Esempio di design della piastra di base utilizzando AISC 360-22 e ACI 318-19
Dichiarazione del problema:
Determinare se la connessione a piastra da colonna a base progettata è sufficiente per a 25 kips compression load, 3 kips Vy shear load 1 kip Vz shear load.
Dati dati:
Colonna:
Sezione colonna: HSS6x0.312
Area colonna: 5.220 pollici2
Materiale colonna: A36
Piastra di base:
Dimensioni della piastra di base: 12 in x 12 pollici
Spessore della piastra di base: 1/2 pollici
Materiale della piastra di base: A36
Malta:
Grout Thickness: 3/4 pollici
Calcestruzzo:
Dimensioni concrete: 13 in x 13 pollici
Spessore di cemento: 8 pollici
Materiale di cemento: 3000 psi
Crackato o non collocato: Rotto
Ancore:
Diametro dell'ancora: 1/2 pollici
Efficace lunghezza dell'incorporamento: 5 pollici
Steel Material: A325N
Threads in Shear Plane: Included
Anchor Ending: Rectangular Plate
saldature:
Dimensione della saldatura: 1/4 pollici
Classificazione del metallo di riempimento: E70XX
Transfer compression load via welds: sì
Dati di ancoraggio (a partire dal Calcolatore 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.
Calcoli passo-passo:
Dai un'occhiata #1: Calcola la capacità di saldatura
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.
Per valutare la capacità di saldatura, Determiniamo prima il lunghezza totale della saldatura Basato sulle dimensioni della colonna.
\(L_{\testo{saldare}} = \pi d_{\testo{col}} = \pi \times 6\ \testo{pollici} = 18.85\ \testo{pollici}\)
Successivamente, we express the demand in terms of forza per unità di lunghezza.
\(c_u = \frac{N_x}{L_{\testo{saldare}}} = frac{25\ \testo{kip}}{18.85\ \testo{pollici}} = 1.3263\ \testo{kip/in}\)
\(v_{uy} = frac{V_y}{L_{\testo{saldare}}} = frac{3\ \testo{kip}}{18.85\ \testo{pollici}} = 0.15915\ \testo{kip/in}\)
\(v_{uz} = frac{V_Z}{L_{\testo{saldare}}} = frac{1\ \testo{kip}}{18.85\ \testo{pollici}} = 0.053052\ \testo{kip/in}\)
The resultant load is determined as:
\(r_u = \sqrt{(c_u)^ 2 + (v_{uy})^ 2 + (v_{uz})^ 2}\)
\(r_u = \sqrt{(1.3263\ \testo{kip/in})^ 2 + (0.15915\ \testo{kip/in})^ 2 + (0.053052\ \testo{kip/in})^ 2}\)
\(r_u = 1.3369\ \testo{kip/in}\)
Poi, Determiniamo il fillet weld capacity per unit length using AISC 360-22 Eq. J2-4. Note that for HSS sections, kds è sempre uguale a 1.0.
\(Eurocodice di design con piastra di base in acciaio{ds} = 1.0 + 0.5\big(\senza(\theta)\big)^{1.5} = 1 + 0.5 \times \big(\senza(0)\big)^{1.5} = 1\)
\(\Phi r_n = phi \, 0.6 F_{Exx} E_w k_{ds} = 0.75 \volte 0.6 \volte 70\ \testo{KSI} \volte 0.177\ \testo{pollici} \volte 1 = 5.5755\ \testo{kip/in}\)
The next capacity to check is the base metal capacity of the connecting elements. This is also expressed as force per unit length. Usiamo AISC 360-22 Eq. J4-4 for both the column and base plate capacities.
\( \phi r_{nbm,col} = \phi\,0.6\,F_{u,col}\,t_{col} = 0.75 \volte 0.6 \volte 58\ \testo{KSI} \volte 0.291\ \testo{pollici} = 7.5951\ \testo{kip/in} \)
\( \phi r_{nbm,p.p} = \phi\,0.6\,F_{u,p.p}\,t_{p.p} = 0.75 \volte 0.6 \volte 58\ \testo{KSI} \volte 0.5\ \testo{pollici} = 13.05\ \testo{kip/in} \)
We then take the minimum capacity as the governing base metal capacity.
\(\phi r_{nbm} = \min\big(\phi r_{nbm,p.p},\ \phi r_{nbm,col}\big) = min(13.05\ \testo{kip/in},\ 7.5951\ \testo{kip/in}) = 7.5951\ \testo{kip/in}\)
Infine, we compare both the fillet weld capacity and the base metal capacity against the weld demand.
Da 1.3369 kip/in < 5.5755 kip/in e 1.3369 kip/in < 7.5951 kip/in La capacità di saldatura è sufficiente.
Dai un'occhiata #2: Calcola la capacità del cuscinetto della colonna
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.
Dai un'occhiata #3: Calcola la capacità di cedimento della flessione della piastra di base dovuta al carico di compressione
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.
Dai un'occhiata #4: Capacità del cuscinetto in cemento
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.
Dai un'occhiata #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.
Dai un'occhiata #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.
Dai un'occhiata #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.
Dai un'occhiata #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.
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.
Rapporto campione Skyciv
Clicca qui Per scaricare un rapporto di esempio.
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