Base Plate Design Example using AS 4100:2020 и, как 3600:2018
Запись о проблеме:
Determine whether the designed column-to-base plate connection is sufficient for a 100-kN compression load.
Данные данных:
Столбец:
Раздел столбца: 50×10 СВС
Область столбца: 5260 мм2
Материал столбца: AS / NZS 1163 Gr. C350
Опорная плита:
Размеры опорной плиты: 350 мм х 350 мм
Толщина опорной плиты: 20 мм
Материал опорной плиты: AS / NZS 3678 Gr. C250
Раствор:
Толщина затирки: 20 мм
бетон:
Бетонные размеры: 450 мм х 450 мм
Бетонная толщина: 300 мм
Бетонный материал: N28
Швы:
Размер сварного шва: 6 мм
Классификация металла наполнителя: E43XX
Compression load transferred through welds only? ДА
Пошаговые расчеты:
Проверьте #1: Calculate concrete bearing capacity
Начать, Мы определяем bearing areas в ТАК КАК 3600:2018 Пункт 12.6:
A1 – Base plate bearing area
A2 – Concrete support bearing area, projected at a 2:1 скат
\(
A_1 = L_{бп} B_{бп} знак равно 350 \, \текст{мм} \раз 350 \, \текст{мм} знак равно 122500 \, \текст{мм}^ 2
\)
\(
A_2 = N_{A2} B_{A2} знак равно 450 \, \текст{мм} \раз 450 \, \текст{мм} знак равно 202500 \, \текст{мм}^ 2
\)
Оттуда, мы рассчитываем concrete bearing capacity, expressed as an equivalent force. We use ASI Design Guide 07 1улица издание. Раздел 9.1 как ссылки.
\(
\phi N_c = \min \left( \фи 0.9 \осталось( F’_C Right) A_1 \sqrt{\гидроразрыва{A_2}{A_1}}, \фи 1.8 \осталось( F’_C Right) A_1 \right)
\)
\(
\phi N_c = \min \left( 0.6 \раз 0.9 \раз осталось( 28 \, \текст{МПа} \право) \раз 122500 \, \текст{мм}^2 \times \sqrt{\гидроразрыва{202500 \, \текст{мм}^ 2}{122500 \, \текст{мм}^ 2}}, 0.6 \раз 1.8 \раз осталось( 28 \, \текст{МПа} \право) \раз 122500 \, \текст{мм}^2 ПРАВО)
\)
\(
\phi N_c = 2381.4 \, \текст{кН}
\)
поскольку 100 кН <2381.4 кН, в concrete bearing capacity is sufficient.
Проверьте #2: Рассчитайте емкость сварки
Чтобы оценить емкость сварной площадки, Сначала мы определяем Общая длина сварного шва на основе размеров столбца:
\(
L_{\текст{сварка}} знак равно 2 \осталось( б_{\текст{полковник}} – 2 р_{\текст{полковник}} – 2 т_{\текст{полковник}} \право) + 2 \осталось( d_{\текст{полковник}} – 2 р_{\текст{полковник}} – 2 т_{\текст{полковник}} \право)
\)
\(
L_{\текст{сварка}} знак равно 2 \раз осталось( 150 \, \текст{мм} – 2 \раз 15 \, \текст{мм} – 2 \раз 10 \, \текст{мм} \право) + 2 \раз осталось( 150 \, \текст{мм} – 2 \раз 15 \, \текст{мм} – 2 \раз 10 \, \текст{мм} \право) знак равно 400 \, \текст{мм}
\)
С этим, Мы можем рассчитать stress per unit length of weld, предполагая 100 kN load is evenly distributed:
\(
v^*_w = \frac{N_x}{L_{\текст{сварка}}} = frac{100 \, \текст{кН}}{400 \, \текст{мм}} знак равно 0.25 \, \текст{кН / мм}
\)
После того, Мы определяем weld capacity per unit length с использованием ТАК КАК 4100:2020 Пункт 9.6.3.10:
\(
\phi v_w = \phi 0.6 f_{ваш} E_w k_r = 0.8 \раз 0.6 \раз 430 \, \текст{МПа} \раз 4.243 \, \текст{мм} \раз 1 знак равно 0.87576 \, \текст{кН / мм}
\)
поскольку 0.87576 кН / мм < 0.25 кН / мм, в weld capacity is sufficient.
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.
We use ASI Design Guide 07, 1st Ed., Стол 7 to check the base plate flexural yielding capacity. Первый, Мы определяем kx фактор.
\(
k_x = 1.65 \осталось( \гидроразрыва{\SQRT{L_{бп} B_{бп}}}{б_{\текст{полковник}}} \право) знак равно 1.65 \раз осталось( \гидроразрыва{\SQRT{350 \, \текст{мм} \раз 350 \, \текст{мм}}}{150 \, \текст{мм}} \право) знак равно 3.85
\)
следующий, we calculate the concrete bearing strength in terms of stress over area. Refer to Проверьте #1 for the calculated bearing capacity.
\(
\phi f_b = \frac{\phi N_c}{L_{бп} B_{бп}} = frac{2381.4 \, \текст{кН}}{350 \, \текст{мм} \раз 350 \, \текст{мм}} знак равно 19.44 \, \текст{МПа}
\)
We then use this value to obtain the Икс фактор.
\(
X = \frac{4 N_c^*}{\phi f_b (2 б_{\текст{полковник}})^ 2} = frac{4 \раз 100 \, \текст{кН}}{19.44 \, \текст{МПа} \раз (2 \раз 150 \, \текст{мм})^ 2} знак равно 0.22862
\)
Сейчас же, let us use the calculated kx и Икс factors to evaluate the λ (лямбда ) фактор.
\(
\lambda = \min \left( \гидроразрыва{k_x \sqrt{Икс}}{1 + \SQRT{1 – Икс}}, 1.0 \право) = min left( \гидроразрыва{3.85 \раз sqrt{0.22862}}{1 + \SQRT{1 – 0.22862}}, 1 \право) знак равно 0.98008
\)
We then calculate the cantilever length of the base plate experiencing the bearing load. В соответствии с ASI Design Guide 07, 1st Ed., Разделы 6.1 and 9.1–9.2, the cantilever length is as shown:
\(
l = \max \left( \гидроразрыва{L_{бп} – 0.95 d_{\текст{полковник}}}{2}, \гидроразрыва{B_{бп} – 0.95 б_{\текст{полковник}}}{2}, \лямбда 0.306 \SQRT{d_{\текст{полковник}} б_{\текст{полковник}}} \право)
\)
\(
l = \max \left( \гидроразрыва{350 \, \текст{мм} – 0.95 \раз 150 \, \текст{мм}}{2}, \гидроразрыва{350 \, \текст{мм} – 0.95 \раз 150 \, \текст{мм}}{2}, 0.98008 \раз 0.306 \раз sqrt{150 \, \текст{мм} \раз 150 \, \текст{мм}} \право)
\)
\(
l = 103.75 \, \текст{мм}
\)
Considering this critical section of the base plate, let’s calculate the flexural yield stress. This is a rearranged equation from ASI Design Guide 07, 1st Ed., Раздел 9.2, with reference to Раздел 6.1.
\(
f^* = \frac{2 N_x l^2}{B_{бп} L_{бп} (т_{бп})^ 2}
\)
\(
f^* = \frac{2 \раз 100 \, \текст{кН} \раз 103.75 \, \текст{мм}^ 2}{350 \, \текст{мм} \раз 350 \, \текст{мм} \раз (20 \, \текст{мм})^ 2} знак равно 43.935 \, \текст{МПа}
\)
The final step is to calculate the yielding capacity of the base plate using ТАК КАК 4100:2020, Пункт 5.2.1.
\(
\phi f_y = \phi f_{y_{бп}} знак равно 0.9 \раз 250 \, \текст{МПа} знак равно 225 \, \текст{МПа}
\)
поскольку 43.935 МПа < 225 МПа, в base plate flexural capacity is sufficient.
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.
