AISC Kullanarak Base Plaka Tasarım Örneği 360-22 ve ACI 318-19
Sorun Bildirimi:
100 kip sıkıştırma yükü için tasarlanmış sütun-taban plakası bağlantısının yeterli olup olmadığını belirleyin.
Verilen Veriler:
Sütun:
Sütun bölümü: W12x96
Sütun alanı: 28.200 içinde2
Sütun malzemesi: A992
Taban plakası:
Taban plaka boyutları: 18 x içinde 18 içinde
Taban plakası kalınlığı: 3/4 içinde
Taban plaka malzemesi: A36
Somut:
Somut boyutlar: 21 x içinde 21 içinde
Beton kalınlığı: 14 içinde
Beton malzeme: 3000 psi
Kaynaklar:
kaynak boyutu: 5/16 içinde
Dolgu Metal Sınıflandırması: E70XX
Compression load transferred through welds only? EVET
Adım adım hesaplamalar:
Soğuk şekillendirilmiş elemanlar aşağıdakilere uygun olarak tasarlanırken #1: Sütunun taşıma kapasitesini hesaplayın
Kolon yükleri tipik olarak doğrudan yatak yoluyla taban plakasına aktarılır.
Hesaplayarak başlıyoruz sütunun taşıma kapasitesi kullanma AISC 360-22 Eşitlik. J7-1:
\(\Phi r_n = Phi 1.8 F_{ve _col} bir_{seri} = 0.75 \zamanlar 1.8 \zamanlar 50 \Metin{ ksi} \zamanlar 28.2 \Metin{ içinde}montaj yüksekliğinde 1903.5 \Metin{ kip}\)
Dan beri 100 kips < 1903.5 kips , Sütun taşıma kapasitesi yeterli.
bunlara ek olarak, Çünkü tam sıkıştırma yükü kaynaklardan aktarılır, tam temaslı yatak yüzeyleri AISC 360-22 Bölüm M4.4 gerekli değil. Kaynağın yükü aktarmak için yeterli kapasiteye sahip olduğundan emin olmalıyız.
Soğuk şekillendirilmiş elemanlar aşağıdakilere uygun olarak tasarlanırken #2: Kaynak kapasitesini hesapla
Kaynak kapasitesini değerlendirmek için, Önce belirliyoruz Toplam kaynak uzunluğu sütun boyutlarına göre:
\( L_{kaynak} = 2b_f + 2 \ayrıldı( d_{seri} – 2T_F – 2r_{seri} \sağ) + 2 \ayrıldı( B_F – t_w – 2r_{seri} \sağ) \)
\( L_{kaynak} = 2 \zamanlar 12.2 \Metin{ içinde} + 2 \kez kaldı( 12.7 \Metin{ içinde} – 2 \zamanlar 0.9 \Metin{ içinde} – 2 \zamanlar 0.6 \Metin{ içinde} \sağ) + 2 \kez kaldı( 12.2 \Metin{ içinde} – 0.55 \Metin{ içinde} – 2 \zamanlar 0.6 \Metin{ içinde} \sağ) = 64.7 \Metin{ içinde} \)
Bununla, Şimdi hesaplayabiliriz İnç kaynak başına stres, varsayarak 100-KIP yükü eşit olarak dağıtılır:
\( r_u = frac{N_x}{L_{kaynak}} = frac{100 \Metin{ kip}}{64.7 \Metin{ içinde}} = 1.5456 \Metin{ Kip/in} \)
Daha sonra, Belirliyoruz uzunluk başına kaynak kapasitesi kullanma AISC 360-22 Eşitlik. J2-4:
\( \Phi R_{n} = fi 0.6 F_{EXX} E_{w} Böylece mühendisler bu hesaplamaların tam olarak nasıl yapıldığını gözden geçirebilirler.{ds} = 0.75 \zamanlar 0.6 \zamanlar 70 \Metin{ KSO} \zamanlar 0.221 \Metin{ içinde} \ zamanlar 1 = 6.9615 \Metin{ Kip/in}\)
Dan beri 1.54 KPI < 6.96 KPI, Kaynak kapasitesi yeterli.
Soğuk şekillendirilmiş elemanlar aşağıdakilere uygun olarak tasarlanırken #3: Sıkıştırma yükü nedeniyle taban plakası bükülme verim kapasitesini hesaplayın
Taban plakasının bükülme kapasitesi boyutlarına bağlıdır. Plaka çok genişse, daha kalın malzeme gerektirecek. Belirli bir yük için doğru taban plakası boyutunu seçmek deneyim gerektirir, ve birden çok hesaplama yapmak zaman alıcı olabilir. NS Skyciv Base Plaka Tasarım Yazılımı Bu süreci basitleştirir, Sadece saniyeler içinde hızlı ve verimli modelleme ve analizlerin etkinleştirilmesi.
İlk, Belirliyoruz kritik konsol uzunluğu, daha büyük olan M -Boyut ve Boyut n. Ayrıca daha az olmamalı \( \çatlamak{ \sqrt{d_{seri}b_{f}}}{4} \).
\( l = max sol( \çatlamak{L_{bp} – 0.95 d_{seri}}{2}, \çatlamak{B_{bp} – 0.8 b_{f}}{2},\çatlamak{ \sqrt{d_{seri}b_{f}}}{4} \sağ) \)
\( l = max sol( \çatlamak{18 \Metin{ içinde} – 0.95 \Zamanlar 12.7 Metin{ içinde}}{2}, \çatlamak{18 \Metin{ içinde} – 0.8 \zamanlar 12.2 \Metin{ içinde}}{2},\çatlamak{ \sqrt{18 \Metin{ içinde} \zamanlar 12.2 \Metin{ içinde}}}{4} \sağ)\)
\(l = 4.12 \Metin{ içinde}\)
Kritik uzunluk tanımlandıktan sonra, hesaplıyoruz Birim uzunluk başına uygulanan moment, Tam sıkıştırma yükünün temel plaka alanı üzerinde eşit olarak dağıtıldığı varsayılarak:
\( M_{sen} = sol( \çatlamak{N_{x}}{B_{bp} L_{bp}}\sağ) \ayrıldı( \çatlamak{l^{2}}{2}\sağ)\)
\( M_{sen} = sol( \çatlamak{100 \Metin{ kip}}{18 \Metin{ içinde} \zamanlar 18 \Metin{ içinde}}\sağ) \kez kaldı( \çatlamak{4.12 \Metin{ içinde}^ 2}{2}\sağ)\)
Şimdi, kullanma AISC 360-22 Eşitlik. F2-1, hesaplıyoruz Birim uzunluk başına eğilme kapasitesi:
\(\film_{n} = Phi F_{ve _bp}\ayrıldı(\çatlamak{t_{bp}^{2}}{4}\sağ) = 0.9 \zamanlar 36 \Metin{ ksi} \kez kaldı(\çatlamak{\ayrıldı(0.75 \Metin{ içinde}\sağ)^ 2}{4}\sağ) = 4.5562 \Metin{ Kip-in/in}\)
Dan beri 2.62 Kip-in/in < 4.55 Kip-in/in, taban plakası eğilme kapasitesi yeterli.
Soğuk şekillendirilmiş elemanlar aşağıdakilere uygun olarak tasarlanırken #4: Beton rulman kapasitesi
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. Şimdi, let’s determine if our concrete support has sufficient capacity.
Başlamak, Belirliyoruz bearing areas:
A1 – Base plate bearing area
A2 – Concrete support bearing area, projected at a 2:1 eğim
\(A_1 = L_{bp} B_{bp} = 18 \, \Metin{içinde} \zamanlar 18 \, \Metin{içinde} = 324 \, \Metin{içinde}^2)
\(A_2 = N_{A_2} B_{A_2} = 21 \, \Metin{içinde} \zamanlar 21 \, \Metin{içinde} = 441 \, \Metin{içinde}^2)
Buradan, we apply AISC 360-22 Eşitlik. J8-2 to calculate the concrete bearing capacity:
\(\phi P_p = \phi \left( \min \left( 0.85 \, f'_c \, A_1 \sqrt{\çatlamak{A_2}{A_1}}, \, 1.7 \, f'_c \, A_1 \right) \sağ)\)
\(\phi P_p = 0.65 \kez kaldı( \min \left( 0.85 \zamanlar (3 \, \Metin{ksi}) \zamanlar 324 \, \Metin{içinde}^2 \times \sqrt{\çatlamak{441 \, \Metin{içinde}^ 2}{324 \, \Metin{içinde}^ 2}}, \, 1.7 \zamanlar (3 \, \Metin{ksi}) \zamanlar 324 \, \Metin{içinde}^2 \right) \sağ)\)
\(\phi P_p = 626.54 \, \Metin{kip}\)
Dan beri 100 kips < 626.54 kips , Beton rulman kapasitesi yeterli.
Tasarım Özeti
SkyCiv Base Plaka Tasarım Yazılımı, bu tasarım örneği için otomatik olarak adım adım hesaplama raporu oluşturabilir. Ayrıca gerçekleştirilen kontrollerin ve bunların sonuç oranlarının bir özetini sağlar, Bir bakışta bilginin anlaşılmasını kolaylaştırmak. Aşağıda bir örnek özet tablosu var, rapora dahildir.
Skyciv Örnek Raporu
Buraya Tıkla to download a sample report.
Base Plaka Yazılımı Satın Alın
Base Plaka Tasarım Modülünün tam sürümünü başka bir SkyCiv modül olmadan kendi başına satın alın. Bu size taban plakası tasarımı için tam bir dizi sonuç verir, ayrıntılı raporlar ve daha fazla işlevsellik dahil.
