Base Plate Design Example using CSA S16:19 and CSA A23.3:19
Dichiarazione del problema:
Determine whether the designed column-to-base plate connection is sufficient for a 100-kN compression load.
Dati dati:
Colonna:
Sezione colonna: HS152X6.4
Area colonna: 2910 mm2
Materiale colonna: 230sol
Piastra di base:
Dimensioni della piastra di base: 350 mm x 350 mm
Spessore della piastra di base: 20 mm
Materiale della piastra di base: 230sol
Grout:
Grout thickness: 20 mm
Calcestruzzo:
Dimensioni concrete: 450 mm x 450 mm
Spessore di cemento: 300 mm
Materiale di cemento: 20.68 MPa
saldature:
Compression load transferred through welds only? NO
Calcoli passo-passo:
Dai un'occhiata #1: Calcola la capacità del cuscinetto della colonna
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. Refer to CSA S16:19 Clausola 28.5 for contact bearing preparation.
To calculate bearing capacity of the column, noi useremo CSA S16:19 Clausola 13.10:
\( B_r = 1.50 \phi F_{e _col} UN_{col} = 1.5 \volte 0.9 \volte 230 \, \testo{MPa} \volte 2910 \, \testo{mm}^2 = 903.55 \, \testo{kN} \)
Da 100 kN < 903.55 kN, La capacità del cuscinetto della colonna è sufficiente.
Dai un'occhiata #2: Calcola la capacità di saldatura
Uso minimum weld size specified in CSA S16:19.
Dai un'occhiata #3: Calcola la capacità di cedimento della flessione della piastra di base dovuta al carico di compressione
La capacità di flessione della piastra di base dipende dalle sue dimensioni. Se il piatto è troppo largo, richiederà materiale più spesso. La selezione della dimensione della piastra di base giusta per un determinato carico richiede esperienza, e l'esecuzione di più calcoli può richiedere molto tempo. La Software di progettazione della piastra di base Skyciv semplifica questo processo, Abilitare modellazione e analisi veloci ed efficienti in soli secondi.
Primo, we determine the critical cantilever length, che è il più grande di dimensione m e dimensione n. We follow Guida alla progettazione AISC 01 3rd Ed. Sezione 4.3.1 come referenza.
\( l = \max \left( \frac{L_{p.p} – 0.8 d_{col}}{2}, \frac{B_{p.p} – 0.8 d_{col}}{2} \giusto) \)
\( l = \max \left( \frac{350 \, \testo{mm} – 0.8 \volte 152 \, \testo{mm}}{2}, \frac{350 \, \testo{mm} – 0.8 \volte 152 \, \testo{mm}}{2} \giusto) = 114.2 \, \testo{mm} \)
Una volta identificata la lunghezza critica, calcoliamo il momento applicato per unità di lunghezza, Supponendo che il carico completo di compressione sia distribuito uniformemente sull'area della piastra di base:
\( m_f = \left( \frac{N_x}{B_{p.p} L_{p.p}} \giusto) \sinistra( \frac{l^2}{2} \giusto) \)
\( m_f = \left( \frac{100 \, \testo{kN}}{350 \, \testo{mm} \volte 350 \, \testo{mm}} \giusto) \volte sinistra( \frac{114.2 \, \testo{mm}^ 2}{2} \giusto) = 5.3231 \, \testo{kN} \cdot \text{mm/mm} \)
Adesso, usando CSA S16:19 Clausola 13.5, we compute the flexural capacity per unit length:
\(
m_r = \phi \left( \frac{(t_{p.p})^ 2}{4} \giusto) F_{e _bp} = 0.9 \volte sinistra( \frac{(20 \, \testo{mm})^ 2}{4} \giusto) \volte 230 \, \testo{MPa} = 20.7 \, \testo{kN} \cdot \text{mm/mm}
\)
Da 5.3231 kN-mm/mm < 20.7 kN-mm/mm, La capacità di flessione della piastra di base è sufficiente.
Dai un'occhiata #4: Capacità del cuscinetto in cemento
The final check ensures that the concrete can support the applied load. While a wider concrete base increases bearing capacity, an efficient design must balance strength and cost-effectiveness. Adesso, let’s determine if our concrete support has sufficient capacity.
Iniziare, we determine the bearing areas:
A1 – Base plate bearing area
A2 – Concrete support bearing area, projected at a 2:1 pendenza
\(
A_1 = L_{p.p} B_{p.p} = 350 \, \testo{mm} \volte 350 \, \testo{mm} = 122500 \, \testo{mm}^ 2
\)
\(
A_2 = N_{A2} B_{A2} = 450 \, \testo{mm} \volte 450 \, \testo{mm} = 202500 \, \testo{mm}^ 2
\)
Da li, we apply CSA A23.3:19 to calculate the concrete bearing capacity:
\(
P_r = 0.85 \phi \left( f’_c \right) A_1 \left( \min \left( \sqrt{\frac{A_2}{A_1}}, 2 \giusto) \giusto)
\)
\(
P_r = 0.85 \volte 0.65 \volte sinistra( 20.68 \, \testo{MPa} \giusto) \volte 122500 \, \testo{mm}^2 \times \left( \min \left( \sqrt{\frac{202500 \, \testo{mm}^ 2}{122500 \, \testo{mm}^ 2}}, 2 \giusto) \giusto) = 1799.5 \, \testo{kN}
\)
Da 100 kN < 1799.5 kN, La capacità del cuscinetto in cemento è sufficiente.
Riepilogo del progetto
Il 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
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