Σχεδιασμός σύνδεσης βραχιόνων Chevron

Σχεδιασμός σύνδεσης νάρθηκα Chevron με AISC 360 καλύπτει δύο αρθρώσεις. Σε κάθε άκρο του νάρθηκα, ελέγχετε τα μπουλόνια μεταξύ του στηρίγματος και της πλάκας στερέωσης για ολίσθηση, ρουλεμάν και σχίσιμο, στη συνέχεια μπλοκάρει τη διάτμηση και τη ρήξη τάσης και των δύο μερών, και τάνυση και λυγισμός της λαβής στο τμήμα Whitmore. Στο δοκάρι, επιλύετε τις δύο δυνάμεις στήριξης στο άκρο της ακμής, στη συνέχεια ελέγξτε τις συγκολλήσεις φιλέτου από άκρο σε δοκό, η ριπή σε διάτμηση και τάση κατά μήκος αυτής της ακμής, και ο ιστός της δέσμης κάτω από τη συγκεντρωμένη δύναμη.

Αυτή η σελίδα λειτουργεί ένα πραγματικό παράδειγμα από την αρχή μέχρι το τέλος. Δύο τιράντες WT7x41 στις 60° συναντώνται στην κάτω πλευρά μιας δοκού W18x55, και το καθένα φέρει 250 kip σε ένταση ή 250 kip σε συμπίεση (LRFD). Κάθε φλάντζα στήριξης είναι βιδωμένη με δέκα 1 σε μπουλόνια A490-SC σε α 1/2 στον βαθμό Α572 50 πλάκα πλάκας, το οποίο είναι συγκολλημένο στη φλάντζα της δοκού με 3/16 σε φιλέτα και από τις δύο πλευρές. Ο σχεδιασμός είναι της AISC 360-16, το AISC Manual 15th Edition και AISC Design Guide 29. Κάθε εξίσωση γράφεται με τους αριθμούς της, με την ίδια σειρά με το φύλλο υπολογισμού AISC που το Σχεδιασμός σύνδεσης SkyCiv παράγει μονάδα για αυτή τη σύνδεση.

ΔΟΚΙΜΑΣΤΕ ΤΟ ΔΩΡΕΑΝ ΕΡΓΑΛΕΙΟ ΜΑΣ ΤΩΡΑ ΑΓΟΡΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΣΥΝΔΕΣΗΣ

Τι είναι μια σύνδεση σιδερώματος chevron?

Ένα σιδεράκι σεβρόν, ονομάζεται επίσης ανεστραμμένο στήριγμα V, είναι ένα ζεύγος διαγώνιων τιράντες που υψώνονται από τις κάτω γωνίες μιας θήκης πλαισίου και συναντώνται στο μέσο της δοκού πάνω. Η σύνδεση στο επάνω μέρος ενώνει και τα δύο στηρίγματα με τη δοκό μέσω μιας ενιαίας πλάκας στεφάνης. Σε αυτό το παράδειγμα, κάθε στήριγμα είναι ένα WT, με τη φλάντζα του να είναι βιδωμένη επίπεδη στο άκρο και το στέλεχος του να ξεχωρίζει, και η λαβή είναι συγκολλημένη στην κάτω φλάντζα της δοκού.

Κάτω από πλευρικό φορτίο το ένα στήριγμα τραβά και το άλλο σπρώχνει, έτσι η αυλάκωση περνάει μια μεγάλη οριζόντια δύναμη στη δοκό. Και οι δύο γραμμές στήριξης συναντώνται σε ένα σημείο εργασίας στον κεντρικό άξονα της δοκού, το ήμισυ του βάθους της δέσμης κάτω από το άκρο της ακμής, και αυτή η μετατόπιση δίνει μια ροπή στη συγκόλληση γωνιακής δέσμης, παρόλο που η λαβή είναι κεντραρισμένη στο σημείο εργασίας. Μπορείτε να ελέγξετε αυτό το παράδειγμα απευθείας στο αριθμομηχανή σύνδεσης σιδερώματος chevron. Οι ίδιοι έλεγχοι αγκίστρωσης προς κορνίζα εμφανίζονται στο αριθμομηχανή σύνδεσης με κάθετη στήριξη και το αριθμομηχανή σύνδεσης γονάτου.

Ανύψωση του παραδείγματος σύνδεσης. Οι γραμμές στήριξης συναντώνται στον κεντρικό άξονα της δοκού, και η συγκόλληση αυλακιού τρέχει 21 1/2 σε κάθε πλευρά αυτού του σημείου.

Οι συνδέσεις του νάρθηκα. Κάθε φλάντζα WT έχει δύο γραμμές των πέντε μπουλονιών 3 σε α 5 1/2 στο gage, με 1 1/2 σε τελικές αποστάσεις, και κάθονται τα τελευταία μπουλόνια 7 μέσα από τη δοκό.

Σχεδιασμός σύνδεσης νάρθηκα Chevron: τα βήματα με μια ματιά

1. Ελέγξτε τα όρια λεπτομέρειας στα μπουλόνια του στηρίγματος: υπολογίζω, απόσταση και αποστάσεις άκρων.
2. Ελέγξτε την αντίσταση ολίσθησης των κρίσιμων μπουλονιών.
3. Ελέγξτε το ρουλεμάν του μπουλονιού και το σχίσιμο στην πλάκα στήριξης.
4. Ελέγξτε το ρουλεμάν του μπουλονιού και το σκίσιμο στο στήριγμα.
5. Ελέγξτε τη διάτμηση του μπλοκ της πλάκας ανάρτησης.
6. Ελέγξτε τη διάτμηση του μπλοκ του νάρθηκα.
7. Ελέγξτε την τάνυση της πλάκας στομίου στο τμήμα Whitmore.
8. Ελέγξτε το στήριγμα σε ρήξη τάσης με υστέρηση διάτμησης.
9. Ελέγξτε την πλάκα στήριξης σε λυγισμό συμπίεσης.
10. Ελέγξτε το ελάχιστο μέγεθος συγκόλλησης φιλέτου στη δοκό.
11. Επιλύστε τις δυνάμεις του στηρίγματος στο άκρο του ακροφυσίου και ελέγξτε τη συγκόλληση από γωνίες με δοκό.
12. Ελέγξτε τη διατμητική πλάκα που υποχωρεί κατά μήκος της δοκού.
13. Ελέγξτε την τάνυση της πλάκας ανύψωσης κατά μήκος της δοκού.
14. Ελέγξτε τον ιστό της δοκού για τοπικό ακρωτηριασμό και τοπική απόδοση.

Είσοδοι σχεδίασης για αυτό το παράδειγμα

Ο κώδικας σχεδίασης είναι AISC 360-16 LRFD. Οι ιδιότητες ενότητας προέρχονται από το Εγχειρίδιο AISC. Τα δύο σιδεράκια είναι πανομοιότυπα και αντικατοπτρίζουν το ένα το άλλο ως προς το σημείο εργασίας, έτσι Βήματα 1 προς το 9 δουλεύονται μία φορά και ισχύουν και για τα δύο.

 

Κάθε στήριγμα έχει δέκα μπουλόνια: δύο γραμμές των πέντε, μια γραμμή σε κάθε πλευρά του στελέχους. Το μήκος του νάρθηκα στο άκρο προστίθεται από το σχέδιο: δύο 1.5 σε τελικές αποστάσεις συν τέσσερις 3 σε χώρους, 15 σε. Η σελίδα εισόδων παραθέτει επίσης α 3 σε απόσταση στήλης μπουλονιών για το αριστερό στήριγμα και κανένα για το δεξί. Εισάγει μόνο τις εξισώσεις διάτμησης μπλοκ πολλαπλασιαζόμενες επί [mathin] (n_{c} – 2) = 0 [mathin], οπότε δεν έχει αποτέλεσμα.

Βήμα 1: Λεπτομερή όρια στα μπουλόνια του στηρίγματος (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

Η διάταξη των μπουλονιών πρέπει να είναι κατασκευαστή και να ταιριάζει με τις υποθέσεις πίσω από τις εξισώσεις αντοχής. Οι βίδες που είναι πολύ κοντά σκίζονται ανάμεσα στις τρύπες, οι άκρες που είναι πολύ κοντά σκίζονται, και ο μετρητής κατά μήκος του στελέχους πρέπει να αφήνει χώρο για να χωρέσει και να σφίξει τα μπουλόνια σε κάθε πλευρά του.

Για ένα 1 στο μπουλόνι η ελάχιστη απόσταση είναι [mathin] 2\tfrac{2}{3} d_{b} = 2.667\,in [mathin] (J3.3) και η ελάχιστη απόσταση ακμών είναι 1.25 σε (Πίνακας J3.4). Το WT έχει τυπικές τρύπες, Έτσι 1.25 σε ισχύει άμεσα για αυτό. Η λαβή έχει μεγάλες τρύπες, οπότε ο Πίνακας J3.5 προσαύξηση του 1/8 στο αυξάνει την ελάχιστη τελική του απόσταση σε 1.375 σε.

Η οριζόντια απόσταση άκρων στη φλάντζα WT είναι η μισή από αυτή που απομένει μετά το μετρητή. Χρησιμοποιώντας το πλάτος της φλάντζας ως κλάσμα, 10 1/8 σε, αυτό είναι (10.125 - 5.5)/2 = 2.3125 σε. Για ένα ελάχιστο όριο η αναλογία είναι όριο έναντι του πραγματικού, και για ένα μέγιστο είναι πραγματικό πάνω από το όριο. Η κυρίαρχη σειρά είναι η ακραία απόσταση με την υπερμεγέθη αύξηση της οπής:

[math] DCR = \frac{d}{c} = \frac{(1.375)}{(1.5)} = 0.91667 [math]

DCR = 0.917 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 2: Αντοχή ολίσθησης των μπουλονιών (AISC 360-16 J3.8)

Η λαβή έχει μεγάλες τρύπες, και AISC 360-16 Το J3.2 επιτρέπει υπερμεγέθη τρύπες μόνο σε κρίσιμους στην ολίσθηση αρμούς. Έτσι τα μπουλόνια είναι προενταμένα και η δύναμη στήριξης μεταφέρεται από την τριβή μεταξύ της φλάντζας WT και της λαβής. Ο έλεγχος είναι ότι η άρθρωση δεν γλιστράει κάτω από το συντελεστή φορτίο.

Οπου [mathin] \phi = 0.85 [mathin] για μεγάλες τρύπες, [mathin] \mu = 0.5 [mathin] για επιφάνεια Β' κατηγορίας, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin], [mathin] h_{f} = 1 [mathin] γιατί δεν υπάρχουν πληρωτικά, [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin] για α 1 σε μπουλόνι Α490 (Πίνακας J3.1), [mathin] N_{s} = 1 [mathin] αεροπλάνο ολίσθησης, [mathin] n_{r} = 5 [mathin] και [mathin] n_{c} = 2 [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi\, \mu\, D_{u}\, h_{f}\, T_{b}\, N_{s}\, n_{r}\, n_{c} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (1) \times (64\,kip) \times (1) \times (5) \times (2) [math]

[math] \phi R_{n} = 307.36\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 307.36 κιπ = 0.813 < 1.0, Εντάξει

Ο ίδιος έλεγχος καλύπτει την τάση και τη συμπίεση, γιατί η δύναμη του νάρθηκα είναι 250 kip είτε με τον άλλο τρόπο.

Βήμα 3: Ρουλεμάν μπουλονιού και σχίσιμο στην πλάκα στήριξης (AISC 360-16 J3.10)

Τα κρίσιμα για την ολίσθηση μπουλόνια πρέπει ακόμα να ελεγχθούν για ρουλεμάν, γιατί αν ο σύνδεσμος γλιστρήσει, τα μπουλόνια καταλήγουν να φέρουν στις πλευρές των οπών τους. Σε τάση, το στήριγμα τραβάει τα μπουλόνια μακριά από τη δοκό, έτσι αντέχουν στο στόμιο προς το εξωτερικό του άκρο. Το μπουλόνι που βρίσκεται πλησιέστερα σε αυτή την άκρη έχει το λιγότερο υλικό μπροστά του.

Η οπή του αυλακιού είναι υπερμεγέθης, [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin]. Καθαρή απόσταση για το ακραίο μπουλόνι, με [mathin] L_{ev} = 1.5\,in [mathin]:

[math] l_{c1} = L_{ev} – \frac{d_{h}}{2} = (1.5\,in) – \frac{(1.25\,in)}{2} = 0.875\,in [math]

Καθαρή απόσταση μεταξύ των μπουλονιών, με [mathin] s_{r} = 3\,in [mathin]:

[math] l_{c2} = s_{r} – d_{h} = (3\,in) – (1.25\,in) = 1.75\,in [math]

Οπου [mathin] t_{gp} = 0.5\,in [mathin], [mathin] F_{u,gp} = 65\,ksi [mathin], [mathin] n_{r} = 5 [mathin], [mathin] n_{c} = 2 [mathin], [mathin] d_{b} = 1\,in [mathin] και [mathin] \phi = 0.75 [mathin]:

[math] \phi R_{n,tearout} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{gp} F_{u,gp}\, n_{c} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{gp} F_{u,gp}\, n_{c} \left( n_{r} – 1 \right) \right] [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times (0.875\,in),\, 2.4 \times (1\,in)\right) \times (0.5\,in) \times (65\,ksi) \times (2) + \min\left(1.2 \times (1.75\,in),\, 2.4 \times (1\,in)\right) \times (0.5\,in) \times (65\,ksi) \times (2) \times ((5) – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = 460.69\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 460.69 κιπ = 0.543 < 1.0, Εντάξει

Το σκίσιμο διέπει κάθε μπουλόνι, γιατί η υπερμεγέθης τρύπα τρώει τη σαφή απόσταση: 1.2 lc είναι παρακάτω 2.4 db τόσο για τα ακραία μπουλόνια όσο και για τα εσωτερικά μπουλόνια. Σε συμπίεση τα μπουλόνια αντέχουν προς τη δοκό, όπου υπάρχει περισσότερη γοητεία, οπότε η ένταση είναι η περίπτωση που έχει σημασία.

Βήμα 4: Ρουλεμάν μπουλονιού και σχίσιμο στο στήριγμα (AISC 360-16 J3.10)

Ο ίδιος έλεγχος ισχύει και για τη φλάντζα WT. Σε τάση ο νάρθηκας τραβιέται μακριά από τη δοκό, έτσι τα μπουλόνια του αντέχουν προς το άκρο του WT πλησιέστερα στη δοκό.

Το WT έχει τυπικές τρύπες, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin]:

[math] l_{c1} = L_{ev} – \frac{d_{h}}{2} = (1.5\,in) – \frac{(1.125\,in)}{2} = 0.9375\,in [math]

[math] l_{c2} = s_{r} – d_{h} = (3\,in) – (1.125\,in) = 1.875\,in [math]

Οπου [mathin] t_{f,br} = 0.855\,in [mathin] και [mathin] F_{u,br} = 65\,ksi [mathin]:

[math] \phi R_{n,tearout} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{f,br} F_{u,br}\, n_{c} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{f,br} F_{u,br}\, n_{c} \left( n_{r} – 1 \right) \right] [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times (0.9375\,in),\, 2.4 \times (1\,in)\right) \times (0.855\,in) \times (65\,ksi) \times (2) + \min\left(1.2 \times (1.875\,in),\, 2.4 \times (1\,in)\right) \times (0.855\,in) \times (65\,ksi) \times (2) \times ((5) – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = 844.05\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 844.05 κιπ = 0.296 < 1.0, Εντάξει

ο 0.855 σε WT φλάντζα είναι 1.7 φορές τόσο παχύ όσο το κουκούτσι, και η μικρότερη τυπική τρύπα αφήνει μεγαλύτερη απόσταση, έτσι το στήριγμα έχει σχεδόν διπλάσια φέρουσα ισχύ από το στέλεχος.

Βήμα 5: Διάτμηση μπλοκ της πλάκας ανάρτησης (AISC 360-16 J4.3)

Ένα μπλοκ της λαβής μπορεί να σκιστεί γύρω από τα μπουλόνια: διάτμηση κατά μήκος των γραμμών του μπουλονιού μέχρι την άκρη της λαβής, συν τάνυση κατά μήκος της ομάδας μπουλονιών. Με δύο γραμμές μπουλονιών υπάρχουν δύο σχήματα για έλεγχο. Το μοτίβο L ψαλιδίζεται κατά μήκος μιας γραμμής μπουλονιού και σκίζεται και στις δύο γραμμές μέχρι το πλευρικό άκρο της λαβής. Το σχέδιο U κόβεται κατά μήκος των γραμμών του μπουλονιού και σκίζεται μεταξύ τους. Ο πιο αδύναμος από τους δύο κυβερνά.

Μοτίβο L

Καθαρή επιφάνεια σε τάση, σε όλη την 5.5 στο μετρητή συν την απόσταση της ακμής της ακμής πέρα ​​από τη μακρινή γραμμή του μπουλονιού, [mathin] L_{eh,gp} = 2.3\,in [mathin]. Αυτή η απόσταση ακμών είναι ίδια με την απόσταση των άκρων του ίδιου του WT, (10.1 - 5.5)/2. Η διαδρομή τάνυσης διασχίζει μία πλήρη και μία μισή οπή, και κάθε τρύπα προσθέτει 1/16 για ζημιά κατά τη διάτρηση (Β4.3):

[math] A_{nt} = t_{gp} \left[ (n_{c}-2)\, s_{c} + g_{a} + L_{eh,gp} – (n_{c} – 0.5) \left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]

[math] A_{nt} = (0.5\,in) \times \left[ ((2)-2) \times (3\,in) + (5.5\,in) + (2.3\,in) – ((2) – 0.5) \times ((1.25\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 2.9156\,in^{2} [math]

Μεικτή επιφάνεια σε διάτμηση, κατά μήκος μιας γραμμής μπουλονιού από την άκρη της λαβής μέχρι το πιο απομακρυσμένο μπουλόνι:

[math] A_{gv} = t_{gp} \left[ L_{ev} + (n_{r}-1)\, s_{r} \right] = (0.5\,in) \times \left[ (1.5\,in) + ((5)-1) \times (3\,in) \right] = 6.75\,in^{2} [math]

Καθαρή επιφάνεια σε διάτμηση. Η αναφορά γράφει το μήκος διάτμησης ως το 15 σε μήκος νάρθηκα στο αγκύριο, [mathin] L_{br,gp} [mathin], μικρότερη απόσταση ενός άκρου, που είναι το ίδιο 13.5 σε όπως και στην ακαθάριστη περιοχή:

[math] A_{nv} = t_{gp} \left[ L_{br,gp} – L_{ev} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]

[math] A_{nv} = (0.5\,in) \times \left[ (15\,in) – (1.5\,in) – ((5) – 0.5) \times ((1.25\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 3.7969\,in^{2} [math]

Διατμητική αντοχή μπλοκ, με [mathin] U_{bs} = 1 [mathin] επειδή η τάση τάσης είναι ομοιόμορφη, [mathin] F_{u,gp} = 65\,ksi [mathin], [mathin] F_{y,gp} = 50\,ksi [mathin] και [mathin] \phi = 0.75 [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi \left( 0.6\, F_{u,gp} A_{nv} + U_{bs} F_{u,gp} A_{nt} \le 0.6\, F_{y,gp} A_{gv} + U_{bs} F_{u,gp} A_{nt} \right) [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left( 0.6 \times (65\,ksi) \times (3.7969\,in^{2}) + (1) \times (65\,ksi) \times (2.9156\,in^{2}) \le 0.6 \times (50\,ksi) \times (6.75\,in^{2}) + (1) \times (65\,ksi) \times (2.9156\,in^{2}) \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 253.2\,kip [math]

μοτίβο U

Καθαρή επιφάνεια σε τάση, μόνο μεταξύ των δύο γραμμών μπουλονιών, που διασχίζει μια τρύπα συνολικά (μισή τρύπα σε κάθε γραμμή):

[math] A_{nt} = t_{gp} \left[ (n_{c}-2)\, s_{c} + g_{a} – (n_{c} – 1) \left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]

[math] A_{nt} = (0.5\,in) \times \left[ ((2)-2) \times (3\,in) + (5.5\,in) – ((2) – 1) \times ((1.25\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 2.0937\,in^{2} [math]

Μικτά και καθαρά εμβαδά σε διάτμηση, τώρα κατά μήκος και των δύο γραμμών μπουλονιών:

[math] A_{gv} = 2\, t_{gp} \left[ L_{ev} + (n_{r}-1)\, s_{r} \right] = 2 \times (0.5\,in) \times \left[ (1.5\,in) + ((5)-1) \times (3\,in) \right] = 13.5\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2\, t_{gp} \left[ (n_{r}-1)\, s_{r} + L_{ev} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]

[math] A_{nv} = 2 \times (0.5\,in) \times \left[ ((5)-1) \times (3\,in) + (1.5\,in) – ((5) – 0.5) \times ((1.25\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 7.5937\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left( 0.6 \times (65\,ksi) \times (7.5937\,in^{2}) + (1) \times (65\,ksi) \times (2.0937\,in^{2}) \le 0.6 \times (50\,ksi) \times (13.5\,in^{2}) + (1) \times (65\,ksi) \times (2.0937\,in^{2}) \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 324.19\,kip [math]

Διάτμηση κυρίαρχου μπλοκ

[math] \phi R_{n} = \min\left( \phi R_{n},\, \phi R_{n} \right) = \min\left( (253.2\,kip),\, (324.19\,kip) \right) = 253.2\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 253.2 κιπ = 0.987 < 1.0, Εντάξει

Αυτός είναι ο πλησιέστερος έλεγχος στην πλευρά του νάρθηκα. Το σχέδιο L διέπει επειδή έχει μόνο ένα επίπεδο διάτμησης, και η καθαρή διάτμηση διέπει μέσα σε αυτό: ο 1 1/4 σε υπερμεγέθεις τρύπες παίρνουν 5.9 μέσα από το 13.5 σε μήκος διάτμησης.

Βήμα 6: Μπλοκ διάτμηση του νάρθηκα (AISC 360-16 J4.3)

Η φλάντζα WT μπορεί επίσης να σκιστεί. Εδώ τα μπλοκ είναι στο εξωτερικό: κάθε γραμμή μπουλονιού ψαλιδίζεται κατά μήκος του μέχρι το τέλος του WT, και σκίζεται στην άκρη της φλάντζας δίπλα της. Δύο μπλοκ σχήματος L αποτυγχάνουν μαζί, ένα κάθε πλευρά του στελέχους.

Καθαρή επιφάνεια σε τάση, από κάθε γραμμή μπουλονιού προς τα έξω στο άκρο της φλάντζας, με το πλάτος της φλάντζας μείον το μετρητή και μία τρύπα συνολικά, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin]:

[math] A_{nt} = t_{f,br} \left[ b_{f,br} – g_{a} – (n_{c} – 1) \left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]

[math] A_{nt} = (0.855\,in) \times \left[ (10.1\,in) – (5.5\,in) – ((2) – 1) \times ((1.125\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 2.9177\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2\, t_{f,br} \left[ L_{ev} + (n_{r}-1)\, s_{r} \right] = 2 \times (0.855\,in) \times \left[ (1.5\,in) + ((5)-1) \times (3\,in) \right] = 23.085\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2\, t_{f,br} \left( L_{ev} + (n_{r}-1)\, s_{r} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right) [math]

[math] A_{nv} = 2 \times (0.855\,in) \times \left( (1.5\,in) + ((5)-1) \times (3\,in) – ((5) – 0.5) \times ((1.125\,in) + (0.0625\,in)) \right) = 13.947\,in^{2} [math]

Με [mathin] F_{u,br} = 65\,ksi [mathin], [mathin] F_{y,br} = 50\,ksi [mathin], [mathin] U_{bs} = 1 [mathin] και [mathin] \phi = 0.75 [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi \left( 0.6\, F_{u,br} A_{nv} + U_{bs} F_{u,br} A_{nt} \le 0.6\, F_{y,br} A_{gv} + U_{bs} F_{u,br} A_{nt} \right) [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left( 0.6 \times (65\,ksi) \times (13.947\,in^{2}) + (1) \times (65\,ksi) \times (2.9177\,in^{2}) \le 0.6 \times (50\,ksi) \times (23.085\,in^{2}) + (1) \times (65\,ksi) \times (2.9177\,in^{2}) \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 550.19\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 550.19 κιπ = 0.454 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 7: Πλάκα με πλάκα σε τάνυση στο τμήμα Whitmore (AISC 360-16 J4.1)

Η δύναμη σύσφιξης εισέρχεται στο στόμιο μέσω των μπουλονιών και απλώνεται καθώς ταξιδεύει κατά μήκος της πλάκας. Το τμήμα Whitmore είναι το πραγματικό πλάτος που δέχεται αυτή τη δύναμη στην τελευταία σειρά μπουλονιών: γραμμές που χαράσσονται στις 30° από τα εξωτερικά μπουλόνια της πρώτης σειράς, μετρημένο στην τελευταία σειρά (Εγχειρίδιο AISC Μέρος 9, Σύκο. 9-1). Η λαβή δεν πρέπει να υποχωρεί σε αυτό το πλάτος, και δεν πρέπει να σπάσει σε αυτό το πλάτος μείον τις τρύπες.

Whitmore πλάτος

Η ομάδα μπουλονιών είναι [mathin] L_{br} = (n_{r}-1)\, s_{r} = 12\,in [mathin] μακρύς, και οι δύο γραμμές του είναι [mathin] W_{br} = g_{a} = 5.5\,in [mathin] χώρια. Στην έκθεση, [mathin] W [mathin] σε αυτό το βήμα είναι το πλάτος Whitmore, όχι το μέγεθος της συγκόλλησης:

[math] W = 2\, L_{br} \tan(\theta) + W_{br} = 2 \times (12\,in) \times \tan((30)) + (5.5\,in) = 19.356\,in [math]

Το στόμιο εδώ είναι αρκετά μεγάλο για να πάρει το πλήρες άπλωμα 30° και στις δύο πλευρές, έτσι κανένα μέρος του πλάτους Whitmore δεν τρέχει από την πλάκα.

Υποχώρηση τάσης (Εξ. J4-1)

Με [mathin] \phi = 0.9 [mathin], [mathin] F_{y,gp} = 50\,ksi [mathin] και [mathin] t_{gp} = 0.5\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{y,gp}\, t_{gp}\, W = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.5\,in) \times (19.356\,in) = 435.52\,kip [math]

Ρήξη τάσης (Εξ. J4-2)

Το καθαρό πλάτος αφαιρεί τις δύο μεγάλες τρύπες στην τελευταία σειρά, [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin], με [mathin] \phi = 0.75 [mathin] και [mathin] F_{u,gp} = 65\,ksi [mathin]:

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{u,gp}\, t_{gp} \left[ W – n_{c}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]

[math] \phi R_{n,tr} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.5\,in) \times \left[ (19.356\,in) – (2) \times ((1.25\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 407.83\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( \phi R_{n,ty},\, \phi R_{n,tr} \right) = \min\left( (435.52\,kip),\, (407.83\,kip) \right) = 407.83\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 407.83 κιπ = 0.613 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 8: Νάρθηκας σε ρήξη τάσης με υστέρηση διάτμησης (AISC 360-16 D3, J4.1)

Μόνο η φλάντζα του WT είναι βιδωμένη, έτσι η δύναμη στο στέλεχος πρέπει να ρέει στη φλάντζα κοντά στη σύνδεση. Αυτή η άνιση τάση είναι η διατμητική υστέρηση, και η AISC το χειρίζεται με τον παράγοντα U, που μειώνει την καθαρή επιφάνεια.

Από τον Πίνακα Δ3.1, Υπόθεση 2, με το κέντρο του WT [mathin] \bar{y} = 1.39\,in [mathin] μετριέται από τη βιδωμένη επιφάνεια της φλάντζας και το μήκος σύνδεσης [mathin] (n_{r} – 1)\, s_{r} = 12\,in [mathin]:

[math] U = 1 – \frac{\bar{y}}{(n_{r} – 1)\, s_{r}} = 1 – \frac{(1.39\,in)}{((5) – 1) \times (3\,in)} = 0.88421 [math]

Η περιοχή του διχτυού αφαιρεί τις δύο οπές σε μία σειρά από τη φλάντζα. Οπου [mathin] A_{br} = 12\,in^{2} [mathin], [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], [mathin] t_{f,br} = 0.855\,in [mathin], [mathin] F_{u,br} = 65\,ksi [mathin] και [mathin] \phi = 0.75 [mathin]:

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{u,br}\, U \left[ A_{br} – n_{c}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{f,br} \right] [math]

[math] \phi R_{n,tr} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.88421) \times \left[ (12\,in^{2}) – (2) \times ((1.125\,in) + (0.0625\,in)) \times (0.855\,in) \right] = 429.73\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 429.73 κιπ = 0.582 < 1.0, Εντάξει

Η ομάδα μακριών μπουλονιών κρατά το U ψηλά. Η ολική απόδοση του νάρθηκα είναι μέρος του σχεδιασμού του μέλους, οπότε δεν επαναλαμβάνεται εδώ.

Βήμα 9: Πλάκα πλάκας σε λυγισμό συμπίεσης (AISC 360-16 J4.4, Ε3)

Όταν ένας νάρθηκας είναι σε συμπίεση, σπρώχνει το στέλεχος προς τη δοκό. Η λωρίδα της λαβής μεταξύ της τελευταίας σειράς μπουλονιών και της φλάντζας της δοκού μπορεί να λυγίσει έξω από το επίπεδο, οπότε ελέγχεται ως στήλη με διατομή το πλάτος Whitmore.

Το μήκος λυγισμού είναι το 7 φαίνεται στο σχέδιο, από τη σειρά μπουλονιών που βρίσκεται πλησιέστερα στη δοκό στη φλάντζα της δοκού, μετρημένο κατά μήκος του νάρθηκα. Η αναφορά χαρακτηρίζει το μήκος του στήριγμα χωρίς στήριξη, [mathin] L_{b,br} = 7\,in [mathin]. Η λαβή είναι συγκολλημένη στη δοκό μόνο στη μία άκρη και το ελεύθερο άκρο της μπορεί να ταλαντεύεται εκτός επιπέδου με τα σιδεράκια, έτσι παίρνει η έκθεση [mathin] K = 1.2 [mathin]. Για ένα συμπαγές ορθογώνιο, [mathin] r = t_{gp}/\sqrt{12} = 0.14434\,in [mathin]:

[math] \frac{KL}{r} = \frac{(1.2) \times (7\,in)}{(0.5\,in)/\sqrt{12}} = 58.197 [math]

Από [mathin] KL/r \gt 25 [mathin], Το J4.4 στέλνει την επιταγή στο Κεφάλαιο Ε. Ελαστική τάση λυγισμού:

[math] F_{e} = \frac{\pi^{2} E}{\left( \frac{KL}{r} \right)^{2}} = \frac{\pi^{2} \times (29000\,ksi)}{((58.197))^{2}} = 84.508\,ksi [math]

[math] 4.71 \sqrt{\frac{E}{F_{y}}} = 113.43 [math]

Από [mathin] KL/r \le 4.71\sqrt{E/F_{y}} [mathin], ισχύει η ανελαστική εξίσωση Ε3-2:

[math] F_{cr} = \left( 0.658^{\frac{F_{y,gp}}{F_{e}}} \right) F_{y,gp} = \left( 0.658^{\frac{(50\,ksi)}{(84.508\,ksi)}} \right) \times (50\,ksi) = 39.032\,ksi [math]

Με [mathin] \phi = 0.9 [mathin] και το πλάτος Whitmore [mathin] W = 19.356\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{cr}\, t_{gp}\, W = (0.9) \times (39.032\,ksi) \times (0.5\,in) \times (19.356\,in) = 339.98\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 339.98 κιπ = 0.735 < 1.0, Εντάξει

Η λεπτότητα κοστίζει περίπου 22% της τάσης διαρροής εδώ. Η μετακίνηση των μπουλονιών πιο κοντά στη δοκό κονταίνει το L, και μια πιο χοντρή λαβή ανεβάζει το r κατευθείαν.

Βήμα 10: Ελάχιστο μέγεθος συγκόλλησης φιλέτου στη δοκό (AISC 360-16 J2.2b)

Μια συγκόλληση φιλέτου που είναι πολύ μικρή για τα μέρη που ενώνει μπορεί να σπάσει καθώς κρυώνει, επειδή το παχύτερο μέρος αντλεί θερμότητα από αυτό πολύ γρήγορα. Ο πίνακας J2.4 ορίζει το ελάχιστο από το λεπτότερο τμήμα που ενώνεται. Εδώ αυτό είναι το 1/2 σε τσαμπουκά, που πέφτει στο over 1/4 σε 1/2 σε μπάντα, άρα το ελάχιστο είναι 3/16 σε.

[math] DCR = \frac{d}{c} = \frac{(0.188)}{(0.188)} = 1 [math]

DCR = 1.000, Εντάξει

Μια αναλογία του 1.000 εδώ λέει μόνο το 3/16 σε συγκόλληση είναι ακριβώς το μικρότερο επιτρεπόμενο μέγεθος. Το αν είναι αρκετά δυνατό είναι το επόμενο βήμα.

Βήμα 11: Συγκόλληση με αυλάκι με δοκό (AISC 360-16 J2.4, Οδηγός σχεδίασης AISC 29)

Η λαβή είναι συγκολλημένη στη φλάντζα της δοκού με α 3/16 σε φιλέτο από κάθε πλευρά. Οι δύο δυνάμεις στερέωσης φτάνουν στην ακμή της ακμής ως κανονική δύναμη, μια διάτμηση κατά μήκος της δοκού και μια στιγμή, και η συγκόλληση φέρει και τα τρία μαζί. Αυτό το βήμα επιλύει τις δυνάμεις του στηρίγματος στο άκρο της ακμής, βρίσκει το χειρότερο φορτίο στη συγκόλληση, και ελέγχει τη συγκόλληση σε αυτήν.

Όριο βασικού μετάλλου στο μέγεθος συγκόλλησης (Εγχειρίδιο AISC Εξ. 9-2)

Η λαβή έχει συγκόλληση και στις δύο όψεις, οπότε το μισό του πάχος στηρίζει κάθε συγκόλληση. Με [mathin] t_{f,g} = 0.63\,in [mathin], [mathin] F_{u,g} = 65\,ksi [mathin], [mathin] t_{gp} = 0.5\,in [mathin] και [mathin] F_{u,gp} = 65\,ksi [mathin]:

[math] D_{max} = \frac{t_{f,g} F_{u,g} \le \frac{t_{gp}}{2} F_{u,gp}}{3.09\,kip/in \times F_{EXX}/F_{E70XX}} = \frac{(0.63\,in) \times (65\,ksi) \le (0.25\,in) \times (65\,ksi)}{(3.09\,kip/in) \times (1)} = 5.2589 [math]

Αυτό είναι 5.2589 δέκατα έκτα, σχετικά με 0.329 σε, άρα το γεμάτο 3/16 στις συγκολλήσεις.

Αποτελεσματικό μήκος συγκόλλησης

Το κουκούτσι τρέχει [mathin] L_{WT} = 43\,in [mathin] κατά μήκος της δοκού. Κάθε μία από τις δύο γραμμές συγκόλλησης μειώνεται κατά 2 W για τα άκρα:

[math] L_{w} = 2 \left[ L_{WT} – 2W \right] = 2 \times \left[ (43\,in) – 2 \times (0.1875\,in) \right] = 85.25\,in [math]

Δυνάμεις στο άκρο του ακροφυσίου

Κάθε δύναμη στήριξης χωρίζεται σε μια συνιστώσα κάθετη στη δοκό, [mathin] P \sin\theta [mathin], και ένα κατά μήκος του, [mathin] P \cos\theta [mathin]. Η αναφορά λαμβάνει την κανονική δύναμη ως τη μεγαλύτερη που προσφέρει οποιοσδήποτε νάρθηκας, τάση ή συμπίεση:

[math] N_{br} = \max\left[ T_{u,l,br} \sin(\theta_{l,br}),\, C_{u,l,br} \sin(\theta_{l,br}),\, T_{u,r,br} \sin(\theta_{r,br}),\, C_{u,r,br} \sin(\theta_{r,br}) \right] = (250\,kip) \times \sin((60)) = 216.51\,kip [math]

Η διάτμηση κατά μήκος της δοκού είναι το άθροισμα των δύο οριζόντιων στοιχείων με το ένα στήριγμα σε τάση και το άλλο σε συμπίεση, που είναι η συνηθισμένη περίπτωση πλευρικού φορτίου για ένα chevron. Στη συνέχεια, και τα δύο στοιχεία δείχνουν με τον ίδιο τρόπο:

[math] V_{br} = \max\left[ T_{u,l,br} \cos(\theta_{l,br}) + C_{u,r,br} \cos(\theta_{r,br}),\, C_{u,l,br} \cos(\theta_{l,br}) + T_{u,r,br} \cos(\theta_{r,br}) \right] [math]

[math] V_{br} = (250\,kip) \times \cos((60)) + (250\,kip) \times \cos((60)) = 250\,kip [math]

Σε αυτήν την περίπτωση τάσης και συμπίεσης τα δύο κατακόρυφα εξαρτήματα ακυρώνονται. Σύζευξη του 250 ψαλίδα με γεμάτη 216.51 Η κανονική δύναμη από το ένα στήριγμα είναι ένα περίβλημα που καλύπτει επίσης άνισες δυνάμεις του νάρθηκα.

Η στιγμή έχει δύο μέρη, ακολουθώντας τον Οδηγό Σχεδίασης AISC 29, Παράδειγμα 5.9. Το πρώτο είναι η κανονική δύναμη επί τη μετατόπισή της από τη μέση της συγκόλλησης, το οποίο είναι μηδέν εδώ επειδή τρέχει το gusset 21.5 σε κάθε πλευρά του σημείου εργασίας. Το δεύτερο προέρχεται από την ψαλίδα. Οι οριζόντιες δυνάμεις στήριξης συναντώνται στο σημείο εργασίας στον κεντρικό άξονα της δοκού, [mathin] d_{g}/2 = 9.05\,in [mathin] κάτω από το άκρο της ακμής, οπότε η μετακίνηση τους μέχρι την άκρη προσθέτει [mathin] V_{br}\, d_{g}/2 [mathin]:

[math] M_{br} = \frac{N_{br} \left| L_{w1} – L_{w2} \right|}{2} + \frac{V_{br}\, d_{g}}{2} = \frac{(216.51\,kip) \times |(21.5\,in) – (21.5\,in)|}{2} + \frac{(250\,kip) \times (18.1\,in)}{2} = 188.54\,kip{\cdot}ft [math]

Αυτό είναι 2262.5 κοτόπουλο. Η ροπή προσθέτει στην κανονική δύναμη στο ένα άκρο της συγκόλλησης και αφαιρεί στο άλλο. Η αναφορά μετατρέπει τη ροπή σε ισοδύναμη κανονική δύναμη χρησιμοποιώντας το μέτρο πλαστικής διατομής των δύο γραμμών συγκόλλησης, [mathin] L_{w}^{2}/8 [mathin], που δίνει στην κορυφή κανονικό φορτίο:

[math] N_{br,T} = \frac{8\, M_{br}}{L_{w}} + N_{br} = \frac{8 \times (188.54\,kip{\cdot}ft)}{(85.25\,in)} + (216.51\,kip) = 428.82\,kip [math]

Η στιγμή μετατρέπεται σε kip-in (× 12) μέσα σε αυτό το κλάσμα. Το προκύπτον στην κορυφή και η γωνία του ως προς τον άξονα συγκόλλησης:

[math] R = \sqrt{\left( N_{br,T} \right)^{2} + \left( V_{br} \right)^{2}} = \sqrt{((428.82\,kip))^{2} + ((250\,kip))^{2}} = 496.38\,kip [math]

[math] \theta = \tan^{-1}\left| \frac{N_{br,T}}{V_{br}} \right| = \tan^{-1}\left| \frac{(428.82\,kip)}{(250\,kip)} \right| = 59.758 [math]

Συντελεστής ολκιμότητας συγκόλλησης

Το φορτίο στη συγκόλληση δεν είναι ομοιόμορφο. Στο ένα άκρο κορυφώνεται και στο άλλο δεν πέφτει σχεδόν καθόλου. Οι συγκολλήσεις φιλέτου έχουν περιορισμένη ολκιμότητα, έτσι AISC Design Guide 29 και AISC Εγχειρίδιο Μέρος 13 σχεδιάστε μια συγκόλληση ακμής ακμής για το μεγαλύτερο από το φορτίο αιχμής και 1.25 φορές ο μέσος όρος της αιχμής και των ελάχιστων φορτίων. ο 1.25 αφήνει τη συγκόλληση να ανακατανέμει το φορτίο πριν σπάσει.

Στο άκρο χαμηλής τάσης η κάμψη αφαιρείται από την κανονική δύναμη:

[math] N_{br,min} = \left| N_{br} – \frac{8\, M_{br}}{L_{w}} \right| = \left| (216.51\,kip) – \frac{8 \times (188.54\,kip{\cdot}ft)}{(85.25\,in)} \right| = 4.1896\,kip [math]

[math] R_{min} = \sqrt{\left( N_{br,min} \right)^{2} + \left( V_{br} \right)^{2}} = \sqrt{((4.1896\,kip))^{2} + ((250\,kip))^{2}} = 250.04\,kip [math]

[math] R_{w} = \max\left( R,\, 1.25\, \frac{R + R_{min}}{2} \right) = \max\left( (496.38\,kip),\, 1.25 \times \frac{(496.38\,kip) + (250.04\,kip)}{2} \right) = 496.38\,kip [math]

Η μέση τιμή είναι 466.51 δέρμα μόσχου ακατέργαστου, άρα η κορυφή κυβερνά.

Αντοχή συγκόλλησης (Εξ. J2-4)

Το προκύπτον είναι στις 59,758° ως προς τη συγκόλληση, άρα ο παράγοντας κατεύθυνσης [mathin] 1 + 0.5 \sin^{1.5}\theta [mathin] προσθέτει περίπου 40% στη δύναμη. Με [mathin] \phi = 0.75 [mathin] και [mathin] F_{EXX} = 70\,ksi [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX} \frac{\sqrt{2}}{2} \left( W \le \frac{D_{max}}{16} \right) \left[ 1 + 0.5 \left( \sin\theta \right)^{1.5} \right] L_{w} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times 0.6 \times (70\,ksi) \times \frac{\sqrt{2}}{2} \times \left( (0.1875\,in) \le \frac{(5.2589)}{(16)} \right) \times \left[ 1 + 0.5 \times (\sin(59.758))^{1.5} \right] \times (85.25\,in) [math]

[math] \phi R_{n} = 498.98\,kip [math]

DCR = 496.38 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 498.98 κιπ = 0.995 < 1.0, Εντάξει

Αυτός είναι ο έλεγχος που διέπει ολόκληρη τη σύνδεση. Σχεδόν το ήμισυ του μέγιστου κανονικού φορτίου, 212.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου, προέρχεται από τη στιγμή, και αυτή η στιγμή υπάρχει μόνο επειδή το σημείο εργασίας είναι 9.05 κάτω από τη συγκόλληση. Το βασικό μέταλλο θα επέτρεπε μια συγκόλληση μέχρι περίπου 5/16 σε, έτσι α 1/4 στο φιλέτο είναι ο απλούστερος τρόπος για να κερδίσετε περιθώριο.

Βήμα 12: Πλάκα πλάκας σε διάτμηση που υποχωρεί κατά μήκος της δοκού (AISC 360-16 J4.2)

Η οριζόντια δύναμη, [mathin] V_{br} = 250\,kip [mathin], διέρχεται μέσω της συγκολλημένης ακμής του ακροφυσίου ως διάτμηση. Το μικτό τμήμα κατά μήκος αυτής της άκρης δεν πρέπει να υποχωρεί.

Με [mathin] L_{WT} = 43\,in [mathin], [mathin] t_{gp} = 0.5\,in [mathin], [mathin] F_{y,gp} = 50\,ksi [mathin] και [mathin] \phi = 1 [mathin]:

[math] A_{gv} = L_{WT}\, t_{gp} = (43\,in) \times (0.5\,in) = 21.5\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{y,gp} A_{gv} = (1) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (21.5\,in^{2}) = 645\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 645 κιπ = 0.388 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 13: Πλάκα πλάκας σε τάση που υποχωρεί κατά μήκος της δοκού (AISC 360-16 J4.1)

Η κανονική δύναμη και η στιγμή θέτουν το συγκολλημένο άκρο της λαβής σε τάση, υψηλότερο στο ένα άκρο. Ακολουθώντας τον Οδηγό Σχεδίασης AISC 29, Παράδειγμα 5.3, η αναφορά προσθέτει τα δύο ως κανονικές τάσεις στο άκρο και μετατρέπει την κορυφή ξανά σε ισοδύναμη δύναμη πάνω από το πλήρες άκρο.

Το φυσιολογικό άγχος είναι [mathin] N/(t\,l) + M/(t\,l^{2}/4) [mathin]. Πολλαπλασιάζοντας με [mathin] t\,l [mathin], με [mathin] l = L_{WT} = 43\,in [mathin]:

[math] N_{e} = \left| N_{br} \right| + \frac{4 \left| M_{br} \right|}{L_{WT}} = |(216.51\,kip)| + \frac{4 \times |(188.54\,kip{\cdot}ft)|}{(43\,in)} = 426.97\,kip [math]

Αυτό είναι ελαφρώς κάτω από τη συγκόλληση 428.82 kip γιατί χρησιμοποιεί το 43 σε ακραίο άκρο παρά το 85.25 σε αποτελεσματική διαίρεση συγκόλλησης σε δύο γραμμές. Με [mathin] \phi = 0.9 [mathin]:

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{y,gp}\, t_{gp}\, L_{WT} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.5\,in) \times (43\,in) = 967.5\,kip [math]

DCR = 426.97 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 967.5 κιπ = 0.441 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 14: Τοπικός ακρωτηριασμός ιστού δοκών και τοπική απόδοση (AISC 360-16 J10.3, J10.2)

Η λαβή παρέχει μια συγκεντρωμένη δύναμη στη φλάντζα της δοκού πάνω από αυτήν 43 σε μήκος. Όταν οι τιράντες πιέζουν προς τα πάνω στη δοκό, ο ιστός της δοκού πάνω από το στόμιο μπορεί να υποχωρήσει τοπικά ή να τσαλακωθεί (σακατεύω). Η ζήτηση είναι το μέγιστο κανονικό φορτίο από το Step 11, [mathin] N_{br,T} = 428.82\,kip [mathin].

Τοπική ανάπηρη του Ιστού (Εξ. J10-4)

Με [mathin] \phi = 0.75 [mathin], [mathin] t_{w,g} = 0.39\,in [mathin], μήκος ρουλεμάν [mathin] L_{WT} = 43\,in [mathin], [mathin] d_{g} = 18.1\,in [mathin], [mathin] t_{f,g} = 0.63\,in [mathin], [mathin] F_{y,g} = 50\,ksi [mathin] και [mathin] Q_{f} = 1 [mathin]:

[math] \phi R_{n,wlc} = \phi\, 0.8 \left( t_{w,g} \right)^{2} \left[ 1 + 3 \left( \frac{L_{WT}}{d_{g}} \right) \left( \frac{t_{w,g}}{t_{f,g}} \right)^{1.5} \right] \sqrt{\frac{E\, F_{y,g}\, t_{f,g}}{t_{w,g}}}\, Q_{f} [math]

[math] \phi R_{n,wlc} = (0.75) \times 0.8 \times ((0.39\,in))^{2} \times \left[ 1 + 3 \times \left( \frac{(43\,in)}{(18.1\,in)} \right) \times \left( \frac{(0.39\,in)}{(0.63\,in)} \right)^{1.5} \right] \times \sqrt{\frac{(29000\,ksi) \times (50\,ksi) \times (0.63\,in)}{(0.39\,in)}} \times (1) [math]

[math] \phi R_{n,wlc} = 624.51\,kip [math]

Web τοπική απόδοση (Εξ. J10-2)

Η δύναμη εξαπλώνεται μέσω της φλάντζας και του φιλέτου σε α 2.5:1 κλίση σε κάθε πλευρά, έτσι ο ιστός υποχωρεί [mathin] 5k + l_{b} [mathin]. Με [mathin] \phi = 1 [mathin] και [mathin] k_{des,g} = 1.03\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n,wly} = \phi\, F_{y,g}\, t_{w,g} \left( 5\, k_{des,g} + L_{WT} \right) = (1) \times (50\,ksi) \times (0.39\,in) \times \left( 5 \times (1.03\,in) + (43\,in) \right) = 938.92\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( \phi R_{n,wlc},\, \phi R_{n,wly} \right) = \min\left( (624.51\,kip),\, (938.92\,kip) \right) = 624.51\,kip [math]

DCR = 428.82 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 624.51 κιπ = 0.687 < 1.0, Εντάξει

Το W18x55 έχει ένα λεπτό 0.39 στον ιστό, άρα η ανάπηρη διέπει με μεγάλη διαφορά. ο 43 στο gusset απλώνει τη δύναμη αρκετά καλά ώστε να μην χρειάζεται ενισχυτικό.

Περίληψη των ελέγχων

Οι έλεγχοι στην πλευρά του νάρθηκα είναι οι ίδιοι για τα αριστερά και τα δεξιά.

Η σύνδεση περνάει από κάθε έλεγχο αυτού του σχεδιασμού σύνδεσης με νάρθηκες chevron. Η συγκόλληση γωνιακής δοκού διέπεται στο 0.995, οδηγείται από τη στιγμή από το σημείο εργασίας που κάθεται στο μισό βάθος της δοκού κάτω από τη συγκόλληση. Στην πλευρά του νάρθηκα, Η διάτμηση του μπλοκ του ακροφυσίου είναι η επόμενη στο 0.987, από το σχέδιο L μέσα από τις υπερμεγέθεις τρύπες. Το ελάχιστο μέγεθος συγκόλλησης φαίνεται 1.000 μόνο επειδή η συγκόλληση είναι ακριβώς το ελάχιστο του πίνακα J2.4.

Τι να αλλάξετε εάν αποτύχει ένας έλεγχος

• Συγκόλληση στη δοκό: χρησιμοποιήστε ένα μεγαλύτερο φιλέτο (το βασικό μέταλλο επιτρέπει μέχρι περίπου 5/16 εδώ μέσα) ή μακρύνει το στόμιο. Μια μεγαλύτερη λαβή προσθέτει μήκος συγκόλλησης και μειώνει ταυτόχρονα τον όρο 8M/Lw.
• Διάτμηση μπλοκ της λαβής: προσθέστε μια σειρά μπουλονιών, που επιμηκύνει τα επίπεδα διάτμησης, ή αυξήστε την απόσταση των άκρων από την εξωτερική γραμμή του μπουλονιού μέχρι την άκρη του άκρου. Τυπικές τρύπες αντί για υπερμεγέθη τρύπες στο στόμιο προσθέτουν περιοχή διχτυού.
• Αντοχή στην ολίσθηση: προσθέστε μπουλόνια, χρησιμοποιήστε ένα μεγαλύτερο μπουλόνι, ή χρησιμοποιήστε τυπικές τρύπες στο στόμιο, που σηκώνει φ από 0.85 προς το 1.00.
• Ρουλεμάν και σχίσιμο: αυξήστε την τελική απόσταση ή την απόσταση των μπουλονιών, ή χρησιμοποιήστε ένα παχύτερο κάλυμμα.
• Ρήξη τάσης νάρθηκα: επιμηκύνετε την ομάδα μπουλονιών για να ανυψώσετε U, ή χρησιμοποιήστε ένα βαρύτερο WT.
• Τάνυση ή συμπίεση του ακροφυσίου: ένα πιο χοντρό κότσι ανεβάζει και τα δύο. Μια μακρύτερη ομάδα μπουλονιών διευρύνει το τμήμα Whitmore, και μετακινώντας τα μπουλόνια πιο κοντά στη δοκό μειώνεται το μήκος λυγισμού.
• Ιστός δοκών: επιμηκύνετε το στόμιο για να εξαπλωθεί η δύναμη, ή προσθέστε ένα ζευγάρι ενισχυτικά ιστού στο σημείο εργασίας.

Συχνές ερωτήσεις

Τι είναι ένα στήριγμα chevron?

Το στήριγμα chevron είναι ένα ζευγάρι διαγώνιων τιράντες που συναντώνται στη μέση μιας δοκού, σχηματίζοντας ένα ανεστραμμένο V (ή ένα V όταν συναντώνται στη δοκό από κάτω). Κάτω από πλευρικό φορτίο ο ένας νάρθηκας είναι σε τάση και ο άλλος σε συμπίεση, και τα οριζόντια συστατικά τους αθροίζονται στη δοκό. Επειδή κάθε νάρθηκας μπορεί να αντιστραφεί, Αυτό το παράδειγμα σχεδιάζει και τα δύο σιδεράκια για 250 kip σε ένταση και 250 kip σε συμπίεση.

Γιατί υπάρχει μια στιγμή στη συγκόλληση του ακροφυσίου όταν η λαβή είναι κεντραρισμένη?

Οι γραμμές στήριξης συναντώνται σε ένα σημείο εργασίας στην κεντρική γραμμή της δοκού, 9.05 κάτω από το άκρο της λαβής. Οι οριζόντιες δυνάμεις στήριξης δρουν σε αυτό το σημείο, και η μετακίνησή τους στη συγκόλληση προσθέτει μια ροπή ίση με την οριζόντια δύναμη επί το ήμισυ του βάθους της δοκού: 250 kip × 9.05 σε = 2262.5 κοτόπουλο, ή 188.54 kip-ft. Το κεντράρισμα της λαβής στο σημείο εργασίας αφαιρεί τη στιγμή από την κανονική δύναμη, αλλά όχι αυτό.

Γιατί είναι η κανονική δύναμη 216.51 kip και όχι το άθροισμα και των δύο νάρθηκες?

Με το ένα στήριγμα σε τάση και το άλλο σε συμπίεση, τα κατακόρυφα στοιχεία είναι ίσα και αντίθετα, οπότε ακυρώνουν στο σημείο εργασίας. Η αναφορά λαμβάνει το μεγαλύτερο κατακόρυφο στοιχείο που μπορεί να προσφέρει ένας νάρθηκας, 250 kip × sin 60° = 216.51 δέρμα μόσχου ακατέργαστου, και το ζευγαρώνει με την πλήρη οριζόντια δύναμη και από τα δύο σιδεράκια. Αυτός ο φάκελος καλύπτει περιπτώσεις όπου οι δυνάμεις του σιδερώματος δεν είναι ίσες. Εάν και τα δύο σιδεράκια θα μπορούσαν να είναι σε συμπίεση ταυτόχρονα, θα πρόσθεταν τα κατακόρυφα στοιχεία τους, οπότε η υπόθεση χρειάζεται τον δικό της έλεγχο.

Γιατί οι βίδες είναι κρίσιμες?

Η λαβή έχει μεγάλες τρύπες, που δίνουν στο erector ανοχή για να εφαρμόζει τα σιδεράκια. AISC 360-16 Το J3.2 επιτρέπει υπερμεγέθη τρύπες μόνο σε κρίσιμες συνδέσεις ολίσθησης, έτσι τα μπουλόνια είναι προενταμένα και οι επιφάνειες στεγανοποίησης προετοιμάζονται για την Κλάση Β. Ένας νάρθηκας που αντιστρέφεται μεταξύ τάσης και συμπίεσης επωφελείται επίσης από μια άρθρωση που δεν γλιστράει μπρος-πίσω. Τα κρίσιμα για την ολίσθηση μπουλόνια εξακολουθούν να ελέγχονται για ρουλεμάν και σχίσιμο, όπως στα Βήματα 3 και 4.

Τι είναι η ενότητα Whitmore?

Το τμήμα Whitmore είναι το πραγματικό πλάτος της λαβής που αντιστέκεται στη δύναμη στήριξης στο άκρο της ομάδας μπουλονιών. Το βρίσκετε τραβώντας γραμμές στις 30° από τα εξωτερικά μπουλόνια της πρώτης σειράς και μετρώντας τα κατά μήκος τους στην τελευταία σειρά. Εδώ είναι αυτό 2 × 12 × μαύρισμα 30° συν το 5.5 στο gage, 19.356 σε. Εάν το άκρο της λαβής κόβει αυτές τις γραμμές, μόνο το πιάτο που υπάρχει στην πραγματικότητα μετράει.

Γιατί είναι K = 1.2 που χρησιμοποιείται για λυγισμό γωνιών?

Η λαβή είναι συγκολλημένη στη δοκό κατά μήκος της μίας άκρης, και το άκρο του στηρίγματος είναι ελεύθερο να μετακινηθεί εκτός επιπέδου. Αυτή είναι μια στήλη που δεν περιστρέφεται και στα δύο άκρα, αλλά είναι ελεύθερη να μεταφραστεί στο ένα, για το οποίο το Σχόλιο AISC δίνει ένα συνιστώμενο Κ από 1.2. Ένα γωνιακό στέλεχος που συνδέεται τόσο σε μια δοκό όσο και σε μια κολόνα συγκρατείται σε δύο άκρες και συνήθως δίνεται χαμηλότερο K.

Τι άλλο πρέπει να ελεγχθεί στη δοκό?

Αυτός ο σχεδιασμός σύνδεσης καλύπτει τον ιστό της δοκού κάτω από τη δύναμη ακμής. Η ίδια η δοκός πρέπει επίσης να σχεδιαστεί ως μέλος για τις δυνάμεις του στηρίγματος, συμπεριλαμβανομένης τυχόν μη ισορροπημένης κατακόρυφης δύναμης όταν τα σιδεράκια δεν φέρουν ίσα φορτία. Όταν η λαβή κατεβάσει τη φλάντζα, τοπική κάμψη φλάντζας (AISC 360-16 J10.1) αξίζει επίσης να ελέγξετε. Σε σεισμικά ειδικά ομόκεντρα κουφώματα, AISC 341 προσθέτει απαιτήσεις σχεδιασμού χωρητικότητας για τη δοκό και τη σύνδεση.

Πώς θα άλλαζε αυτό για το AISC ASD αντί για το LRFD?

Οι οριακές καταστάσεις και οι ονομαστικές αντοχές είναι πανομοιότυπες. Με το AISC ASD συγκρίνετε τη δύναμη στήριξης σε επίπεδο υπηρεσίας με την ονομαστική αντοχή διαιρούμενη με έναν παράγοντα ασφαλείας αντί να πολλαπλασιαστεί με έναν παράγοντα αντίστασης. Ένας παράγοντας αντίστασης του 0.75 γίνεται παράγοντας ασφάλειας του 2.00, 0.90 γίνεται 1.67, και ολίσθηση με υπερμεγέθεις τρύπες πηγαίνει από 0.85 προς το 1.76. Οι συνδυασμοί φορτίων αλλάζουν επίσης, οπότε η ζήτηση είναι μικρότερη.

Σχεδιάστε μια σύνδεση σιδερώματος chevron δωρεάν

Κάθε αριθμός σε αυτήν τη σελίδα προέρχεται από μία λύση. Επιλέξτε τη διαμόρφωση του σιδερώματος chevron, εισάγετε τη δέσμη σας, σιδερακια ΔΟΝΤΙΩΝ, τσόντα, μπουλόνια, δυνάμεις συγκόλλησης και στήριξης, και δείτε κάθε έναν από αυτούς τους ελέγχους στο πρόγραμμα περιήγησής σας. Δεν υπάρχει τίποτα για εγκατάσταση.

ΣΧΕΔΙΑΣΤΕ ΜΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗ ΔΩΡΕΑΝ

Η ενότητα SkyCiv Connection Design είναι το λογισμικό σχεδιασμού σύνδεσης πίσω από αυτό το παράδειγμα. Σας δίνει την πλήρη αναφορά υπολογισμού με κάθε εξίσωση και τους αριθμούς σας σε αυτήν, όπως τα παραπάνω βήματα, συν κάθε χωρητικότητα και DCR, για AISC 360-16 (LRFD και ASD) και ως 4100:2020. ο αριθμομηχανή μπουλονιών και αριθμομηχανή συγκόλλησης καλύψτε την ομάδα μπουλονιών και συγκολλήστε τους ελέγχους μόνοι τους.

ΑΓΟΡΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΣΥΝΔΕΣΗΣ

βιβλιογραφικές αναφορές

• AISC 360-16, Προδιαγραφές για δομικά κτίρια από χάλυβα: Β4.3, D3 (Πίνακας Δ3.1 Περίπτωση 2), Ε3 (Εξ. Ε3-1, Ε3-2, Ε3-4), J2.2b (Πίνακας J2.4), J2.4 (Εξ. J2-4), J3.2, J3.3, J3.4 (Πίνακας J3.4), J3.5 (Πίνακας J3.5), J3.8 (Εξ. J3-4, Πίνακας J3.1), J3.10 (Εξ. J3-6a, J3-6c), J4.1 (Εξ. J4-1, J4-2), J4.2 (Εξ. J4-3), J4.3 (Εξ. J4-5), J4.4, J10.2 (Εξ. J10-2), J10.3 (Εξ. J10-4).
• Εγχειρίδιο AISC Steel Construction, 15ου Έκδοση: Μέρος 9, Σύκο. 9-1 (τμήμα Whitmore, σελίδα 9-4) και Εξ. 9-2; Μέρος 10, μήκος συγκόλλησης μικρότερο 2w στα άκρα; Μέρος 13, συντελεστής ολκιμότητας συγκόλλησης.
• Οδηγός σχεδίασης AISC 29, Κάθετες συνδέσεις στήριξης: Παράδειγμα 5.3 (τάσεις στα άκρα των γωνιών) και Παράδειγμα 5.9 (Δυνάμεις στερέωσης chevron στη δοκό).
• Σχεδιασμός χαλύβδινων συνδέσεων με χρήση AISC 360-16
• Μπουλόνια και συγκολλήσεις στο SkyCiv Connection Design