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:
Φόρτωση συνδυασμών:
ο Σχέδιο πλάκας βάσης από χάλυβα χρησιμοποιεί συνδυασμούς συντελεστών φορτίου υπό ASCE 7-10/16 ισχύει ως εξής:
- \(1.4D\)
- \(1.2D + 1.6L + 0.5(L_{r} \text{ or } S \text{ or } R)\)
- \(1.2D + 1.6(Lr \text{ or } S \text{ or } R) + (L \text{ or } 0.5W)\)
- \(1.2D + 1.0W + L + 0.5(Lr \text{ or } S \text{ or } R)\)
- \(1.2D + 1.0E + L + 0.2S\)
- \(0.9D + 1.0W\)
- \(0.9D + 1.0E\)
όπου :
\(D\) = νεκρό φορτίο
\(L\) = ζωντανό φορτίο
\(L_{r}\) = ζωντανό φορτίο οροφής
\(S\) = Φορτίο χιονιού
\(R\) = Φορτίο βροχής
\(E\) = Σεισμός
\(W\) = Φορτίο ανέμου
Δοκιμάστε αυτόν τον υπολογισμό χρησιμοποιώντας το SkyCiv Free Base Plate Calculator:
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.
\( F_{b} = \phi _{bearing} \times 0.85 \times f’_{c} \times A_{1} \times \sqrt{ \frac{ A_{2} }{ A_{1} } } \leq F_{b, limit} = 1.70 \times f’_{c} \times A_{1} \)
όπου:
\( f’_{c} \) – θλιπτική αντοχή σκυροδέματος
\( A_{1} \) - επιφάνεια πλάκας βάσης σε επαφή με επιφάνεια σκυροδέματος
\( A_{2} \) - επιφάνεια στήριξης από σκυρόδεμα
\( \phi_{bearing} \) – συντελεστής αντίστασης για σκυρόδεμα ( προεπιλεγμένη τιμή = 0.65 )
Δοκιμάστε αυτόν τον υπολογισμό χρησιμοποιώντας το SkyCiv Free Base Plate Calculator:
Έλεγχος σχεδίασης συγκόλλησης AISC:
ο Σχέδιο πλάκας βάσης από χάλυβα ελέγχει τη συμφωνία του σχεδιασμού συγκόλλησης με την AISC 360-16 Ι2
\( (i) R_{n} = R_{nwl} + R_{nwt} \)
ή
\( (ii) R_{n} = 0.85R_{nwl} + 1.5R_{nwt} \)
όπου:
\(R_{nwl} \) = 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:
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, \( \phi N_{sa} \) και \( \phi V_{sa} \).
- Σκυρόδεμα αντοχής σε τάση και διάτμηση, \( \phi N_{cbg} \) και \( \phi V_{cbg} \).
- Δύναμη απόσυρσης από σκυρόδεμα, \( \phi N_{p} \).
- Σκυρόδεμα αντοχής στο πλάι, \( \phi N_{sb} \).
- 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
\( \phi _{tension, anc} N_{sa} = \phi _{tension, anc} A_{se,N}f_{uta} \rightarrow \) εξίσωση 17.6.1.2
Για διάτμηση
\( \phi _{shear, anc} V_{sa} = \phi _{shear, anc} 0.6A_{se,V}f_{uta} \rightarrow \) εξίσωση 17.7.1.2b
όπου:
- \( \phi _{tension, anc} \) - συντελεστής μείωσης αντοχής για αγκύρια σε ένταση ( προεπιλεγμένη τιμή = 0.75 )
- \( \phi _{shear, anc}\) - συντελεστής μείωσης αντοχής για αγκύρια σε διάτμηση ( προεπιλεγμένη τιμή = 0.65 )
- \( A_{se,N}\) - είναι η αποτελεσματική περιοχή διατομής μιας αγκύρωσης σε ένταση.
- \( A_{se,V}\) - είναι η αποτελεσματική περιοχή διατομής μιας αγκύρωσης σε διάτμηση.
- \( f_{uta}\) – καθορισμένη αντοχή εφελκυσμού του χάλυβα αγκύρωσης και δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από \(1.9f_{ya}\) 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
\( phi N_{cbg} = \phi \frac{ A_{Nc} }{ A_{Nco} } \psi_{ec,N} \psi_{ed,N} \psi_{c,N} \psi_{cp,N} N_{b} \rightarrow \) εξίσωση 17.6.2.ab
όπου:
\( \phi \) – συντελεστής μείωσης αντοχής για αγκύρια σε ένταση ( προεπιλεγμένη τιμή = 0.75 ).
\( A_{Nc} \) – προβλεπόμενη συγκεκριμένη αποτυχία ενός άγκυρα ενός ή ομαδικού.
\( A_{Nco} \)- έργο περιοχή αστοχίας συγκεκριμένου άγκυρα, για τον υπολογισμό της αντοχής σε ένταση εάν δεν περιορίζεται από την απόσταση ή την απόσταση των άκρων.
\( \psi_{ec,N} \) - Ξεμπλοκάρισμα του παράγοντα εκκεντρότητας στην ένταση.
\( \psi _{ec,N} = \frac{1.00}{ 1 + \frac{e^{‘}_{N}}{1.5 h_{ef}} } \leq 1.00 \rightarrow \) εξίσωση 17.6.2.3.1
\( \psi_{ed,N} \) - Συντελεστής επίδρασης στην ένταση.
(ένα) \( \text{if } C_{a,min} \geq 1.5h_{ef} \text{ then } \psi _{ed,N} = 1.00 \) εξίσωση 17.6.2.4.1a
και
(σι) \( \text{if } C_{a,min} < 1.5h_{ef} \text{ then } \psi _{ed,N} = 0.70 + 0.3\frac{C_{a,min}}{1.5h_{ef}} \) εξίσωση 17.6.2.4.1b
\( \psi_{c,N} \) - Ρυθμιστικός παράγοντας ρωγμής στην ένταση.
\( \psi _{c,N} = 1.25 \) για άγκυρες
\( \psi_{cp,N} \) - Διάσπαση παράγοντας διαχωρισμού στην ένταση.
(ένα) \( \text{if } C_{a,min} \geq C_{ac} \text{ then } \psi _{cp,N} = 1.00 \) εξίσωση 17.6.2.4.1a
και
(σι) \( \text{if } C_{a,min} < C_{ac} \text{ then } \psi _{cp,N} = \frac{ C_{a,min} }{ C_{ac}} \geq \frac{ 1.5h_{ef} }{ C_{ac} } \) εξίσωση 17.6.2.4.1b
\( N_{b} \) – 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 Νπ = ϕΨντο,Π ΝΠ
όπου:
\( \phi \) – συντελεστής μείωσης αντοχής για αγκύρια σε ένταση ( προεπιλεγμένη τιμή = 0.70 ).
\( \psi _{c, P} \) – συντελεστής τροποποίησης για συγκεκριμένη κατάσταση
Για ραγισμένο σκυρόδεμα:
\( \psi _{c, P} \) = 1.0
Για μη ραγισμένο σκυρόδεμα:
\( \psi _{c, P} \) = 1.4
\( N_{p} \) – Αντοχή αγκύρωσης
Για ραγισμένο σκυρόδεμα:
\( N_{p} = 8A_{brg}f^{‘}_{c}\) εξίσωση 17.6.3.2.2a
Για μη ραγισμένο σκυρόδεμα:
\( N_{p} = 0.9f^{‘}_{c}e_{h}d_{a} \rightarrow \) εξίσωση 17.6.2.2.b
όπου \( 3d_{a} \leq e_{h} \leq 4.5d_{a} \)
\( f^{‘}_{c} \) – καθορισμένη αντοχή σε θλίψη από σκυρόδεμα.
\( A_{brg} \) – καθαρή περιοχή εδράνου της κεφαλής του στηρίγματος, αγκύρωση ή κεφαλή παραμορφωμένης ράβδου.
\( e_{h} \) – απόσταση από την εσωτερική επιφάνεια του άξονα ενός μπουλονιού J ή L-μπουλονιού στο εξωτερικό άκρο του J- ή L-μπουλόνι.
\( d_{a} \) – 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
\( \phi N_{sb} = 160C_{a1}\sqrt{A_{brg}}\lambda _{a} \sqrt{f^{‘}_{c} } \rightarrow \) εξίσωση 17.6.4.1
όπου:
\( f^{‘}_{c} \) – καθορισμένη αντοχή σε θλίψη από σκυρόδεμα.
\( A_{brg} \) – καθαρή περιοχή εδράνου της κεφαλής του στηρίγματος, αγκύρωση ή κεφαλή παραμορφωμένης ράβδου.
\( \lambda_{a} \) – συντελεστής τροποποίησης που αντικατοπτρίζει τις μειωμένες μηχανικές ιδιότητες του ελαφρού σκυροδέματος σε συγκεκριμένη εφαρμογή αγκύρωσης σκυροδέματος.
Αντοχή αγκύρωσης από σκυρόδεμα
