Base plaatontwerp voorbeeld met behulp van AISC 360-22 en ACI 318-19
Probleemverklaring:
Bepaal of de ontworpen kolom-voetplaatverbinding voldoende is voor een 25 kips compression load, 3 kips Vy schuifbelasting 1 kip Vz shear load.
Gegeven gegevens:
Kolom:
Kolomgedeelte: HSS6x0.312
Kolomgebied: 5.220 in2
Kolommateriaal: A36
Bodemplaat:
Baseplaat afmetingen: 12 in x 12 in
Basisplaatdikte: 1/2 in
Basisplaatmateriaal: A36
Vocht:
Voegdikte: 3/4 in
Beton:
Concrete dimensies: 13 in x 13 in
Betonnen dikte: 8 in
Betonnen materiaal: 3000 psi
Gebarsten of ongescheurd: Gebarsten
Ankers:
Ankerdiameter: 1/2 in
Effectieve inbeddingslengte: 5 in
Steel Material: A325N
Threads in Shear Plane: Included
Anchor Ending: Rectangular Plate
Lassen:
Lasgrootte: 1/4 in
Vulmetaalclassificatie: E70XX
Transfer compression load via welds: Ja
Ankergegevens (van Skyciv Calculator):
Notitie:
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.
Stapsgewijze berekeningen:
Controleren #1: Lascapaciteit berekenen
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.
Om de lascapaciteit te evalueren, We bepalen eerst de Totale laslengte Gebaseerd op de kolomafmetingen.
\(L_{\tekst{lassen}} = \pi d_{\tekst{col}} = \pi \times 6\ \tekst{in} = 18.85\ \tekst{in}\)
De volgende, we express the demand in terms of kracht per lengte-eenheid.
\(c_u = \frac{N_x}{L_{\tekst{lassen}}} = frac{25\ \tekst{kip}}{18.85\ \tekst{in}} = 1.3263\ \tekst{kip/in}\)
\(v_{uy} = frac{V_y}{L_{\tekst{lassen}}} = frac{3\ \tekst{kip}}{18.85\ \tekst{in}} = 0.15915\ \tekst{kip/in}\)
\(v_{naar} = frac{V_z}{L_{\tekst{lassen}}} = frac{1\ \tekst{kip}}{18.85\ \tekst{in}} = 0.053052\ \tekst{kip/in}\)
The resultant load is determined as:
\(r_u = \sqrt{(c_u)^ 2 + (v_{uy})^ 2 + (v_{naar})^ 2}\)
\(r_u = \sqrt{(1.3263\ \tekst{kip/in})^ 2 + (0.15915\ \tekst{kip/in})^ 2 + (0.053052\ \tekst{kip/in})^ 2}\)
\(r_u = 1.3369\ \tekst{kip/in}\)
Vervolgens, We bepalen de fillet weld capacity per unit length using AISC 360-22 Eq. J2-4. Note that for HSS sections, kds is altijd gelijk aan 1.0.
\(zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt{ds} = 1.0 + 0.5\big(\zonder(\theta)\big)^{1.5} = 1 + 0.5 \times \big(\zonder(0)\big)^{1.5} = 1\)
\(\phi r_n = \phi \, 0.6 F_{exx} E_w k_{ds} = 0.75 \keer 0.6 \keer 70\ \tekst{KSI} \keer 0.177\ \tekst{in} \keer 1 = 5.5755\ \tekst{kip/in}\)
The next capacity to check is the base metal capacity of the connecting elements. This is also expressed as force per unit length. We gebruiken AISC 360-22 Eq. J4-4 for both the column and base plate capacities.
\( \phi r_{nbm,col} = \phi\,0.6\,F_{u,col}\,t_{col} = 0.75 \keer 0.6 \keer 58\ \tekst{KSI} \keer 0.291\ \tekst{in} = 7.5951\ \tekst{kip/in} \)
\( \phi r_{nbm,bp} = \phi\,0.6\,F_{u,bp}\,t_{bp} = 0.75 \keer 0.6 \keer 58\ \tekst{KSI} \keer 0.5\ \tekst{in} = 13.05\ \tekst{kip/in} \)
We then take the minimum capacity as the governing base metal capacity.
\(\phi r_{nbm} = \min\big(\phi r_{nbm,bp},\ \phi r_{nbm,col}\big) = \min(13.05\ \tekst{kip/in},\ 7.5951\ \tekst{kip/in}) = 7.5951\ \tekst{kip/in}\)
Uiteindelijk, we compare both the fillet weld capacity and the base metal capacity against the weld demand.
Sinds 1.3369 kip/in < 5.5755 kip/in en 1.3369 kip/in < 7.5951 kip/in De lascapaciteit is voldoende.
Controleren #2: Bereken de draagvermogen van de kolom
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.
Controleren #3: Bereken de buigcapaciteit van de basisplaat als gevolg van compressiebelasting
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.
Controleren #4: Betonlagercapaciteit
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.
Controleren #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.
Controleren #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.
Controleren #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.
Controleren #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.
Ontwerp Samenvatting
De Skyciv Base Plate Design Software Kan automatisch een stapsgewijze berekeningsrapport genereren voor dit ontwerpvoorbeeld. Het biedt ook een samenvatting van de uitgevoerde controles en hun resulterende verhoudingen, De informatie in één oogopslag gemakkelijk te begrijpen maken. Hieronder is een sample samenvattende tabel, die is opgenomen in het rapport.
Skyciv Sample Report
Klik hier Om een voorbeeldrapport te downloaden.
Koop baseplaatsoftware
Koop de volledige versie van de basisplaatontwerpmodule op zichzelf zonder andere SkyCiv -modules. Dit geeft u een volledige set resultaten voor het ontwerp van de basisplaat, inclusief gedetailleerde rapporten en meer functionaliteit.
