:
\(r_f = \sqrt{(r_{φά,\κείμενο{flg}})^ 2 + (v_{κηλίδα})^ 2 + (v_{fz})^ 2}\)
\( r_f = \sqrt{(0.037313\,\κείμενο{kN / mm})^ 2 + (0.0045846\,\κείμενο{kN / mm})^ 2 + (0.0045846\,\κείμενο{kN / mm})^ 2} \)
\(r_f = 0.037873\ \κείμενο{kN / mm}\)
Για το ιστός, only shear stresses are present. Ετσι, the resultant is:
\( r_f = \sqrt{((v_{κηλίδα})^ 2) + ((v_{fz})^ 2)} \)
\( r_f = \sqrt{((0.0045846\,\κείμενο{kN / mm})^ 2) + ((0.0045846\,\κείμενο{kN / mm})^ 2)} = 0.0064836\,\text{kN / mm} \)
Επόμενο, υπολογίζουμε το factored weld capacity χρησιμοποιώντας CSA S16:19 Ρήτρα 13.13.2.2. We conservatively assume kds = 1.0, by always setting angle of load to 0 εσείς, neglecting any additional capacity added by the actual load angle.
\( v_{ρ,ιστός} = 0.67\phi t_wX_u = 0.67 \φορές 0.67 \times 5.657\,\text{χιλ} \times 430\,\text{MPa} = 1.092\,\text{kN / mm} \)
\( v_{ρ,flg} = 0.67\phi t_wX_u = 0.67 \φορές 0.67 \times 5.657\,\text{χιλ} \times 430\,\text{MPa} = 1.092\,\text{kN / mm} \)
For this welded connection, the electrode strength does not overmatch the base metal strengths. Επομένως, the base metal check is not governing and does not need to be performed.
Από 0.0064836 kN / mm < 1.092 kN / mm και 0.037873 kN / mm < 1.092 kN / mm, Η χωρητικότητα συγκόλλησης είναι επαρκής.
Ελεγχος #2: Υπολογίστε τη χωρητικότητα κάμψης πλάκας βάσης λόγω φορτίου τάσης
Ένα παράδειγμα σχεδίασης για την ικανότητα κάμψης της πλάκας βάσης έχει ήδη συζητηθεί στο Παράδειγμα σχεδίασης πλάκας βάσης για τάση. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό.
Ελεγχος #3: Υπολογίστε την ικανότητα εφελκυσμού της ράβδου άγκυρας
A design example for the anchor rod tensile capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό.
Ελεγχος #4: Υπολογίστε τη χωρητικότητα ξεμπλοκάρισμα από σκυρόδεμα σε ένταση
A design example for the capacity of the concrete in tension breakout is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό.
Ελεγχος #5: Υπολογίστε την χωρητικότητα αγκύρωσης
A design example for the anchor pull out capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό.
Ελεγχος #6: Υπολογίστε την ικανότητα κάμψης της πλάκας
A design example for the supplementary check on the embedded plate flexural yielding capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό.
Ελεγχος #7: Υπολογίστε την χωρητικότητα εκτόξευσης πλευρικού προσώπου σε κατεύθυνση y
Side-face blowout failure along the Y-direction is not applicable because the anchors are not located close enough to the left and right edges of the concrete support.
Ελεγχος #8: Υπολογίστε την χωρητικότητα εκτόξευσης πλευρικού προσώπου στην κατεύθυνση z
Για να υπολογίσετε το Side-Face Blowout (SFBO) χωρητικότητα, we first determine the total tension force on the anchors closest to the edge. For this check, we will evaluate the capacity of the edge along the Z-direction.
Since the failure cone projections of the SFBO along the Z-direction overlap, the anchors are treated as an ομάδα άγκυρας.
The total tension demand of the anchor group is calculated as:
\( Ν_{φά} = αριστερά(\frac{N_z}{n_{ένα,τ}}\σωστά)n_{με,G1} = αριστερά(\frac{15\,\κείμενο{ΚΝ}}{4}\σωστά) \φορές 2 = 7.5\,\text{ΚΝ} \)
Επόμενο, καθορίζουμε το αποστάσεις ακμών:
\( ντο_{και,ελάχ} = min(ντο_{\κείμενο{μπλουζα},G1}, ντο_{\κείμενο{κάτω μέρος},G1}) = min(85\,\κείμενο{χιλ}, 415\,\κείμενο{χιλ}) = 85\,\text{χιλ} \)
\( ντο_{με,ελάχ} = min(ντο_{\κείμενο{αριστερά},G1}, ντο_{\κείμενο{σωστά},G1}) = min(162.5\,\κείμενο{χιλ}, 162.5\,\κείμενο{χιλ}) = 162.5\,\text{χιλ} \)
Using these edge distances, υπολογίζουμε το anchor group capacity συμφωνώς προς CSA A23.3:19 Clause D.6.4.
\( Ν_{sbgr} = αριστερά(\frac{1 + \frac{ντο_{με,ελάχ}}{ντο_{και,ελάχ}}}{4} + \frac{μικρό_{άθροισμα,με,G1}}{6ντο_{και,ελάχ}}\σωστά)13.3\αριστερά(\frac{ντο_{και,ελάχ}}{χιλ}\σωστά)\τ.μ.{\frac{ΕΝΑ_{brg}}{mm^2}}\phi\lambda_a\sqrt{\frac{f'_c}{MPa}}Ρ(Ν) \)
\( Ν_{sbgr} = αριστερά(\frac{1 + \frac{162.5\,\κείμενο{χιλ}}{85\,\κείμενο{χιλ}}}{4} + \frac{75\,\κείμενο{χιλ}}{6 \times 85\,\text{χιλ}}\σωστά) \φορές 13.3 \φορές αριστερά(\frac{85\,\κείμενο{χιλ}}{1\,\κείμενο{χιλ}}\σωστά) \φορές sqrt{\frac{3473.3\,\κείμενο{χιλ}^ 2}{1\,\κείμενο{χιλ}^ 2}} \φορές 0.65 \φορές 1 \φορές sqrt{\frac{20.68\,\κείμενο{MPa}}{1\,\κείμενο{MPa}}} \φορές 1 \φορές 0,001,κείμενο{ΚΝ} \)
\( Ν_{sbgr} = 172.32\,\text{ΚΝ} \)
In the original equation, a reduction factor is applied when the anchor spacing is less than 6ca₁, assuming the headed anchors have sufficient edge distance. Ωστόσο, in this design example, Από ca₂ < 3ca₁, the SkyCiv calculator applies an additional reduction factor to account for the reduced edge capacity.
Από 7.5 ΚΝ < 172.32 ΚΝ, the SFBO capacity along the Z-direction is επαρκής.
Ελεγχος #9: Calculate breakout capacity (Με διάτμηση)
A design example for the concrete breakout capacity in Vy shear is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό.
Ελεγχος #10: Calculate breakout capacity (Vz διάτμηση)
A design example for the concrete breakout capacity in Vy shear is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό.
Ελεγχος #11: Υπολογίστε την ικανότητα εκτόξευσης (Με διάτμηση)
A design example for the capacity of the concrete against pryout failure due to Vy shear is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό.
Ελεγχος #12: Υπολογίστε την ικανότητα εκτόξευσης (Vz διάτμηση)
A design example for the capacity of the concrete against pryout failure due to Vy shear is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό.
Ελεγχος #13: Υπολογίστε την ικανότητα διάτμησης της ράβδου αγκύρωσης
Ένα παράδειγμα σχεδίασης για την ικανότητα διάτμησης της ράβδου αγκύρωσης έχει ήδη συζητηθεί στο Παράδειγμα σχεδίασης πλάκας βάσης για διάτμηση. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για τον βήμα προς βήμα υπολογισμό.
Ελεγχος #14: Calculate anchor rod shear and tension capacity (CSA S16)
To determine the capacity of the anchor rod under combined shear and axial loads, χρησιμοποιούμε CSA S16:19 Ρήτρα 13.12.1.4.
The total tensile force experienced by the anchors, including additional bending from eccentric shear load is shown below.
\( T_{φά,σύνολο} = T_f + Ν_{φά} = 18.038\,\text{ΚΝ} + 3.75\,\κείμενο{ΚΝ} = 21.788\,\text{ΚΝ} \)
Using the demand and capacity values for both shear and tension checks performed, we now calculate the interaction equation.
\( I = \left(\αριστερά(\frac{V_{φά}}{V_{ντο,ω}}\σωστά)^2\right) + \αριστερά(\αριστερά(\frac{T_{φά,σύνολο}}{T_c}\σωστά)^2\right) \)
\( I = \left(\αριστερά(\frac{3.5355\,\κείμενο{ΚΝ}}{14.255\,\κείμενο{ΚΝ}}\σωστά)^2\right) + \αριστερά(\αριστερά(\frac{21.788\,\κείμενο{ΚΝ}}{28.85\,\κείμενο{ΚΝ}}\σωστά)^2\right) = 0.63189 \)
Από 0.63 < 1.0, the anchor rod interaction capacity per CSA S16 is επαρκής.
Ελεγχος #15: Calculate interaction checks (CSA A23.3)
When checking the anchor rod capacity under combined shear and tension loads using CSA A23.3, a different approach is applied. For completeness, we also perform the CSA A23.3 interaction checks in this calculation, which include other concrete interaction checks επισης.
Here are the resulting ratios for all CSA A23.3 tension checks:
And here are the resulting ratios for all CSA A23.3 shear checks:
We take the design check with the largest ratio and compare it to the maximum interaction ratio using CSA A23.3:19 Equation D.46.
\( ΕΓΩ_{int} = frac{Ν_{φά}}{Ν_{έξω}} + \frac{V_{φά}}{V_{έξω}} = frac{15}{53.52} + \frac{5}{16.278} = 0.58743 \)
Από 0.587 < 1.2, the interaction check is επαρκής.
Περίληψη σχεδίου
ο Λογισμικό σχεδιασμού πλάκας βάσης SkyCIV Μπορεί να δημιουργήσει αυτόματα μια αναφορά υπολογισμού βήμα προς βήμα για αυτό το παράδειγμα σχεδιασμού. Παρέχει επίσης μια περίληψη των επιταγών που εκτελούνται και των προκύπτουσων αναλογιών τους, καθιστώντας τις πληροφορίες κατανοητές με μια ματιά. Παρακάτω είναι ένας πίνακας συνοπτικών δείγματος, που περιλαμβάνεται στην αναφορά.
Αναφορά δείγματος SkyCIV
Δείτε το επίπεδο λεπτομέρειας και σαφήνειας που μπορείτε να περιμένετε από μια αναφορά σχεδίασης πλάκας βάσης SkyCiv. Η αναφορά περιλαμβάνει όλους τους βασικούς ελέγχους σχεδιασμού, εξισώσεις, και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται σε σαφή και ευανάγνωστη μορφή. Είναι πλήρως συμβατό με τα πρότυπα σχεδιασμού. Κάντε κλικ παρακάτω για να προβάλετε ένα δείγμα αναφοράς που δημιουργήθηκε με χρήση του SkyCiv Base Plate Calculator.
Αγορά λογισμικού πλάκας βάσης
Αγοράστε την πλήρη έκδοση της μονάδας σχεδιασμού πλάκας βάσης από μόνη της χωρίς άλλες ενότητες SkyCIV. Αυτό σας δίνει ένα πλήρες σύνολο αποτελεσμάτων για σχεδιασμό πλάκας βάσης, συμπεριλαμβανομένων λεπτομερών αναφορών και περισσότερων λειτουργιών.
