Base plaatontwerp voorbeeld met behulp van AISC 360-22 en ACI 318-19
Probleemverklaring:
Bepaal of de ontworpen kolom-tot-base plaataansluiting voldoende is voor een compressiebelasting van 100 kip.
Gegeven gegevens:
Kolom:
Kolomgedeelte: W12X96
Kolomgebied: 28.200 in2
Kolommateriaal: A992
Bodemplaat:
Baseplaat afmetingen: 18 in x 18 in
Basisplaatdikte: 3/4 in
Basisplaatmateriaal: A36
Beton:
Concrete dimensies: 21 in x 21 in
Betonnen dikte: 14 in
Betonnen materiaal: 3000 psi
Lassen:
Lasgrootte: 5/16 in
Vulmetaalclassificatie: E70XX
Compression load transferred through welds only? JA
Stapsgewijze berekeningen:
Controleren #1: Bereken de draagvermogen van de kolom
Kolombelastingen worden meestal overgebracht naar de basisplaat via directe lager.
We beginnen met het berekenen van de draagvermogen van de kolom gebruik makend van AISC 360-22 Eq. J7-1:
\(\Phi r_n = phi 1.8 F_{en _col} EEN_{col} = 0.75 \keer 1.8 \keer 50 \tekst{ KSI} \keer 28.2 \tekst{ in}➔⡔ Koop generieke tadalafil 1903.5 \tekst{ kip}\)
Sinds 100 kips < 1903.5 kips, De kolomlagercapaciteit is voldoende.
Bovendien, Omdat de volledige compressiebelasting wordt overgedragen via de lassen, Volle contactoppervlakken volgens AISC 360-22 Hoofdstuk M4.4 zijn niet vereist. We moeten ervoor zorgen dat de las voldoende capaciteit heeft om de belasting over te dragen.
Controleren #2: Lascapaciteit berekenen
Om de lascapaciteit te evalueren, We bepalen eerst de Totale laslengte Gebaseerd op de kolomafmetingen:
\( L_{lassen} = 2b_f + 2 \links( d_{col} – 2t_f – 2R_{col} \Rechtsaf) + 2 \links( b_f – t_w – 2R_{col} \Rechtsaf) \)
\( L_{lassen} = 2 \keer 12.2 \tekst{ in} + 2 \keer links( 12.7 \tekst{ in} – 2 \keer 0.9 \tekst{ in} – 2 \keer 0.6 \tekst{ in} \Rechtsaf) + 2 \keer links( 12.2 \tekst{ in} – 0.55 \tekst{ in} – 2 \keer 0.6 \tekst{ in} \Rechtsaf) = 64.7 \tekst{ in} \)
Hiermee, We kunnen nu de Stress per inch las, uitgaande van de 100-KIP -belasting is gelijkmatig verdeeld:
\( r_u = frac{N_x}{L_{lassen}} = frac{100 \tekst{ kip}}{64.7 \tekst{ in}} = 1.5456 \tekst{ kip/in} \)
Daarna, We bepalen de lascapaciteit per lengte gebruik makend van AISC 360-22 Eq. J2-4:
\( \phi r_{n} = phi 0.6 F_{exx} E_{w} zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt{ds} = 0.75 \keer 0.6 \keer 70 \tekst{ KSO} \keer 0.221 \tekst{ in} \ keer 1 = 6.9615 \tekst{ kip/in}\)
Sinds 1.54 kpi < 6.96 kpi, De lascapaciteit is voldoende.
Controleren #3: Bereken de buigcapaciteit van de basisplaat als gevolg van compressiebelasting
De buigcapaciteit van de basisplaat hangt af van de afmetingen. Als de plaat te breed is, het vereist dikker materiaal. Het selecteren van de rechter basisplaatgrootte voor een bepaalde belasting vereist ervaring, en het uitvoeren van meerdere berekeningen kan tijdrovend zijn. De Skyciv Base Plate Design Software vereenvoudigt dit proces, Snelle en efficiënte modellering en analyse mogelijk maken in slechts enkele seconden.
Eerste, We bepalen de Kritische vrijdragende lengte, dat is de grotere van Dimensie M en Dimensie n. Het zou ook niet minder moeten zijn dan \( \frac{ \sqrt{d_{col}b_{f}}}{4} \).
\( l = max links( \frac{L_{bp} – 0.95 d_{col}}{2}, \frac{B_{bp} – 0.8 b_{f}}{2},\frac{ \sqrt{d_{col}b_{f}}}{4} \Rechtsaf) \)
\( l = max links( \frac{18 \tekst{ in} – 0.95 \keer 12.7 tekst{ in}}{2}, \frac{18 \tekst{ in} – 0.8 \keer 12.2 \tekst{ in}}{2},\frac{ \sqrt{18 \tekst{ in} \keer 12.2 \tekst{ in}}}{4} \Rechtsaf)\)
\(l = 4.12 \tekst{ in}\)
Zodra de kritische lengte is geïdentificeerd, we berekenen de Toegepast moment per lengte -eenheid, Ervan uitgaande dat de volledige compressiebelasting uniform is verdeeld over het basisplaatgebied:
\( M_{u} = links( \frac{N_{X}}{B_{bp} L_{bp}}\Rechtsaf) \links( \frac{l^{2}}{2}\Rechtsaf)\)
\( M_{u} = links( \frac{100 \tekst{ kip}}{18 \tekst{ in} \keer 18 \tekst{ in}}\Rechtsaf) \keer links( \frac{4.12 \tekst{ in}^ 2}{2}\Rechtsaf)\)
Nu, gebruik makend van AISC 360-22 Eq. F2-1, We berekenen de buigcapaciteit per lengte -eenheid:
\(\film_{n} = Phi f_{en _BP}\links(\frac{t_{bp}^{2}}{4}\Rechtsaf) = 0.9 \keer 36 \tekst{ KSI} \keer links(\frac{\links(0.75 \tekst{ in}\Rechtsaf)^ 2}{4}\Rechtsaf) = 4.5562 \tekst{ kip-in/in}\)
Sinds 2.62 kip-in/in < 4.55 kip-in/in, De buigcapaciteit van de basisplaat is voldoende.
Controleren #4: Betonlagercapaciteit
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. Nu, let’s determine if our concrete support has sufficient capacity.
Beginnen, We bepalen de bearing areas:
A1 – Base plate bearing area
A2 – Concrete support bearing area, projected at a 2:1 helling
\(A_1 = L_{bp} B_{bp} = 18 \, \tekst{in} \keer 18 \, \tekst{in} = 324 \, \tekst{in}^2)
\(A_2 = N_{A_2} B_{A_2} = 21 \, \tekst{in} \keer 21 \, \tekst{in} = 441 \, \tekst{in}^2)
Vanaf daar, we apply AISC 360-22 Eq. J8-2 to calculate the concrete bearing capacity:
\(\phi P_p = \phi \left( \min \left( 0.85 \, f'_c \, A_1 \sqrt{\frac{A_2}{A_1}}, \, 1.7 \, f'_c \, A_1 \right) \Rechtsaf)\)
\(\phi P_p = 0.65 \keer links( \min \left( 0.85 \keer (3 \, \tekst{KSI}) \keer 324 \, \tekst{in}^2 \times \sqrt{\frac{441 \, \tekst{in}^ 2}{324 \, \tekst{in}^ 2}}, \, 1.7 \keer (3 \, \tekst{KSI}) \keer 324 \, \tekst{in}^2 \right) \Rechtsaf)\)
\(\phi P_p = 626.54 \, \tekst{kip}\)
Sinds 100 kips < 626.54 kips, het betonnen draagvermogen is voldoende.
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 to download a sample report.
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.
