Base Plate Design Example using EN 1993-1-8-2005, IN 1993-1-1-2005 and EN 1992-1-1-2004
Probleemverklaring:
Determine whether the designed column-to-base plate connection is sufficient for a 100-kN compression load.
Gegeven gegevens:
Kolom:
Kolomgedeelte: HE 200 B
Kolomgebied: 7808 mm2
Kolommateriaal: S235
Bodemplaat:
Baseplaat afmetingen: 400 mm x 400 mm
Basisplaatdikte: 20 mm
Basisplaatmateriaal: S235
Grout:
Grout thickness: 20 mm
Beton:
Concrete dimensies: 450 mm x 450 mm
Betonnen dikte: 380 mm
Betonnen materiaal: C20/25
Lassen:
Compression load transferred through welds only? NEE
Stapsgewijze berekeningen:
Controleren #1: Lascapaciteit berekenen
Since the compression load is not transferred through welds alone, a proper contact bearing surface is required to ensure that the load is transferred via bearing. Refer to IN 1090-2:2018 Clausule 6.8 for contact bearing preparation.
Bovendien, use minimum weld size specified in Eurocode.
Controleren #2: Calculate concrete bearing capacity and base plate yield capacity
The first step is to determine the design compressive strength of the joint, which depends on the geometry of the support (beton) and the geometry of the loaded area (base plate).
We begin by calculating the alpha factor, which accounts for the diffusion of the concentrated force within the foundation.
Volgens IN 1992-1-1:2004, Clausule 6.7, the alpha coefficient is the ratio of the loaded area to the maximum distribution area, which has a similar shape to the loaded area.
We will use the equation from Een deel 6.1 of Multi-Storey Steel Buildings Part 5 door Arcelor Mittal, Peiner Träger, en Corus to calculate the alpha factor.
\(
\alpha = \min \left(
1 + \frac{t_{\tekst{conc}}}{\max(L_{\tekst{bp}}, B_{\tekst{bp}})},
1 + 2 \links( \frac{e_h}{L_{\tekst{bp}}} \Rechtsaf),
1 + 2 \links( \frac{e_b}{B_{\tekst{bp}}} \Rechtsaf),
3
\Rechtsaf)
\)
\(
\alpha = \min \left(
1 + \frac{380 \, \tekst{mm}}{\max(400 \, \tekst{mm}, 400 \, \tekst{mm})},
1 + 2 \links( \frac{25 \, \tekst{mm}}{400 \, \tekst{mm}} \Rechtsaf),
1 + 2 \links( \frac{25 \, \tekst{mm}}{400 \, \tekst{mm}} \Rechtsaf),
3
\Rechtsaf)
\)
\(
\alpha = 1.125
\)
waar,
\(
e_h = \frac{L_{\tekst{conc}} – L_{\tekst{bp}}}{2} = frac{450 \, \tekst{mm} – 400 \, \tekst{mm}}{2} = 25 \, \tekst{mm}
\)
\(
e_b = \frac{B_{\tekst{conc}} – B_{\tekst{bp}}}{2} = frac{450 \, \tekst{mm} – 400 \, \tekst{mm}}{2} = 25 \, \tekst{mm}
\)
Once the geometry is defined, we will then determine the compressive strength of the concrete using IN 1992-1-1:2004, Eq. 3.15.
\(
f_{CD} = frac{\alfa_{cc} f_{zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt}}{\gamma_C} = frac{1 \keer 20 \, \tekst{MPa}}{1.5} = 13.333 \, \tekst{MPa}
\)
De volgende, we assume a value for the beta coefficient. Since grout is present, beta value can be 2/3. We will calculate the design bearing strength of the joint using the combined formulas from IN 1993-1-8:2005 Eq. 6.6, en IN 1992-1-1:2004 Eq. 6.63.
\(
f_{zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt} = \beta \alpha f_{CD} = 0.66667 \keer 1.125 \keer 13.333 \, \tekst{MPa} = 10 \, \tekst{MPa}
\)
The second part involves calculating the base plate yield capacity.
Since we already have the design bearing strength of the connection, we will use this to determine the smallest cantilever distance of the base plate that experiences the full bearing load. We will refer to the SCI P358 example on page 243 en IN 1993-1-1:2005 Clausule 6.2.5.
\(
c = t_{\tekst{bp}} \sqrt{\frac{f_{j_{\tekst{bp}}}}{3 f_{zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt} \gamma_{M0}}} = 20 \, \tekst{mm} \keer sqrt{\frac{225 \, \tekst{MPa}}{3 \keer 10 \, \tekst{MPa} \keer 1}} = 54.772 \, \tekst{mm}
\)
We will use this dimension to calculate the effective area of the base plate. The ‘c’ dimension we calculated may overlap or not overlap near the flange. If it overlaps, we will assume the section to be a rectangular section. If it does not overlap, we will take the shape of the column.
Without overlap
With overlap
We determined that the ‘c’ dimension does not overlap. Daarom, gebruik makend van SCI P358 pg. 243, the effective area is:
\(
A_e = 4c^2 + P_{\tekst{col}}c + EEN_{\tekst{col}} = 4 \times 54.772^2 \, \tekst{mm}^ 2 + 1182 \, \tekst{mm} \keer 54.772 \, \tekst{mm} + 7808 \, \tekst{mm}➔⡔ Koop generieke tadalafil 84549 \, \tekst{mm}^ 2
\)
It is important to note that the effective area should not be less than the base plate area.
Uiteindelijk, we zullen gebruiken IN 1993-1-8:2005 Eq. 6.6, and EN 1992-1-1:2004, Eq. 6.63 to calculate the design bearing resistance of the base plate connection.
\(
N_{Rd} = links( \min(A_e, A_0) \Rechtsaf) f_{zodat ingenieurs precies kunnen nagaan hoe deze berekeningen zijn gemaakt} = links( \min(84549 \, \tekst{mm}^ 2, 160000 \, \tekst{mm}^ 2) \Rechtsaf) \keer 10 \, \tekst{MPa} = 845.49 \, \tekst{kN}
\)
Sinds 845.49 kN > 100 kN, the design 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.
