Base Plate Design Example using CSA S16:19 and CSA A23.3:19
Declaración del problema:
Determine si la conexión de placa de columna a base diseñada es suficiente para una carga de compresión de 100 kn..
Datos dados:
Columna:
Sección de columna: HS152X6.4
Área de columna: 2910 mm2
Material de columna: 230GRAMO
Plato base:
Dimensiones de placa base: 350 mm x 350 mm
Espesor de la placa base: 20 mm
Material de placa base: 230GRAMO
Lechada:
Espesor de la lechada: 20 mm
Hormigón:
Dimensiones concretas: 450 mm x 450 mm
Espesor de concreto: 300 mm
Material de hormigón: 20.68 MPa
Soldaduras:
Carga de compresión transferida solo a través de soldaduras? NO
Cálculos paso a paso:
Cheque #1: Calcule la capacidad de carga de la columna
Since the compression load is not transferred through welds alone, a proper contact bearing surface is required to ensure that the load is transferred via bearing. Referirse a CSA S16:19 Cláusula 28.5 for contact bearing preparation.
To calculate bearing capacity of the column, usaremos CSA S16:19 Cláusula 13.10:
\( B_r = 1.50 \phi F_{y_col} UNA_{columna} = 1.5 \veces 0.9 \veces 230 \, \texto{MPa} \veces 2910 \, \texto{mm}^2 = 903.55 \, \texto{kN} \)
Ya que 100 kN < 903.55 kN, La capacidad de carga de la columna es suficiente.
Cheque #2: Calcular la capacidad de soldadura
Usar minimum weld size specified in CSA S16:19.
Cheque #3: Calcule la capacidad de rendimiento de flexión de la placa base debido a la carga de compresión
La capacidad de flexión de la placa base depende de sus dimensiones. Si el plato es demasiado ancho, Requerirá material más grueso. Seleccionar el tamaño de la placa base derecho para una carga dada requiere experiencia, y realizar múltiples cálculos puede llevar mucho tiempo. El Software de diseño de placa base de SkyCiv simplifica este proceso, habilitando modelado y análisis rápidos y eficientes en solo segundos.
primero, we determine the critical cantilever length, que es el más grande de dimensión m y dimensión n. We follow Guía de diseño AISC 01 3rd Ed. Sección de 4.3.1 como una referencia.
\( l = max izquierda( \frac{L_{pb} – 0.8 D_{columna}}{2}, \frac{SI_{pb} – 0.8 D_{columna}}{2} \verdad) \)
\( l = max izquierda( \frac{350 \, \texto{mm} – 0.8 \veces 152 \, \texto{mm}}{2}, \frac{350 \, \texto{mm} – 0.8 \veces 152 \, \texto{mm}}{2} \verdad) = 114.2 \, \texto{mm} \)
Una vez que se identifica la longitud crítica, calculamos el Momento aplicado por unidad de longitud, Suponiendo que la carga de compresión completa se distribuya uniformemente sobre el área de la placa base:
\( m_f = \left( \frac{N_X}{SI_{pb} L_{pb}} \verdad) \izquierda( \frac{l^2}{2} \verdad) \)
\( m_f = \left( \frac{100 \, \texto{kN}}{350 \, \texto{mm} \veces 350 \, \texto{mm}} \verdad) \veces left( \frac{114.2 \, \texto{mm}^ 2}{2} \verdad) = 5.3231 \, \texto{kN} \cdot \text{mm/mm} \)
Ahora, usando CSA S16:19 Cláusula 13.5, we compute the flexural capacity per unit length:
\(
m_r = \phi \left( \frac{(A continuación se muestra un ejemplo de algunos cálculos de placa base australianos que se usan comúnmente en el diseño de placa base{pb})^ 2}{4} \verdad) F_{y_bp} = 0.9 \veces left( \frac{(20 \, \texto{mm})^ 2}{4} \verdad) \veces 230 \, \texto{MPa} = 20.7 \, \texto{kN} \cdot \text{mm/mm}
\)
Ya que 5.3231 kN-mm/mm < 20.7 kN-mm/mm, La capacidad de flexión de la placa base es suficiente.
Cheque #4: Capacidad de carga de concreto
La verificación final asegura que el concreto pueda admitir la carga aplicada. Mientras que una base de concreto más ancha aumenta la capacidad de carga, Un diseño eficiente debe equilibrar la fuerza y la rentabilidad.. Ahora, Determinemos si nuestro soporte concreto tiene capacidad suficiente.
Para comenzar, we determine the bearing areas:
A1 - Área de rodamiento de placa base
A2 - Área de soporte de soporte de concreto, proyectado en un 2:1 Pendiente
\(
A_1 = L_{pb} SI_{pb} = 350 \, \texto{mm} \veces 350 \, \texto{mm} = 122500 \, \texto{mm}^ 2
\)
\(
A_2 = n_{A2} SI_{A2} = 450 \, \texto{mm} \veces 450 \, \texto{mm} = 202500 \, \texto{mm}^ 2
\)
Desde allí, Solicitamos CSA A23.3:19 para calcular la capacidad de soporte de concreto:
\(
P_r = 0.85 \phi \left( F’_C Derecha) A_1 \left( \min izquierda( \sqrt{\frac{A_2}{A_1}}, 2 \verdad) \verdad)
\)
\(
P_r = 0.85 \veces 0.65 \veces left( 20.68 \, \texto{MPa} \verdad) \veces 122500 \, \texto{mm}^2 \times \left( \min izquierda( \sqrt{\frac{202500 \, \texto{mm}^ 2}{122500 \, \texto{mm}^ 2}}, 2 \verdad) \verdad) = 1799.5 \, \texto{kN}
\)
Ya que 100 kN < 1799.5 kN, La capacidad de soporte de concreto es suficiente.
Resumen de diseño
El software de diseño de placa base 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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