Παράδειγμα σχεδιασμού πλάκας βάσης χρησιμοποιώντας AISC 360-22 και ACI 318-19
Προβληματική δήλωση:
Determine whether the designed column-to-base plate connection is sufficient for a 25 kips compression load, 3 kips Με διατμητικό φορτίο 1 δέρμα μόσχου ακατέργαστου Vz shear load.
Δεδομένα:
Στήλη:
Ενότητα στήλης: HSS6x0.312
Επιφάνεια στήλης: 5.220 σε2
Υλικό στήλης: A36
Πλάκα βάσης:
Διαστάσεις πλάκας βάσης: 12 σε x 12 σε
Πάχος πλάκας βάσης: 1/2 σε
Υλικό πλάκας βάσης: A36
Πηκτώ:
Grout Thickness: 3/4 σε
Σκυρόδεμα:
Διαστάσεις σκυροδέματος: 13 σε x 13 σε
Πάχος σκυροδέματος: 8 σε
Σκυρόδεμα: 3000 psi
Ραγισμένα ή αδιευκρίνιστα: Ραγισμένος
Άγκυρες:
Διάμετρος άγκυρας: 1/2 σε
Αποτελεσματικό μήκος ενσωμάτωσης: 5 σε
Steel Material: A325N
Threads in Shear Plane: Included
Anchor Ending: Rectangular Plate
Συγκολλήσεις:
Μέγεθος συγκόλλησης: 1/4 σε
Η ταξινόμηση μετάλλων πλήρωσης: Ε70ΧΧ
Transfer compression load via welds: Ναί
Δεδομένα αγκυροβόλησης (από Υπολογιστής Skyciv):
Σημείωση:
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
Given that the column compression load is transferred via welds, we need to consider the resultant load of the compression and shear loads in determining the strength of the welds.
Για αξιολόγηση της χωρητικότητας συγκόλλησης, καθορίζουμε πρώτα το Συνολικό μήκος συγκόλλησης με βάση τις διαστάσεις της στήλης.
\(ΜΕΓΑΛΟ_{\κείμενο{συγκόλληση}} = \pi d_{\κείμενο{διάσελο}} = \pi \times 6\ \κείμενο{σε} = 18.85\ \κείμενο{σε}\)
Επόμενο, we express the demand in terms of δύναμη ανά μονάδα μήκους.
\(c_u = \frac{N_x}{ΜΕΓΑΛΟ_{\κείμενο{συγκόλληση}}} = frac{25\ \κείμενο{δέρμα μόσχου ακατέργαστου}}{18.85\ \κείμενο{σε}} = 1.3263\ \κείμενο{kip/in}\)
\(v_{uy} = frac{V_y}{ΜΕΓΑΛΟ_{\κείμενο{συγκόλληση}}} = frac{3\ \κείμενο{δέρμα μόσχου ακατέργαστου}}{18.85\ \κείμενο{σε}} = 0.15915\ \κείμενο{kip/in}\)
\(v_{να} = frac{V_z}{ΜΕΓΑΛΟ_{\κείμενο{συγκόλληση}}} = frac{1\ \κείμενο{δέρμα μόσχου ακατέργαστου}}{18.85\ \κείμενο{σε}} = 0.053052\ \κείμενο{kip/in}\)
The resultant load is determined as:
\(r_u = \sqrt{(c_u)^ 2 + (v_{uy})^ 2 + (v_{να})^ 2}\)
\(r_u = \sqrt{(1.3263\ \κείμενο{kip/in})^ 2 + (0.15915\ \κείμενο{kip/in})^ 2 + (0.053052\ \κείμενο{kip/in})^ 2}\)
\(r_u = 1.3369\ \κείμενο{kip/in}\)
Τότε, καθορίζουμε το fillet weld capacity per unit length using AISC 360-22 Εξ. J2-4. Note that for HSS sections, kds είναι πάντα ίσο με 1.0.
\(κ_{δδ} = 1.0 + 0.5\big(\χωρίς(\θήτα)\big)^{1.5} = 1 + 0.5 \times \big(\χωρίς(0)\big)^{1.5} = 1\)
\(\phi r_n = \phi \, 0.6 ΦΑ_{Exx} E_w k_{δδ} = 0.75 \φορές 0.6 \φορές 70\ \κείμενο{ksi} \φορές 0.177\ \κείμενο{σε} \φορές 1 = 5.5755\ \κείμενο{kip/in}\)
The next capacity to check is the base metal capacity of the connecting elements. This is also expressed as force per unit length. Χρησιμοποιούμε AISC 360-22 Εξ. J4-4 for both the column and base plate capacities.
\( \phi r_{nbm,διάσελο} = \phi\,0.6\,F_{εσύ,διάσελο}\,αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό στάδιο στο σχεδιασμό ενός τοίχου αντιστήριξης, καθώς η μη αντιστοίχιση των σωστών αναλογικών διαστάσεων από την αρχή σε κάθε στοιχείο μπορεί να οδηγήσει στην ανάγκη πολλών επαναλήψεων για να συμμορφωθεί ο τοίχος αντιστήριξης με τις απαιτήσεις ευστάθειας ή υπερμεγέθη σύστημα που πληροί όλες τις απαιτήσεις, αλλά χρησιμοποιεί πολύ περισσότερο υλικό από το θεωρητικό ελάχιστο{διάσελο} = 0.75 \φορές 0.6 \φορές 58\ \κείμενο{ksi} \φορές 0.291\ \κείμενο{σε} = 7.5951\ \κείμενο{kip/in} \)
\( \phi r_{nbm,bp} = \phi\,0.6\,F_{εσύ,bp}\,αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό στάδιο στο σχεδιασμό ενός τοίχου αντιστήριξης, καθώς η μη αντιστοίχιση των σωστών αναλογικών διαστάσεων από την αρχή σε κάθε στοιχείο μπορεί να οδηγήσει στην ανάγκη πολλών επαναλήψεων για να συμμορφωθεί ο τοίχος αντιστήριξης με τις απαιτήσεις ευστάθειας ή υπερμεγέθη σύστημα που πληροί όλες τις απαιτήσεις, αλλά χρησιμοποιεί πολύ περισσότερο υλικό από το θεωρητικό ελάχιστο{bp} = 0.75 \φορές 0.6 \φορές 58\ \κείμενο{ksi} \φορές 0.5\ \κείμενο{σε} = 13.05\ \κείμενο{kip/in} \)
We then take the minimum capacity as the governing base metal capacity.
\(\phi r_{nbm} = \min\big(\phi r_{nbm,bp},\ \phi r_{nbm,διάσελο}\big) = min(13.05\ \κείμενο{kip/in},\ 7.5951\ \κείμενο{kip/in}) = 7.5951\ \κείμενο{kip/in}\)
Τελικά, we compare both the fillet weld capacity and the base metal capacity against the weld demand.
Από 1.3369 kip/in < 5.5755 kip/in και 1.3369 kip/in < 7.5951 kip/in Η χωρητικότητα συγκόλλησης είναι επαρκής.
Ελεγχος #2: Υπολογίστε την ικανότητα ρουλεμάν της στήλης
A design example for the bearing capacity of the column is already discussed in the Base Plate Design Example for Compression. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #3: Υπολογίστε τη χωρητικότητα κάμψης πλάκας βάσης λόγω φορτίου συμπίεσης
A design example for the base plate flexural yielding capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Compression. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #4: Χωρητικότητα έδρας σκυροδέματος
A design example for the concrete bearing capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Compression. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #5: Concrete breakout capacity (Vy Shear)
A design example for the concrete breakout capacity due to Vy shear is ready discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #6: Concrete breakout capacity (Vz Shear)
A design example for the concrete breakout capacity 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 #7: Concrete pryout capacity
A design example for the capacity of the concrete section against pryout is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Ελεγχος #8: Anchor Rod Shear Capacity
A design example for the shear capacity of the anchor rod is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
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 ΕΔΩ 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.
