Diseño de placa base para carga y momento axiales
El diseño de la placa base para carga axial y momento depende de la magnitud y dirección de las cargas aplicadas.. El procedimiento de cálculo cambia según si la conexión se rige por compresión, tensión, o una combinación de carga axial y momento flector.. Los cálculos de un caso no siempre se pueden reutilizar en otro, Entonces el primer paso es identificar en qué categoría cae tu diseño..
Guía de diseño AISC 1 (3edición RD) es la principal referencia para el diseño de placas base con cargas de momento. Incluye todas las ecuaciones y un procedimiento de cálculo paso a paso.. SkyCiv ha compilado una larga lista de artículos y recursos para ACI produce un conjunto de cálculo para diseñar placas base sujetas a cargas de momento, siguiendo los procedimientos descritos en AISC DG1.
Colocar 1: Compresión y flexión axiales combinadas (Momento bajo)
Cuando una placa base está cargada con momento, puede parecer que el plato se inclina hacia un lado. sin embargo, cuando la carga de compresión es grande, la excentricidad (el momento dividido por la carga axial) puede permanecer dentro de la excentricidad crítica de la conexión. En este caso, La carga aplicada es resistida enteramente por el apoyo sobre el hormigón., y los anclajes no soportan fuerza de elevación. Este es el caso más ideal para el diseño de placa base., ya que los anclajes actúan sólo como pernos de sujeción.
Cómo determinar si la placa base está en el caso de compresión de momento bajo:
El primer paso es calcular la excentricidad de la carga.. Hacemos esto dividiendo la carga de momento., \(M_r\), por la carga axial, \(P_r\).
\( e = \dfrac{M_r}{P_r} \) (Ecuación AISC DG1 3.ª edición. 4-39)
El siguiente paso es determinar la excentricidad de la carga crítica., \(\varepsilon\).
\( \varepsilon = \dfrac{N}{2} – \dfrac{Y}{2} \) (Ecuación AISC DG1 3.ª edición. 4-41)
Para determinar la excentricidad de la carga crítica., necesitamos dos dimensiones. El \(N\) La dimensión es el ancho de la placa base., que se especifica en el diseño. La segunda dimensión es la \(Y\) dimensión, que representa el ancho total del rodamiento. El \(Y\) La dimensión comienza en el borde de la placa base y se extiende hacia adentro, hacia el centro de la placa base.. Consulte la figura de arriba para ver una ilustración..
En otras palabras, La ubicación de la excentricidad de la carga crítica se mide desde el centro de la placa base hasta el punto medio de la \(Y\) dimensión. como el valor de \(Y\) disminuye, El valor de \(\varepsilon\) aumenta.
El caso de momento bajo controla cuando el La excentricidad real es menor o igual que la excentricidad de la carga crítica..
\( e \leq \varepsilon \)
Ahora, queremos determinar el valor de \(Y\) dimensión, concretamente la dimensión más pequeña que puede tener. Tenga en cuenta que la fuerza axial hacia abajo \(P_r\) es igual al ancho del rodamiento \(Y_{min}\) multiplicado por la tensión del rodamiento por unidad de longitud \(q_{max}\) .
\( P_r = Y_{min}q_{max} \)
Reordenando esta ecuación se obtiene:
\( Y_{min} = \dfrac{P_r}{q_{max}} \) (Ecuación AISC DG1 3.ª edición. 4-36)
Luego asumimos que esta tensión de soporte se aplica en toda la longitud de la placa base., \(B\). Para obtener la tensión de soporte máxima por unidad de longitud, \(q_{max}\), multiplicamos la capacidad portante máxima permitida del hormigón, \( f_{p,max} \) a la longitud de la placa base, \(B\). Recuerde que estamos maximizando la capacidad de carga permitida de la conexión para minimizar \(Y_{min}\).
\( q_{max} = f_{p(max)} B \) (Ecuación AISC DG1 3.ª edición. 4-37)
La capacidad de carga del hormigón viene dada por la siguiente ecuación. En este artículo se proporciona un ejemplo de cómo utilizar esta ecuación. Ejemplo de diseño de SkyCiv. No dudes en consultar nuestro procedimiento paso a paso..
\( f_{p(max)} = 0.85 f’_{c} \sqrt{A_{2}/A_{1}} \leq 1.7 f’_{c} \) (Ecuación AISC DG1 3.ª edición. 4-2)
El término \( f’_{c} \) es la resistencia a la compresión del hormigón. Esto suele estar especificado en el diseño.. Los valores comunes son 3 ksi y 4 KSI. Las áreas A2 y A1 son la zona de apoyo del soporte. (hormigón) y el área de apoyo cargada (plato base), respectivamente.
En algunos casos, Los ingenieros pueden suponer que el área de soporte es igual al área cargada. \(A_{2} = A_{1}\) ya que esto también es conservador. Si se necesitan los valores reales para aumentar la capacidad, Se puede utilizar un procedimiento iterativo para resolver los valores exactos de A1 y A2.. En el Calculadora de placa base gratuita SkyCiv, esta iteración ya está implementada.
Finalmente, la ecuación de excentricidad crítica se puede simplificar a:
\( e_{crit} = \dfrac{N}{2} – \dfrac{P_r}{2 q_{max}} \) (Ecuación AISC DG1 3.ª edición. 4-40)
Comprobaciones de diseño necesarias para el caso de momento bajo (Compresión + Doblar):
- Cojinete de hormigón
- Placa base que cede en la interfaz del rodamiento.
Colocar 2: Compresión/tensión y flexión axiales combinadas (gran momento)
Si la excentricidad es mayor que la excentricidad crítica, es decir, la carga axial es relativamente pequeña en comparación con la carga de momento, la placa base tiende a volcarse, con compresión en un lado y tensión en el otro. Los anclajes deben tener suficiente capacidad de tracción para resistir la fuerza de elevación inducida.. Esto puede ocurrir con compresión y flexión., o con tensión y flexión.
Cómo determinar si la placa base está en el caso de compresión/tensión de momento grande:
Siguiendo la discusión de la sección anterior, El caso de momento grande controla cuando el La excentricidad real es mayor que la excentricidad de la carga crítica..
\( e > e_{crit} \)
\( e > \dfrac{N}{2} – \dfrac{P_r}{2 q_{max}} \) (Ecuación AISC DG1 3.ª edición. 4-53)
Se necesitan comprobaciones de diseño para el caso de momento grande (Compresión + Doblado o tensión + Doblar):
- Cojinete de hormigón
- Placa base que cede en la interfaz del rodamiento.
- Placa base que cede en la interfaz de tracción.
- El anclaje comprueba la tensión.
Este proporciona una guía completa para comprobar la tensión de los anclajes. Ejemplo de diseño de SkyCiv.
Colocar 3: Tensión y flexión axiales combinadas (Momento bajo)
Las placas base también pueden soportar tensión y momento.. Aunque esto es menos común, todavía es un escenario posible. Se aplica cuando la excentricidad de las cargas de tensión y momento es lo suficientemente pequeña como para que la placa no se comporte como un caso de gran momento.. aquí, todos los anclajes están en tensión. Hay varios métodos disponibles para distribuir la fuerza entre los anclajes y vale la pena revisarlos como lectura adicional..
Cómo determinar si la placa base está en el caso de tensión de momento bajo:
Para determinar si la placa base cargada con tensión y momento está en el caso de momento bajo, Necesitamos comprobar si la excentricidad resultante cae dentro del rango \( f \) dimensión. Esta dimensión es la distancia desde el centro de los anclajes hasta el centro de la placa base en un lado..
Comprobaciones de diseño necesarias para el caso de momento bajo (Tensión + Doblar):
- Placa base que cede en la interfaz de tracción.
- El anclaje comprueba la tensión.
Para más información sobre controles de anclajes con tensión, consulte esta documentación en diseño de anclaje según ACI 318-19.
Calcule las cargas de diseño de la placa base con SkyCiv
Software de diseño de placa base SkyCiv realiza los cálculos descritos anteriormente, incluyendo soporte de hormigón, placa base que cede, tensión del ancla, y otras comprobaciones de conexión. Seleccione el código de diseño, ingrese la columna y las condiciones de carga, y generar los resultados del diseño directamente en su navegador.
