Exemplo de design da placa de base usando AISC 360-22 e ACI 318-19
Declaração de problemas
Determinar se a conexão de placa de coluna para base projetada é suficiente para um 25 kips carga de compressão, 3 kips Vy Carga de cisalhamento 1 kip Carga de cisalhamento Vz.
Dados dados
Coluna:
Seção de coluna: HSS6x0,312
Área da coluna: 5.220 no2
Material da coluna: A36
Placa Base:
Dimensões da placa de base: 12 em x 12 no
Espessura da placa de base: 1/2 no
Material da placa de base: A36
Grout:
Espessura do rejunte: 3/4 no
Concreto:
Dimensões concretas: 13 em x 13 no
Espessura do concreto: 8 no
Material concreto: 3000 psi
Rachado ou sem crack: Rachado
Âncoras:
Diâmetro da âncora: 1/2 no
Comprimento eficaz de incorporação: 5 no
Material de aço: A325N
Roscas no plano de cisalhamento: Incluído
Final de âncora: Placa Retangular
Soldas:
Tamanho da solda: 1/4 no
Classificação de metal de enchimento: E70XX
Transferir carga de compressão através de soldas: Sim
Dados de âncora (a partir de Calculadora Skyciv):
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Observação
O objetivo deste exemplo de projeto é demonstrar os cálculos passo a passo para verificações de capacidade envolvendo cisalhamento simultâneo e cargas axiais. Algumas das verificações necessárias já foram discutidas nos exemplos de design anteriores. Consulte os links fornecidos em cada seção.
Cálculos passo a passo
Verificar #1: Calcule a capacidade de solda
Dado que a carga de compressão da coluna é transferida através de soldas, precisamos considerar o carga resultante das cargas de compressão e cisalhamento na determinação da resistência das soldas.
Para avaliar a capacidade de solda, Primeiro determinamos o Comprimento total da solda com base nas dimensões da coluna.
\(EU_{\texto{soldar}} = pi d_{\texto{col}} = pi vezes 6\ \texto{no} = 18.85\ \texto{no}\)
A continuação, expressamos a demanda em termos de força por unidade de comprimento.
\(c_u = frac{N_x}{EU_{\texto{soldar}}} = frac{25\ \texto{kip}}{18.85\ \texto{no}} = 1.3263\ \texto{kip/in}\)
\(v_{uy} = frac{V_y}{EU_{\texto{soldar}}} = frac{3\ \texto{kip}}{18.85\ \texto{no}} = 0.15915\ \texto{kip/in}\)
\(v_{para} = frac{V_z}{EU_{\texto{soldar}}} = frac{1\ \texto{kip}}{18.85\ \texto{no}} = 0.053052\ \texto{kip/in}\)
A carga resultante é determinada como:
\(r_u = sqrt{(c_u)^ 2 + (v_{uy})^ 2 + (v_{para})^ 2}\)
\(r_u = sqrt{(1.3263\ \texto{kip/in})^ 2 + (0.15915\ \texto{kip/in})^ 2 + (0.053052\ \texto{kip/in})^ 2}\)
\(r_u = 1.3369\ \texto{kip/in}\)
Então, Nós determinamos o capacidade de solda de filete por unidade de comprimento usando AISC 360-22 Eq. J2-4. Observe que para seções HSS, kds é sempre igual a 1.0.
\(inclui cálculos detalhados passo a passo{ds} = 1.0 + 0.5\grande(\sem(\theta)\grande)^{1.5} = 1 + 0.5 \vezes grande(\sem(0)\grande)^{1.5} = 1\)
\(\Phi r_n = phi \, 0.6 F_{Exx} E_w k_{ds} = 0.75 \vezes 0.6 \vezes 70\ \texto{ksi} \vezes 0.177\ \texto{no} \vezes 1 = 5.5755\ \texto{kip/in}\)
A próxima capacidade a ser verificada é a capacidade de metal básico dos elementos de ligação. Isso também é expresso como força por unidade de comprimento. Nós usamos AISC 360-22 Eq. J4-4 para as capacidades da coluna e da placa de base.
\( \phi r_{nbm,col} = phi,0,6,F_{você,col}\,t_{col} = 0.75 \vezes 0.6 \vezes 58\ \texto{ksi} \vezes 0.291\ \texto{no} = 7.5951\ \texto{kip/in} \)
\( \phi r_{nbm,pb} = phi,0,6,F_{você,pb}\,t_{pb} = 0.75 \vezes 0.6 \vezes 58\ \texto{ksi} \vezes 0.5\ \texto{no} = 13.05\ \texto{kip/in} \)
Tomamos então a capacidade mínima como o regendo a capacidade do metal básico.
\(\phi r_{nbm} = mingrande(\phi r_{nbm,pb},\ \phi r_{nbm,col}\grande) = min(13.05\ \texto{kip/in},\ 7.5951\ \texto{kip/in}) = 7.5951\ \texto{kip/in}\)
Finalmente, comparamos a capacidade da solda em ângulo e a capacidade do metal base com a demanda de solda.
Desde a 1.3369 kip/in < 5.5755 kip/in e 1.3369 kip/in < 7.5951 kip/in A capacidade de solda é suficiente.
Verificar #2: Calcule a capacidade de rolamento da coluna
Um exemplo de projeto para a capacidade de carga do pilar já foi discutido no Exemplo de projeto de placa de base para compressão. Consulte este link para o cálculo passo a passo.
Verificar #3: Calcule a capacidade de rendimento flexural da placa de base devido à carga de compressão
Um exemplo de projeto para a capacidade de escoamento por flexão da placa de base já foi discutido no Exemplo de projeto de placa de base para compressão. Consulte este link para o cálculo passo a passo.
Verificar #4: Capacidade de rolamento de concreto
Um exemplo de projeto para a capacidade de suporte do concreto já foi discutido no Exemplo de projeto de placa de base para compressão. Consulte este link para o cálculo passo a passo.
Verificar #5: Capacidade de ruptura de concreto (Vy cisalhamento)
Um exemplo de projeto para a capacidade de ruptura do concreto devido ao cisalhamento Vy já está discutido no Exemplo de projeto de placa de base para cisalhamento. Consulte este link para o cálculo passo a passo.
Verificar #6: Capacidade de ruptura de concreto (Cisalhamento Vz)
Um exemplo de projeto para a capacidade de ruptura do concreto devido ao cisalhamento Vz já foi discutido no Exemplo de projeto de placa base para cisalhamento. Consulte este link para o cálculo passo a passo.
Verificar #7: Capacidade de extração de concreto
Um exemplo de projeto para a capacidade da seção de concreto contra o arrancamento já foi discutido no Exemplo de projeto de placa de base para cisalhamento. Consulte este link para o cálculo passo a passo.
Verificar #8: Capacidade de cisalhamento da haste de ancoragem
Um exemplo de projeto para a capacidade de cisalhamento da haste de ancoragem já foi discutido no Exemplo de projeto de placa de base para cisalhamento. Consulte este link para o cálculo passo a passo.
Resumo do projeto
A Software de design de placa de base skyciv pode gerar automaticamente um relatório de cálculo passo a passo para este exemplo de design. Ele também fornece um resumo dos cheques executados e suas proporções resultantes, facilitando o entendimento da informação. Abaixo está uma tabela de resumo de amostra, que está incluído no relatório.
Relatório de amostra de Skyciv
Veja o nível de detalhe e clareza que você pode esperar de um relatório de design de placa base SkyCiv. O relatório inclui todas as principais verificações de projeto, equações, e resultados apresentados em um formato claro e fácil de ler. É totalmente compatível com os padrões de design. Clique abaixo para ver um exemplo de relatório gerado usando a calculadora de placa base SkyCiv.
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