Base Plate Design Example using CSA S16:19 and CSA A23.3:19
问题陈述:
Determine whether the designed column-to-base plate connection is sufficient for a 100-kN compression load.
给定数据:
柱:
列部分: HS152X6.4
列区域: 2910 毫米2
列材料: 230G
底盘:
基板尺寸: 350 毫米× 350 毫米
基板厚度: 20 毫米
底板材料: 230G
灌浆:
灌浆厚度: 20 毫米
具体:
混凝土尺寸: 450 毫米× 450 毫米
混凝土厚度: 300 毫米
混凝土材料: 20.68 兆帕
焊缝:
Compression load transferred through welds only? 不
分步计算:
检查一下 #1: 计算柱的轴承能力
Since the compression load is not transferred through welds alone, a proper contact bearing surface is required to ensure that the load is transferred via bearing. Refer to CSA S16:19 条款 28.5 for contact bearing preparation.
To calculate bearing capacity of the column, 我们将使用 CSA S16:19 条款 13.10:
\( B_r = 1.50 \phi f_{和 _COL} 一个_{上校} = 1.5 \次 0.9 \次 230 \, \文本{兆帕} \次 2910 \, \文本{毫米}可以假设为 903.55 \, \文本{千牛} \)
以来 100 千牛 < 903.55 千牛, 柱轴承能力为 充足的.
检查一下 #2: 计算焊接容量
用 minimum weld size specified in CSA S16:19.
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, we determine the critical cantilever length, 更大的 尺寸米 和 维度n. We follow AISC 设计指南 01 3rd Ed. 部分 4.3.1 作为参考.
\( l = \max \left( \压裂{L_{BP} – 0.8 d_{上校}}{2}, \压裂{b_{BP} – 0.8 d_{上校}}{2} \对) \)
\( l = \max \left( \压裂{350 \, \文本{毫米} – 0.8 \次 152 \, \文本{毫米}}{2}, \压裂{350 \, \文本{毫米} – 0.8 \次 152 \, \文本{毫米}}{2} \对) = 114.2 \, \文本{毫米} \)
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:
\( m_f = \left( \压裂{n_x}{b_{BP} L_{BP}} \对) \剩下( \压裂{l^2}{2} \对) \)
\( m_f = \left( \压裂{100 \, \文本{千牛}}{350 \, \文本{毫米} \次 350 \, \文本{毫米}} \对) \时代左( \压裂{114.2 \, \文本{毫米}^ 2}{2} \对) = 5.3231 \, \文本{千牛} \cdot \text{mm/mm} \)
现在, 使用 CSA S16:19 条款 13.5, we compute the flexural capacity per unit length:
\(
m_r = \phi \left( \压裂{(t_{BP})^ 2}{4} \对) F_{和 _bp} = 0.9 \时代左( \压裂{(20 \, \文本{毫米})^ 2}{4} \对) \次 230 \, \文本{兆帕} = 20.7 \, \文本{千牛} \cdot \text{mm/mm}
\)
以来 5.3231 kN-mm/mm < 20.7 kN-mm/mm, 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, we determine the bearing areas:
A1 – Base plate bearing area
A2 – Concrete support bearing area, projected at a 2:1 坡
\(
A_1 = L_{BP} b_{BP} = 350 \, \文本{毫米} \次 350 \, \文本{毫米} = 122500 \, \文本{毫米}^ 2
\)
\(
A_2 = N_{A2} b_{A2} = 450 \, \文本{毫米} \次 450 \, \文本{毫米} = 202500 \, \文本{毫米}^ 2
\)
从那里, 我们申请 CSA A23.3:19 to calculate the concrete bearing capacity:
\(
P_r = 0.85 \phi \left( f’_c 对) A_1 \left( \最小左( \sqrt{\压裂{A2}{A_1}}, 2 \对) \对)
\)
\(
P_r = 0.85 \次 0.65 \时代左( 20.68 \, \文本{兆帕} \对) \次 122500 \, \文本{毫米}^2 times 左( \最小左( \sqrt{\压裂{202500 \, \文本{毫米}^ 2}{122500 \, \文本{毫米}^ 2}}, 2 \对) \对) = 1799.5 \, \文本{千牛}
\)
以来 100 千牛 < 1799.5 千牛, 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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