アキシアル荷重とモーメントを考慮したベースプレート設計
アキシアル荷重とモーメントに対するベース プレートの設計は、加えられる荷重の大きさと方向に依存します。. 接続が圧縮に支配されているかどうかによって計算手順が変わります, テンション, またはアキシアル荷重と曲げモーメントの組み合わせ. あるケースの計算を別のケースで再利用できるとは限りません, したがって、最初のステップは、デザインがどのカテゴリに分類されるかを特定することです.
AISC 設計ガイド 1 (3RDエディション) モーメント荷重を伴うベース プレートを設計するための主な参考資料です。. すべての方程式と段階的な計算手順が含まれています。. したがって、構造のどの部分でも設計する必要があります モーメント荷重を受けるベースプレートを設計するための計算セットを作成します, AISC DG1 に概説されている手順に従う.
セット 1: 軸方向の圧縮と曲げの組み合わせ (低モーメント)
ベースプレートにモーメント負荷がかかった場合, 皿が片側に傾くように見えるかもしれません. しかしながら, 圧縮荷重が大きい場合, 偏心 (モーメントをアキシアル荷重で割った値) 接続の臨界偏心以内に留まることができる. この場合, 加えられた荷重はコンクリートにかかる力によって完全に抵抗されます。, そしてアンカーには揚力がかかりません. ベースプレート設計に最も理想的なケースです, アンカーは押さえボルトとしてのみ機能するため、.
ベースプレートが低モーメント圧縮状態にあるかどうかを確認する方法:
最初のステップは、荷重の偏心を計算することです. これをモーメント荷重を分割することで行います。, \(M_r\), アキシアル荷重による, \(P_r\).
\( e = \dfrac{氏}{P_r} \) (AISC DG1 第 3 版 Eq. 4-39)
次のステップは、限界荷重偏心率を決定することです。, \(\varepsilon\).
\( \varepsilon = \dfrac{N}{2} – \dfrac{そして}{2} \) (AISC DG1 第 3 版 Eq. 4-41)
限界荷重の偏心量を決定するには, 二次元が必要だ. の \(N) 寸法はベースプレートの幅です, 設計で指定されているもの. 2 番目の次元は、 \(Y\) 寸法, これはベアリングの全幅を表します. の \(Y\) 寸法はベース プレートの端から始まり、ベース プレートの中心に向かって内側に伸びます。. 上の図を参照してください。.
言い換えると, 臨界荷重偏心の位置は、ベースプレートの中心からベースプレートの中点まで測定されます。 \(Y\) 寸法. の値としては \(Y\) 減少する, の価値 \(\varepsilon\) 増加する.
低モーメントの場合は、いつ 実際の偏心量は臨界荷重偏心量以下である.
\( e \leq \varepsilon \)
今, の値を決定したいのです \(Y\) 寸法, 具体的には、取り得る最小の寸法. 下向きの軸力に注意してください。 \(P_r\) ベアリングの幅に等しい \(Y_{分}\) 単位長さあたりの軸受応力を乗じた値 \(q_{最高}\) .
\( P_r = Y_{分}q_{最高} \)
この方程式を整理すると、:
\( Y_{分} = dfrac{P_r}{q_{最高}} \) (AISC DG1 第 3 版 Eq. 4-36)
次に、この軸受応力がベース プレートの全長にわたって適用されると仮定します。, \(B\). 単位長さ当たりの最大軸受応力を求めるには, \(q_{最高}\), コンクリートの最大許容支持力を掛け合わせます。, \( f_{p,最高} \) ベースプレートの長さまで, \(B\). 最小限に抑えるために、接続の許容支持力を最大化していることに注意してください。 \(Y_{分}\).
\( q_{最高} = f_{p(最高)} B \) (AISC DG1 第 3 版 Eq. 4-37)
コンクリートの支持力は次の式で求められます。. この方程式の使用方法の例は、この記事で提供されています。 SkyCiv の設計例. 段階的な手順をご確認ください。.
\( f_{p(最高)} = 0.85 f’_{c} \平方根{A_{2}/A_{1}} \leq 1.7 f’_{c} \) (AISC DG1 第 3 版 Eq. 4-2)
用語 \( f’_{c} \) コンクリートの圧縮強度です. 通常、これは設計で指定されます. 共通の価値観は、 3 クシと 4 KSI. 領域 A2 と A1 はサポートの支持領域です。 (コンクリート) 負荷がかかるベアリング領域 (ベースプレート), それぞれ.
ある場合には, エンジニアは、サポート領域が負荷領域と等しいと想定する場合があります。 \(A_{2} = A_{1}\) これも保守的なので. 容量を増やすために実際の値が必要な場合, 反復手順を使用して、正確な A1 および A2 値を解決できます。. 構造が非線形の振る舞いを示す場合、非線形または2次の静的解析が適しています SkyCiv 無料ベースプレート計算機, この反復はすでに実装されています.
最後に, 臨界偏心方程式は次のように簡略化できます。:
\( e_{クリティカル} = dfrac{N}{2} – \dfrac{P_r}{2 q_{最高}} \) (AISC DG1 第 3 版 Eq. 4-40)
低モーメントケースに必要な設計チェック (圧縮 + 曲げ):
- コンクリートベアリング
- ベアリング界面でのベースプレートの降伏
セット 2: 軸方向の圧縮/引張および曲げの組み合わせ (大きな瞬間)
偏心量が限界偏心量より大きい場合, つまり、アキシアル荷重はモーメント荷重に比べて比較的小さいです, ベースプレートが倒れやすい, 片側が圧縮、もう一方が張力のある状態. アンカーは、誘発される揚力に抵抗するのに十分な引張能力を備えていなければなりません. これは圧縮や曲げによって発生する可能性があります, または張力と曲げを伴う.
ベースプレートが大モーメント圧縮/引張状態にあるかどうかを確認する方法:
前のセクションの議論に続いて, モーメントが大きい場合は、 実際の偏心量が限界荷重偏心量よりも大きい.
\( e > e_{クリティカル} \)
\( e > \dfrac{N}{2} – \dfrac{P_r}{2 q_{最高}} \) (AISC DG1 第 3 版 Eq. 4-53)
大きなモーメントの場合に必要な設計チェック (圧縮 + 曲げや引っ張り + 曲げ):
- コンクリートベアリング
- ベアリング界面でのベースプレートの降伏
- ベースプレートの引張界面での降伏
- アンカーは張力をチェックします
アンカーの張力をチェックするための完全なガイドは、次のとおりです。 SkyCiv の設計例.
セット 3: 軸張力と曲げの組み合わせ (低モーメント)
ベースプレートにも張力とモーメントがかかる場合があります. これはあまり一般的ではありませんが、, それはまだ可能性のあるシナリオです. 引張荷重とモーメント荷重による偏心が十分に小さく、プレートが大きなモーメントの場合として動作しない場合に適用されます。. ここに, すべてのアンカーが緊張している. アンカー間で力を分散するためにいくつかの方法が利用可能であり、さらに読んで検討する価値があります。.
ベースプレートが低モーメント張力ケースに入っているかどうかを確認する方法:
張力とモーメントがかかるベースプレートが低モーメントの場合にあるかどうかを判断するには, 結果として生じる偏心が範囲内にあるかどうかを確認する必要があります。 \( f \) 寸法. この寸法は、アンカーの中心から片側のベースプレートの中心までの距離です。.
低モーメントケースに必要な設計チェック (テンション + 曲げ):
- ベースプレートの引張界面での降伏
- アンカーは張力をチェックします
テンション付きアンカーチェックの詳細については、こちらをご覧ください。, このドキュメントを確認してください ACI に基づくアンカー設計 318-19.
SkyCiv を使用してベース プレートの設計荷重を計算する
SkyCYVベースプレート設計ソフトウェア 上で説明した計算を実行します, コンクリートベアリングを含む, ベースプレートの降伏, アンカーの張力, その他の接続チェック. デザインコードを選択してください, カラムと積載条件を入力します, ブラウザで直接設計結果を生成します.
