CSA S16を使用したベースプレートデザインの例:19 およびCSA A23.3:19
問題ステートメント
設計された柱とベースプレートの接続が十分であるかどうかを判断します。 15 kN引張荷重, 5 kN Vyせん断荷重, そして 5 kN Vz せん断荷重.
指定されたデータ
カラム:
列セクション: HP200x54
列エリア: 6840.0 んん2
列素材: 350W
ベースプレート:
ベースプレートの寸法: 400 mm x 500 んん
ベースプレートの厚さ: 25 んん
ベースプレート材料: 300W
グラウト:
グラウトの厚さ: 0 んん
コンクリート:
具体的な寸法: 400 mm x 500 んん
コンクリートの厚さ: 380 んん
コンクリート材料: 20.7 MPa
ひび割れまたは破損していません: 割れた
アンカー:
アンカーの直径: 12.7 んん
効果的な埋め込み長: 300 んん
アンカーエンディング: 角板
埋め込まれたプレート幅: 60んん
埋め込まれたプレートの厚さ: 10 んん
鋼材: F1554 Gr.55
せん断面のねじ山: 付属
溶接:
溶接サイズ: 8 んん
フィラー金属分類: E43XX-X
アンカーデータ (から SkyCIV計算機):
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注意
この設計例の目的は、同時せん断荷重とアキシアル荷重を含む容量チェックのための段階的な計算を実証することです。. 必要なチェックの一部については、前の設計例ですでに説明しました。. 各セクションに記載されているリンクを参照してください.
段階的な計算
小切手 #1: 溶接容量を計算します
同時荷重下での溶接能力を決定するには, まず、次の理由による溶接需要を計算する必要があります。 せん断荷重 そしてそれによる溶接需要 引張荷重. これを参照してください リンク せん断に対する溶接要求を取得する手順用, そしてこれ リンク 引張溶接の要求に対応.
このデザインの場合, の weld demand at the flange 引張荷重による次のことがわかります。, ここで、ストレスは次のように表されます 単位長さあたりの力.
\( v_{f,フラグ} = frac{T_{あなた,アンカー}}{l_{eff}} = frac{3.75\,\テキスト{kN}}{100.5\,\テキスト{んん}} = 0.037313\,\text{kN / mm} \)
さらに, の 柱断面の任意の部分の溶接応力 せん断荷重によるものは次のように決定されます。:
\( v_{年度} = frac{v_y}{L_{溶接}} = frac{5\,\テキスト{kN}}{1090.6\,\テキスト{んん}} = 0.0045846\,\text{kN / mm} \)
\( v_{fz} = frac{V_Z}{L_{溶接}} = frac{5\,\テキスト{kN}}{1090.6\,\テキスト{んん}} = 0.0045846\,\text{kN / mm} \)
引張荷重とせん断荷重の組み合わせがかかるため、 ウェブ, 結果を取得する必要があります. これを単位長さあたりの力で表すと, 我々は持っています:
\(r_f = \sqrt{(r_{f,\テキスト{フラグ}})^ 2 + (v_{年度})^ 2 + (v_{fz})^ 2}\)
\( r_f = \sqrt{(0.037313\,\テキスト{kN / mm})^ 2 + (0.0045846\,\テキスト{kN / mm})^ 2 + (0.0045846\,\テキスト{kN / mm})^ 2} \)
\(r_f = 0.037873\ \テキスト{kN / mm}\)
のために ウェブ, せん断応力のみが存在します. したがって, 結果は:
\( r_f = \sqrt{((v_{年度})^ 2) + ((v_{fz})^ 2)} \)
\( r_f = \sqrt{((0.0045846\,\テキスト{kN / mm})^ 2) + ((0.0045846\,\テキスト{kN / mm})^ 2)} = 0.0064836\,\text{kN / mm} \)
次, を計算します factored weld capacity を使用して CSA S16:19 句 13.13.2.2. We conservatively assume kds = 1.0, by always setting angle of load to 0 君は, neglecting any additional capacity added by the actual load angle.
\( v_{r,ウェブ} = 0.67\phi t_wX_u = 0.67 \回 0.67 \times 5.657\,\text{んん} \times 430\,\text{MPa} = 1.092\,\text{kN / mm} \)
\( v_{r,フラグ} = 0.67\phi t_wX_u = 0.67 \回 0.67 \times 5.657\,\text{んん} \times 430\,\text{MPa} = 1.092\,\text{kN / mm} \)
For this welded connection, the electrode strength does not overmatch the base metal strengths. したがって, the base metal check is not governing and does not need to be performed.
以来 0.0064836 kN / mm < 1.092 kN / mm そして 0.037873 kN / mm < 1.092 kN / mm, 溶接容量はです 十分な.
小切手 #2: 張力負荷によるベースプレートの曲げ容量を計算する
ベース プレートの曲げ降伏能力の設計例は、「張力に関するベース プレートの設計例」ですでに説明されています。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。.
小切手 #3: アンカーロッド引張容量を計算します
アンカー ロッドの引張耐力の設計例は、「張力に関するベース プレートの設計例」ですでに説明されています。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。.
小切手 #4: コンクリートのブレイクアウト容量を緊張して計算します
張力ブレークアウトにおけるコンクリートの容量の設計例は、張力用のベース プレートの設計例ですでに説明されています。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。.
小切手 #5: アンカープルアウト容量を計算します
アンカーの引き抜き能力の設計例は、「張力のベース プレート設計例」ですでに説明されています。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。.
小切手 #6: 埋め込みプレートの曲げ能力を計算します
埋め込みプレートの曲げ降伏能力の補足チェックのための設計例は、張力に関するベース プレートの設計例ですでに説明されています。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。.
小切手 #7: y方向のサイドフェイスブローアウト容量を計算します
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.
小切手 #8: Z方向のサイドフェイスブローアウト容量を計算します
を計算するには 横顔吹き出し (SFBO) 容量, まず合計を決定します 張力 エッジに最も近いアンカー上. このチェックのために, に沿ってエッジの容量を評価します。 Z方向.
Since the failure cone projections of the SFBO along the Z-direction overlap, アンカーは アンカーグループ.
アンカーグループの総張力需要は次のように計算されます。:
\( N_{FA} = left(\フラク{N_z}{n_{a,t}}\正しい)n_{と,G1} = left(\フラク{15\,\テキスト{kN}}{4}\正しい) \回 2 = 7.5\,\text{kN} \)
次, を決定します エッジ距離:
\( c_{そして,分} = min(c_{\テキスト{上},G1}, c_{\テキスト{底},G1}) = min(85\,\テキスト{んん}, 415\,\テキスト{んん}) = 85\,\text{んん} \)
\( c_{と,分} = min(c_{\テキスト{左},G1}, c_{\テキスト{正しい},G1}) = min(162.5\,\テキスト{んん}, 162.5\,\テキスト{んん}) = 162.5\,\text{んん} \)
これらのエッジ距離を使用する, を計算します アンカーグループの容量 に従い、 CSA A23.3:19 Clause D.6.4.
\( N_{sbgr} = left(\フラク{1 + \フラク{c_{と,分}}{c_{そして,分}}}{4} + \フラク{S_{和,と,G1}}{6c_{そして,分}}\正しい)13.3\左(\フラク{c_{そして,分}}{んん}\正しい)\平方根{\フラク{A_{brg}}{mm^2}}\phi\lambda_a\sqrt{\フラク{f’_c}{MPa}}R(N) \)
\( N_{sbgr} = left(\フラク{1 + \フラク{162.5\,\テキスト{んん}}{85\,\テキスト{んん}}}{4} + \フラク{75\,\テキスト{んん}}{6 \times 85\,\text{んん}}\正しい) \回 13.3 \倍左(\フラク{85\,\テキスト{んん}}{1\,\テキスト{んん}}\正しい) \回 sqrt{\フラク{3473.3\,\テキスト{んん}^ 2}{1\,\テキスト{んん}^ 2}} \回 0.65 \回 1 \回 sqrt{\フラク{20.68\,\テキスト{MPa}}{1\,\テキスト{MPa}}} \回 1 \0.001 倍,text{kN} \)
\( N_{sbgr} = 172.32\,\text{kN} \)
元の方程式では, アンカー間隔が以下の場合、縮小係数が適用されます。 6約₁, 頭付きアンカーに十分なエッジ距離があると仮定した場合. しかしながら, この設計例では, 以来 ca₂ < 3約₁, SkyCiv 計算ツールは、エッジ容量の減少を考慮して追加の削減係数を適用します。.
以来 7.5 kN < 172.32 kN, the SFBO capacity along the Z-direction is 十分な.
小切手 #9: ブレークアウト容量の計算 (vy shear)
Vy せん断におけるコンクリートのブレイクアウト能力の設計例は、せん断用のベース プレートの設計例ですでに説明されています。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。.
小切手 #10: ブレークアウト容量の計算 (VZせん断)
Vy せん断におけるコンクリートのブレイクアウト能力の設計例は、せん断用のベース プレートの設計例ですでに説明されています。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。.
小切手 #11: プラアウト能力の計算 (vy shear)
Vy せん断によるプラアウト破壊に対するコンクリートの能力の設計例は、「せん断に対するベース プレートの設計例」ですでに説明されています。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。.
小切手 #12: プラアウト能力の計算 (VZせん断)
Vy せん断によるプラアウト破壊に対するコンクリートの能力の設計例は、「せん断に対するベース プレートの設計例」ですでに説明されています。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。.
小切手 #13: アンカーロッドのせん断耐力を計算する
アンカーロッドのせん断耐力の設計例は、「せん断用のベースプレート設計例」ですでに説明されています。. 段階的な計算については、このリンクを参照してください。.
小切手 #14: Calculate anchor rod shear and tension capacity (CSA S16)
せん断荷重と軸方向荷重を組み合わせた場合のアンカー ロッドの耐力を決定するには, を使用しております CSA S16:19 句 13.12.1.4.
The total tensile force experienced by the anchors, including additional bending from eccentric shear load is shown below.
\( T_{f,合計} = T_f + N_{FA} = 18.038\,\text{kN} + 3.75\,\テキスト{kN} = 21.788\,\text{kN} \)
Using the demand and capacity values for both shear and tension checks performed, we now calculate the interaction equation.
\( I = \left(\左(\フラク{V_{FA}}{V_{c,zh}}\正しい)^2\right) + \左(\左(\フラク{T_{f,合計}}{T_c}\正しい)^2\right) \)
\( I = \left(\左(\フラク{3.5355\,\テキスト{kN}}{14.255\,\テキスト{kN}}\正しい)^2\right) + \左(\左(\フラク{21.788\,\テキスト{kN}}{28.85\,\テキスト{kN}}\正しい)^2\right) = 0.63189 \)
以来 0.63 < 1.0, the anchor rod interaction capacity per CSA S16 is 十分な.
小切手 #15: 相互作用チェックを計算する (CSA A23.3)
せん断荷重と引張荷重を組み合わせた状態でアンカー ロッドの耐力を確認する場合は、 CSA A23.3, 別のアプローチが適用される. 完全を期すために, 私たちも実行します CSA A23.3 interaction checks この計算では, 他のものを含む 具体的な相互作用のチェック 同様に.
結果は次のとおりです ratios for all CSA A23.3 tension checks:
そして、その結果がこれです 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.
\( 私_{整数} = frac{N_{FA}}{N_{ra}} + \フラク{V_{FA}}{V_{ra}} = frac{15}{53.52} + \フラク{5}{16.278} = 0.58743 \)
以来 0.587 < 1.2, インタラクションチェックは 十分な.
設計の概要
の SkyCYVベースプレート設計ソフトウェア このデザインの例の段階的な計算レポートを自動的に生成できます. また、実行されたチェックとその結果の比率の概要も提供します, 情報を一目で理解しやすくします. 以下はサンプルの概要表です, レポートに含まれています.
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