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 compression load, 3 kips Carga de cizallas VY 1 kip Vz shear load.
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
Steel Material: A325N
Threads in Shear Plane: Included
Anchor Ending: Rectangular Plate
Soldaduras:
Tamaño de soldadura: 1/4 in
Clasificación de metal de relleno: E70XX
Transfer compression load via welds: Si
Aniquilar datos (de Calculadora de SkyCiv):
Nota:
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.
Cálculos paso a paso:
Cheque #1: Calcular la capacidad de soldadura
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.
Para evaluar la capacidad de soldadura, Primero determinamos el Longitud total de soldadura Basado en las dimensiones de la columna.
\(L_{\texto{soldar}} = \pi d_{\texto{columna}} = \pi \times 6\ \texto{in} = 18.85\ \texto{in}\)
próximo, we express the demand in terms of fuerza por unidad de longitud.
\(c_u = \frac{N_X}{L_{\texto{soldar}}} = frac{25\ \texto{kip}}{18.85\ \texto{in}} = 1.3263\ \texto{kip/in}\)
\(A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{uy} = frac{V_Y}{L_{\texto{soldar}}} = frac{3\ \texto{kip}}{18.85\ \texto{in}} = 0.15915\ \texto{kip/in}\)
\(A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{a} = frac{V_Z}{L_{\texto{soldar}}} = frac{1\ \texto{kip}}{18.85\ \texto{in}} = 0.053052\ \texto{kip/in}\)
The resultant load is determined as:
\(r_u = sqrt{(c_u)^ 2 + (A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{uy})^ 2 + (A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{a})^ 2}\)
\(r_u = sqrt{(1.3263\ \texto{kip/in})^ 2 + (0.15915\ \texto{kip/in})^ 2 + (0.053052\ \texto{kip/in})^ 2}\)
\(r_u = 1.3369\ \texto{kip/in}\)
Luego, Determinamos el fillet weld capacity per unit length using AISC 360-22 Eq. J2-4. Note that for HSS sections, kds siempre es igual a 1.0.
\(Suma de fuerzas de tensión de anclajes con área de cono de ruptura de concreto común{ds} = 1.0 + 0.5\big(\sin(\theta)\big)^{1.5} = 1 + 0.5 \times \big(\sin(0)\big)^{1.5} = 1\)
\(\Phi r_n = phi \, 0.6 F_{Exx} E_w k_{ds} = 0.75 \veces 0.6 \veces 70\ \texto{KSI} \veces 0.177\ \texto{in} \veces 1 = 5.5755\ \texto{kip/in}\)
The next capacity to check is the base metal capacity of the connecting elements. This is also expressed as force per unit length. Usamos AISC 360-22 Eq. J4-4 for both the column and base plate capacities.
\( \Phi R_{Nbm,columna} = \phi\,0.6\,F_{tu,columna}\,A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{columna} = 0.75 \veces 0.6 \veces 58\ \texto{KSI} \veces 0.291\ \texto{in} = 7.5951\ \texto{kip/in} \)
\( \Phi R_{Nbm,pb} = \phi\,0.6\,F_{tu,pb}\,A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{pb} = 0.75 \veces 0.6 \veces 58\ \texto{KSI} \veces 0.5\ \texto{in} = 13.05\ \texto{kip/in} \)
We then take the minimum capacity as the governing base metal capacity.
\(\Phi R_{Nbm} = \min\big(\Phi R_{Nbm,pb},\ \Phi R_{Nbm,columna}\big) = min(13.05\ \texto{kip/in},\ 7.5951\ \texto{kip/in}) = 7.5951\ \texto{kip/in}\)
Finalmente, we compare both the fillet weld capacity and the base metal capacity against the weld demand.
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
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.
Cheque #3: Calcule la capacidad de rendimiento de flexión de la placa base debido a la carga de compresión
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.
Cheque #4: Capacidad de carga de concreto
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.
Cheque #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.
Cheque #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.
Cheque #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.
Cheque #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.
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
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