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 compression load, 3 kips Vy Carga de cisalhamento 1 kip Vz shear load.
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
Steel Material: A325N
Threads in Shear Plane: Included
Anchor Ending: Rectangular Plate
Soldas:
Tamanho da solda: 1/4 no
Classificação de metal de enchimento: E70XX
Transfer compression load via welds: Sim
Dados de âncora (a partir de Calculadora Skyciv):
Observação:
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.
Cálculos passo a passo:
Verificar #1: Calcule a capacidade de solda
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.
Para avaliar a capacidade de solda, Primeiro determinamos o Comprimento total da solda com base nas dimensões da coluna.
\(EU_{\texto{soldar}} = \pi d_{\texto{col}} = \pi \times 6\ \texto{no} = 18.85\ \texto{no}\)
A continuação, we express the demand in terms of força por unidade de comprimento.
\(c_u = \frac{N_x}{EU_{\texto{soldar}}} = frac{25\ \texto{kip}}{18.85\ \texto{no}} = 1.3263\ \texto{kip/in}\)
\(v_{uy} = frac{V_y}{EU_{\texto{soldar}}} = frac{3\ \texto{kip}}{18.85\ \texto{no}} = 0.15915\ \texto{kip/in}\)
\(v_{para} = frac{V_z}{EU_{\texto{soldar}}} = frac{1\ \texto{kip}}{18.85\ \texto{no}} = 0.053052\ \texto{kip/in}\)
The resultant load is determined as:
\(r_u = sqrt{(c_u)^ 2 + (v_{uy})^ 2 + (v_{para})^ 2}\)
\(r_u = sqrt{(1.3263\ \texto{kip/in})^ 2 + (0.15915\ \texto{kip/in})^ 2 + (0.053052\ \texto{kip/in})^ 2}\)
\(r_u = 1.3369\ \texto{kip/in}\)
Então, Nós determinamos o fillet weld capacity per unit length using AISC 360-22 Eq. J2-4. Note that for HSS sections, kds é sempre igual a 1.0.
\(inclui cálculos detalhados passo a passo{ds} = 1.0 + 0.5\big(\sem(\theta)\big)^{1.5} = 1 + 0.5 \times \big(\sem(0)\big)^{1.5} = 1\)
\(\Phi r_n = phi \, 0.6 F_{Exx} E_w k_{ds} = 0.75 \vezes 0.6 \vezes 70\ \texto{ksi} \vezes 0.177\ \texto{no} \vezes 1 = 5.5755\ \texto{kip/in}\)
The next capacity to check is the base metal capacity of the connecting elements. This is also expressed as force per unit length. Nós usamos AISC 360-22 Eq. J4-4 for both the column and base plate capacities.
\( \phi r_{nbm,col} = \phi\,0.6\,F_{você,col}\,t_{col} = 0.75 \vezes 0.6 \vezes 58\ \texto{ksi} \vezes 0.291\ \texto{no} = 7.5951\ \texto{kip/in} \)
\( \phi r_{nbm,pb} = \phi\,0.6\,F_{você,pb}\,t_{pb} = 0.75 \vezes 0.6 \vezes 58\ \texto{ksi} \vezes 0.5\ \texto{no} = 13.05\ \texto{kip/in} \)
We then take the minimum capacity as the governing base metal capacity.
\(\phi r_{nbm} = \min\big(\phi r_{nbm,pb},\ \phi r_{nbm,col}\big) = min(13.05\ \texto{kip/in},\ 7.5951\ \texto{kip/in}) = 7.5951\ \texto{kip/in}\)
Finalmente, we compare both the fillet weld capacity and the base metal capacity against the weld demand.
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
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.
Verificar #3: Calcule a capacidade de rendimento flexural da placa de base devido à carga de compressão
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.
Verificar #4: Capacidade de rolamento de concreto
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.
Verificar #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.
Verificar #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.
Verificar #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.
Verificar #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.
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
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