基本板设计示例使用AISC 360-22 和ACI 318-19
问题陈述:
确定设计的列板连接是否足以容纳100千位压缩载荷.
给定数据:
柱:
列部分: W12x96
列区域: 28.200 在2
列材料: A992
底盘:
基板尺寸: 18 在x 18 在
基板厚度: 3/4 在
底板材料: A36
具体:
混凝土尺寸: 21 在x 21 在
混凝土厚度: 14 在
混凝土材料: 3000 压力
焊缝:
焊缝尺寸: 5/16 在
填充金属分类: Ë70XX
Compression load transferred through welds only? 是的
分步计算:
检查一下 #1: 计算柱的轴承能力
柱负载通常通过直接轴承转移到底板.
我们首先计算 柱的承载能力 使用 学会 360-22 情商. J7-1:
\(\phi r_n = phi 1.8 F_{和 _COL} 一个_{上校} = 0.75 \次 1.8 \次 50 \文本{ KSI} \次 28.2 \文本{ 在}可以假设为 1903.5 \文本{ 基普}\)
以来 100 ps < 1903.5 ps, 柱轴承能力为 充足的.
另外, 因为完整的压缩负荷是通过焊缝传递的, 按照按照表面 学会 360-22 M4.4章 不需要. 我们需要确保焊接具有足够的能力来转移负载.
检查一下 #2: 计算焊接容量
评估焊接能力, 我们首先确定 总焊接长度 基于列尺寸:
\( L_{焊接} = 2b_f + 2 \剩下( d_{上校} – 2T_F – 2r_{上校} \对) + 2 \剩下( B_F – t_w – 2r_{上校} \对) \)
\( L_{焊接} = 2 \次 12.2 \文本{ 在} + 2 \时代左( 12.7 \文本{ 在} – 2 \次 0.9 \文本{ 在} – 2 \次 0.6 \文本{ 在} \对) + 2 \时代左( 12.2 \文本{ 在} – 0.55 \文本{ 在} – 2 \次 0.6 \文本{ 在} \对) = 64.7 \文本{ 在} \)
有了这个, 我们现在可以计算 每英寸焊接压力, 假设 100-kip负载均匀分布:
\( r_u = frac{n_x}{L_{焊接}} = frac{100 \文本{ 基普}}{64.7 \文本{ 在}} = 1.5456 \文本{ kip/in} \)
在那之后, 我们确定 焊接容量每长 使用 学会 360-22 情商. J2-4:
\( \phi r_{ñ} = phi 0.6 F_{EXX} E_{w} 钢底板设计欧洲规范{DS} = 0.75 \次 0.6 \次 70 \文本{ KSO} \次 0.221 \文本{ 在} \ 次 1 = 6.9615 \文本{ kip/in}\)
以来 1.54 KPI < 6.96 KPI, 焊接容量是 充足的.
检查一下 #3: 计算由于压缩负荷而导致的底板弯曲屈服能力
底板的弯曲能力取决于其尺寸. 如果盘子太宽, 它需要更厚的材料. 为给定的负载选择正确的基板尺寸需要经验, 进行多次计算可能是耗时的. 的 SkyCiv底板设计软件 简化了此过程, 仅在几秒钟内实现快速有效的建模和分析.
第一, 我们确定 关键的悬臂长度, 更大的 尺寸米 和 维度n. 它也不应小于 \( \压裂{ \sqrt{d_{上校}b_{F}}}{4} \).
\( l = max 左( \压裂{L_{BP} – 0.95 d_{上校}}{2}, \压裂{b_{BP} – 0.8 b_{F}}{2},\压裂{ \sqrt{d_{上校}b_{F}}}{4} \对) \)
\( l = max 左( \压裂{18 \文本{ 在} – 0.95 \时间12.7 文本{ 在}}{2}, \压裂{18 \文本{ 在} – 0.8 \次 12.2 \文本{ 在}}{2},\压裂{ \sqrt{18 \文本{ 在} \次 12.2 \文本{ 在}}}{4} \对)\)
\(l = 4.12 \文本{ 在}\)
一旦确定了临界长度, 我们计算 每单位长度施加力矩, 假设全部压缩负荷均匀分布在基板区域:
\( m_{ü} = 左( \压裂{N_{X}}{b_{BP} L_{BP}}\对) \剩下( \压裂{l^{2}}{2}\对)\)
\( m_{ü} = 左( \压裂{100 \文本{ 基普}}{18 \文本{ 在} \次 18 \文本{ 在}}\对) \时代左( \压裂{4.12 \文本{ 在}^ 2}{2}\对)\)
现在, 使用 学会 360-22 情商. F2-1, 我们计算 单位长度的弯曲容量:
\(\电影_{ñ} = phi f_{和 _bp}\剩下(\压裂{t_{BP}^{2}}{4}\对) = 0.9 \次 36 \文本{ KSI} \时代左(\压裂{\剩下(0.75 \文本{ 在}\对)^ 2}{4}\对) = 4.5562 \文本{ kip-in/in}\)
以来 2.62 kip-in/in < 4.55 kip-in/in, the base plate flexural capacity is 充足的.
检查一下 #4: Concrete bearing capacity
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. 现在, let’s determine if our concrete support has sufficient capacity.
开始, 我们确定 bearing areas:
A1 – Base plate bearing area
A2 – Concrete support bearing area, projected at a 2:1 坡
\(A_1 = L_{BP} b_{BP} = 18 \, \文本{在} \次 18 \, \文本{在} = 324 \, \文本{在}^2)
\(A_2 = N_{A2} b_{A2} = 21 \, \文本{在} \次 21 \, \文本{在} = 441 \, \文本{在}^2)
从那里, we apply 学会 360-22 情商. J8-2 to calculate the concrete bearing capacity:
\(\phi P_p = \phi \left( \min \left( 0.85 \, f'_c \, A_1 \sqrt{\压裂{A2}{A_1}}, \, 1.7 \, f'_c \, A_1 对) \对)\)
\(\phi p_p = 0.65 \时代左( \min \left( 0.85 \次 (3 \, \文本{KSI}) \次 324 \, \文本{在}^2 times sqrt{\压裂{441 \, \文本{在}^ 2}{324 \, \文本{在}^ 2}}, \, 1.7 \次 (3 \, \文本{KSI}) \次 324 \, \文本{在}^2 对) \对)\)
\(\phi p_p = 626.54 \, \文本{基普}\)
以来 100 ps < 626.54 ps, 混凝土轴承能力是 充足的.
设计概要
SkyCiv基板设计软件可以自动生成此设计示例的分步计算报告. 它还提供了执行的检查及其结果比率的摘要, 一目了然地使信息易于理解. 以下是示例摘要表, 报告中包括.
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