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1 | "BASEPLT9" --- STEEL COLUMN BASE PLATE ANALYSIS | |||||||||||||||||||||||||
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3 | Program Description: | |||||||||||||||||||||||||
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5 | "BASEPLT9" is a spreadsheet program written in MS-Excel for the purpose of analysis of steel column base | |||||||||||||||||||||||||
6 | plates. Specifically, wide flange column base plates may be subjected to axial loads (compression or tension), | |||||||||||||||||||||||||
7 | with or without major-axis column bending, plus major-axis shear. Base plate bearing pressure is checked as | |||||||||||||||||||||||||
8 | well as bolt tension, if applicable. If shear is present, bolt shear as well as interaction of bolt tension and shear, | |||||||||||||||||||||||||
9 | if applicable, are calculated. Finally, the required base plate thickness is calculated. There is a separate | |||||||||||||||||||||||||
10 | worksheet for base plate shear lug design, when shear load is high and cannot be effectively handled by bolts. | |||||||||||||||||||||||||
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12 | This program is a workbook consisting of four (4) worksheets, described as follows: | |||||||||||||||||||||||||
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14 | Worksheet Name | Description | ||||||||||||||||||||||||
15 | Doc | This documentation sheet | ||||||||||||||||||||||||
16 | Base Plate | Steel column base plate analysis | ||||||||||||||||||||||||
17 | Shear Lug | Steel column base - shear lug analysis | ||||||||||||||||||||||||
18 | Base Plate (Table) | Multiple steel column base plate analysis (table format) | ||||||||||||||||||||||||
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20 | Program Assumptions and Limitations: | |||||||||||||||||||||||||
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22 | 1. This program follows the procedures and guidelines of the AISC 9th Edition Allowable Stress (ASD) Manual | |||||||||||||||||||||||||
23 | (2nd Revision, 1995) for wide flange column base plates subjected to axial compressive load only. | |||||||||||||||||||||||||
24 | 2. This program uses a "cubic equation" method of solution for column base plates subjected to axial | |||||||||||||||||||||||||
25 | compression or tension load with major axis column bending as presented in the reference: | |||||||||||||||||||||||||
26 | "Design of Welded Structures" - by Omer W. Blodgett (James F. Lincoln Arc Welding Foundation) | |||||||||||||||||||||||||
27 | 3. For interaction of anchor bolt tension and shear, this program follows the article: | |||||||||||||||||||||||||
28 | "Design Aid: Anchor Bolt Interaction of Shear and Tension Loads", by Mario N. Scacco | |||||||||||||||||||||||||
29 | AISC Engineering Journal, 4th Quarter - 1992. | |||||||||||||||||||||||||
30 | 4. User has option to take out some of the total shear though friction between column base and grout based | |||||||||||||||||||||||||
31 | on column dead load and coefficient of friction, thus reducing amount of shear to be taken by anchor bolts. | |||||||||||||||||||||||||
32 | 5. This program uses the database of member dimensions and section properties from the "AISC Shapes | |||||||||||||||||||||||||
33 | Database", Version 3.0 (2001) as well as the AISC 9th Edition (ASD) Manual (1989). | |||||||||||||||||||||||||
34 | 6. This program assumes that the base plate is sufficiently rigid to assume linear distribution of load to the | |||||||||||||||||||||||||
35 | base plate and/or anchor bolts. (Note: adequate base plate rigidity is most likely assured if the distance | |||||||||||||||||||||||||
36 | from the face of the column to the edge of the base plate is <= 4*tp. See "General Anchorage to Concrete", | |||||||||||||||||||||||||
37 | TVA Civil Design Standard DS-C1.7.1 (Rev. 1984), page 25.) | |||||||||||||||||||||||||
38 | 7. Additional assumptions used in this program are as follows: | |||||||||||||||||||||||||
39 | a. The column is centered on the base plate in both directions. | |||||||||||||||||||||||||
40 | b. Axial column load, 'P', can be = 0 for the case with moment. | |||||||||||||||||||||||||
41 | c. The minimum area of concrete support is: A2(min) = N*B. | |||||||||||||||||||||||||
42 | d. For a base plate supported on a slab or mat, use A2 = 4*(N*B). | |||||||||||||||||||||||||
43 | e. Two (2) total rows of anchor bolts are allowed, one row outside of each column flange. | |||||||||||||||||||||||||
44 | f. There must be an equal number of anchor bolts in each of the two (2) rows. | |||||||||||||||||||||||||
45 | 8. For cases with anchor bolt tension and base plate bearing, this program calculates the bending moment in | |||||||||||||||||||||||||
46 | the base plate at two locations. One, at the column flange in compression using the bearing pressure | |||||||||||||||||||||||||
47 | distribution, and the other at the column flange in tension using the tension in one bolt distributed over an | |||||||||||||||||||||||||
48 | assumed width effective plate width based on edge distances and bolt spacing. At both locations, the | |||||||||||||||||||||||||
49 | moment and resulting base plate thickness are calculated using a "cantilever" length equal to the calculated | |||||||||||||||||||||||||
50 | "m" distance from the AISC code. Then, the larger of the two calculated thickness values is used for the | |||||||||||||||||||||||||
51 | required base plate thickness. (Note: this program assumes that the anchor bolts are not located in plan | |||||||||||||||||||||||||
52 | significantly beyond the ends of the column flange, so that corner-type plate bending does not control.) | |||||||||||||||||||||||||
53 | 9. The "Shear Lug" worksheet follows the AISC "Steel Design Guide Series #7 - Industrial Buildings - Roofs to | |||||||||||||||||||||||||
54 | Column Anchorage" (page 33 and pages 38-40). | |||||||||||||||||||||||||
55 | 10. The "Base Plate (Table)" worksheet enables the user to analyze/design virtually any number of individual | |||||||||||||||||||||||||
56 | column bases or column load combinations. Refer to that worksheet for list of specific assumptions used. | |||||||||||||||||||||||||
57 | 11. This program contains numerous “comment boxes” which contain a wide variety of information including | |||||||||||||||||||||||||
58 | explanations of input or output items, equations used, data tables, etc. (Note: presence of a “comment box” | |||||||||||||||||||||||||
59 | is denoted by a “red triangle” in the upper right-hand corner of a cell. Merely move the mouse pointer to the | |||||||||||||||||||||||||
60 | desired cell to view the contents of that particular "comment box".) | |||||||||||||||||||||||||
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