Пример дизайна базовой пластины с использованием CSA S16:19 и CSA A23.3:19
Запись о проблеме
Определите, достаточно ли спроектированное соединение колонны с опорной плитой для 15 кН, растягивающая нагрузка, 5 кН Vy сдвиговая нагрузка, и 5 кН Vz сдвиговая нагрузка.
Данные данных
Столбец:
Раздел столбца: HP200x54
Область столбца: 6840.0 мм2
Материал столбца: 350W
Опорная плита:
Размеры опорной плиты: 400 мм х 500 мм
Толщина опорной плиты: 25 мм
Материал опорной плиты: 300W
Раствор:
Толщина затирки: 0 мм
бетон:
Бетонные размеры: 400 мм х 500 мм
Бетонная толщина: 380 мм
Бетонный материал: 20.7 МПа
Потрескался или не снят: Потрескался
Якоря:
Диаметр якоря: 12.7 мм
Эффективная длина встраивания: 300 мм
Якорная концовка: Прямоугольная пластина
Встроенная ширина пластины: 60мм
Встроенная тарелка толщина: 10 мм
Стальной материал: F1554 Гр.55
Резьба в плоскости сдвига: Включено
Швы:
Размер сварного шва: 8 мм
Классификация металла наполнителя: Е43ХХ-Х
Якоря данных (из Skyciv Calculator):
Модель в бесплатном инструменте SkyCiv
Смоделируйте конструкцию опорной плиты, указанную выше, с помощью нашего бесплатного онлайн-инструмента сегодня.! Регистрация не требуется.
Заметка
Целью этого примера проектирования является демонстрация пошаговых расчетов для проверки несущей способности, включающей одновременные сдвиговые и осевые нагрузки.. Некоторые из необходимых проверок уже обсуждались в предыдущих примерах проектирования.. Пожалуйста, перейдите по ссылкам, представленным в каждом разделе..
Пошаговые расчеты
Проверьте #1: Рассчитайте емкость сварки
Для определения прочности сварного шва при одновременной нагрузке, сначала нам нужно рассчитать потребность в сварке из-за сдвиговая нагрузка и потребность в сварке из-за растягивающая нагрузка. Вы можете обратиться к этому ссылка на сайт для процедуры получения требований к сварному шву на сдвиг, и это ссылка на сайт для требований к сварке натяжением.
Для этого дизайна, в потребность в сварке на фланце из-за растягивающей нагрузки оказывается следующим образом, где напряжение выражается как усилие на единицу длины.
\( v_{f,flg} = \dfrac{T_{u,anchor}}{l_{eff}} = \dfrac{3.75\,\text{kN}}{100.5\,\text{mm}} = 0.037313\,\text{kN/mm} \)
более того, в сварочное напряжение в любой части сечения колонны под действием сдвиговой нагрузки определяется как:
\( v_{fy} = \dfrac{V_y}{L_{weld}} = \dfrac{5\,\text{kN}}{1090.6\,\text{mm}} = 0.0045846\,\text{kN/mm} \)
\( v_{fz} = \dfrac{V_z}{L_{weld}} = \dfrac{5\,\text{kN}}{1090.6\,\text{mm}} = 0.0045846\,\text{kN/mm} \)
Поскольку существует сочетание растягивающих и сдвиговых нагрузок. сеть, нам нужно получить результат. Выразив это как силу на единицу длины, у нас есть:
\(r_f = \sqrt{(r_{f,\text{flg}})^2 + [mathin]v_{fy}[mathin]^2 + [mathin]v_{fz}[mathin]^2}\)
\( r_f = \sqrt{(0.037313\,\text{kN/mm})^2 + (0.0045846\,\text{kN/mm})^2 + (0.0045846\,\text{kN/mm})^2} \)
\(r_f = 0.037873\ \text{kN/mm}\)
Для сеть, присутствуют только касательные напряжения. таким образом, результат:
\( r_f = \sqrt{[mathin](v_{fy})^2[mathin] + [mathin](v_{fz})^2[mathin]} \)
\( r_f = \sqrt{((0.0045846\,\text{kN/mm})^2) + ((0.0045846\,\text{kN/mm})^2)} = 0.0064836\,\text{kN/mm} \)
следующий, мы рассчитываем факторизованная способность сварки с использованием CSA S16:19 Пункт 13.13.2.2. Мы консервативно предполагаем кдс = 1.0, всегда устанавливая угол нагрузки на 0 ты, пренебрегая любой дополнительной мощностью, добавляемой фактическим углом нагрузки.
\( v_{r,web} = 0.67\phi t_wX_u = 0.67 \times 0.67 \times 5.657\,\text{mm} \times 430\,\text{MPa} = 1.092\,\text{kN/mm} \)
\( v_{r,flg} = 0.67\phi t_wX_u = 0.67 \times 0.67 \times 5.657\,\text{mm} \times 430\,\text{MPa} = 1.092\,\text{kN/mm} \)
Для этого сварного соединения, прочность электрода не превосходит сильные стороны основного металла. Следовательно, проверка основного металла не является решающей и не требует выполнения.
поскольку 0.0064836 кН / мм < 1.092 кН / мм и 0.037873 кН / мм < 1.092 кН / мм, емкость сварки достаточный.
Проверьте #2: Рассчитайте емкость сгибки на основе нагрузки
Пример расчета предела текучести опорной плиты при изгибе уже обсуждался в разделе «Пример расчета опорной плиты на растяжение».. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета..
Проверьте #3: Рассчитать емкость привязки якоря растягиваемой
Пример расчета прочности анкерного стержня на растяжение уже обсуждался в разделе «Пример расчета опорной плиты на растяжение».. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета.. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета..
Проверьте #4: Рассчитайте бетонную прорывную емкость при натяжении
Пример расчета прочности бетона на разрыв при растяжении уже обсуждался в разделе «Пример расчета опорной плиты на растяжение».. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета.. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета..
Проверьте #5: Рассчитать способность выдвижения якоря
Пример расчета способности анкера к выдергиванию уже обсуждался в разделе «Пример расчета опорной плиты на растяжение».. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета.. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета..
Проверьте #6: Рассчитайте встроенную гибкую емкость
Пример расчета для дополнительной проверки способности закладной пластины к изгибу уже обсуждался в разделе «Пример расчета опорной плиты на растяжение».. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета..
Проверьте #7: Рассчитайте пропускную способность в направлении y-направления
Разрушение бокового выброса в направлении Y непригодный потому что анкеры расположены недостаточно близко к левому и правому краям бетонной опоры.
Проверьте #8: Рассчитайте пропускную способность в направлении z в направлении z
Чтобы рассчитать Боковой выброс (СФБО) вместимость, сначала мы определяем общую сумму сила натяжения на якорях, ближайших к краю. Для этой проверки, оценим пропускную способность ребра по Z-направление.
Поскольку проекции конуса разрушения СФБО по Z-направлению перекрываются, якоря рассматриваются как Якорная группа.
Общая потребность в натяжении якорной группы рассчитывается как:
\( N_{fa} = \left(\dfrac{N_z}{n_{a,t}}\right)n_{z,g1} = \left(\dfrac{15\,\text{kN}}{4}\right) \times 2 = 7.5\,\text{kN} \)
следующий, Мы определяем краевые расстояния:
\( c_{y,min} = \min(c_{\text{top},g1}, c_{\text{bottom},g1}) = \min(85\,\text{mm}, 415\,\text{mm}) = 85\,\text{mm} \)
\( c_{z,min} = \min(c_{\text{left},g1}, c_{\text{right},g1}) = \min(162.5\,\text{mm}, 162.5\,\text{mm}) = 162.5\,\text{mm} \)
Использование этих краевых расстояний, мы рассчитываем емкость якорной группы в соответствии с CSA A23.3:19 Пункт Д.6.4..
\( N_{sbgr} = \left(\dfrac{1 + \dfrac{c_{z,min}}{c_{y,min}}}{4} + \dfrac{s_{sum,z,g1}}{6c_{y,min}}\right)13.3\left(\dfrac{c_{y,min}}{mm}\right)\sqrt{\dfrac{A_{brg}}{mm^2}}\phi\lambda_a\sqrt{\dfrac{f’_c}{MPa}}R(N) \)
\( N_{sbgr} = \left(\dfrac{1 + \dfrac{162.5\,\text{mm}}{85\,\text{mm}}}{4} + \dfrac{75\,\text{mm}}{6 \times 85\,\text{mm}}\right) \times 13.3 \times \left(\dfrac{85\,\text{mm}}{1\,\text{mm}}\right) \times \sqrt{\dfrac{3473.3\,\text{mm}^2}{1\,\text{mm}^2}} \times 0.65 \times 1 \times \sqrt{\dfrac{20.68\,\text{MPa}}{1\,\text{MPa}}} \times 1 \times 0.001\,\text{kN} \)
\( N_{sbgr} = 172.32\,\text{kN} \)
В исходном уравнении, коэффициент уменьшения применяется, когда расстояние между анкерами меньше 6ок₁, при условии, что анкеры с головками имеют достаточное расстояние от края. тем не мение, в этом примере дизайна, поскольку ок₂ < 3ок₁, Калькулятор SkyCiv применяет дополнительный коэффициент уменьшения для учета уменьшенной краевой емкости..
поскольку 7.5 кН < 172.32 кН, пропускная способность SFBO в направлении Z равна достаточный.
Проверьте #9: Рассчитать прорывную способность (Vy shear)
Пример расчета способности бетона к прорыву при сдвиге Vy уже обсуждался в разделе «Пример расчета опорной плиты при сдвиге».. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета..
Проверьте #10: Рассчитать прорывную способность (VZ Shear)
Пример расчета способности бетона к прорыву при сдвиге Vy уже обсуждался в разделе «Пример расчета опорной плиты при сдвиге».. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета..
Проверьте #11: Рассчитать мощность выдергивания (Vy shear)
Пример расчета устойчивости бетона к разрушению при отрыве из-за сдвига Vy уже обсуждался в примере расчета опорной плиты на сдвиг.. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета..
Проверьте #12: Рассчитать мощность выдергивания (VZ Shear)
Пример расчета устойчивости бетона к разрушению при отрыве из-за сдвига Vy уже обсуждался в примере расчета опорной плиты на сдвиг.. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета..
Проверьте #13: Рассчитайте сдвиг стержней стержней
Пример расчета устойчивости анкерного стержня к сдвигу уже обсуждался в разделе «Пример расчета опорной плиты на сдвиг».. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для пошагового расчета..
Проверьте #14: Рассчитать устойчивость анкерного стержня к сдвигу и растяжению (CSA S16)
Определить устойчивость анкерного стержня при комбинированных сдвиговых и осевых нагрузках., мы используем CSA S16:19 Пункт 13.12.1.4.
Суммарная растягивающая сила, испытываемая анкерами, включая дополнительный изгиб от внецентренной сдвиговой нагрузки, показан ниже.
\( T_{f,total} = T_f + N_{fa} = 18.038\,\text{kN} + 3.75\,\text{kN} = 21.788\,\text{kN} \)
Использование значений нагрузки и мощности для проверок на сдвиг и растяжение., теперь мы рассчитаем уравнение взаимодействия.
\( I = \left(\left(\dfrac{V_{fa}}{V_{c,zh}}\right)^2\right) + \left(\left(\dfrac{T_{f,total}}{T_c}\right)^2\right) \)
\( I = \left(\left(\dfrac{3.5355\,\text{kN}}{14.255\,\text{kN}}\right)^2\right) + \left(\left(\dfrac{21.788\,\text{kN}}{28.85\,\text{kN}}\right)^2\right) = 0.63189 \)
поскольку 0.63 < 1.0, способность взаимодействия анкерного стержня по CSA S16 составляет достаточный.
Проверьте #15: Рассчитать проверки взаимодействия (CSA A23.3)
При проверке прочности анкерного стержня при комбинированных сдвигающих и растягивающих нагрузках с помощью CSA A23.3, применяется другой подход. Для полноты, мы также выполняем Проверки взаимодействия CSA A23.3 в этом расчете, которые включают в себя другие конкретные проверки взаимодействия также.
Вот результат соотношения для всех проверок натяжения CSA A23.3:
И вот что получилось соотношения для всех проверок на сдвиг CSA A23.3:
Мы берем проверку конструкции с наибольшим коэффициентом и сравниваем ее с максимальным коэффициентом взаимодействия, используя CSA A23.3:19 Уравнение D.46.
\( I_{int} = \dfrac{N_{fa}}{N_{ra}} + \dfrac{V_{fa}}{V_{ra}} = \dfrac{15}{53.52} + \dfrac{5}{16.278} = 0.58743 \)
поскольку 0.587 < 1.2, проверка взаимодействия достаточный.
Резюме дизайна
В Программное обеспечение для дизайна базовой плиты Skyciv может автоматически генерировать пошаговый отчет расчета для этого примера проекта. Это также предоставляет краткую информацию о выполненных чеках и их полученных соотношениях, Облегчение информации для понимания с первого взгляда. Ниже приведена примерная сводная таблица, который включен в отчет.
Образец Skyciv
Посмотрите уровень детализации и ясности, который вы можете ожидать от отчета о конструкции базовой пластины SkyCiv.. Отчет включает все ключевые проверки проекта., уравнения, и результаты представлены в ясном и легко читаемом формате.. Полностью соответствует стандартам проектирования.. Нажмите ниже, чтобы просмотреть образец отчета, созданного с помощью калькулятора базовой плиты SkyCiv..
Покупка программного обеспечения для базовой пластины
Купите полную версию модуля дизайна базовой плиты без каких -либо других модулей Skyciv. Это дает вам полный набор результатов для дизайна базовой плиты, в том числе подробные отчеты и больше функциональности.
