Base Plate Design Example using CSA S16:19 and CSA A23.3:19
Declaração de problemas:
Determine whether the designed column-to-base plate connection is sufficient for a 100-kN compression load.
Dados dados:
Coluna:
Seção de coluna: HS152X6.4
Área da coluna: 2910 milímetros2
Material da coluna: 230G
Placa Base:
Dimensões da placa de base: 350 mm x 350 milímetros
Espessura da placa de base: 20 milímetros
Material da placa de base: 230G
Grout:
Grout thickness: 20 milímetros
Concreto:
Dimensões concretas: 450 mm x 450 milímetros
Espessura do concreto: 300 milímetros
Material concreto: 20.68 MPa
Soldas:
Carga de compressão transferida apenas através de soldas? NÃO
Cálculos passo a passo:
Verificar #1: Calcule a capacidade de rolamento da coluna
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 CSA S16:19 Cláusula 28.5 for contact bearing preparation.
To calculate bearing capacity of the column, nós vamos usar CSA S16:19 Cláusula 13.10:
\( B_r = 1.50 \phi F_{e _col} UMA_{col} = 1.5 \vezes 0.9 \vezes 230 \, \texto{MPa} \vezes 2910 \, \texto{milímetros}A partir da elevação do solo gerada a partir das elevações do Google 903.55 \, \texto{kN} \)
Desde a 100 kN < 903.55 kN, A capacidade de rolamento da coluna é suficiente.
Verificar #2: Calcule a capacidade de solda
Usar minimum weld size specified in CSA S16:19.
Verificar #3: Calcule a capacidade de rendimento flexural da placa de base devido à carga de compressão
A capacidade de flexão da placa de base depende de suas dimensões. Se o prato estiver muito largo, exigirá material mais espesso. Selecionar o tamanho certo da placa de base para uma determinada carga requer experiência, e realizar vários cálculos pode ser demorado. A Software de design de placa de base skyciv simplifica esse processo, permitindo modelagem e análise rápidas e eficientes em apenas segundos.
Primeiro, we determine the critical cantilever length, qual é o maior de dimensão m e dimensão n. We follow Guia de projeto AISC 01 3rd Ed. Seção 4.3.1 como referência.
\( l = \max \left( \fratura{EU_{pb} – 0.8 d_{col}}{2}, \fratura{B_{pb} – 0.8 d_{col}}{2} \direito) \)
\( l = \max \left( \fratura{350 \, \texto{milímetros} – 0.8 \vezes 152 \, \texto{milímetros}}{2}, \fratura{350 \, \texto{milímetros} – 0.8 \vezes 152 \, \texto{milímetros}}{2} \direito) = 114.2 \, \texto{milímetros} \)
Depois que o comprimento crítico é identificado, nós calculamos o Momento aplicado por unidade de comprimento, Supondo que a carga completa de compressão seja distribuída uniformemente sobre a área da placa de base:
\( m_f = \left( \fratura{N_x}{B_{pb} EU_{pb}} \direito) \deixou( \fratura{l^2}{2} \direito) \)
\( m_f = \left( \fratura{100 \, \texto{kN}}{350 \, \texto{milímetros} \vezes 350 \, \texto{milímetros}} \direito) \times left( \fratura{114.2 \, \texto{milímetros}^ 2}{2} \direito) = 5.3231 \, \texto{kN} \cdot \text{mm/mm} \)
Agora, usando CSA S16:19 Cláusula 13.5, we compute the flexural capacity per unit length:
\(
m_r = \phi \left( \fratura{(t_{pb})^ 2}{4} \direito) F_{e _bp} = 0.9 \times left( \fratura{(20 \, \texto{milímetros})^ 2}{4} \direito) \vezes 230 \, \texto{MPa} = 20.7 \, \texto{kN} \cdot \text{mm/mm}
\)
Desde a 5.3231 kN-mm/mm < 20.7 kN-mm/mm, A capacidade de flexão da placa de base é suficiente.
Verificar #4: Capacidade de rolamento de concreto
A verificação final garante que o concreto possa apoiar a carga aplicada. Enquanto uma base de concreto mais ampla aumenta a capacidade de rolamento, Um design eficiente deve equilibrar a força e a relação custo-benefício. Agora, Vamos determinar se nosso suporte concreto tem capacidade suficiente.
Para iniciar, we determine the bearing areas:
A1 - Área de mancal da placa de base
A2 - Área de rolamento de suporte de concreto, projetado em um 2:1 inclinação
\(
A_1 = l_{pb} B_{pb} = 350 \, \texto{milímetros} \vezes 350 \, \texto{milímetros} = 122500 \, \texto{milímetros}^ 2
\)
\(
A_2 = n_{A2} B_{A2} = 450 \, \texto{milímetros} \vezes 450 \, \texto{milímetros} = 202500 \, \texto{milímetros}^ 2
\)
De lá, nós aplicamos CSA A23.3:19 Para calcular a capacidade de rolamento de concreto:
\(
P_r = 0.85 \phi \left( f’_c \right) A_1 \left( \Min esquerda( \sqrt{\fratura{A_2}{A_1}}, 2 \direito) \direito)
\)
\(
P_r = 0.85 \vezes 0.65 \times left( 20.68 \, \texto{MPa} \direito) \vezes 122500 \, \texto{milímetros}^2 \times \left( \Min esquerda( \sqrt{\fratura{202500 \, \texto{milímetros}^ 2}{122500 \, \texto{milímetros}^ 2}}, 2 \direito) \direito) = 1799.5 \, \texto{kN}
\)
Desde a 100 kN < 1799.5 kN, A capacidade de rolamento de concreto é suficiente.
Resumo do projeto
O software de design da 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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