Παράδειγμα σχεδιασμού πλάκας βάσης χρησιμοποιώντας το EN 1993-1-8-2005, ΣΕ 1993-1-1-2005 και EN 1992-1-1-2004
Προβληματική δήλωση:
Determine whether the designed column-to-base plate connection is sufficient for a 50-kN tension load, 4-kN Vy shear load, και 2-kN Vz shear load.
Δεδομένα:
Στήλη:
Ενότητα στήλης: CHS193.7×10
Επιφάνεια στήλης: 5770.0 mm²
Υλικό στήλης: S460
Πλάκα βάσης:
Διαστάσεις πλάκας βάσης: 300mm x 300mm
Πάχος πλάκας βάσης: 18χιλ
Υλικό πλάκας βάσης: S235
Πηκτώ:
Πάχος ενέματα: 0 χιλ
Σκυρόδεμα:
Διαστάσεις σκυροδέματος: 350mm x 350mm
Πάχος σκυροδέματος: 400 χιλ
Σκυρόδεμα: C35/45
Ραγισμένα ή αδιευκρίνιστα: Ραγισμένος
Άγκυρες:
Διάμετρος άγκυρας: 16 χιλ
Αποτελεσματικό μήκος ενσωμάτωσης: 350 χιλ
Embedded plate diameter: 70 χιλ
Ενσωματωμένο πάχος πλάκας: 10 χιλ
Anchor material: 4.8
Συγκολλήσεις:
Τύπος συγκόλλησης: Φιλέτο
Μέγεθος συγκόλλησης: 7χιλ
Η ταξινόμηση μετάλλων πλήρωσης: E42
Δεδομένα αγκυροβόλησης (από Υπολογιστής Skyciv):
Σημειώσεις:
The purpose of this design example is to demonstrate the step-by-step calculations for capacity checks involving concurrent shear and axial loads. Some of the required checks have already been discussed in the previous design examples. Please refer to the links provided in each section.
Υπολογισμοί βήμα προς βήμα:
Ελεγχος #1: Υπολογίστε τη χωρητικότητα συγκόλλησης
The full tensile load is resisted by the entire weld section, ενώ το shear load components are distributed only to a portion of the total weld length. This portion is determined by projecting a 90° sector from the center of the column to its circumference. Επομένως, μόνο half of the total circumference is designed to resist the shear load.
We first compute the Συνολικό μήκος συγκόλλησης και το portion of the weld within the 90° projection.
\(ΜΕΓΑΛΟ_{συγκόλληση,γεμάτος} = \pi d_{διάσελο} = \pi \times 193.7\ \κείμενο{χιλ} = 608.53\ \κείμενο{χιλ}\)
\(ΜΕΓΑΛΟ_{συγκόλληση} = frac{\pi d_{διάσελο}}{2} = frac{\pi \times 193.7\ \κείμενο{χιλ}}{2} = 304.26\ \κείμενο{χιλ}\)
Επόμενο, υπολογίζουμε το resultant shear load.
\(V_r = \sqrt{(V_y)^ 2 + (V_z)^ 2} = sqrt{(4\ \κείμενο{ΚΝ})^ 2 + (2\ \κείμενο{ΚΝ})^ 2} = 4.4721\ \κείμενο{ΚΝ}\)
We then compute the κανονικός και shear stresses, taking into account the assumed load distribution.
\( \σίγμα{\αδ} = frac{N_x}{ΜΕΓΑΛΟ_{συγκόλληση,γεμάτος}\,a\,\sqrt{2}} = frac{40\ \κείμενο{ΚΝ}}{608.53\ \κείμενο{χιλ} \φορές 4.95\ \κείμενο{χιλ} \φορές sqrt{2}} = 9.39\ \κείμενο{MPa} \)
\( \τα δικα σου_{\αδ} = frac{N_x}{ΜΕΓΑΛΟ_{συγκόλληση,γεμάτος}\,a\,\sqrt{2}} = frac{40\ \κείμενο{ΚΝ}}{608.53\ \κείμενο{χιλ} \φορές 4.95\ \κείμενο{χιλ} \φορές sqrt{2}} = 9.39\ \κείμενο{MPa} \)
\( \τα δικα σου_{\παράλληλο} = frac{V_r}{ΜΕΓΑΛΟ_{συγκόλληση}\,ένα} = frac{4.4721\ \κείμενο{ΚΝ}}{304.26\ \κείμενο{χιλ} \φορές 4.95\ \κείμενο{χιλ}} = 2.9693\ \κείμενο{MPa} \)
Μετά από αυτό, υπολογίζουμε το συνδυασμένα στρες χρησιμοποιώντας ΣΕ 1993-1-8:2005 Εξ. (4.1).
\(ΦΑ_{β,Ed1} = sqrt{(\σίγμα{\αδ})^ 2 + 3\big((\τα δικα σου_{\αδ})^ 2 + (\τα δικα σου_{\παράλληλο})^2\big)}\)
\(ΦΑ_{β,Ed1} = sqrt{(9.39\ \κείμενο{MPa})^ 2 + 3\big((9.39\ \κείμενο{MPa})^ 2 + (2.9693\ \κείμενο{MPa})^2\big)}\)
\(ΦΑ_{β,Ed1} = 19.471\ \κείμενο{MPa}\)
Την ίδια στιγμή, καθορίζουμε το stress on the base metal using the same equation.
\(ΦΑ_{β,Ed2} = \sigma_{\αδ} = 9.39\ \κείμενο{MPa}\)
Επόμενο, υπολογίζουμε το weld capacity. We first determine the ultimate tensile strength (fu) Αγοράστε το μοντέλο φόρτωσης τώρα weaker material, and then use ΣΕ 1993-1-8:2005 Εξ. (4.1) to obtain the fillet weld resistance και base metal resistance.
\(f_u = \min\!\αριστερά(ΦΑ_{εσύ,\κείμενο{διάσελο}},\ φά_{εσύ,\κείμενο{bp}},\ φά_{εσύ,β}\σωστά) = \min\!\αριστερά(550\ \κείμενο{MPa},\ 360\ \κείμενο{MPa},\ 500\ \κείμενο{MPa}\σωστά) = 360\ \κείμενο{MPa}\)
\(ΦΑ_{β,Rd1} = frac{f_u}{\beta_w\,(\η δύναμη ολίσθησης είναι το άθροισμα της προκύπτουσας οριζόντιας δύναμης από την ενεργό πίεση του εδάφους στην ενεργή πλευρά του εδάφους και της προκύπτουσας οριζόντιας δύναμης από την παρουσία της πρόσθετης επιβάρυνσης{M2,\text{συγκόλληση}})} = frac{360\ \κείμενο{MPa}}{0.8 \φορές (1.25)} = 360\ \κείμενο{MPa}\)
\(ΦΑ_{β,Rd2} = frac{0.9\,f_u}{\η δύναμη ολίσθησης είναι το άθροισμα της προκύπτουσας οριζόντιας δύναμης από την ενεργό πίεση του εδάφους στην ενεργή πλευρά του εδάφους και της προκύπτουσας οριζόντιας δύναμης από την παρουσία της πρόσθετης επιβάρυνσης{M2,\text{συγκόλληση}}} = frac{0.9 \φορές 360\ \κείμενο{MPa}}{1.25} = 259.2\ \κείμενο{MPa}\)
Από 19.471 MPa < 360 MPa, Η χωρητικότητα συγκόλλησης είναι επαρκής.
Ελεγχος #2: Υπολογίστε τη χωρητικότητα κάμψης πλάκας βάσης λόγω φορτίου τάσης
A design example for the base plate flexural yielding capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #3: Υπολογίστε τη χωρητικότητα ξεμπλοκάρισμα από σκυρόδεμα σε ένταση
A design example for the capacity of the concrete in breakout due to tension load is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #4: Υπολογίστε την χωρητικότητα αγκύρωσης
A design example for the anchor pullout capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #5: Υπολογίστε την χωρητικότητα εκτόξευσης πλευρικού προσώπου σε κατεύθυνση y
A design example for the side-face blowout capacity in Y-direction is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #6: Υπολογίστε την χωρητικότητα εκτόξευσης πλευρικού προσώπου στην κατεύθυνση z
A design example for the side-face blowout capacity in Z-direction is already discussed in the Base Plate Design Example for Tension. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #7: Calculate base plate bearing capacity at anchor holes (Vy shear)
A design example for the base plate bearing capacity in the anchor holes for Vy shear is already discussed in the Base Plate Design Example for Compression and Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #8: Calculate base plate bearing capacity at anchor holes (Vz διάτμηση)
A design example for the base plate bearing capacity in the anchor holes for Vz shear is already discussed in the Base Plate Design Example for Compression and Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #9: Calculate concrete breakout capacity (Vy shear)
A design example for the concrete capacity in breakout failure due to Vy shear is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #10: Calculate concrete breakout capacity (Vz διάτμηση)
A design example for the concrete capacity in breakout failure due to Vz shear is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #11: Calculate pryout capacity
A design example for the concrete pryout capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #12: Calculate anchor rod shear capacity
The effect of the tension load on the anchor rod capacity is considered in this check if the shear force acts with a lever arm. Ωστόσο, σε αυτό το παράδειγμα, the shear acts without a lever arm. Επομένως, the interaction between shear and tensile stresses on the anchor rod will be evaluated separately in the interaction check.
For the step-by-step calculation of the shear capacity without a lever arm, ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο.
The SkyCiv Base Plate Design software can perform all the necessary checks to determine whether the shear load acts with or without a lever arm. Μπορείς try out the free tool σήμερα.
Ελεγχος #13: Calculate anchor steel interaction check
Χρησιμοποιούμε ΣΕ 1992-4:2018 Τραπέζι 7.3 Εξ. (7.54) Για να αξιολογήσετε το interaction between the shear and tensile stresses on the anchor rod. By substituting the tensile stress and capacity as well as the shear stress and capacity into the equation, the resulting interaction value είναι:
\(ΕΓΩ_{int} = αριστερά(\frac{Ν_{Εκδ}}{Ν_{Rd,μικρό}}\σωστά)^ 2 + \αριστερά(\frac{V_{Εκδ}}{V_{Rd,μικρό}}\σωστά)^2)
\(ΕΓΩ_{int} = αριστερά(\frac{10\ \κείμενο{ΚΝ}}{49.22\ \κείμενο{ΚΝ}}\σωστά)^ 2 + \αριστερά(\frac{1.118\ \κείμενο{ΚΝ}}{38.604\ \κείμενο{ΚΝ}}\σωστά)💕⬛ Αγορά Indocin από 0.042117\)
Από 0.042 < 1.0, the anchor rod steel failure interaction check is επαρκής.
Ελεγχος #14: Calculate concrete failure interaction check
Ενα επιπλέον interaction check is required for concrete failures under simultaneous shear and tensile loading. Για αυτό, χρησιμοποιούμε ΣΕ 1992-4:2018 Τραπέζι 7.3 Εξ. (7.55) και Εξ. (7.56).
Here are the resulting ratios for all tensile checks.
Here are the resulting ratios for all shear checks.
Πρώτα, we check using Εξ. (7.55) and compare the result to the maximum interaction limit of 1.0.
\(ΕΓΩ_{\κείμενο{case1}} = αριστερά(\αριστερά(\frac{Ν_{Εκδ}}{Ν_{Rd}}\σωστά)^{1.5}\σωστά) + \αριστερά(\αριστερά(\frac{V_{Εκδ}}{V_{Rd}}\σωστά)^{1.5}\σωστά)\)
\(ΕΓΩ_{\κείμενο{case1}} = αριστερά(\αριστερά(\frac{40}{45.106}\σωστά)^{1.5}\σωστά) + \αριστερά(\αριστερά(\frac{4.1231}{14.296}\σωστά)^{1.5}\σωστά) = 0.99\)
Επόμενο, we check using Εξ. (7.56) and compare the result to the maximum interaction limit of 1.2.
\(ΕΓΩ_{\κείμενο{case2}} = frac{Ν_{Εκδ}}{Ν_{Rd}} + \frac{V_{Εκδ}}{V_{Rd}} = frac{40}{45.106} + \frac{4.1231}{14.296} = 1.1752\)
Από 0.99 < 1.0 και 1.175 < 1.2, ο concrete failure interaction check είναι 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
Κάντε κλικ εδώ για να κατεβάσετε μια αναφορά δείγματος.
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.
