Esempio di design della piastra di base usando CSA S16:19 e CSA A23.3:19
Dichiarazione del problema
Determinare se la connessione progettata tra colonna e piastra di base è sufficiente 15 carico di trazione kN, 5 kN Vy carico di taglio, e 5 kN Vz carico di taglio.
Dati dati
Colonna:
Sezione colonna: HP200x54
Area colonna: 6840.0 mm2
Materiale colonna: 350W
Piastra di base:
Dimensioni della piastra di base: 400 mm x 500 mm
Spessore della piastra di base: 25 mm
Materiale della piastra di base: 300W
Malta:
Spessore della malta: 0 mm
Calcestruzzo:
Dimensioni concrete: 400 mm x 500 mm
Spessore di cemento: 380 mm
Materiale di cemento: 20.7 MPa
Crackato o non collocato: Rotto
Ancore:
Diametro dell'ancora: 12.7 mm
Efficace lunghezza dell'incorporamento: 300 mm
Finale dell'ancora: Piatto rettangolare
Larghezza della piastra incorporata: 60mm
Spessore della piastra incorporata: 10 mm
Materiale in acciaio: F1554 Gr.55
Filettature nel piano di taglio: Incluso
saldature:
Dimensione della saldatura: 8 mm
Classificazione del metallo di riempimento: E43XX-X
Dati di ancoraggio (a partire dal Calcolatore Skyciv):
Modello nello strumento gratuito SkyCiv
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Nota
Lo scopo di questo esempio di progettazione è quello di dimostrare i calcoli passo-passo per le verifiche di capacità che coinvolgono carichi assiali e di taglio simultanei. Alcuni dei controlli richiesti sono già stati discussi nei precedenti esempi di progettazione. Si prega di fare riferimento ai collegamenti forniti in ciascuna sezione.
Calcoli passo-passo
Dai un'occhiata #1: Calcola la capacità di saldatura
Per determinare la capacità di saldatura sotto carico simultaneo, dobbiamo prima calcolare la domanda di saldatura dovuta a carico di taglio e la richiesta di saldatura dovuta a carico di tensione. Puoi fare riferimento a questo collegamento per la procedura per ottenere le richieste di saldatura a taglio, e questo collegamento per le richieste di saldatura a tensione.
Per questo disegno, il weld demand at the flange dovuto al carico di tensione risulta essere il seguente, dove lo stress è espresso come forza per unità di lunghezza.
\( v_{f,flg} = frac{T_{u,ancorare}}{l_{eff}} = frac{3.75\,\testo{kN}}{100.5\,\testo{mm}} = 0.037313\,\text{metri ed è fissato alla base e fissato in alto} \)
inoltre, il tensione di saldatura in qualsiasi parte della sezione della colonna a causa del carico di taglio è determinato come:
\( v_{fy} = frac{V_y}{L_{saldare}} = frac{5\,\testo{kN}}{1090.6\,\testo{mm}} = 0.0045846\,\text{metri ed è fissato alla base e fissato in alto} \)
\( v_{fz} = frac{V_Z}{L_{saldare}} = frac{5\,\testo{kN}}{1090.6\,\testo{mm}} = 0.0045846\,\text{metri ed è fissato alla base e fissato in alto} \)
Poiché esiste una combinazione di carichi di tensione e di taglio ragnatela, dobbiamo ottenere la risultante. Esprimendolo come forza per unità di lunghezza, noi abbiamo:
\(r_f = \sqrt{(r_{f,\testo{flg}})^ 2 + (v_{fy})^ 2 + (v_{fz})^ 2}\)
\( r_f = \sqrt{(0.037313\,\testo{metri ed è fissato alla base e fissato in alto})^ 2 + (0.0045846\,\testo{metri ed è fissato alla base e fissato in alto})^ 2 + (0.0045846\,\testo{metri ed è fissato alla base e fissato in alto})^ 2} \)
\(r_f = 0.037873\ \testo{metri ed è fissato alla base e fissato in alto}\)
Per il ragnatela, sono presenti solo sforzi di taglio. così, il risultante è:
\( r_f = \sqrt{((v_{fy})^ 2) + ((v_{fz})^ 2)} \)
\( r_f = \sqrt{((0.0045846\,\testo{metri ed è fissato alla base e fissato in alto})^ 2) + ((0.0045846\,\testo{metri ed è fissato alla base e fissato in alto})^ 2)} = 0.0064836\,\text{metri ed è fissato alla base e fissato in alto} \)
Successivamente, calcoliamo il factored weld capacity usando CSA S16:19 Clausola 13.13.2.2. We conservatively assume kds = 1.0, by always setting angle of load to 0 tu, neglecting any additional capacity added by the actual load angle.
\( v_{r,ragnatela} = 0.67\phi t_wX_u = 0.67 \volte 0.67 \times 5.657\,\text{mm} \times 430\,\text{MPa} = 1.092\,\text{metri ed è fissato alla base e fissato in alto} \)
\( v_{r,flg} = 0.67\phi t_wX_u = 0.67 \volte 0.67 \times 5.657\,\text{mm} \times 430\,\text{MPa} = 1.092\,\text{metri ed è fissato alla base e fissato in alto} \)
For this welded connection, the electrode strength does not overmatch the base metal strengths. Pertanto, the base metal check is not governing and does not need to be performed.
Da 0.0064836 metri ed è fissato alla base e fissato in alto < 1.092 metri ed è fissato alla base e fissato in alto e 0.037873 metri ed è fissato alla base e fissato in alto < 1.092 metri ed è fissato alla base e fissato in alto, La capacità di saldatura è sufficiente.
Dai un'occhiata #2: Calcola la capacità di cedimento della flessione della piastra di base dovuta al carico di tensione
Un esempio di progettazione per la capacità di snervamento flessionale della piastra di base è già discusso nell'Esempio di progettazione della piastra di base per trazione. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo.
Dai un'occhiata #3: Calcola la capacità di trazione dell'asta di ancoraggio
Un esempio di progettazione per la capacità di trazione dell'asta di ancoraggio è già discusso nell'Esempio di progettazione della piastra di base per la trazione. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo.
Dai un'occhiata #4: Calcola la capacità di breakout del calcestruzzo in tensione
Un esempio di progettazione per la capacità del calcestruzzo di rottura per trazione è già discusso nell'Esempio di progettazione della piastra di base per trazione. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo.
Dai un'occhiata #5: Calcola la capacità di estrazione dell'ancoraggio
Un esempio di progettazione per la capacità di estrazione dell'ancoraggio è già discusso nell'Esempio di progettazione della piastra di base per la trazione. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo.
Dai un'occhiata #6: Calcola la capacità di flessione della piastra incorporata
Un esempio di progettazione per la verifica supplementare sulla capacità di snervamento flessionale della piastra incassata è già discusso nell'Esempio di progettazione della piastra di base per trazione. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo.
Dai un'occhiata #7: Calcola la capacità di scoppio della faccia laterale nella direzione Y
Side-face blowout failure along the Y-direction is not applicable because the anchors are not located close enough to the left and right edges of the concrete support.
Dai un'occhiata #8: Calcola la capacità di scoppio della faccia laterale nella direzione z
Per calcolare il Scoppio laterale (SFBO) capacità, per prima cosa determiniamo il totale forza di tensione sugli ancoraggi più vicini al bordo. Per questo controllo, valuteremo la portata del bordo lungo il Direzione Z.
Since the failure cone projections of the SFBO along the Z-direction overlap, le ancore sono trattate come un gruppo di ancoraggio.
La domanda di tensione totale del gruppo di ancoraggio viene calcolata come:
\( N_{fa} = sinistra(\frac{N_z}{N_{un carico,t}}\giusto)N_{z,G1} = sinistra(\frac{15\,\testo{kN}}{4}\giusto) \volte 2 = 7.5\,\text{kN} \)
Successivamente, Determiniamo il distanze dal bordo:
\( c_{y,min} = min(c_{\testo{superiore},G1}, c_{\testo{parte inferiore},G1}) = min(85\,\testo{mm}, 415\,\testo{mm}) = 85\,\text{mm} \)
\( c_{z,min} = min(c_{\testo{sinistra},G1}, c_{\testo{giusto},G1}) = min(162.5\,\testo{mm}, 162.5\,\testo{mm}) = 162.5\,\text{mm} \)
Utilizzando queste distanze dal bordo, calcoliamo il capacità del gruppo di ancoraggio secondo CSA A23.3:19 Clause D.6.4.
\( N_{sbgr} = sinistra(\frac{1 + \frac{c_{z,min}}{c_{y,min}}}{4} + \frac{S_{somma,z,G1}}{6c_{y,min}}\giusto)13.3\sinistra(\frac{c_{y,min}}{mm}\giusto)\sqrt{\frac{UN_{brg}}{mm^2}}\phi\lambda_a\sqrt{\frac{f'_c}{MPa}}R(N) \)
\( N_{sbgr} = sinistra(\frac{1 + \frac{162.5\,\testo{mm}}{85\,\testo{mm}}}{4} + \frac{75\,\testo{mm}}{6 \times 85\,\text{mm}}\giusto) \volte 13.3 \volte sinistra(\frac{85\,\testo{mm}}{1\,\testo{mm}}\giusto) \volte sqrt{\frac{3473.3\,\testo{mm}^ 2}{1\,\testo{mm}^ 2}} \volte 0.65 \volte 1 \volte sqrt{\frac{20.68\,\testo{MPa}}{1\,\testo{MPa}}} \volte 1 \times 0.001\,\text{kN} \)
\( N_{sbgr} = 172.32\,\text{kN} \)
Nell'equazione originale, un fattore di riduzione viene applicato quando la distanza tra gli ancoraggi è inferiore a 6ca₁, presupponendo che gli ancoraggi con testa abbiano una distanza dal bordo sufficiente. Tuttavia, in questo esempio di progettazione, da ca₂ < 3ca₁, il calcolatore SkyCiv applica un ulteriore fattore di riduzione per tenere conto della ridotta capacità del bordo.
Da 7.5 kN < 172.32 kN, the SFBO capacity along the Z-direction is sufficiente.
Dai un'occhiata #9: Calcolare la capacità di sfondamento (Vy taglio)
Un esempio di progettazione per la capacità di rottura del calcestruzzo a taglio Vy è già discusso nell'Esempio di progettazione della piastra di base per taglio. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo.
Dai un'occhiata #10: Calcolare la capacità di sfondamento (Taglio Vz)
Un esempio di progettazione per la capacità di rottura del calcestruzzo a taglio Vy è già discusso nell'Esempio di progettazione della piastra di base per taglio. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo.
Dai un'occhiata #11: Calcolare la capacità di estrazione (Vy taglio)
Un esempio di progettazione per la capacità del calcestruzzo contro la rottura da scalzamento dovuta al taglio Vy è già discusso nell'Esempio di progettazione della piastra di base per taglio. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo.
Dai un'occhiata #12: Calcolare la capacità di estrazione (Taglio Vz)
Un esempio di progettazione per la capacità del calcestruzzo contro la rottura da scalzamento dovuta al taglio Vy è già discusso nell'Esempio di progettazione della piastra di base per taglio. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo.
Dai un'occhiata #13: Calcola la capacità di taglio dell'asta di ancoraggio
Un esempio di progettazione per la capacità di taglio dell'asta di ancoraggio è già discusso nell'Esempio di progettazione della piastra di base per taglio. Fare riferimento a questo collegamento per il calcolo passo passo.
Dai un'occhiata #14: Calculate anchor rod shear and tension capacity (CSA S16)
Determinare la capacità dell'asta di ancoraggio sotto carichi combinati di taglio e assiali, noi usiamo CSA S16:19 Clausola 13.12.1.4.
The total tensile force experienced by the anchors, including additional bending from eccentric shear load is shown below.
\( T_{f,totale} = T_f + N_{fa} = 18.038\,\text{kN} + 3.75\,\testo{kN} = 21.788\,\text{kN} \)
Using the demand and capacity values for both shear and tension checks performed, we now calculate the interaction equation.
\( I = \left(\sinistra(\frac{V_{fa}}{V_{c,zh}}\giusto)^2\right) + \sinistra(\sinistra(\frac{T_{f,totale}}{T_c}\giusto)^2\right) \)
\( I = \left(\sinistra(\frac{3.5355\,\testo{kN}}{14.255\,\testo{kN}}\giusto)^2\right) + \sinistra(\sinistra(\frac{21.788\,\testo{kN}}{28.85\,\testo{kN}}\giusto)^2\right) = 0.63189 \)
Da 0.63 < 1.0, the anchor rod interaction capacity per CSA S16 is sufficiente.
Dai un'occhiata #15: Calcolare i controlli di interazione (CSA A23.3)
Quando si controlla la capacità della barra di ancoraggio sotto carichi combinati di taglio e trazione utilizzando CSA A23.3, viene applicato un approccio diverso. Per completezza, eseguiamo anche il CSA A23.3 interaction checks in questo calcolo, che ne includono altri verifiche di interazione concreta anche.
Ecco i risultati ratios for all CSA A23.3 tension checks:
Ed ecco i risultati ratios for all CSA A23.3 shear checks:
We take the design check with the largest ratio and compare it to the maximum interaction ratio using CSA A23.3:19 Equation D.46.
\( IO_{int} = frac{N_{fa}}{N_{ra}} + \frac{V_{fa}}{V_{ra}} = frac{15}{53.52} + \frac{5}{16.278} = 0.58743 \)
Da 0.587 < 1.2, il controllo dell'interazione è sufficiente.
Riepilogo del progetto
La Software di progettazione della piastra di base Skyciv Può generare automaticamente un rapporto di calcolo passo-passo per questo esempio di progettazione. Fornisce inoltre un riepilogo dei controlli eseguiti e dei loro rapporti risultanti, rendere le informazioni facili da capire a colpo d'occhio. Di seguito è riportata una tabella di riepilogo del campione, che è incluso nel rapporto.
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