Ejemplo de diseño de placa base usando AISC 360-22 y ACI 318-19
Declaración del problema
Determinar si la conexión de placa de columna a base diseñada es suficiente para un 25 kips carga de compresión, 3 kips Carga de cizallas VY 1 kip carga de corte vz.
Datos dados
Columna:
Sección de columna: HSS6x0.312
Área de columna: 5.220 in2
Material de columna: A36
Plato base:
Dimensiones de placa base: 12 en x 12 in
Espesor de la placa base: 1/2 in
Material de placa base: A36
Lechada:
Espesor de la lechada: 3/4 in
Hormigón:
Dimensiones concretas: 13 en x 13 in
Espesor de concreto: 8 in
Material de hormigón: 3000 psi
Agrietado o sin crack: Agrietado
Ancla:
Diámetro de anclaje: 1/2 in
Longitud de incrustación efectiva: 5 in
Material de acero: A325N
Roscas en plano de corte: Incluido
Final de ancla: Plato rectangular
Soldaduras:
Tamaño de soldadura: 1/4 in
Clasificación de metal de relleno: E70XX
Transferir carga de compresión mediante soldaduras.: Si
Aniquilar datos (de Calculadora de SkyCiv):
Modelo en la herramienta gratuita SkyCiv
Modele el diseño de la placa base anterior utilizando nuestra herramienta gratuita en línea hoy! No es necesario registrarse.
Nota
El propósito de este ejemplo de diseño es demostrar los cálculos paso a paso para verificaciones de capacidad que involucran cargas axiales y de corte simultáneas.. Algunas de las comprobaciones requeridas ya se han comentado en los ejemplos de diseño anteriores.. Consulte los enlaces proporcionados en cada sección..
Cálculos paso a paso
Cheque #1: Calcular la capacidad de soldadura
Dado que la carga de compresión de la columna se transfiere mediante soldaduras, necesitamos considerar el carga resultante de las cargas de compresión y corte para determinar la resistencia de las soldaduras.
Para evaluar la capacidad de soldadura, Primero determinamos el Longitud total de soldadura Basado en las dimensiones de la columna.
\(L_{\texto{soldar}} = pid_{\texto{columna}} = pi veces 6\ \texto{in} = 18.85\ \texto{in}\)
próximo, expresamos la demanda en términos de fuerza por unidad de longitud.
\(c_u = frac{N_X}{L_{\texto{soldar}}} = frac{25\ \texto{kip}}{18.85\ \texto{in}} = 1.3263\ \texto{kip/in}\)
\(A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{uy} = frac{V_Y}{L_{\texto{soldar}}} = frac{3\ \texto{kip}}{18.85\ \texto{in}} = 0.15915\ \texto{kip/in}\)
\(A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{a} = frac{V_Z}{L_{\texto{soldar}}} = frac{1\ \texto{kip}}{18.85\ \texto{in}} = 0.053052\ \texto{kip/in}\)
La carga resultante se determina como:
\(r_u = sqrt{(c_u)^ 2 + (A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{uy})^ 2 + (A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{a})^ 2}\)
\(r_u = sqrt{(1.3263\ \texto{kip/in})^ 2 + (0.15915\ \texto{kip/in})^ 2 + (0.053052\ \texto{kip/in})^ 2}\)
\(r_u = 1.3369\ \texto{kip/in}\)
Luego, Determinamos el capacidad de soldadura de filete por unidad de longitud usando AISC 360-22 Eq. J2-4. Tenga en cuenta que para las secciones HSS, kds siempre es igual a 1.0.
\(Suma de fuerzas de tensión de anclajes con área de cono de ruptura de concreto común{ds} = 1.0 + 0.5\grande(\sin(\theta)\grande)^{1.5} = 1 + 0.5 \veces grande(\sin(0)\grande)^{1.5} = 1\)
\(\Phi r_n = phi \, 0.6 F_{Exx} E_w k_{ds} = 0.75 \veces 0.6 \veces 70\ \texto{KSI} \veces 0.177\ \texto{in} \veces 1 = 5.5755\ \texto{kip/in}\)
La siguiente capacidad a comprobar es la capacidad de metal base de los elementos de conexión. Esto también se expresa como fuerza por unidad de longitud.. Usamos AISC 360-22 Eq. J4-4 para capacidades de columna y placa base.
\( \Phi R_{Nbm,columna} = phi,0.6,F_{tu,columna}\,A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{columna} = 0.75 \veces 0.6 \veces 58\ \texto{KSI} \veces 0.291\ \texto{in} = 7.5951\ \texto{kip/in} \)
\( \Phi R_{Nbm,pb} = phi,0.6,F_{tu,pb}\,A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{pb} = 0.75 \veces 0.6 \veces 58\ \texto{KSI} \veces 0.5\ \texto{in} = 13.05\ \texto{kip/in} \)
Luego tomamos la capacidad mínima como que rige la capacidad del metal base.
\(\Phi R_{Nbm} = mingrande(\Phi R_{Nbm,pb},\ \Phi R_{Nbm,columna}\grande) = min(13.05\ \texto{kip/in},\ 7.5951\ \texto{kip/in}) = 7.5951\ \texto{kip/in}\)
Finalmente, Comparamos tanto la capacidad de soldadura de filete como la capacidad del metal base con la demanda de soldadura..
Ya que 1.3369 kip/in < 5.5755 kip/in y 1.3369 kip/in < 7.5951 kip/in La capacidad de soldadura es suficiente.
Cheque #2: Calcule la capacidad de carga de la columna
Ya se analiza un ejemplo de diseño para la capacidad portante de la columna en el Ejemplo de diseño de placa base para compresión.. Consulte este enlace para ver el cálculo paso a paso..
Cheque #3: Calcule la capacidad de rendimiento de flexión de la placa base debido a la carga de compresión
Un ejemplo de diseño para la capacidad de fluencia a flexión de la placa base ya se analiza en el Ejemplo de diseño de placa base para compresión.. Consulte este enlace para ver el cálculo paso a paso..
Cheque #4: Capacidad de carga de concreto
En el Ejemplo de diseño de placa base para compresión ya se analiza un ejemplo de diseño para la capacidad de carga del concreto.. Consulte este enlace para ver el cálculo paso a paso..
Cheque #5: Capacidad de rotura del hormigón (Vy cizalla)
Un ejemplo de diseño para la capacidad de ruptura del concreto debido al corte Vy se analiza en el Ejemplo de diseño de placa base para corte.. Consulte este enlace para ver el cálculo paso a paso..
Cheque #6: Capacidad de rotura del hormigón (Cizalla Vz)
Un ejemplo de diseño para la capacidad de ruptura del concreto debido al corte Vz ya se analiza en el Ejemplo de diseño de placa base para corte.. Consulte este enlace para ver el cálculo paso a paso..
Cheque #7: Capacidad de extracción de hormigón
En el Ejemplo de diseño de placa base para corte ya se analiza un ejemplo de diseño para la capacidad de la sección de concreto contra el desprendimiento.. Consulte este enlace para ver el cálculo paso a paso..
Cheque #8: Capacidad de corte de la varilla de anclaje
En el Ejemplo de diseño de placa base para corte ya se analiza un ejemplo de diseño para la capacidad de corte de la varilla de anclaje.. Consulte este enlace para ver el cálculo paso a paso..
Resumen de diseño
El Software de diseño de placa base de SkyCiv puede generar automáticamente un informe de cálculo paso a paso para este ejemplo de diseño. También proporciona un resumen de los controles realizados y sus proporciones resultantes, Hacer que la información sea fácil de entender de un vistazo. A continuación se muestra una tabla de resumen de muestra, que se incluye en el informe.
Informe de muestra de SkyCiv
Vea el nivel de detalle y claridad que puede esperar de un informe de diseño de placa base SkyCiv. El informe incluye todas las comprobaciones de diseño clave., ecuaciones, y resultados presentados en un formato claro y fácil de leer. Cumple totalmente con los estándares de diseño.. Haga clic a continuación para ver un informe de muestra generado con la calculadora de placa base SkyCiv.
Comprar software de placa base
Compre la versión completa del módulo de diseño de la placa base por sí solo sin ningún otro módulo SkyCiv. Esto le da un conjunto completo de resultados para el diseño de placa base, incluyendo informes detallados y más funcionalidad.
