Пример дизайна базовой пластины с использованием AISC 360-22 и ACI 318-19
Запись о проблеме:
Определите, достаточно ли разработанного соединения с столбцом-базой для нагрузки на 100 KIP сжатия.
Данные данных:
Столбец:
Раздел столбца: W12x96
Область столбца: 28.200 в2
Материал столбца: A992
Опорная плита:
Размеры опорной плиты: 18 в х 18 в
Толщина опорной плиты: 3/4 в
Материал опорной плиты: A36
бетон:
Бетонные размеры: 21 в х 21 в
Бетонная толщина: 14 в
Бетонный материал: 3000 фунтов на квадратный дюйм
Швы:
Размер сварного шва: 5/16 в
Классификация металла наполнителя: Е70XX
Compression load transferred through welds only? ДА
Пошаговые расчеты:
Проверьте #1: Рассчитайте подшипенную емкость столбца
Нагрузки на столбцы обычно переносятся на основание с помощью прямого подшипника.
Начнем с расчета способность колонны с использованием МАКО 360-22 уравнение. J7-1:
\(\Phi r_n = phi 1.8 F_{и _col} A_{полковник} знак равно 0.75 \раз 1.8 \раз 50 \текст{ KSI} \раз 28.2 \текст{ в}^ 2 = 1903.5 \текст{ кип }\)
поскольку 100 кипы < 1903.5 кипы , емкость с столбцом достаточный.
Дополнительно, Потому что полная сжатая нагрузка переносится через сварные швы, полные поверхности подшипника в соответствии с МАКО 360-22 Глава M4.4 не требуются. Нам нужно убедиться, что сварка имеет достаточную емкость для передачи нагрузки.
Проверьте #2: Рассчитайте емкость сварки
Чтобы оценить емкость сварной площадки, Сначала мы определяем Общая длина сварного шва на основе размеров столбца:
\( L_{сварка} = 2b_f + 2 \осталось( d_{полковник} – 2T_F – 2р_{полковник} \право) + 2 \осталось( b_f – т_в – 2р_{полковник} \право) \)
\( L_{сварка} знак равно 2 \раз 12.2 \текст{ в} + 2 \раз осталось( 12.7 \текст{ в} – 2 \раз 0.9 \текст{ в} – 2 \раз 0.6 \текст{ в} \право) + 2 \раз осталось( 12.2 \текст{ в} – 0.55 \текст{ в} – 2 \раз 0.6 \текст{ в} \право) знак равно 64.7 \текст{ в} \)
С этим, Теперь мы можем рассчитать стресс на дюйм сварного шва, предполагая 100-kip нагрузка равномерно распределена:
\( r_u = frac{N_x}{L_{сварка}} = frac{100 \текст{ кип }}{64.7 \текст{ в}} знак равно 1.5456 \текст{ kip/in} \)
После того, Мы определяем сварная емкость на длину с использованием МАКО 360-22 уравнение. J2-4:
\( \phi r_{N} = phi 0.6 F_{Экспресс} E_{вес} к_{дюймовый} знак равно 0.75 \раз 0.6 \раз 70 \текст{ KSO} \раз 0.221 \текст{ в} \ раз 1 знак равно 6.9615 \текст{ kip/in}\)
поскольку 1.54 КПИ < 6.96 КПИ, емкость сварки достаточный.
Проверьте #3: Рассчитайте емкость сгибки сгибки на основе
Гибкая емкость основания зависит от ее размеров. Если тарелка слишком широкая, Это потребует более толстого материала. Выбор правильного размера базовой плиты для данной нагрузки требует опыта, и выполнение нескольких расчетов может быть трудоемким. В Программное обеспечение для дизайна базовой плиты Skyciv упрощает этот процесс, Включение быстрого и эффективного моделирования и анализа за считанные секунды.
Первый, Мы определяем Критическая длина кантилевера, который больше измерение m и измерение n. Это также не должно быть меньше, чем \( \гидроразрыва{ \SQRT{d_{полковник}б_{е}}}{4} \).
\( l = максимальный( \гидроразрыва{L_{бп} – 0.95 d_{полковник}}{2}, \гидроразрыва{B_{бп} – 0.8 б_{е}}{2},\гидроразрыва{ \SQRT{d_{полковник}б_{е}}}{4} \право) \)
\( l = максимальный( \гидроразрыва{18 \текст{ в} – 0.95 \времена 12,7 Текст{ в}}{2}, \гидроразрыва{18 \текст{ в} – 0.8 \раз 12.2 \текст{ в}}{2},\гидроразрыва{ \SQRT{18 \текст{ в} \раз 12.2 \текст{ в}}}{4} \право)\)
\(l = 4.12 \текст{ в}\)
Как только критическая длина идентифицирована, мы рассчитываем Применяемый момент на длину единицы, Предполагая, что полная сжатия нагрузка равномерно распределена по площади опорной плиты:
\( M_{U} = слева( \гидроразрыва{N_{Икс}}{B_{бп} L_{бп}}\право) \осталось( \гидроразрыва{L^{2}}{2}\право)\)
\( M_{U} = слева( \гидроразрыва{100 \текст{ кип }}{18 \текст{ в} \раз 18 \текст{ в}}\право) \раз осталось( \гидроразрыва{4.12 \текст{ в}^ 2}{2}\право)\)
Сейчас же, с использованием МАКО 360-22 уравнение. F2-1, Мы вычисляем гибкая емкость на единицу длины:
\(\фильм_{N} = Phi f_{и _bp}\осталось(\гидроразрыва{т_{бп}^{2}}{4}\право) знак равно 0.9 \раз 36 \текст{ KSI} \раз осталось(\гидроразрыва{\осталось(0.75 \текст{ в}\право)^ 2}{4}\право) знак равно 4.5562 \текст{ Kip-in/in}\)
поскольку 2.62 Kip-in/in < 4.55 Kip-in/in, Гибчатая емкость на основе плиты достаточный.
Проверьте #4: Бетонная способность
The final check ensures that the concrete can support the applied load. While a wider concrete base increases bearing capacity, an efficient design must balance strength and cost-effectiveness. Сейчас же, let’s determine if our concrete support has sufficient capacity.
Начать, Мы определяем bearing areas:
A1 – Base plate bearing area
A2 – Concrete support bearing area, projected at a 2:1 скат
\(A_1 = L_{бп} B_{бп} знак равно 18 \, \текст{в} \раз 18 \, \текст{в} знак равно 324 \, \текст{в}^2)
\(A_2 = N_{A_2} B_{A_2} знак равно 21 \, \текст{в} \раз 21 \, \текст{в} знак равно 441 \, \текст{в}^2)
Оттуда, we apply МАКО 360-22 уравнение. J8-2 to calculate the concrete bearing capacity:
\(\phi P_p = \phi \left( \min \left( 0.85 \, f’_c \, A_1 \sqrt{\гидроразрыва{A_2}{A_1}}, \, 1.7 \, f’_c \, A_1 \right) \право)\)
\(\phi P_p = 0.65 \раз осталось( \min \left( 0.85 \раз (3 \, \текст{KSI}) \раз 324 \, \текст{в}^2 \times \sqrt{\гидроразрыва{441 \, \текст{в}^ 2}{324 \, \текст{в}^ 2}}, \, 1.7 \раз (3 \, \текст{KSI}) \раз 324 \, \текст{в}^2 \right) \право)\)
\(\phi P_p = 626.54 \, \текст{кип }\)
поскольку 100 кипы < 626.54 кипы , бетонная способность достаточный.
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 to download a sample report.
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.
