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Erweitertes Endplattenmoment-Verbindungsdesign

Erweitertes Endplatten-Moment-Verbindungsdesign nach AISC 360 und AISC Design Guide 39 kommt es auf die gleichen drei Dinge an wie bei jeder Endplatte: Schrauben, die groß genug sind, um die Spannung des Flansches zu tragen, ohne aufzubrechen, eine Endplatte, die dick genug ist, um um diese Schrauben herum steif zu bleiben, und Schweißnähte sowie eine Säule, die die Kraft auf beide Seiten übertragen kann. Die verlängerte Platte fügt eine Schraubenreihe außerhalb des Spannflansches hinzu, Dadurch haben die Schrauben einen längeren Hebelarm und die Platte mehr Fließlinien, Sie trägt also wesentlich größere Momente als eine Betätigungsplatte.

Diese Seite funktioniert von Anfang bis Ende über eine echte verlängerte Endplattenmomentverbindung: ein W21x166-Träger, der durch a mit dem Flansch einer W14x193-Säule verschraubt ist 7/8 in Endplatte mit 3/4 in A325-N-Schrauben, Tragen eines 300 Kip-ft-Moment, ein 120 Kip-Schere und 200 Kippen der axialen Spannung oder Kompression. Es ist auf AISC ausgelegt 360-16 LRFD, das AISC-Handbuch 15. Ausgabe und der Design-Leitfaden 39. Jede Gleichung wird mit ihren Zahlen ausgeschrieben, in der gleichen Reihenfolge wie das AISC-Berechnungsblatt SkyCiv-Verbindungsdesign Modul produziert dafür.

Was ist eine verlängerte Endplattenmomentverbindung??

Bei einer Endplattenmomentverbindung handelt es sich um eine Platte, die in der Werkstatt an das Ende eines Trägers geschweißt und vor Ort mit der Stütze verschraubt wird. In einer verlängerten Endplatte, Die Platte ragt über die Trägerflansche hinaus und trägt außen eine Reihe von Schrauben. In einer bündigen Endplatte, Die Platte stoppt an den Flanschen und jede Schraube sitzt dazwischen. Die äußere Reihe ist die Schraube, die am weitesten vom Kompressionsflansch entfernt ist, es macht also die meiste Arbeit, und die Verlängerung fügt Fließlinien hinzu, die die Platte beim Biegen stabiler machen.

es ist ein Moment Verbindung: Die Schweißnähte und Schrauben sind so konstruiert, dass die Verbindung das gesamte Trägermoment auf die Stütze überträgt, anstatt das Balkenende rotieren zu lassen. Sowohl die bündige als auch die erweiterte Version werden von der abgedeckt Endplattenverbindungsrechner, und das Moment Verbindungen Seite vergleicht sie mit dem Momentenverbindung der Flanschplatte und andere Details.

Die Platte reicht in diesem Beispiel über beide Flansche hinaus, Die Verbindung funktioniert also genauso, wenn sich das Moment umkehrt. Sein Schraubenmuster ist der Design Guide 39 mehrreihig erweitert 1/3 vier-breite/zwei-breite Konfiguration: eine Reihe außerhalb jedes Flansches und drei innen, mit vier Schrauben über die äußere Reihe und die erste innere Reihe, und zwei über den Rest.

Designbeispiel für eine erweiterte Momentenverbindung der Endplatte, Elevation: A992 W21x166 Balken mit a 7/8 in der Endplatte, verschraubt mit dem Flansch einer W14x193-Säule, mit einem 300 Kip-ft-Moment, 200 Kippen Sie axiale Spannung oder Kompression und 120 Kip-Schere

Elevation. Die Endplatte reicht über beide Flansche des W21x166 hinaus und ist mit acht Schraubenreihen am W14x193-Säulenflansch verschraubt.

Schnitt A-A durch die verlängerte Endplatte: 7/8 in A572 Gr. 50 Endplatte mit kurzen Langlöchern für 3/4 in A325N-Schrauben bei a 7 1/2 in Gauge und 2 im Spaltenabstand, 3/4 in Kehlnähten an den Flanschen und 3/8 bei Kehlnähten an der Bahn

Abschnitt A-A. Eine Schraubenreihe außerhalb jedes Flansches und drei innen, 2 von den Flanschflächen nach innen und 3 auseinander. Jede Reihe ist vier Schrauben breit: ein 7 1/2 in Spurweite mit a 2 im Spaltenabstand außerhalb davon.

Erweitertes Endplatten-Moment-Verbindungsdesign: Die Schritte auf einen Blick

Das Design folgt dem AISC Design Guide 39: Passen Sie zunächst die Schrauben und die Platte an, Überprüfen Sie dann die Erweiterung, die Schweißnähte, die Bolzen in Scherung und die Säule.

  1. Überprüfen Sie die Detailgrenzen für die Schweißnähte, Schrauben und Platte.
  2. Finden Sie das entsprechende Moment und den erforderlichen Schraubendurchmesser.
  3. Finden Sie den Fließlinienparameter und die erforderliche Endplattendicke.
  4. Überprüfen Sie den verlängerten Teil der Endplatte auf Scherung.
  5. Überprüfen Sie die Kehlnähte am Trägerflansch.
  6. Überprüfen Sie das Grundmetall des Trägerflansches an der Schweißstelle.
  7. Überprüfen Sie die Kehlnähte am Trägersteg auf Spannung.
  8. Überprüfen Sie das Grundmetall des Trägerstegs an der Schweißnaht.
  9. Überprüfen Sie die Kehlnähte am Trägersteg auf Scherung.
  10. Überprüfen Sie die Scherfestigkeit der Schrauben.
  11. Bolzenlager und Ausriss an der Endplatte prüfen.
  12. Bolzenlager und Ausriss am Säulenflansch prüfen.
  13. Überprüfen Sie die Durchbiegung des Säulenflansches an den Spannschrauben.
  14. Überprüfen Sie die Säule unter der Druckflanschkraft.

Designeingaben für dieses Beispiel

Der Designcode ist AISC 360-16 LRFD, mit dem Endplattenverfahren aus dem AISC Design Guide 39. Abschnittseigenschaften stammen aus dem AISC-Handbuch.

Belastung Symbol Wert
Faktorisierte vertikale Scherung [mathin] V_{u} [mathin] 120 kip
Faktorisierte Axialspannung [mathin] T_{u} [mathin] 200 kip
Faktorisierte axiale Kompression [mathin] C_{u} [mathin] 200 kip
Faktorisiertes Moment der starken Achse [mathin] M_{ux} [mathin] 300 kip-ft

 

Mitgliedseigentum Symbol Strahl Spalte
Sektion B21x166, A992 B14x193, A992
Tiefe [mathin] d_{bm},\ d_{sup} [mathin] 22.5 im 15.5 im
Bahndicke [mathin] t_{wb},\ t_{ws} [mathin] 0.75 im 0.89 im
Flanschbreite [mathin] b_{fb},\ b_{fs} [mathin] 12.4 im 15.7 im
Flanschdicke [mathin] t_{fb},\ t_{fs} [mathin] 1.36 im 1.44 im
Bereich [mathin] A [mathin] 48.8 in² 56.8 in²
Ertrag / Zugspannung [mathin] F_{y},\ F_{u} [mathin] 50 KSI / 65 KSI 50 KSI / 65 KSI
Elastizitätsmodul [mathin] E [mathin] 29000 KSI 29000 KSI

 

Endplatte, Schrauben und Schweißnähte Symbol Wert
Breite der Endplatte / Tiefe / Dicke [mathin] b_{p},\ d_{p},\ t_{p} [mathin] 14.5 im / 29.5 im / 0.875 im, A572 Gr. 50
Plattenausbeute / Zugspannung [mathin] F_{yp},\ F_{up} [mathin] 50 KSI / 65 KSI
Schrauben [mathin] d_{b} [mathin] 3/4 im A325-N, eine Scherebene
Nennzugkraft der Schraube / Scherbeanspruchung [mathin] F_{nt},\ F_{nv} [mathin] 90 KSI / 54 KSI
Löcher in der Endplatte / Säulenflansch Horizontal kurzgeschlitzt (HSSL) / Standard (STD)
Schraubenreihen zwischen den Flanschen / außerhalb jedes Flansches [mathin] n_{r},\ n_{ro} [mathin] 6 / 1
Abstand der Schraubenreihen [mathin] s_{r} [mathin] 3 im
Bolzensäulen / außerhalb des Trägerflansches [mathin] n_{c},\ n_{co} [mathin] 4 / 4
Bolzenmaß / Spaltenabstand [mathin] g,\ s_{c} [mathin] 7.5 im / 2 im
Schraubenflanschversatz (Flanschfläche zur nächsten Reihe, drinnen und draußen) [mathin] p_{f} [mathin] 2 im
Kehlnaht an Trägerflanschen [mathin] W_{1} [mathin] 0.75 im (3/4 im), E70XX
Kehlnaht am Trägersteg [mathin] W_{2} [mathin] 0.375 im (3/8 im), E70XX

Schritt 1: Detaillierungsgrenzen (AISC 360-16 J2.2b, J3.3, J3.4, J3.5)

Vor jeder Festigkeitsprüfung, Die Verbindung muss aufbaubar sein und den Annahmen des Design Guides entsprechen 39 Gleichungen. Die Schweißnähte müssen mindestens die Mindestgröße für die zu verbindenden Teile haben, und die Bolzen müssen weit genug voneinander entfernt und weit genug von den Kanten entfernt sein.

Die Mindestgrößen für Kehlnähte sind Tabelle J2.4 zu entnehmen: 5/16 für die Flansche, wo der dünnere Teil verbunden ist 7/8 im Teller, und 1/4 in für die 3/4 im Web. Der Mindestbolzenabstand beträgt [mathin] 2\tfrac{2}{3} d_{b} [mathin] ab J3.3, welches ist 2 für ein 3/4 im Bolzen, und es gilt sowohl zwischen Zeilen als auch zwischen Spalten. Die Randabstände stammen aus Tabelle J3.4. Die Endplatte hat horizontale kurze Schlitze, so fügt Tabelle J3.5 hinzu 1/8 in seinem horizontalen Randabstand, geben 1.125 im. Das maximale Maß an der Endplatte ist die Breite des Trägerflansches, 12.4 im.

Detaillierungslimit Limit (im) Tatsächlich (im) DCR Ergebnis
Mindestschweißnahtgröße an Flanschen 0.313 0.750 0.417 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Mindestschweißnahtgröße am Steg 0.250 0.375 0.667 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Mindestabstand der Schraubenreihen 2.000 3.000 0.667 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Maximaler Schraubenreihenabstand 6.000 3.000 0.500 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Mindestabstand der Bolzensäulen 2.000 2.000 1.000 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Maximaler Schraubenspaltenabstand 6.000 2.000 0.333 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Minimaler vertikaler Randabstand der Endplatte 1.000 1.500 0.667 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Minimaler horizontaler Randabstand der Endplatte 1.125 1.500 0.750 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Unterstützen Sie den minimalen horizontalen Randabstand 1.000 2.100 0.476 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Mindestbolzenmaß an der Stütze 4.875 7.500 0.650 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Mindestbolzenmaß an der Endplatte 3.000 7.500 0.400 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Maximaler Schraubendurchmesser an der Endplatte 12.400 7.500 0.605 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Minimaler Schraubenflanschversatz 1.500 2.000 0.750 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des

Bei einem Mindestgrenzwert ist das Verhältnis Grenzwert zu Ist, und für ein Maximum liegt die tatsächliche Überschreitung des Grenzwerts vor. Maßgebend ist der Schraubenspaltenabstand:

[math] DCR = \frac{d}{c} = \frac{(2)}{(2)} = 1 [math]

DCR = 1.000 ≤ 1.0, in Ordnung

Mit der 2 Der Spaltenabstand liegt genau auf dem J3.3-Minimum. Das geht vorbei, aber J3.3 bevorzugt einen Abstand von 3d, Daher bleibt in diesem Muster kein Platz mehr für eine größere Schraube, ohne sie zu verbreitern. Mit der 2.1 Der Stützkantenabstand ist das, was davon übrig bleibt 15.7 im Säulenflansch außerhalb der äußeren Schrauben.

Schritt 2: Erforderlicher Bolzendurchmesser (AISC-Designhandbuch 39, Gl. 3-30 und 5-3a)

Die Schrauben in der Nähe des Spannflansches übertragen das Moment als Spannung. Design-Leitfaden 39 Passt sie so an, dass sie ohne Hebelkraft ihre Zugfestigkeit erreichen, Dies ist nur möglich, wenn die Endplatte dann dick genug ist, um steif zu bleiben (Schritt 3).

Äquivalentes Moment bei axialer Spannung

Auch auf die Zugbolzen wirkt axialer Zug. Die Führung addiert es zum Moment als halbe Spannung, die über den Abstand zwischen den Flanschschwerpunkten wirkt:

[math] M_{u,eq} = M_{ux} + \frac{T_{u}}{2} \left( d_{bm} – t_{fb} \right) [math]

[math] M_{u,eq} = (300\,kip\text{-}ft) + \frac{(200\,kip)}{2} \times \left( (22.5\,in) – (1.36\,in) \right) = 476.17\,kip\text{-}ft [math]

Hebelarme verschrauben

Die Zugbolzen drehen sich um die Mitte des Druckflansches. In diesem Abstand dazu sitzen die vier Spannreihen:

  • [mathin] h_{1} = 23.82\,in [mathin]: die Reihe außerhalb des Spannflansches, 2 in der Vergangenheit seiner Außenseite
  • [mathin] h_{2} = 18.46\,in [mathin]: die erste Reihe innen, 2 von der Innenseite des Flansches her einführen
  • [mathin] h_{3} = 15.46\,in [mathin] und [mathin] h_{4} = 12.46\,in [mathin]: die nächsten beiden Reihen, 3 auseinander

Im Vier-Breit/Zwei-Breit-Muster, Die beiden Reihen, die dem Spannflansch am nächsten sind, zählen jeweils vier Schrauben und die anderen beiden zählen nur die beiden Schrauben an der 7.5 im Messgerät, welches ist 12 Spannschrauben insgesamt. Die äußeren Bolzen der Reihen 3 und 4 sind zu weit vom Flansch und vom Steg entfernt, um viel Spannung aufzunehmen, also Design Guide 39 lässt sie weg:

[math] \sum_{i} n_{i} h_{i} = 4 \left( h_{1} + h_{2} \right) + 2 \left( h_{3} + h_{4} \right) = 224.96\,in [math]

Erforderlicher Bolzendurchmesser

Wo [mathin] \phi = 0.75 [mathin] ist der Widerstandsfaktor für die Schraubenspannung und [mathin] F_{nt} = 90\,ksi [mathin] ist die Nennzugspannung einer A325-Schraube:

[math] d_{b,reqd} = \sqrt{\frac{4\, M_{u,eq}}{\pi\, \phi\, F_{nt} \sum_{i} n_{i} h_{i}}} [math]

[math] d_{b,reqd} = \sqrt{\frac{4 \times (476.17\,kip\text{-}ft)}{\pi \times (0.75) \times (90\,ksi) \times (224.96\,in)}} [math]

[math] d_{b,reqd} = 0.69218\,in [math]

[math] DCR = \frac{d_{b,reqd}}{d_{b}} = \frac{(0.69218\,in)}{(0.75\,in)} = 0.92291 [math]

DCR = 0.923 < 1.0, in Ordnung

Die axiale Spannung kommt hinzu 176.17 kip-ft zum 300 Kip-ft-Moment, Daher bestimmt die Axiallast einen großen Teil der Schraubengröße.

Schritt 3: Erforderliche Endplattendicke (AISC-Designhandbuch 39, Tabelle 5-17 und Gl. 5-5ein)

Die Endplatte biegt sich um die Zugbolzen. Design-Leitfaden 39 findet seine Stärke aus einem Fließlinienmuster: die Reihe von Scharnierlinien, die sich in der Platte bilden, wenn diese versagt. Die Platte wird dann so dick gemacht, dass sie elastisch bleibt, So sehen die Bolzen kein Aufhebeln.

Effektive Plattenbreite und Fließlinienteilung

Eine Platte, die breiter als der Trägerflansch ist, leistet wenig Widerstand gegen die Fließlinien, Daher begrenzt die Führung die gezählte Breite auf die Flanschbreite plus den größeren Wert 1 in und der Plattendicke:

[math] b_{pe} = \min\left( b_{p},\, b_{fb} + \max\left( 1\,in,\, t_{p} \right) \right) = \min\left( (14.5\,in),\, (12.4\,in) + \max\left( (1\,in),\, (0.875\,in) \right) \right) = 13.4\,in [math]

Der Fließlinienabstand s lokalisiert die Scharnierlinien unterhalb der Innenbolzen. Der Bericht berechnet es aus der vollen Plattenbreite:

[math] s = \frac{\sqrt{b_{p}\, g}}{2} = \frac{\sqrt{(14.5\,in)(7.5\,in)}}{2} = 5.2142\,in [math]

Ertragslinienparameter

Für die 12-Loch-Mehrreihe verlängert 1/3 vier-breite/zwei-breite unversteifte Endplatte, Tabelle 5-17 gibt:

[math] Y_{p} = \frac{b_{pe}}{2} \left( \frac{h_{1}}{p_{fo}} + \frac{h_{2}}{p_{fi}} + \frac{h_{4}}{s} – \frac{1}{2} \right) + \frac{2}{g} \left( h_{2} \left( p_{fi} + \frac{3 s_{r}}{2} \right) + h_{4} \left( s + \frac{s_{r}}{2} \right) \right) + \frac{g}{2} [math]

Mit [mathin] b_{pe} = 13.4\,in [mathin], [mathin] g = 7.5\,in [mathin], [mathin] h_{1} = 23.82\,in [mathin], [mathin] h_{2} = 18.46\,in [mathin], [mathin] h_{4} = 12.46\,in [mathin], [mathin] p_{fi} = p_{fo} = 2\,in [mathin], [mathin] s = 5.2142\,in [mathin] und [mathin] s_{r} = 3\,in [mathin]:

[math] Y_{p} = 212.35\,in [math]

Das Fließlinienmuster einer Betätigungsplatte weist nur die Spannungsreihen zwischen den Flanschen auf. Hier fügt die Erweiterung die äußere Reihe und ihre Fließlinien hinzu, und daher kommt die zusätzliche Festigkeit einer verlängerten Platte.

Erforderliche Plattenstärke

Wo [mathin] \gamma_{r} = 1 [mathin] ist der Design-Leitfaden 39 Gl. 5-1 Faktor für volle Zurückhaltung (Eine verlängerte Platte erfordert keine Reduzierung, im Gegensatz zu den 0.8 Wird für Betätigungsplatten verwendet), [mathin] \phi = 0.9 [mathin] ist der Widerstandsfaktor für Biegung und [mathin] F_{yp} = 50\,ksi [mathin]:

[math] t_{p,reqd} = \sqrt{\frac{1.10\, M_{u,eq}}{\gamma_{r}\, \phi\, F_{yp}\, Y_{p}}} [math]

[math] t_{p,reqd} = \sqrt{\frac{1.10 \times (476.17\,kip\text{-}ft)}{(1) \times (0.9) \times (50\,ksi) \times (212.35\,in)}} [math]

[math] t_{p,reqd} = 0.81102\,in [math]

[math] DCR = \frac{t_{p,reqd}}{t_{p}} = \frac{(0.81102\,in)}{(0.875\,in)} = 0.92687 [math]

DCR = 0.927 < 1.0, in Ordnung

Mit der 1.10 Faktor hält die Streckgrenzenfestigkeit der Platte aufrecht 10% über der Nachfrage, So bleibt die Platte steif und die No-Peering-Annahme im Schritt 2 hält.

Schritt 4: Schernachgeben und Bruch des verlängerten Teils der Endplatte (AISC 360-16 J4.2)

Die Schrauben außerhalb des Spannflansches ziehen an dem Teil der Platte, der über den Flansch hinausragt. Diese Kraft muss als Scherung durch die Platte auf den Flansch übertragen werden, entlang einer horizontalen Linie an der Flanschfläche.

Scheren Sie an der Verlängerung

Die äußeren Schrauben nehmen ihren Anteil an der Flanschkraft auf: [mathin] n_{to} = 4 [mathin] des [mathin] n_{t} = 12 [mathin] Spannbolzen.

[math] V_{ep} = \frac{n_{to}}{n_{t}} \left( \frac{M_{ux}}{d_{bm} – t_{fb}} + \frac{T_{u}}{2} \right) [math]

[math] V_{ep} = \frac{(4)}{(12)} \left( \frac{(300\,kip\text{-}ft)}{(22.5\,in) – (1.36\,in)} + \frac{(200\,kip)}{2} \right) = 90.098\,kip [math]

Scherung nachgebend (Gl. J4-3)

Die Bruttoscherfläche ist die volle Plattenbreite multipliziert mit ihrer Dicke, und [mathin] \phi = 1.00 [mathin] für Schernachgiebigkeit:

[math] A_{gv} = b_{p}\, t_{p} = (14.5\,in) \times (0.875\,in) = 12.688\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{yp}\, A_{gv} = (1) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (12.688\,in^{2}) = 380.62\,kip [math]

Scherbruch (Gl. J4-4)

Der Nettobereich nimmt die vier Schraubenlöcher in der äußeren Reihe weg. Die Scherlinie verläuft horizontal, so schneidet es jeden Schlitz entlang seiner Länge 1 in der Länge, plus die 1/16 in AISC fügt Lochschaden hinzu (B4.3b):

[math] A_{nv} = t_{p} \left[ b_{p} – n_{co} \left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.875\,in) \times \left[ (14.5\,in) – (4) \times \left( (1\,in) + (0.0625\,in) \right) \right] = 8.9687\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sr} = \phi\, 0.6\, F_{up}\, A_{nv} = (0.75) \times 0.6 \times (65\,ksi) \times (8.9687\,in^{2}) = 262.34\,kip [math]

Regierende Stärke

[math] \phi R_{n} = \min\left( \phi R_{n,sy},\, \phi R_{n,sr} \right) = \min\left( (380.62\,kip),\, (262.34\,kip) \right) = 262.34\,kip [math]

[math] DCR = \frac{V_{ep}}{\phi R_{n}} = \frac{(90.098\,kip)}{(262.34\,kip)} = 0.34344 [math]

DCR = 0.343 < 1.0, in Ordnung

Der Bruch liegt vor, weil aus einer einzigen Linie auf der Platte vier Schlitze entstehen. Die Erweiterung verfügt noch über reichlich Reserven.

Schritt 5: Kehlnaht am Trägerflansch (AISC-Designhandbuch 39 Gl. 3-38ein, AISC 360-16 J2.4)

Die Flanschschweißnähte übertragen die Flanschkraft vom Träger in die Endplatte. Es handelt sich um Kehlnähte auf beiden Seiten des Flansches, senkrecht zu ihrer Länge belastet.

Effektive Schweißnahtlänge

Die äußere Schweißnaht verläuft über die gesamte Breite des Flansches. Die innere Schweißnaht endet auf jeder Seite kurz vor der Bahn, durch die Entfernung [mathin] k_{1} = 1.5625\,in [mathin] von der Stegmittellinie bis zur Spitze der Flanschkehle:

[math] L_{w} = 2 \left( \min\left( b_{fb},\, b_{p} \right) \right) – 2 k_{1} [math]

[math] L_{w} = 2 \left( \min\left( (12.4\,in),\, (14.5\,in) \right) \right) – 2 (1.5625\,in) = 21.675\,in [math]

Flanschkraft

Die Flanschkraft ist das Moment dividiert durch den Abstand zwischen den Flanschschwerpunkten, plus die Hälfte der größeren Axiallast. Design-Leitfaden 39 legt auch einen Boden fest 60% der Streckgrenze des Flansches, Daher sind die Schweißnähte niemals das schwache Glied, selbst wenn das Moment klein ist:

[math] P_{fl} = \max\left( \frac{M_{ux}}{d_{bm} – t_{fb}} + \frac{\max\left( T_{u},\, C_{u} \right)}{2},\, 0.6\, F_{yb}\, b_{fb}\, t_{fb} \right) [math]

[math] P_{fl} = \max\left( \frac{(300\,kip\text{-}ft)}{(22.5\,in) – (1.36\,in)} + \frac{\max\left( (200\,kip),\, (200\,kip) \right)}{2},\, 0.6\,(50\,ksi)\,(12.4\,in)\,(1.36\,in) \right) [math]

[math] P_{fl} = 505.92\,kip [math]

Das Moment und die Axiallast ergeben 270.29 kip (der gleiche Kraftschritt 14 Verwendungen für die Spalte), also die 60% Etage regelt. Mit einem Flansch, der so schwer ist wie der des W21x166, Die Schweißnähte werden am Ende auf den Flansch abgestimmt, nicht die Ladung.

Schweißfestigkeit

Wo [mathin] F_{EXX} = 70\,ksi [mathin], [mathin] W_{1} = 0.75\,in [mathin], [mathin] \phi = 0.75 [mathin], und der Faktor 1.5 ist der J2.4-Richtungsfestigkeitsanstieg für eine Schweißnaht, die senkrecht zu ihrer Achse belastet wird:

[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX} \left( \frac{\sqrt{2}}{2} W_{1} \right) L_{w}\, 1.5 [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75)\, 0.6\, (70\,ksi) \left( \frac{\sqrt{2}}{2} (0.75\,in) \right) (21.675\,in)\, 1.5 [math]

[math] \phi R_{n} = 543.13\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{fl}}{\phi R_{n}} = \frac{(505.92\,kip)}{(543.13\,kip)} = 0.93148 [math]

DCR = 0.931 < 1.0, in Ordnung

Dies ist das höchste Festigkeitsverhältnis in der Verbindung. Es wird von der angetrieben 60% Fußboden, nicht die aufgebrachte Last.

Schritt 6: Grundmetall des Trägerflansches an der Schweißnaht (AISC 360-16 J4.1)

Das Flanschmetall neben der Schweißnaht muss die gleiche Kraft aufnehmen. Es wird als Zugelement geprüft, Nachgeben und Bruch, über die Länge einer Schweißnaht, weil die Schweißnähte auf beiden Seiten des Flansches das gleiche Flanschstück belasten.

Mit [mathin] 0.5 L_{w} = 10.837\,in [mathin] für eine Schweißnaht:

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yb}\, t_{fb}\, 0.5 L_{w} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (1.36\,in) \times (10.837\,in) = 663.25\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{ub}\, t_{fb}\, 0.5 L_{w} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (1.36\,in) \times (10.837\,in) = 718.53\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( \phi R_{n,ty},\, \phi R_{n,tr} \right) = \min\left( (663.25\,kip),\, (718.53\,kip) \right) = 663.25\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{fl}}{\phi R_{n}} = \frac{(505.92\,kip)}{(663.25\,kip)} = 0.76278 [math]

DCR = 0.763 < 1.0, in Ordnung

Schritt 7: Kehlnaht am Trägersteg unter Spannung (AISC-Designhandbuch 39 Feige. 3-17, Gl. 3-39 zu 3-41a)

Die innenliegenden Spannbolzen sitzen dicht am Trägersteg, Daher geht ein Teil ihrer Kraft in den Steg und nicht in den Flansch. Die Stegschweißnähte in der Nähe dieser Schrauben müssen diese Kraft in die Endplatte übertragen.

Effektive Schweißnahtlänge unter Spannung

Es zählt nur die Stegschweißnaht in der Nähe der Zugbolzen: vom Ende der Flanschkehle nach unten über die letzte innere Spannungsreihe hinaus plus 6 im, aber nicht weiter als bis zur mittleren Tiefe. Mit [mathin] k_{det} = 2.625\,in [mathin] und [mathin] n_{ti} = 3 [mathin] innerhalb der Schraubenreihen unter Spannung:

[math] L_{wt} = 2 \left( \min\left( p_{f} – \left( k_{det} – t_{fb} \right) + s_{r} \left( n_{ti} – 1 \right) + 6\,in,\, 0.5\, d_{bm} – k_{det} \right) \right) [math]

[math] L_{wt} = 2 \left( \min\left( (2\,in) – \left( (2.625\,in) – (1.36\,in) \right) + (3\,in)\left( (4) – 1 \right) + 6\,(1\,in),\, 0.5\,(22.5\,in) – (2.625\,in) \right) \right) [math]

[math] L_{wt} = 17.25\,in [math]

Die ersetzte Zeile wird gedruckt 4 Zeilen, in denen die Eingaben aufgelistet sind 3. Das Ergebnis wird durch die mittlere Tiefengrenze bestimmt, die zweite Amtszeit, was nicht von der Zeilenanzahl abhängt.

Kraft auf die Bahnschweißnaht

Des [mathin] n_{t} = 12 [mathin] Spannbolzen, [mathin] n_{trib} = 6 [mathin] Setz dich neben das Web: das innere Paar in jeder der drei inneren Reihen. Die äußere Reihe liegt außerhalb des Flansches, es belastet also den Flansch und nicht den Steg. Es gibt wieder einen Boden, Hier 60% der Streckgrenze des Steges über die Schweißnahtlänge:

[math] P_{w} = \max\left( \frac{n_{trib}}{n_{t}} \left( \frac{M_{ux}}{d_{bm} – t_{fb}} + \frac{T_{u}}{2} \right),\, 0.6\, F_{yb} \left( 0.5 L_{wt} \right) t_{wb} \right) [math]

[math] P_{w} = \max\left( \frac{(6)}{(12)} \left( \frac{(300\,kip\text{-}ft)}{(22.5\,in) – (1.36\,in)} + \frac{(200\,kip)}{2} \right),\, 0.6\,(50\,ksi)\,(0.5\,(17.25\,in))\,(0.75\,in) \right) [math]

[math] P_{w} = 194.06\,kip [math]

Die Hälfte davon 270.29 Die Kraft des Kippflansches ist geringer als 194.06 kip, also entscheidet auch hier das Wort.

Schweißfestigkeit

[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX} \left( \frac{\sqrt{2}}{2} W_{2} \right) L_{wt}\, 1.5 [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75)\, 0.6\, (70\,ksi) \left( \frac{\sqrt{2}}{2} (0.375\,in) \right) (17.25\,in)\, 1.5 = 216.13\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{w}}{\phi R_{n}} = \frac{(194.06\,kip)}{(216.13\,kip)} = 0.89791 [math]

DCR = 0.898 < 1.0, in Ordnung

Schritt 8: Trägermaterial aus Grundmetall an der Schweißnaht (AISC 360-16 J4.1)

Der Steg neben der Zugschweißnaht muss diese tragen 194.06 Kippen, ohne nachzugeben oder zu reißen. Wie beim Flansch, Die Länge beträgt eine Schweißnaht, [mathin] 0.5 L_{w} = 8.625\,in [mathin].

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yb}\, t_{wb}\, 0.5 L_{w} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.75\,in) \times (8.625\,in) = 291.09\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{ub}\, t_{wb}\, 0.5 L_{w} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.75\,in) \times (8.625\,in) = 315.35\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( (291.09\,kip),\, (315.35\,kip) \right) = 291.09\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{w}}{\phi R_{n}} = \frac{(194.06\,kip)}{(291.09\,kip)} = 0.66667 [math]

DCR = 0.667 < 1.0, in Ordnung

Das Verhältnis stimmt genau 0.6 / 0.9: Die Nachfrage ist die 60% Boden und die Kapazität ist 90% von gleicher Streckgrenze auf gleicher Länge.

Schritt 9: Kehlnaht am Trägersteg im Schub (AISC 360-16 J2.4, AISC-Handbuch Gl. 9-2)

Der Strahlschub dringt durch die Stegschweißnähte in die Endplatte ein. Design-Leitfaden 39 Weist es der Stegschweißnaht außerhalb der Spannungszone von Step zu 7.

Effektive Schweißnahtlänge bei Scherung

[math] L_{wv} = 2 \left( \min\left( d_{bm} – 2 k_{det} – 0.5 L_{wt},\, 0.5\, d_{bm} – k_{det} \right) \right) [math]

[math] L_{wv} = 2 \left( \min\left( (22.5\,in) – 2\,(2.625\,in) – 0.5\,(17.25\,in),\, 0.5\,(22.5\,in) – (2.625\,in) \right) \right) = 17.25\,in [math]

Grundmetallbeschränkung für die Schweißnahtgröße

Eine Kehlnaht darf nicht stärker sein als das Metall, an das sie geschweißt wird. Manuelle Gl. 9-2 ergibt die größte Schweißnahtgröße, in Sechzehntel Zoll, dass das Grundmetall tragen kann. Die Bahn weist auf beiden Seiten Schweißnähte auf, so erhält jede Schweißnaht die halbe Stegdicke:

[math] D_{max} = \frac{t_{p}\, F_{up} \le \frac{t_{wb}}{2}\, F_{ub}}{3.09\,kip/in \times F_{EXX}/F_{E70XX}} [math]

[math] D_{max} = \frac{(0.875\,in) \times (65\,ksi) \le (0.375\,in) \times (65\,ksi)}{(3.09\,kip/in) \times (1)} = 7.8883 [math]

Das ist mehr als das 6 Sechzehntel des 3/8 in Schweißnaht, Das Grundmetall schränkt die Schweißnaht also nicht ein und ihre volle Größe zählt.

Schweißfestigkeit

Die Scherung verläuft entlang der Schweißnaht, Es gibt also keinen Richtungsanstieg:

[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX} \frac{\sqrt{2}}{2} \left( W_{2} \le \frac{D_{max}}{16} \right) L_{wv} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times 0.6 \times (70\,ksi) \times \frac{\sqrt{2}}{2} \times \left( (0.375\,in) \le \frac{(7.8883)}{(16)} \right) \times (17.25\,in) [math]

[math] \phi R_{n} = 144.08\,kip [math]

[math] DCR = \frac{V_{u}}{\phi R_{n}} = \frac{(120\,kip)}{(144.08\,kip)} = 0.83285 [math]

DCR = 0.833 < 1.0, in Ordnung

Schritt 10: Bolzenscherung (AISC 360-16 J3.6)

Die Schrauben tragen auch den Balkenschub über die Verbindung zwischen der Endplatte und dem Stützenflansch. Design-Leitfaden 39 verlässt die 12 Spannbolzen tragen die Spannung und übertragen die Scherkraft auf den Rest: bleibt die 16 Schrauben auf der Druckseite und die 4 äußere Bolzen der Reihen 3 und 4, die nicht unter Spannung gezählt wurden. Das ist [mathin] n_{v} = 20 [mathin] des 32 Schrauben.

Es handelt sich um Bolzen vom Lagertyp A325-N, mit in der Scherebene eingeschlossenen Gewinden, Also [mathin] F_{nv} = 54\,ksi [mathin]. Mit [mathin] \phi = 0.75 [mathin] und [mathin] N_{s} = 1 [mathin] Scherebene:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{nv} \frac{\pi}{4} \left( d_{b} \right)^{2} N_{s}\, h_{f}\, n_{v} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times (54\,ksi) \times \frac{\pi}{4} \times \left( (0.75\,in) \right)^{2} \times (1) \times (1) \times (20) [math]

[math] \phi R_{n} = 357.85\,kip [math]

[math] DCR = \frac{V_{u}}{\phi R_{n}} = \frac{(120\,kip)}{(357.85\,kip)} = 0.33534 [math]

DCR = 0.335 < 1.0, in Ordnung

Schritt 11: Bolzenlager und Ausreißer an der Endplatte (AISC 360-16 J3.10)

Jeder Bolzen drückt auf den Rand seines Lochs in der Endplatte. Entweder verformt sich die Platte am Loch (Lager) oder reißt einen Streifen zum nächsten Loch heraus (herausreißen). Die Balkenscherung drückt die Endplatte nach unten, so dass jeder Bolzen auf der Oberkante seines Lochs aufliegt.

Die Schlitze verlaufen horizontal, so dass die vertikale Last die erfüllt 13/16 in Schlitzbreite:

[math] l_{c2} = s_{r} – d_{h} = (3\,in) – (0.8125\,in) = 2.1875\,in [math]

Mit [mathin] t_{p} = 0.875\,in [mathin], [mathin] F_{up} = 65\,ksi [mathin], [mathin] n_{v} = 20 [mathin] und [mathin] \phi = 0.75 [mathin]:

[math] \phi R_{n,tearout} = \phi\, \min\left( 1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b} \right) t_{p}\, F_{up}\, n_{v} [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = (0.75) \times \min\left( 1.2 \times (2.1875\,in),\, 2.4 \times (0.75\,in) \right) \times (0.875\,in) \times (65\,ksi) \times (20) [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = 1535.6\,kip [math]

[math] DCR = \frac{V_{u}}{\phi R_{n,tearout}} = \frac{(120\,kip)}{(1535.6\,kip)} = 0.078144 [math]

DCR = 0.078 < 1.0, in Ordnung

Schritt 12: Bolzenlager und Ausreißer am Säulenflansch (AISC 360-16 J3.10)

Die gleiche Prüfung gilt für den Stützenflansch, das Standardlöcher hat und ist 1.44 in dick:

[math] \phi R_{n,tearout} = \phi\, \min\left( 1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b} \right) t_{fs}\, F_{us}\, n_{v} [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = (0.75) \times \min\left( 1.2 \times (2.1875\,in),\, 2.4 \times (0.75\,in) \right) \times (1.44\,in) \times (65\,ksi) \times (20) [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = 2527.2\,kip [math]

[math] DCR = \frac{V_{u}}{\phi R_{n,tearout}} = \frac{(120\,kip)}{(2527.2\,kip)} = 0.047483 [math]

DCR = 0.047 < 1.0, in Ordnung

Schritt 13: Durchbiegung des Stützenflansches an den Zugbolzen (AISC-Designhandbuch 39, Tabelle A-7 und Gl. 3-43)

Die Zugbolzen ziehen sowohl am Säulenflansch als auch an der Endplatte, So kann sich der Stützenflansch in das gleiche Fließlinienmuster biegen. Wenn es zu dünn ist, Die Säule benötigt Versteifungen oder Stützplatten an den Zugbolzen.

Die Steigung der Fließlinie für den Stützenflansch erfolgt anhand seiner Breite:

[math] s = \frac{\sqrt{b_{fs}\, g}}{2} = \frac{\sqrt{(15.7\,in)(7.5\,in)}}{2} = 5.4256\,in [math]

Für ein 12-Loch-Vier-/Zwei-Breit-Muster an einer unversteiften Säule, die sich oberhalb und unterhalb der Verbindung fortsetzt, Tabelle A-7 gibt:

[math] Y_{c} = \frac{b_{fs}}{2} \left( \frac{h_{1}}{s} + \frac{h_{4}}{s} \right) + \frac{2}{g} \left( h_{1} \left( s + \frac{3 s_{r}}{2} + \frac{3c}{4} \right) + h_{4} \left( s + \frac{s_{r}}{2} + \frac{c}{4} \right) \right) + \frac{g}{2} [math]

Mit [mathin] b_{fs} = 15.7\,in [mathin], [mathin] g = 7.5\,in [mathin], [mathin] h_{1} = 23.82\,in [mathin], [mathin] h_{4} = 12.46\,in [mathin], [mathin] s = 5.4256\,in [mathin], [mathin] s_{r} = 3\,in [mathin], und [mathin] c = 5.44\,in [mathin] für den Schraubenabstand über dem Trägerflansch:

[math] Y_{c} = 172.74\,in [math]

Die Biegefestigkeit des Säulenflansches beträgt:

[math] M_{cf} = \phi\, F_{ys}\, t_{fs}^{2}\, Y_{c} = (0.9)\,(50\,ksi)\,(1.44\,in)^{2}\,(172.74\,in) = 1343.2\,kip\text{-}ft [math]

Es wird mit demselben verglichen 1.10 mal das äquivalente Moment, das für die Endplatte verwendet wird:

[math] DCR = \frac{1.1\, M_{u,eq}}{M_{cf}} = \frac{(523.78\,kip\text{-}ft)}{(1343.2\,kip\text{-}ft)} = 0.38995 [math]

DCR = 0.390 < 1.0, in Ordnung

Der W14x193-Flansch ist 1.44 in dick, viel dicker als die 7/8 in der Endplatte, und die Biegefestigkeit steigt mit dem Quadrat der Dicke. An den Zugbolzen sind keine Versteifungen erforderlich.

Schritt 14: Spalte unter der Kompressionsflanschkraft (AISC 360-16 J10, AISC-Designhandbuch 39)

Der Druckflansch des Trägers drückt die Endplatte in den Stützenflansch. Diese konzentrierte Kraft muss vom Stützenflansch und Steg ohne lokales Versagen aufgenommen werden, und das Stützenstegfeld muss es als Schub tragen.

Kompressionsflanschkraft

[math] P_{fc} = \frac{M_{ux}}{d_{bm} – t_{fb}} + \frac{C_{u}}{2} = \frac{(300\,kip\text{-}ft)}{(22.5\,in) – (1.36\,in)} + \frac{(200\,kip)}{2} = 270.29\,kip [math]

Lokales Biegen des Flansches (Gl. J10-1)

[math] \phi R_{n,flb} = \phi\, 6.25\, F_{ys} \left( t_{fs} \right)^{2} = (0.9) \times 6.25 \times (50\,ksi) \times \left( (1.44\,in) \right)^{2} = 583.2\,kip [math]

Bahnkompressionsknickung (Gl. J10-8)

Mit dem T-Maß der Spalte, [mathin] T_{sup} = 10\,in [mathin], wie die Webtiefe und [mathin] Q_{f} = 1 [mathin]:

[math] \phi R_{n,wcb} = \phi \left( \frac{24\, t_{ws}^{3} \sqrt{E\, F_{ys}}}{T_{sup}} \right) Q_{f} = (0.9) \times \left( \frac{24 \times (0.89\,in)^{3} \times \sqrt{(29000\,ksi) \times (50\,ksi)}}{(10\,in)} \right) \times (1) = 1833.6\,kip [math]

Lagerlänge (Design-Leitfaden 39 Gl. 3-47)

Die Flanschkraft breitet sich über die Flanschschweißnähte und die Endplatte aus, bevor sie die Säule erreicht. Auf einem verlängerten Teller, Die Platte setzt sich über den Kompressionsflansch hinaus fort, Die Kraft breitet sich also über die gesamte Plattendicke auf beiden Seiten aus:

[math] l_{b} = t_{fb} + 2 W_{1} + 2 t_{p} [math]

[math] l_{b} = (1.36\,in) + 2\,(0.75\,in) + 2\,(0.875\,in) = 4.61\,in [math]

Lokale Verkrüppelung des Webs (Gl. J10-4)

[math] \phi R_{n,wlc} = \phi\, 0.8 \left( t_{ws} \right)^{2} \left[ 1 + 3 \left( \frac{l_{b}}{d_{sup}} \right) \left( \frac{t_{ws}}{t_{fs}} \right)^{1.5} \right] \sqrt{\frac{E\, F_{ys}\, t_{fs}}{t_{ws}}}\, Q_{f} [math]

[math] \phi R_{n,wlc} = (0.75) \times 0.8 \times \left( (0.89\,in) \right)^{2} \times \left[ 1 + 3 \times \left( \frac{(4.61\,in)}{(15.5\,in)} \right) \times \left( \frac{(0.89\,in)}{(1.44\,in)} \right)^{1.5} \right] \times \sqrt{\frac{(29000\,ksi) \times (50\,ksi) \times (1.44\,in)}{(0.89\,in)}} \times (1) = 1043.5\,kip [math]

Web-lokale Nachgiebigkeit (Design-Leitfaden 39 Gl. 3-46)

Wo [mathin] C_{t} = 1 [mathin] weil die Verbindung weit vom Ende der Spalte entfernt ist, und [mathin] k_{des} = 2.04\,in [mathin]. Design-Leitfaden 39 verwendet 6k anstelle der 5k in J10.2, weil die Endplatte die Last weiter verteilt:

[math] \phi R_{n,wly} = \phi \left( 6\, C_{t}\, k_{des} + l_{b} \right) F_{ys}\, t_{ws} = (1)\,(6\,(1)\,(2.04\,in) + (4.61\,in))\,(50\,ksi)\,(0.89\,in) = 749.83\,kip [math]

Zonenschere der Stegplatte (Gl. J10-9)

[math] \phi R_{n,wpz} = \phi\, 0.6\, F_{ys}\, d_{sup}\, t_{ws} = (0.9) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (15.5\,in) \times (0.89\,in) = 372.46\,kip [math]

Bestimmende Säulenstärke

[math] \phi R_{n} = \min\left( (583.2\,kip),\, (1833.6\,kip),\, (1043.5\,kip),\, (749.83\,kip),\, (372.46\,kip) \right) = 372.46\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{fc}}{\phi R_{n}} = \frac{(270.29\,kip)}{(372.46\,kip)} = 0.72569 [math]

DCR = 0.726 < 1.0, in Ordnung

Die Plattenzonenscherung bestimmt die Stütze, und für diese Last sind keine Versteifungen oder Doppelplatten erforderlich. Von den Spaltenprüfungen, es ist dasjenige, das seiner Grenze am nächsten kommt.

Zusammenfassung der Designprüfungen

Design-Check Nachfrage Die SkyCiv Foundation umfasst das Design von isolierten Fundamenten, die den australischen Standards¹ entsprechen DCR Ergebnis
Einschränkungen bei Verbindungsdetails 2.000 im 2.000 im 1.000 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Erforderlicher Bolzen 0.692 im 0.750 im 0.923 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Erforderliche Endplattendicke 0.811 im 0.875 im 0.927 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Schernachgeben und Bruch des verlängerten Teils der Endplatte 90.098 kip 262.336 kip 0.343 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Am Trägerflansch schweißen 505.920 kip 543.134 kip 0.931 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Trägerflansch (Grundmetall schweißen) 505.920 kip 663.255 kip 0.763 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Am Trägersteg schweißen, Spannung 194.063 kip 216.126 kip 0.898 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Balkennetz (Grundmetall schweißen) 194.063 kip 291.094 kip 0.667 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Am Trägersteg schweißen, Schub- 120.000 kip 144.084 kip 0.833 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Bolzenscherung 120.000 kip 357.847 kip 0.335 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Bolzenlager und Ausreißer an der Endplatte 120.000 kip 1535.625 kip 0.078 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Bolzenlager und Ausreißer am Säulenflansch 120.000 kip 2527.200 kip 0.047 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Stützenflansch unter Spannung 523.783 kip-ft 1343.190 kip-ft 0.390 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des
Spalte in Komprimierung 270.293 kip 372.465 kip 0.726 Die Hälfte der Wandhöhe von der Unterseite der Basis für den Fall des

Die verlängerte Endplatte besteht jede Prüfung. Das Detaillierungsverhältnis von 1.000 ergibt sich aus dem Schraubensäulenabstand, der genau auf dem AISC-Minimum liegt, was erlaubt ist. Von den Festigkeitskontrollen, Die Flanschschweißnaht ist maßgebend 0.93148, gefolgt von der Endplattendicke bei 0.92687 und der Bolzendurchmesser bei 0.92291. Bolzenscherung, Lager und Verlängerung haben viel Reserve. Um mehr Moment zu tragen, Die Schrauben und die Platte müssen zusammenwachsen, und die Säulenpaneelzone bei 0.726 ist die nächste Grenze danach.

Was ist zu ändern, wenn eine Prüfung fehlschlägt?

  • Detaillierungsgrenzen: Erweitern Sie den Schraubensäulenabstand oder die Lehre, oder bei zu geringen Randabständen eine breitere Platte verwenden. Die Breite des Stützenflansches begrenzt die Spreizweite der Schrauben.
  • Erforderlicher Bolzendurchmesser: Verwenden Sie eine größere oder hochwertigere Schraube, oder ein Muster mit mehr Schrauben unter Spannung. Ein tieferer Balken verleiht jeder Reihe einen längeren Hebelarm.
  • Erforderliche Endplattendicke: Verwenden Sie eine dickere Platte, Oder verringern Sie die Dicke oder den Schraubenflanschversatz, um den Fließlinienparameter zu erhöhen. Eine versteifte verlängerte Endplatte ergibt einen viel größeren Fließlinienparameter.
  • Erweiterter Teil in Scherung: Verwenden Sie eine dickere Platte, oder weniger oder kleinere Löcher in der äußeren Reihe.
  • Flanschschweißung: Erhöhen Sie die Schweißnahtgröße, Oder verwenden Sie eine vollständige Durchschweißung. Mit der 0.6 Fy-Boden bedeutet, dass die Flanschschweißnaht für den Flansch dimensioniert ist, nicht der Moment.
  • Stegschweißung oder Steggrundmetall: Erhöhen Sie die Schweißnahtgröße der Bahn bis zu dem Wert, den die Bahn tragen kann. Auch ein Balken mit dickerem Steg hilft.
  • Bolzenscherung oder Lager: Verwenden Sie eine größere Schraube oder eine höherwertige Schraube, oder Schrauben auf der Druckseite hinzufügen.
  • Biegen des Säulenflansches: Fügen Sie Versteifungen auf Höhe der Zugschrauben hinzu, oder verwenden Sie eine schwerere Säule mit einem dickeren Flansch.
  • Spalte in Komprimierung: Fügen Sie Versteifungen gegenüber dem Druckflansch hinzu, um lokale Flansch- und Stegprüfungen durchzuführen, oder eine Doppelplatte für die Plattenzonenscherung.

Häufig gestellte Fragen

Wann sollten Sie eine verlängerte Endplatte anstelle einer bündigen Endplatte verwenden??

Verwenden Sie eine verlängerte Endplatte, wenn eine Betätigungsplatte das Moment nicht tragen kann. Die Reihe außerhalb des Spannflansches hat den längsten Hebelarm aller Schrauben, und die Erweiterung fügt Ertragslinien hinzu, Daher tragen die gleichen Schrauben und Plattendicken weitaus mehr Moment. Der Kompromiss ist die Projektion über den Strahl hinaus, die mit einer Bodenplatte oder einer Dachterrasse kollidieren können. Eine Betätigungsplatte bleibt innerhalb der Balkentiefe.

Was bedeutet vierfach/zweifach bei einer Endplattenverbindung??

Es beschreibt, wie viele Schrauben in jeder Reihe vorhanden sind. Design-Leitfaden 39 zählt in Spannung. In diesem Beispiel zählen die Außenreihe und die erste Innenreihe jeweils vier Schrauben, und die nächsten beiden Innenreihen zählen nur die beiden Bolzen in der Nähe des Stegs. Die äußeren Schrauben in den unteren Reihen sind zu weit vom Flansch und vom Steg entfernt, um viel Spannung aufzunehmen, Daher werden sie bei der Spannungsberechnung nicht berücksichtigt und stattdessen für die Scherung verwendet.

Warum sind die Schrauben so konstruiert, dass sie nicht aufgebrochen werden können??

Design-Leitfaden 39 Verwendet einen Dickplattenansatz für Endplatten: Es passt die Schrauben entsprechend ihrer Zugfestigkeit an, ohne dass sie aufgehebelt werden müssen, Dann wird die Endplatte dick genug, um steif zu bleiben, es entstehen also nie neugierige Kräfte. Deshalb wird zunächst der Bolzendurchmesser überprüft (Schritt 2) und die Plattendicke zweitens, mit einem 1.10 Faktor im Moment (Schritt 3).

Warum ist die Flanschschweißnaht für mehr als die Flanschkraft ausgelegt??

Design-Leitfaden 39 legt eine minimale Flanschkraft von fest 60% der Streckgrenze des Trägerflansches, Daher ist die Schweißnaht niemals das schwache Glied der Verbindung. Für einen schweren Flansch wie den W21x166, Dieses Minimum liegt weit über der Kraft aus Moment und Axiallast, und es ist das, was das ausmacht 3/4 in der Schweißnahtgröße hier.

Warum sind kurze Langlöcher bei Lagerschrauben zulässig??

AISC 360-16 J3.2 erlaubt kurze Schlitzlöcher in Lagerverbindungen, wenn der Schlitz senkrecht zur Lastrichtung verläuft. Die Schlitze in dieser Endplatte sind horizontal und die Schere ist vertikal, Daher können die Schrauben aus A325-N sein und sind nicht schlupfkritisch. Die Schlitze geben dem Erektor eine gewisse horizontale Passtoleranz.

Folgt dieses Beispiel der AISC-15. Ausgabe oder dem AISC-Handbuch der 16. Ausgabe??

Es folgt AISC 360-16 und das AISC-Handbuch, 15. Auflage, die um diese Spezifikation herum geschrieben ist, mit dem Endplattenverfahren aus dem Design Guide 39. Das AISC-Handbuch der 16. Ausgabe ist mit dem letzteren gekoppelt 360-22 Spezifikation. Satz- und Gleichungsnummern haben sich in der neueren Ausgabe geändert, Überprüfen Sie daher die Referenzen anhand der Edition, die Ihr Projekt verwendet.

Wie würde sich dies für AISC ASD anstelle von LRFD ändern??

Die Grenzzustände und Nennfestigkeiten sind gleich. Mit AISC ASD vergleichen Sie die Kräfte auf Betriebsniveau mit der Nennfestigkeit dividiert durch einen Sicherheitsfaktor, anstatt sie mit einem Widerstandsfaktor zu multiplizieren. Ein Widerstandsfaktor von 0.75 wird zum Sicherheitsfaktor von 2.00, 0.90 wird 1.67, und 1.00 wird 1.50. Auch die Lastkombinationen ändern sich, also der Moment, Scher- und Axiallast sind geringer.

Entwerfen Sie kostenlos eine erweiterte Endplattenmomentverbindung

Jede Zahl auf dieser Seite stammt aus einer Lösung. Wählen Sie die Konfiguration des Endplattenmoments, Betreten Sie Ihren Strahl, Säule, Schrauben, Schweißnähte, Moment, Scher- und Axiallast, und sehen Sie sich jede dieser Prüfungen in Ihrem Browser an. Es gibt nichts zu installieren.

Das SkyCiv Connection Design-Modul ist die Verbindungsdesign-Software hinter diesem Beispiel. Sie erhalten den vollständigen Berechnungsbericht mit jeder Gleichung und Ihren darin enthaltenen Zahlen, wie die Schritte oben, plus jede Kapazität und DCR, für AISC 360-16 (LRFD und ASD) und 4100:2020. Mit der Schraubenrechner und das Schweißrechner Schraubengruppen und Schweißgruppen einzeln abdecken.

Verweise

  • AISC 360-16, Spezifikation für Baustahlgebäude: B4.3b, J2.2b (Tabelle J2.4), J2.4 (Gl. J2-4), J3.2, J3.3, J3.4 (Tabelle J3.4), J3.5 (Tabelle J3.5), J3.6 (Gl. J3-1), J3.10 (Gl. J3-6a, J3-6c), J4.1 (Gl. J4-1, J4-2), J4.2 (Gl. J4-3, J4-4), J10.1 (Gl. J10-1), J10.3 (Gl. J10-4), J10.5 (Gl. J10-8), J10.6 (Gl. J10-9).
  • AISC-Designhandbuch 39, Endplatten-Momentverbindungen: Gl. 3-30, 3-38ein, 3-39 zu 3-41a, 3-43, 3-46, 3-47, 5-1, 5-3ein, 5-5ein; Feige. 3-17; Tabelle 5-17, Tabelle A-7.
  • AISC-Stahlkonstruktionshandbuch, 15th Ausgabe: Teil 1 Abschnittseigenschaften; Teil 9 Gl. 9-2.
  • Entwurf von Stahlverbindungen mit AISC 360-16
  • Schrauben und Schweißnähte im SkyCiv Connection Design
Harold Munalem, Produktmanager für SkyCiv Connection Design

Harold Munalem
Produktmanager, Verbindungsdesign
10+ Jahre in der Konstruktion von Stahlverbindungen
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