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 compressie belasting, 3 kips Vy schuifbelasting 1 kip Vz schuifbelasting.
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
Staal materiaal: A325N
Draden in afschuifvlak: Inbegrepen
Anker einde: Rechthoekige plaat
Lassen:
Lasgrootte: 1/4 in
Vulmetaalclassificatie: E70XX
Transfer compression load via welds: Ja
Ankergegevens (van Skyciv Calculator):
Model in SkyCiv Gratis tool
Modelleer vandaag nog het ontwerp van de basisplaat hierboven met onze gratis online tool! Geen aanmelding vereist.
Notitie
Het doel van dit ontwerpvoorbeeld is om de stapsgewijze berekeningen te demonstreren voor capaciteitscontroles met gelijktijdige schuif- en axiale belastingen. Een aantal van de vereiste controles zijn al besproken in de voorgaande ontwerpvoorbeelden. Raadpleeg de links in elke sectie.
Stapsgewijze berekeningen
Controleren #1: Lascapaciteit berekenen
Gegeven dat de compressiebelasting van de kolom wordt overgedragen via lassen, we moeten rekening houden met de resulterende belasting van de druk- en schuifbelastingen bij het bepalen van de sterkte van de lassen.
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 drukken de vraag uit in termen van kracht per lengte-eenheid.
\(c_u = \frac{N_x}{L_{\tekst{lassen}}} = frac{25\ \tekst{kip}}{18.85\ \tekst{in}} = 1.3263\ \tekst{kip/in}\)
\(v_{uy} = frac{V_y}{L_{\tekst{lassen}}} = frac{3\ \tekst{kip}}{18.85\ \tekst{in}} = 0.15915\ \tekst{kip/in}\)
\(v_{naar} = frac{V_z}{L_{\tekst{lassen}}} = frac{1\ \tekst{kip}}{18.85\ \tekst{in}} = 0.053052\ \tekst{kip/in}\)
De resulterende belasting wordt bepaald als:
\(r_u = sqrt{(c_u)^ 2 + (v_{uy})^ 2 + (v_{naar})^ 2}\)
\(r_u = sqrt{(1.3263\ \tekst{kip/in})^ 2 + (0.15915\ \tekst{kip/in})^ 2 + (0.053052\ \tekst{kip/in})^ 2}\)
\(r_u = 1.3369\ \tekst{kip/in}\)
Vervolgens, We bepalen de capaciteit voor hoeklassen per unit length using AISC 360-22 Eq. J2-4. Note that for HSS sections, kds is altijd gelijk aan 1.0.
\(zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt{ds} = 1.0 + 0.5\groot(\zonder(\theta)\groot)^{1.5} = 1 + 0.5 \times \big(\zonder(0)\groot)^{1.5} = 1\)
\(\phi r_n = phi \, 0.6 F_{exx} E_w k_{ds} = 0.75 \keer 0.6 \keer 70\ \tekst{KSI} \keer 0.177\ \tekst{in} \keer 1 = 5.5755\ \tekst{kip/in}\)
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 nemen dan de minimale capaciteit als de governing base metal capacity.
\(\phi r_{nbm} = \min\big(\phi r_{nbm,bp},\ \phi r_{nbm,col}\groot) = min(13.05\ \tekst{kip/in},\ 7.5951\ \tekst{kip/in}) = 7.5951\ \tekst{kip/in}\)
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
Een ontwerpvoorbeeld voor het draagvermogen van de kolom wordt al besproken in het Basisplaatontwerpvoorbeeld voor compressie. Voor de stapsgewijze berekening verwijzen wij u naar deze link.
Controleren #3: Bereken de buigcapaciteit van de basisplaat als gevolg van compressiebelasting
Een ontwerpvoorbeeld voor het buigvloeivermogen van de basisplaat is al besproken in het ontwerpvoorbeeld voor compressie van de basisplaat. Voor de stapsgewijze berekening verwijzen wij u naar deze link.
Controleren #4: Betonlagercapaciteit
Een ontwerpvoorbeeld voor het draagvermogen van beton wordt al besproken in het Basisplaatontwerpvoorbeeld voor compressie. Voor de stapsgewijze berekening verwijzen wij u naar deze link.
Controleren #5: Uitbreekvermogen van beton (Vy Shear)
Een ontwerpvoorbeeld voor het uitbreekvermogen van beton als gevolg van Vy-afschuiving wordt besproken in het ontwerpvoorbeeld van de basisplaat voor afschuiving. Voor de stapsgewijze berekening verwijzen wij u naar deze link.
Controleren #6: Uitbreekvermogen van beton (Vz-schaar)
Een ontwerpvoorbeeld voor het uitbreekvermogen van beton als gevolg van Vz-afschuiving wordt al besproken in het ontwerpvoorbeeld van de basisplaat voor afschuiving. Voor de stapsgewijze berekening verwijzen wij u naar deze link.
Controleren #7: Capaciteit voor het losmaken van beton
Een ontwerpvoorbeeld voor de capaciteit van het betonprofiel tegen uitwippen wordt al besproken in het Basisplaatontwerpvoorbeeld voor afschuiving. Voor de stapsgewijze berekening verwijzen wij u naar deze link.
Controleren #8: Afschuifcapaciteit van ankerstangen
Een ontwerpvoorbeeld voor de afschuifcapaciteit van de ankerstang wordt al besproken in het ontwerpvoorbeeld van de basisplaat voor afschuiving. Voor de stapsgewijze berekening verwijzen wij u naar deze link.
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
Bekijk het detailniveau en de duidelijkheid die u kunt verwachten van een SkyCiv-basisplaatontwerprapport. Het rapport bevat alle belangrijke ontwerpcontroles, vergelijkingen, en resultaten gepresenteerd in een duidelijk en gemakkelijk leesbaar formaat. Het voldoet volledig aan de ontwerpnormen. Klik hieronder om een voorbeeldrapport te bekijken dat is gegenereerd met de SkyCiv-basisplaatcalculator.
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.
