Пример дизайна базовой плиты с использованием en 1993-1-8-2005, В 1993-1-1-2005 и EN 1992-1-1-2004
Запись о проблеме:
Determine whether the designed column-to-base plate connection is sufficient for a 1500-kN compression load, 12-kN Vz shear load, and 25-kN Vy shear load.
Данные данных:
Столбец:
Раздел столбца: HP 360×180
Область столбца: 23000 мм2
Материал столбца: S275N
Опорная плита:
Размеры опорной плиты: 750 мм х 750 мм
Толщина опорной плиты: 25 мм
Материал опорной плиты: S235
Раствор:
Толщина затирки: 0 мм
бетон:
Бетонные размеры: 750 мм х 750 мм
Бетонная толщина: 380 мм
Бетонный материал: C20/25
Якоря:
Диаметр якоря: 24 мм
Эффективная длина встраивания: 300 мм
Anchor Ending: Rectangular Plate
Embedded plate Width: 100 мм
Встроенная тарелка толщина: 16 мм
Швы:
Размер сварного шва: 12 мм
Классификация металла наполнителя: E38
Нагрузка сжатия переносится только через сварные швы? да
Якоря данных (из Skyciv Calculator):
Ноты:
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.
Пошаговые расчеты:
Проверьте #1: Рассчитайте емкость сварки
In determining the weld demand, the SkyCiv calculator assumes that the Vy shear нагрузки is resisted by the web alone, в Vz shear load is resisted by the flanges alone, и compression load is resisted by the entire section.
Первый, мы рассчитываем Общая длина сварного шва on the section.
\(L_{\текст{сварка}} знак равно 2 b_f + 2(d_{\текст{полковник}} – 2 T_F – 2 р_{\текст{полковник}}) + 2(b_f – т_в – 2 р_{\текст{полковник}})\)
\(L_{\текст{сварка}} знак равно 2 \раз 378.8\ \текст{мм} + 2 \раз (362.9\ \текст{мм} – 2 \раз 21.1\ \текст{мм} – 2 \раз 15.2\ \текст{мм}) + 2 \раз (378.8\ \текст{мм} – 21.1\ \текст{мм} – 2 \раз 15.2\ \текст{мм})\)
\(L_{\текст{сварка}} знак равно 1992.8\ \текст{мм}\)
затем, мы рассчитываем weld lengths at the фланцы и сеть.
\(L_{вес,flg} знак равно 2 b_f + 2(b_f – т_в – 2 р_{полковник}) знак равно 2 \раз 378.8\ \текст{мм} + 2 \раз (378.8\ \текст{мм} – 21.1\ \текст{мм} – 2 \раз 15.2\ \текст{мм}) знак равно 1412.2\ \текст{мм}\)
\(L_{вес,сеть} знак равно 2\,(d_{полковник} – 2T_F – 2р_{полковник}) знак равно 2 \раз (362.9\ \текст{мм} – 2 \раз 21.1\ \текст{мм} – 2 \раз 15.2\ \текст{мм}) знак равно 580.6\ \текст{мм}\)
Considering the flanges first, в нормальный и shear stresses рассчитываются с использованием В 1993-1-8:2005 Пункт 4.5.3.2.
\(\сигма_{\преступник} = frac{N_x}{L_{\текст{сварка}} a_{flg} \SQRT{2}} = frac{1500\ \текст{кН}}{1992.8\ \текст{мм} \раз 8.485\ \текст{мм} \раз sqrt{2}} знак равно 62.728\ \текст{МПа}\)
\(\ваш_{\преступник} = frac{N_x}{L_{\текст{сварка}} a_{flg} \SQRT{2}} = frac{1500\ \текст{кН}}{1992.8\ \текст{мм} \раз 8.485\ \текст{мм} \раз sqrt{2}} знак равно 62.728\ \текст{МПа}\)
\(\eta_{\параллельный} = frac{V_Z.}{L_{вес,flg} a_{flg}} = frac{12\ \текст{кН}}{1412.2\ \текст{мм} \раз 8.485\ \текст{мм}} знак равно 1.0015\ \текст{МПа}\)
С использованием В 1993-1-8:2005 уравнение. (4.1), в design weld stress based on the directional method is then obtained.
\(F_{вес,Ed1} = кврт{(\сигма_{\преступник})^ 2 + 3\осталось((\ваш_{\преступник})^ 2 + (\eta_{\параллельный})^2\right)}\)
\(F_{вес,Ed1} = кврт{(62.728\ \текст{МПа})^ 2 + 3 \раз осталось((62.728\ \текст{МПа})^ 2 + (1.0015\ \текст{МПа})^2\right)}\)
\(F_{вес,Ed1} знак равно 125.47\ \текст{МПа}\)
затем, в design perpendicular stress на базовый металл определяется.
\(F_{вес,Ed2} = sigma_{\преступник} знак равно 62.728\ \текст{МПа}\)
For the web, we use the same formula to calculate the нормальный и shear stresses, which gives the corresponding design weld stress и design base metal stress.
\(\сигма_{\преступник} = frac{N_x}{L_{\текст{сварка}} a_{\текст{сеть}} \SQRT{2}} = frac{1500\ \текст{кН}}{1992.8\ \текст{мм} \раз 8.485\ \текст{мм} \раз sqrt{2}} знак равно 62.728\ \текст{МПа}\)
\(\ваш_{\преступник} = frac{N_x}{L_{\текст{сварка}} a_{\текст{сеть}} \SQRT{2}} = frac{1500\ \текст{кН}}{1992.8\ \текст{мм} \раз 8.485\ \текст{мм} \раз sqrt{2}} знак равно 62.728\ \текст{МПа}\)
\(\ваш_{\параллельный} = frac{V_Y}{L_{вес,\текст{сеть}} a_{\текст{сеть}}} = frac{25\ \текст{кН}}{580.6\ \текст{мм} \раз 8.485\ \текст{мм}} знак равно 5.0747\ \текст{МПа}\)
\(F_{вес,Ed1} = кврт{(\сигма_{\преступник})^ 2 + 3\осталось((\ваш_{\преступник})^ 2 + (\ваш_{\параллельный})^2\right)}\)
\(F_{вес,Ed1} = кврт{(62.728\ \текст{МПа})^ 2 + 3 \раз осталось((62.728\ \текст{МПа})^ 2 + (5.0747\ \текст{МПа})^2\right)}\)
\(F_{вес,Ed1} знак равно 125.76\ \текст{МПа}\)
\(F_{вес,Ed2} = sigma_{\преступник} знак равно 62.728\ \текст{МПа}\)
We then take the governing stress between the Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. и web weld groups.
\(F_{вес,Ed1} = \max(F_{вес,Ed1},\ F_{вес,Ed1}) = \max(125.47\ \текст{МПа},\ 125.76\ \текст{МПа}) знак равно 125.76\ \текст{МПа}\)
\(F_{вес,Ed2} = \max(F_{вес,Ed2},\ F_{вес,Ed2}) = \max(62.728\ \текст{МПа},\ 62.728\ \текст{МПа}) знак равно 62.728\ \текст{МПа}\)
следующий, we calculate the weld capacity using В 1993-1-8:2005 уравнение. (4.1). В ultimate tensile strength (фу) used in this equation is the minimum value among the column, base plate, and weld metal.
\(f_u = \min(f_{U,\текст{полковник}},\ f_{U,\текст{бп}},\ f_{ваш}) = min(370\ \текст{МПа},\ 360\ \текст{МПа},\ 470\ \текст{МПа}) знак равно 360\ \текст{МПа}\)
\(F_{вес,Rd1} = frac{f_u}{\beta_w\,(\гамма_{M2,\text{сварка}})} = frac{360\ \текст{МПа}}{0.8 \раз (1.25)} знак равно 360\ \текст{МПа}\)
В resistance of the base metal is also calculated using the same equation.
\(F_{вес,Rd2} = frac{0.9 f_u}{\гамма_{M2,\text{сварка}}} = frac{0.9 \раз 360\ \текст{МПа}}{1.25} знак равно 259.2\ \текст{МПа}\)
В завершение, we compare the fillet weld resistance к design weld stress, и base metal resistance к base metal stress.
поскольку 125.76 МПа < 360 МПа, the weld capacity is sufficient.
Проверьте #2: Calculate concrete bearing capacity and base plate yield capacity
A design example for the concrete bearing capacity and base plate yield capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Compression. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Проверьте #3: Calculate base plate bearing capacity (Vy shear)
When shear is transferred through the anchor rods, the rods bear against the base plate. Следовательно, we need to verify that the base plate has sufficient capacity to resist the несущая нагрузка at the anchor holes.
В design shear force per anchor rod is calculated as the total shear load divided by the total number of anchors.
\(F_{б,издание} = frac{V_Y}{n_{anc}} = frac{25\ \текст{кН}}{10} знак равно 2.5\ \текст{кН}\)
следующий, we determine the factors required for the bearing resistance расчет. В соответствии с В 1993-1-8:2005 Стол 3.4, we obtain the \(\alpha_d\), \(\alpha_b\), и \(k_1\) факторы.
Оба конец и inner anchors are considered when determining the corresponding \(\alpha_d\) факторы.
\(\альфа_{d,\текст{конец}} = frac{l_{\текст{край},и}}{3 d_{\текст{дыра}}} = frac{100\ \текст{мм}}{3 \раз 26\ \текст{мм}} знак равно 1.2821\)
\(\альфа_{d,\текст{внутренний}} = frac{S_}{3 d_{\текст{дыра}}} – \гидроразрыва{1}{4} = frac{550\ \текст{мм}}{3 \раз 26\ \текст{мм}} – \гидроразрыва{1}{4} знак равно 6.8013\)
Using the smaller \(\alpha_d\) фактор, соответствующий \(\alpha_b\) фактор рассчитывается как:
\(\alpha_b = \min\left(\альфа_{d,\текст{конец}},\ \альфа_{d,\текст{внутренний}},\ \гидроразрыва{F_{U,\текст{anc}}}{f_{U,\текст{бп}}},\ 1.0\право) = \min\left(1.2821,\ 6.8013,\ \гидроразрыва{800\ \текст{МПа}}{360\ \текст{МПа}},\ 1\право) знак равно 1\)
так же, both край и inner bolts are considered when determining the \(k_1\) факторы.
\(к_{1,\текст{край}} = \min\left(2.8\осталось(\гидроразрыва{l_{\текст{край},с участием}}{d_{\текст{дыра}}}\право) – 1.7,\ 1.4\осталось(\гидроразрыва{S_Z.}{d_{\текст{дыра}}}\право) – 1.7,\ 2.5\право)\)
\(к_{1,\текст{край}} = \min\left(2.8 \[object Window]{75\ \текст{мм}}{26\ \текст{мм}} – 1.7,\ 1.4 \[object Window]{150\ \текст{мм}}{26\ \текст{мм}} – 1.7,\ 2.5\право) знак равно 2.5\)
\(к_{1,\текст{внутренний}} = \min\left(1.4\осталось(\гидроразрыва{S_Z.}{d_{\текст{дыра}}}\право) – 1.7,\ 2.5\право) = \min\left(1.4 \[object Window]{150\ \текст{мм}}{26\ \текст{мм}} – 1.7,\ 2.5\право) знак равно 2.5\)
Правящий \(k_1\) фактор, corresponding to the smaller value, является:
\(k_1 = \min(к_{1,\текст{край}},\ к_{1,\текст{внутренний}}) = min(2.5,\ 2.5) знак равно 2.5\)
В завершение, мы рассчитываем bearing resistance using the equation from В 1993-1-8:2005 Стол 3.4.
\(F_{б,Rd} = frac{k_1 \alpha_b f_{u\_bp} d_{anc} т_{бп}}{\гамма_{M2, якорь}} \гидроразрыва{2.5 \раз 1 \раз 360 \текст{ МПа} \раз 24 \текст{ мм} \раз 25 \текст{ мм}}{1.25} знак равно 432 \текст{ кН} \)
поскольку 2.5 кН < 432 кН, the base plate bearing capacity is sufficient.
Проверьте #4: Calculate base plate bearing capacity (VZ Shear)
Расчет для bearing capacity under Vz shear follows the same procedure as that for Vy shear, but considering the geometry along the Vz shear axis.
В anchor demand из-за VZ Shear является:
\(F_{б,издание} = frac{V_Z.}{n_{anc}} = frac{12\ \текст{кН}}{10} знак равно 1.2\ \текст{кН}\)
С использованием В 1993-1-8:2005 Стол 3.4, the factors are determined as follows:
\( \альфа_{d,\текст{конец}} = frac{l_{\текст{край},с участием}}{3 d_{\текст{дыра}}} = frac{75\ \текст{мм}}{3 \раз 26\ \текст{мм}} знак равно 0.96154 \)
\( \альфа_{d,\текст{внутренний}} = frac{S_Z.}{3 d_{\текст{дыра}}} – \гидроразрыва{1}{4} = frac{150\ \текст{мм}}{3 \раз 26\ \текст{мм}} – \гидроразрыва{1}{4} знак равно 1.6731 \)
\( \alpha_b = \min\!\осталось(\альфа_{d,\текст{конец}},\ \альфа_{d,\текст{внутренний}},\ \гидроразрыва{F_{U,\текст{anc}}}{f_{U,\текст{бп}}},\ 1.0\право) = \min\!\осталось(0.96154,\ 1.6731,\ \гидроразрыва{800\ \текст{МПа}}{360\ \текст{МПа}},\ 1\право) знак равно 0.96154 \)
\(к_{1,\текст{край}} = \min\!\осталось(2.8\осталось(\гидроразрыва{l_{\текст{край},и}}{d_{\текст{дыра}}}\право) – 1.7,\ 1.4\осталось(\гидроразрыва{S_}{d_{\текст{дыра}}}\право) – 1.7,\ 2.5\право)\)
\(к_{1,\текст{край}} = \min\!\осталось(2.8 \раз осталось(\гидроразрыва{100\ \текст{мм}}{26\ \текст{мм}}\право) – 1.7,\ 1.4 \раз осталось(\гидроразрыва{550\ \текст{мм}}{26\ \текст{мм}}\право) – 1.7,\ 2.5\право) знак равно 2.5\)
\(к_{1,\текст{внутренний}} = \min\!\осталось(1.4\осталось(\гидроразрыва{S_}{d_{\текст{дыра}}}\право) – 1.7,\ 2.5\право) = \min\!\осталось(1.4 \раз осталось(\гидроразрыва{550\ \текст{мм}}{26\ \текст{мм}}\право) – 1.7,\ 2.5\право) знак равно 2.5\)
\(k_1 = \min\!\осталось(к_{1,\текст{край}},\ к_{1,\текст{внутренний}}\право) = min(2.5,\ 2.5) знак равно 2.5\)
В завершение, в design bearing resistance из base plate является:
\(F_{б,Rd} = frac{k_1 \alpha_b f_{U,бп} d_{anc} т_{бп}}{\гамма_{M2,\text{якорь}}} = frac{2.5 \раз 0.96154 \раз 360\ \текст{МПа} \раз 24\ \текст{мм} \раз 25\ \текст{мм}}{1.25} знак равно 415.38\ \текст{кН}\)
поскольку 1.2 кН < 415 кН, the base plate bearing capacity is sufficient.
Проверьте #5: Calculate concrete breakout capacity (Vy shear)
A design example for the concrete breakout capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Проверьте #6: Calculate concrete breakout capacity (VZ Shear)
A design example for the concrete breakout capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Проверьте #7: Рассчитайте бетонную емкость
A design example for the capacity of the concrete against shear pryout force is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Проверьте #8: Рассчитайте сдвиг стержней стержней
A design example for the anchor rod shear capacity is already discussed in the Base Plate Design Example for Shear. Please refer to this link for the step-by-step calculation.
Резюме дизайна
Программное обеспечение для проектирования базовых плитов 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
кликните сюда Чтобы загрузить пример отчета.
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.
