Exemple de conception de plaque de base utilisant AISC 360-22 et ACI 318-19
Déclaration de problème:
Déterminez si la connexion de colonne à base de colonne conçue est suffisante pour un 25 kips compression load, 3 kips Charge de cisaillement VY 1 kip Vz shear load.
Données données:
Colonne:
Section colonne: HSS6x0.312
Zone de colonne: 5.220 in2
Matériau de colonne: A36
Plaque de base:
Dimensions de la plaque de base: 12 en x 12 in
Épaisseur de plaque de base: 1/2 in
Matériau de plaque de base: A36
Jointoyer:
Épaisseur de coulis: 3/4 in
Béton:
Dimensions du béton: 13 en x 13 in
Épaisseur de béton: 8 in
Matériau en béton: 3000 psi
Craquelé ou sans crates: Fissuré
Ancres:
Diamètre d'ancrage: 1/2 in
Durée d'admission efficace: 5 in
Steel Material: A325N
Threads in Shear Plane: Included
Anchor Ending: Rectangular Plate
Soudures:
Taille de soudure: 1/4 in
Classification du métal de remplissage: E70XX
Transfer compression load via welds: Oui
Ancrer les données (de Calculateur de skyciv):
Remarque:
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.
Calculs étape par étape:
Vérifier #1: Calculer la capacité de soudure
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.
Pour évaluer la capacité de soudure, Nous déterminons d'abord le Longueur totale de soudure Basé sur les dimensions de la colonne.
\(L_{\texte{souder}} = \pi d_{\texte{col}} = \pi \times 6\ \texte{in} = 18.85\ \texte{in}\)
Prochain, we express the demand in terms of force par unité de longueur.
\(c_u = \frac{N_x}{L_{\texte{souder}}} = frac{25\ \texte{kip}}{18.85\ \texte{in}} = 1.3263\ \texte{kip / in}\)
\(v_{ouais} = frac{V_y}{L_{\texte{souder}}} = frac{3\ \texte{kip}}{18.85\ \texte{in}} = 0.15915\ \texte{kip / in}\)
\(v_{à} = frac{V_z}{L_{\texte{souder}}} = frac{1\ \texte{kip}}{18.85\ \texte{in}} = 0.053052\ \texte{kip / in}\)
The resultant load is determined as:
\(r_u = \sqrt{(c_u)^ 2 + (v_{ouais})^ 2 + (v_{à})^ 2}\)
\(r_u = \sqrt{(1.3263\ \texte{kip / in})^ 2 + (0.15915\ \texte{kip / in})^ 2 + (0.053052\ \texte{kip / in})^ 2}\)
\(r_u = 1.3369\ \texte{kip / in}\)
ensuite, Nous déterminons le fillet weld capacity per unit length using AISC 360-22 Eq. J2-4. Note that for HSS sections, kds est toujours égal à 1.0.
\(afin que les ingénieurs puissent revoir exactement comment ces calculs sont effectués{ds} = 1.0 + 0.5\big(\sin(\thêta )\big)^{1.5} = 1 + 0.5 \times \big(\sin(0)\big)^{1.5} = 1\)
\(\Phi r_n = phi \, 0.6 F_{Exx} E_w k_{ds} = 0.75 \fois 0.6 \fois 70\ \texte{KSI} \fois 0.177\ \texte{in} \fois 1 = 5.5755\ \texte{kip / in}\)
The next capacity to check is the base metal capacity of the connecting elements. This is also expressed as force per unit length. Nous utilisons AISC 360-22 Eq. J4-4 for both the column and base plate capacities.
\( \phi r_{Nbm,col} = \phi\,0.6\,F_{u,col}\,t_{col} = 0.75 \fois 0.6 \fois 58\ \texte{KSI} \fois 0.291\ \texte{in} = 7.5951\ \texte{kip / in} \)
\( \phi r_{Nbm,pb} = \phi\,0.6\,F_{u,pb}\,t_{pb} = 0.75 \fois 0.6 \fois 58\ \texte{KSI} \fois 0.5\ \texte{in} = 13.05\ \texte{kip / in} \)
We then take the minimum capacity as the governing base metal capacity.
\(\phi r_{Nbm} = \min\big(\phi r_{Nbm,pb},\ \phi r_{Nbm,col}\big) = min(13.05\ \texte{kip / in},\ 7.5951\ \texte{kip / in}) = 7.5951\ \texte{kip / in}\)
Ensuite, we compare both the fillet weld capacity and the base metal capacity against the weld demand.
Puisque 1.3369 kip / in < 5.5755 kip / in et 1.3369 kip / in < 7.5951 kip / in La capacité de soudure est suffisant.
Vérifier #2: Calculer la capacité de roulement de la colonne
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.
Vérifier #3: Calculer la capacité de rendement en flexion de la plaque de base due à la charge de compression
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.
Vérifier #4: Capacité de roulement en béton
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.
Vérifier #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.
Vérifier #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.
Vérifier #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.
Vérifier #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.
Résumé de la conception
Ce logiciel Logiciel de conception de plaques de base Skyciv peut générer automatiquement un rapport de calcul étape par étape pour cet exemple de conception. Il fournit également un résumé des contrôles effectués et de leurs ratios résultants, rendre les informations faciles à comprendre en un coup d'œil. Vous trouverez ci-dessous un échantillon de tableau de résumé, qui est inclus dans le rapport.
Rapport d'échantillon de skyciv
Cliquez ici Pour télécharger un exemple de rapport.
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