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
仅通过焊缝传输的压缩负荷? 是的
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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 AISC 360-22 情商. J7-1:
\(
\phi R_n = \phi 1.8 F_{y\_col} A_{col} = 0.75 \times 1.8 \times 50 \text{ ksi} \times 28.2 \text{ in}^2 = 1903.5 \text{ kip}
\) \(\)
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 AISC 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:
\(L_{weld} = 2b_f + 2(d_{col} – 2t_f – 2r_{col}) + 2(b_f – t_w – 2r_{col})\)
\(L_{weld} = 2 \times 12.2 \text{ in} + 2 \times (12.7 \text{ in} – 2 \times 0.9 \text{ in} – 2 \times 0.6 \text{ in}) + 2 \times (12.2 \text{ in} – 0.55 \text{ in} – 2 \times 0.6 \text{ in}) = 64.7 \text{ in}\)
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:
\(r_u = \dfrac{N_x}{L_{weld}} = \dfrac{100 \text{ kip}}{64.7 \text{ in}} = 1.5456 \text{ kip/in}\)
在那之后, 我们确定 焊接容量每长 使用 AISC 360-22 情商. J2-4:
\(\phi r_n = \phi 0.6 F_{exx} E_w k_{ds} = 0.75 \times 0.6 \times 70 \text{ ksi} \times 0.221 \text{ in} \times 1 = 6.9615 \text{ kip/in}\)
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 \(\dfrac{\sqrt{d_{col} b_f}}{4}\).
\( l = \max\left( \dfrac{L_{bp} – 0.95 d_{col}}{2}, \dfrac{B_{bp} – 0.8 b_f}{2}, \dfrac{\sqrt{d_{col} b_f}}{4} \right) \)
\(l = \max\left(\dfrac{18 \text{ in} – 0.95 \times 12.7 \text{ in}}{2}, \dfrac{18 \text{ in} – 0.8 \times 12.2 \text{ in}}{2}, \dfrac{\sqrt{18 \text{ in} \times 12.2 \text{ in}}}{4}\right)\)
\(l = 4.12 \text{ in}\)
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:
\(m_u = \left(\dfrac{N_x}{B_{bp} L_{bp}}\right)\left(\dfrac{l^2}{2}\right)\)
\(m_u = \left(\dfrac{100 \text{ kip}}{18 \text{ in} \times 18 \text{ in}}\right) \times \left(\dfrac{4.12 \text{ in}^2}{2}\right)\)
现在, 使用 AISC 360-22 情商. F2-1, 我们计算 单位长度的弯曲容量:
\(\phi m_n = \phi F_{y\_bp}\left(\dfrac{t_{bp}^2}{4}\right) = 0.9 \times 36 \text{ ksi} \times \left(\dfrac{(0.75 \text{ in})^2}{4}\right) = 4.5562 \text{ kip-in/in}\)
以来 2.62 kip-in/in < 4.55 kip-in/in, 基板弯曲能力为 充足的.
检查一下 #4: 混凝土轴承能力
最终检查确保混凝土可以支持施加的负载. 而更宽的混凝土基础增加了轴承能力, 有效的设计必须平衡力量和成本效益. 现在, 让我们确定我们的具体支持是否具有足够的能力.
开始, 我们确定 轴承区域:
A1 - 底板轴承区域
A2 - 混凝土支撑轴承区, 预测在 2:1 坡
\(A_1 = L_{bp} B_{bp} = 18 \text{ in} \times 18 \text{ in} = 324 \text{ in}^2\)
\(A_2 = N_{A_2} B_{A_2} = 21 \text{ in} \times 21 \text{ in} = 441 \text{ in}^2\)
从那里, 我们申请 AISC 360-22 情商. J8-2 计算混凝土轴承能力:
\(\phi P_p = \phi\left(\min\left(0.85 f’_c A_1 \sqrt{\dfrac{A_2}{A_1}}, 1.7 f’_c A_1\right)\right)\)
\(\phi P_p = 0.65 \times \left(\min\left(0.85 \times (3 \text{ ksi}) \times 324 \text{ in}^2 \times \sqrt{\dfrac{441 \text{ in}^2}{324 \text{ in}^2}}, 1.7 \times (3 \text{ ksi}) \times 324 \text{ in}^2\right)\right)\)
\(\phi P_p = 626.54 \text{ kip}\)
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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