19148 Structural Calculations - Granicus

18
Summit Engineering, Inc 463 Aviation Boulevard, Suite 200 Santa Rosa, CA 95403 707 527-0775 www.summit-sr.com STRUCTURAL CALCULATIONS LYNCH CREEK TRAIL ART FRAME & FOUNDATION DESIGN LYNCH CREEK TRAIL PETALUMA, CA 94952 Project No.: 2019148 Issued: September 24, 2020

Transcript of 19148 Structural Calculations - Granicus

Page 1: 19148 Structural Calculations - Granicus

   

 

                      

   

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Boulevard, Suite 200 Santa Rosa, CA 95403 707 527-0775 www.summit-sr.com

STRUCTURAL CALCULATIONS 

 

LYNCH CREEK TRAIL ART 

FRAME & FOUNDATION DESIGN 

LYNCH CREEK TRAIL 

PETALUMA, CA 94952 

Project No.:  2019148 

Issued: September 24, 2020 

Page 2: 19148 Structural Calculations - Granicus

THIS PAGE INTENTIONALLY LEFT BLANK 

                                                 

Page 3: 19148 Structural Calculations - Granicus

 

 

TABLE OF CONTENTS 

 

INTRODUCTION.................................................................................................. 4 

GLOBAL DESIGN CRITERIA .................................................................................... 4 

Materials ..................................................................................................... 4 Soil & Foundation Conditions ...................................................................... 4 Gravity Loads ............................................................................................... 5 

Dead Load ............................................................................................ 5 Lateral Loads ............................................................................................... 5 

Wind Load on Other Structures ........................................................... 5 Seismic Load ......................................................................................... 6 

STEEL FRAME DESIGN ......................................................................................... 8 

Member Code Check ................................................................................. 12 Base Plate Check ....................................................................................... 13 Column to Base Plate Connection ............................................................. 14 Base Plate to Foundation .......................................................................... 14 

Anchor Bolt Supplemental Reinforcement Check .............................. 15 

FOUNDATION DESIGN ....................................................................................... 16 

Spread footing Design ............................................................................... 16 Global Stability Check ................................................................................ 18 

 

Page 4: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 4  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

INTRODUCTION 

 The calculations herein address the design of a proposed archway for the Lynch Creek Trail in Petaluma, CA. The archway will consist of steel framing and spread footing foundation system.   

  

GLOBAL DESIGN CRITERIA 

   Building Code  :  2019 California Building Code  

MATERIALS 

     Structural Steel  :  “HSS” Shapes – A500, Grade 46 for Rectangular Sections         Plates and other members – A36    Concrete  :  2500 psi @ 28 days (Foundations)      Reinforcing Steel  :  ASTM A615 Grade 60 (Fy = 60 ksi), Grade 40 (Fy = 40 ksi) for ≤ #4 Bars    

SOIL & FOUNDATION CONDITIONS 

   Geotechnical Investigation Prepared By  :  N/A – This calculation package uses the CBC minimum soil subgrade 

design values in lieu of a geotechnical report.  

  Foundation System  :  Concrete pedestal on spread footing    Allowable Soil Bearing Pressure (D+L)  =  1500 psf    Total Loads (Including Wind and Seismic)  =  1500 psf    Passive Pressure  =  250 pcf    Base Friction  =  0.35    Sub‐Grade Modulus  =  50 pci   

Page 5: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 5  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

GRAVITY LOADS 

 

DEAD LOAD      Center Arch Dead Load DLARCH   Cladding  =  20.0psf    Arch Leg Dead Load DLCOL   Cladding  =  5.0psf  

LATERAL LOADS 

WIND LOAD ON OTHER STRUCTURES    Analysis Method  :  ASCE7‐16 Ch. 29   Risk Category  =  I      [ASCE7 Table 1.5‐1]   Basic Wind Speed, V  =  90 mph      [ASCE7 Figure 26.5‐1A]   Wind directionality factor, Kd  =  0.85      [ASCE7 Table 26.6‐1]   Exposure category  =  B     Topographic factor, Kt  =  1.00      [ASCE7 Table 26.8‐1]       Ground elevation factor, Ke  =  1.00      [ASCE7 Table 26.9‐1]   Gust effect factor, G  =  0.85      [ASCE7 26.11.1]   Velocity pressure exposure coefficient, Kz  =  0.70      [ASCE7 Table 26.10‐1]   Velocity pressure, qz  =  12.3 psf      [ASCE7 Eq 26.10‐1]   Force coefficient, Cf  =  2.00      [ASCE7 Figure 29.4‐1]   Design wind pressure, F  =  21 psf      [ASCE7 Eq 29.4‐1]   Minimum wind pressure, Fmin  =  16 psf      [ASCE7 29.7]    Wind Load ASD  =  12.6 psf         Wind Load LRFD  =  21.0 psf              

Page 6: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 6  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

SEISMIC LOAD    

 

Page 7: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 7  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

  Analysis Method  :  ASCE7‐16 Ch. 15   Risk Category  =  I      [ASCE7 Table 1.5‐1]   Site Class  =  D      [CBC Table 1613.2.2]     Seismic Design Category  =  D      [ASCE7 Table 11.6‐1]    Seismic Force‐Resisting System  =  Monument Structure   R  =  2       [ASCE7 Table 15.4‐2]   Ωo  =  2      [ASCE7 Table 15.4‐2]   ρ  =  1.0      [ASCE7 §12.3.4]    Seismic Response Coefficient Cs  =  SDs/(R/I)      [ASCE7 Eq 12.8‐2]    (LRFD) Cs  =  0.60        (ASD) Cs  =  0.42    

Page 8: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 8  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

STEEL FRAME DESIGN 

 

 Frame Model Rending 

 

 Frame Member Designations   

Description Section Material

4x4 HSS4x4x1/4 A500 GrB

4x2 HSS4x2x1/4 A500 GrB

2x2 HSS4x2x1/4 A500 GrB

L4x4 L4x4x1/2 A36

Plate 1"x21" SQ A36

Page 9: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 9  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

 Frame Boundary Conditions & Hinges 

 

 Frame Dead Loads 

    

Page 10: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 10  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

 Frame Windx Loads 

 

 Frame Windz Loads 

  

Page 11: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 11  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

 Frame Seismicx Loads 

 

 Frame Seismicz Loads 

   

Page 12: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 12  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

MEMBER CODE CHECK 

 

  

Page 13: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 13  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

BASE PLATE CHECK 

   Max plate Von Mises stress  =  22.7 ksi LRFD   Allowable plate stress  =  0.9 x 36ksi = 32.4ksi LRFD   Max plate utilization  =  0.70 <1.00 OK 

Page 14: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 14  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

COLUMN TO BASE PLATE CONNECTION 

   Applied Ω moment  =  105 k‐in   Applied Ω shear  =  1 k    Weld size, s  =  5/16”         Weld area, Aw  =  3.7 in^2   Weld section mod, Sw  =  4.98 in^3   Applied weld bending stress  =  21.1 ksi   Applied weld shear stress  =  0.6 ksi   Weld strength  =  31.5 ksi (FE70XX Filler, LRFD)   Weld utilization  =  0.69 < 1.00 OK   Other steel connection are minimally loaded – OK by observation  

BASE PLATE TO FOUNDATION 

  

  

Page 15: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 15  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

   Anchor Ω tension, Tu  =  21.1 k   Anchor Ω shear, Vu  =  2.8 k   Anchor bolt diameter, da  =  1”   Anchor bolt ultimate strength, fu  =  58 ksi   Nominal anchor bolt area, Ab  =  0.79 in^2   Anchor bolt tensile capacity, Tn  =  25.8 k   Anchor bolt shear capacity, Vn  =  13.7 k   Anchor bolt tensile utilization  =  0.82 <1.00 OK   Anchor bolt shear utilization  =  0.20< 1.00 OK – Combined shear/tension check not required  

ANCHOR BOLT SUPPLEMENTAL REINFORCEMENT CHECK    Anchor Ω tension, Tu  =  21.1 k   Rebar yield strength  =  40 ksi   LRFD resistance factor, φ  =  0.9   Required rebar area, Areq  =  0.59 in^2   #5 bar area, Ab  =  0.31 in^2   Total area of supplemental reinf @ ea anchor  =  0.62 in^2   Supplemental reinf development length  =  9” for standard #5 hook   Supplemental reinf utilization  =  0.94 <1.00 OK         

Page 16: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 16  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

FOUNDATION DESIGN 

SPREAD FOOTING DESIGN 

  Check  :  6’ wide x 24” deep x 16’ long    Governing loads @ center of anchors  :     Dead Load (frame + pedestal weight)  =  4.85k/2 + 150pcfx2ftx2.08ftx2.08ft = 3.72k   Controling moment (seismic Z)  =  186 in‐k + 36”(1.37k) = 235 in‐k     =  19.6 ft‐k 

    

  Note  :  The grade beam size & reinforcing is governed by the allowable bearing pressure and min temperature steel. 

Page 17: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 17  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

The governing moment about the x‐axis is equal at both ends of the frame. The following calculations checks one end of the grade beam (6’ wide x 24” deep x 8’ long).    Governing loads @ center of anchors  :     Total resisting dead load  =  3.72 kips      see previous page   Controlling Moment Demand (seismic)  =  19.6 k‐ft       see previous page  

  

  Use  :  6’ wide x 24” deep x 16’ long grade beam w/ (6) #5 bars T&B and #3 stirrups at 12” oc. See detail above. 

  

 

Page 18: 19148 Structural Calculations - Granicus

LYNCH CREEK TRAIL ART   

STRUCTURAL CALCULATIONS 

FRAME & FOUNDATION DESIGN   PROJECT NO.  2019148    DATE  2020‐09‐24

  BY   KTM   CHK  ‐‐‐  SHT NO 18  OF 18 

 

Summit Engineering, Inc 463 Aviation Blvd., Suite 200Santa Rosa, CA 95403t 707 527-0775 www.summit-sr.com

GLOBAL STABILITY CHECK           

 

    

Demands :

Wind shear force, VW = 1.50 k per RISA output

Seismic shear force, VE = 2.80 k per RISA output

Total height, h = 21.75 ftWind overturning moment, Mw = 1.5k x 21.75ft x 0.667 = 21.8kft

Seismic overturning moment, Me = 2.8k x 21.75ft x 0.667 = 40.6kft

Resisting Weight :Self‐weight of frame = 4.85 k per RISA output

Footing depth, h = 2.00 ftFooting width, b = 6.00 ftFooting length, l = 16.00 ft

Volume of footing, Vftg = 2ft x 6ft x 16ft = 192ft3

Pedestal depth, hp = 2.00 ft

Pedestal width, bp = 2.08 ft

Pedestal length, lp = 2.08 ft

Volume of pedestals, Vped = 2 pedestals x 2ft x 2.08ft x 2.08ft = 17.3ft3

Total weight of footing = 150pcf x (192ft3 + 17.3ft3) = 31.4k

Total resisting weight = 4.85k + 31.4k = 36.3k

Long Direction Check :

Resising moment, Mr = 36.3k x 16ft/2 = 290.4kft

Total wind moment = 0.6Mr ‐ 0.6Mw= 161.2 k‐ft

Total seismic moment = 0.6Mr ‐ 0.7Me= 145.8 k‐ft

Short Direction Check :

Resising moment, Mr = 36.3k x 6ft/2 = 108.9kft

Total wind moment = 0.6Mr ‐ 0.6Mw= 52.3 k‐ft

Total seismic moment = 0.6Mr ‐ 0.7Me= 36.9 k‐ft

No net overturning moment → Footing is globally stable