Πώς να σχεδιάσετε μια σύνδεση ροπής πλάκας φλάντζας

Για να σχεδιάσετε μια βιδωτή σύνδεση ροπής πλάκας φλάντζας στο AISC 360, μετατρέπετε τη ροπή λήξης της δοκού σε ένα ζεύγος δυνάμεων φλάντζας και ελέγχετε ό,τι διέρχεται από τη δύναμη. Αυτό σημαίνει ολίσθηση των μπουλονιών της φλάντζας, ρουλεμάν μπουλονιών και σχίσιμο, διάτμηση μπλοκ, τάση και συμπίεση στην πλάκα φλάντζας, τάση και καμπτική ρήξη της δοκού στις οπές, η συγκόλληση στη στήλη, και η φλάντζα της στήλης και ο ιστός. Μια ξεχωριστή πλάκα ιστού φέρει τη διάτμηση και ελέγχεται σαν γλωττίδα διάτμησης.

Αυτή η σελίδα λειτουργεί μέσα από ένα πραγματικό παράδειγμα από την αρχή μέχρι το τέλος: μια δοκός W24x84 που πλαισιώνει στη φλάντζα μιας στήλης W14x211, με α 300 στιγμή kip-ft, ένα 250 ψαλίδα και 100 kip αξονικού φορτίου, σχεδιασμένο για AISC 360-16 LRFD και το Εγχειρίδιο AISC 15η Έκδοση. Οι πλάκες φλάντζας είναι 1/2 σε χοντρό με οκτώ 1 σε ολισθηρούς κοχλίες A490 το καθένα, και η πλάκα web είναι 1 σε χοντρό με δέκα 1 σε μπουλόνια A490-N. Κάθε εξίσωση γράφεται με τους αριθμούς της, με την ίδια σειρά με το φύλλο υπολογισμού AISC το Σχεδιασμός σύνδεσης SkyCiv μονάδα παράγει για αυτό.

ΔΟΚΙΜΑΣΤΕ ΤΟ ΔΩΡΕΑΝ ΕΡΓΑΛΕΙΟ ΜΑΣ ΤΩΡΑ ΑΓΟΡΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΣΥΝΔΕΣΗΣ

Τι είναι μια σύνδεση ροπής πλάκας φλάντζας?

Μια σύνδεση ροπής πλάκας φλάντζας μεταφέρει την τελική ροπή μιας δοκού σε μια στήλη μέσω δύο ελασμάτων, ένα σε κάθε φλάντζα δοκού. Κάθε πλάκα είναι συγκολλημένη από το κατάστημα στη φλάντζα της κολόνας και βιδωμένη στη φλάντζα της δοκού, και μια ξεχωριστή πλάκα ιστού φέρει τη διάτμηση. Είναι ένα πλήρως συγκρατημένο (FR) Η σύνδεση πλάκας γιακά είναι πολύ παρόμοια με την υπό την AISC 360-16 Β3.4(σι).

Ονομάζεται επίσης βιδωτή πλάκα φλάντζας ή σύνδεση ροπής με φλάντζα. Αρέσει στους κατασκευαστές γιατί όλη η συγκόλληση γίνεται στο κατάστημα και η δοκός βιδώνεται μόνο στο χωράφι. Οι πλάκες φλάντζας μεταφέρουν τη στιγμή ως ζεύγος τάσης και συμπίεσης, η πλάκα web είναι α σύνδεση μονής πλάκας (μια γλωττίδα διάτμησης) για την ψαλίδα, και η στήλη πρέπει να λάβει τις συγκεντρωμένες δυνάμεις φλάντζας. Μπορείτε να το ελέγξετε απευθείας στο αριθμομηχανή σύνδεσης πλάκας φλάντζας, και οι άλλοι τύποι βρίσκονται στο στιγμιαίες συνδέσεις σελίδα.

Ανύψωση του παραδείγματος σύνδεσης. Οι πλάκες φλάντζας συγκολλούνται στη στήλη με 1/4 σε φιλέτα και βιδωμένα στις φλάντζες της δοκού. Η πλάκα ιστού είναι συγκολλημένη με 7/16 σε φιλέτα και βιδώνεται στον ιστό της δοκού. Υπάρχει ένα 1/4 σε διάκενο ανέγερσης σε κάθε πλάκα φλάντζας, γεμάτο με ροδέλες όπως απαιτείται.

Ενότητα Α-Α. Κάθε πλάκα φλάντζας έχει δύο γραμμές τεσσάρων μπουλονιών στο α 5 1/2 στο gage, σε μεγάλες οπές στην πλάκα και τυπικές οπές στη φλάντζα της δοκού.

Πώς σχεδιάζετε μια σύνδεση ροπής πλάκας φλάντζας? Τα βήματα με μια ματιά

Η σύνδεση της πλάκας φλάντζας ελέγχεται πρώτα, για τη δύναμη της φλάντζας από τη στιγμή και το αξονικό φορτίο. Η πλάκα web ελέγχεται δεύτερο, για την ψαλίδα.

1. Ελέγξτε τα όρια λεπτομέρειας στη φλάντζα της δοκού: υπολογίζω, απόσταση και αποστάσεις άκρων.
2. Βρείτε τη δύναμη της φλάντζας και ελέγξτε την ολίσθηση των κρίσιμων μπουλονιών.
3. Ελέγξτε το ρουλεμάν του μπουλονιού και το σκίσιμο στην πλάκα της φλάντζας.
4. Ελέγξτε το ρουλεμάν του μπουλονιού και το σκίσιμο στη φλάντζα της δοκού.
5. Ελέγξτε τη διάτμηση του μπλοκ της πλάκας της φλάντζας για τρία σχέδια σχίσιμου.
6. Ελέγξτε τη διάτμηση του μπλοκ της φλάντζας της δοκού.
7. Ελέγξτε την υποχώρηση της τάσης και τη ρήξη της πλάκας φλάντζας.
8. Ελέγξτε τη ρήξη τάσης της δοκού, με υστέρηση διάτμησης.
9. Ελέγξτε την καμπτική ρήξη της δοκού στις οπές των μπουλονιών της φλάντζας.
10. Ελέγξτε την πλάκα της φλάντζας σε συμπίεση.
11. Ελέγξτε το όριο λεπτομερειών στην όψη της στήλης.
12. Ελέγξτε τη συγκόλληση φιλέτου από την πλάκα φλάντζας στη φλάντζα της στήλης.
13. Ελέγξτε τη φλάντζα και τον ιστό της στήλης για τη συγκεντρωμένη δύναμη της φλάντζας.
14. Ελέγξτε τα όρια λεπτομερειών για την πλάκα web.
15. Ελέγξτε τη διάτμηση της ομάδας μπουλονιών στην πλάκα ιστού.
16. Ελέγξτε το ρουλεμάν του μπουλονιού και το σκίσιμο στην πλάκα ιστού.
17. Ελέγξτε το ρουλεμάν του μπουλονιού και το σκίσιμο στο πλέγμα της δοκού.
18. Συνδυάστε διάτμηση, ρουλεμάν και σχίσιμο ανά μπουλόνι για την αποτελεσματική αντοχή της ομάδας.
19. Ελέγξτε τη διάτμηση μπλοκ της πλάκας ιστού.
20. Ελέγξτε τη διατμητική απόδοση και τη διάτμηση της πλάκας ιστού.
21. Ελέγξτε το όριο λεπτομερειών για τη συγκόλληση της πλάκας ιστού.
22. Ελέγξτε τη συγκόλληση φιλέτου από την πλάκα ιστού στη φλάντζα της στήλης.

Είσοδοι σχεδίασης για αυτό το παράδειγμα

Ο κώδικας σχεδίασης είναι AISC 360-16 LRFD. Οι ιδιότητες ενότητας προέρχονται από το Εγχειρίδιο AISC.

 

 

 

Μέρος 1: τη σύνδεση της πλάκας φλάντζας

Βήματα 1 προς το 13 ελέγξτε τις πλάκες φλάντζας, οι φλάντζες της δοκού, οι συγκολλήσεις στη στήλη και στην ίδια τη στήλη, όλα για τη δύναμη της φλάντζας που επιλύθηκε στο Βήμα 2.

Βήμα 1: Λεπτομερή όρια στη φλάντζα της δοκού (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

Πριν από οποιονδήποτε έλεγχο αντοχής, η διάταξη του μπουλονιού 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, και οι άκρες που είναι πολύ κοντά σκίζονται.

Η ελάχιστη απόσταση των μπουλονιών είναι [mathin] 2\tfrac{2}{3} d_{b} [mathin] από J3.3. Η ελάχιστη απόσταση άκρης για α 1 σε μπουλόνι είναι 1 1/4 από τον Πίνακα J3.4, που είναι το όριο στη φλάντζα της δοκού, όπου οι τρύπες είναι στάνταρ. Η πλάκα της φλάντζας έχει μεγάλες τρύπες, έτσι προσθέτει ο Πίνακας J3.5 1/8 σε, που φέρνει τα όρια της απόστασης ακμών του σε 1.375 σε. Ο μετρητής έχει το δικό του ελάχιστο, έτσι ώστε οι δύο γραμμές μπουλονιών να εφαρμόζουν κατά μήκος της φλάντζας με χώρο για την τοποθέτηση των μπουλονιών.

[math] s_{min} = 2\tfrac{2}{3}\, d_{b} = 2.667 \times (1\,in) = 2.667\,in [math]

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 οριζόντια απόσταση της πλάκας:

[math] DCR = \frac{1.375\,in}{1.5\,in} = 0.917 [math]

DCR = 0.917 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 2: Δύναμη φλάντζας και κρίσιμη αντοχή μπουλονιού ολίσθησης (AISC 360-16 J3.8)

Η ροπή μεταφέρεται ως ζευγάρι ίσων και αντίθετων δυνάμεων στις δύο φλάντζες δοκού, και τα μπουλόνια της πλάκας φλάντζας πρέπει να φέρουν αυτή τη δύναμη χωρίς να γλιστρήσουν. Αυτά τα μπουλόνια είναι κρίσιμα για την ολίσθηση επειδή η πλάκα της φλάντζας έχει μεγάλες οπές, που AISC 360-16 Το J3.2 επιτρέπει μόνο σε κρίσιμες συνδέσεις ολίσθησης.

Δύναμη φλάντζας

Η ροπή διαιρείται με την απόσταση μεταξύ των κεντροειδών φλάντζας δοκού, [mathin] d_{bm} – t_{fb} [mathin]. Η πλάκα ιστού έχει σχεδιαστεί μόνο για διάτμηση, έτσι το αξονικό φορτίο πηγαίνει στις πλάκες φλάντζας, μισό στο καθένα:

[math] P_{uF} = \frac{M_{ux}}{d_{bm} – t_{fb}} + \frac{P_{u}}{2} [math]

[math] P_{uF} = \frac{(300\,kip\text{-}ft)}{(24.1\,in) – (0.77\,in)} + \frac{(100\,kip)}{2} [math]

[math] P_{uF} = 204.31\,kip [math]

Η αξονική τάση και η συμπίεση είναι και τα δύο 100 δέρμα μόσχου ακατέργαστου, άρα η δύναμη της φλάντζας είναι 204.31 kip είτε με τον άλλο τρόπο: Η τάση προσθέτει στη φλάντζα τάσης και η συμπίεση στη φλάντζα συμπίεσης. Κάθε check in Part 1 χρησιμοποιεί αυτή τη μία τιμή.

Αντοχή στην ολίσθηση

Οπου [mathin] \phi = 0.85 [mathin] είναι ο παράγοντας αντίστασης για μεγάλες τρύπες, [mathin] \mu = 0.5 [mathin] είναι ο μέσος συντελεστής ολίσθησης για επιφάνειες κλάσης Β, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin] συσχετίζει τη μέση εγκατεστημένη προένταση στο καθορισμένο ελάχιστο, [mathin] h_{f} = 0.85 [mathin] είναι ο παράγοντας πλήρωσης, [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin] είναι η ελάχιστη αξίωση του α 1 σε μπουλόνι Α490 από τον πίνακα J3.1, και υπάρχει [mathin] N_{s} = 1 [mathin] αεροπλάνο ολίσθησης:

[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 (0.85) \times (64\,kip) \times (1) \times (2) \times (4) [math]

[math] \phi R_{n} = 209\,kip [math]

DCR = 204.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 209 κιπ = 0.978 < 1.0, Εντάξει

Ο παράγοντας πλήρωσης του 0.85 είναι η τιμή J3.8 για δύο ή περισσότερα πληρωτικά μεταξύ των συνδεδεμένων εξαρτημάτων. Το σχέδιο ζητά ροδέλες όπως απαιτείται στο 1/4 σε κενό στύσης, οπότε το σχέδιο δεν υπολογίζει ότι υπάρχει μόνο ένα. Στο 0.978 αυτός είναι ένας από τους δύο πιο αυστηρούς ελέγχους στη σύνδεση.

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

Τα κρίσιμα μπουλόνια πρέπει επίσης να έχουν αρκετή αντοχή όπως τα μπουλόνια ρουλεμάν, σε περίπτωση που η άρθρωση γλιστρήσει. Κάθε μπουλόνι σπρώχνει στην άκρη της οπής του στην πλάκα. Η πλάκα είτε παραμορφώνεται στην τρύπα (ρουλεμάν, καλύπτεται σε 2.4 Διατμητική Αντοχή Μπουλονιών) ή σκίζει μια λωρίδα στην επόμενη τρύπα ή στο τέλος της πλάκας (λυσσασμένο, 1.2 Διατμητική Αντοχή Μπουλονιών). Τα μπουλόνια που βρίσκονται πλησιέστερα στο άκρο της πλάκας έχουν τη μικρότερη καθαρή απόσταση, άρα είναι οι αδύναμοι.

Καθαρή απόσταση για τα ακραία μπουλόνια, με [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin], την υπερμεγέθη διάσταση οπής κατά μήκος του μέλους:

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

Καθαρή απόσταση μεταξύ των άλλων μπουλονιών:

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

Το ακραίο μπουλόνι σε καθεμία από τις δύο γραμμές χρησιμοποιεί [mathin] l_{c1} [mathin], και τα άλλα τρία σε κάθε γραμμή χρησιμοποιούν [mathin] l_{c2} [mathin]:

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

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times 0.875\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right)(0.5\,in)(65\,ksi)(2) + \min\left(1.2 \times 1.75\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right)(0.5\,in)(65\,ksi)(2)(4 – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 358.31\,kip [math]

DCR = 204.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 358.31 κιπ = 0.570 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 4: Ρουλεμάν μπουλονιού και σχίσιμο στη φλάντζα της δοκού (AISC 360-16 J3.10)

Ο ίδιος έλεγχος ισχύει και για τη φλάντζα της δοκού, που έχει τυπικές τρύπες ([mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin]) και είναι πιο χοντρό από το πιάτο.

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

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

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

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times 0.9375\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right)(0.77\,in)(65\,ksi)(2) + \min\left(1.2 \times 1.875\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right)(0.77\,in)(65\,ksi)(2)(4 – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 591.22\,kip [math]

DCR = 204.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 591.22 κιπ = 0.346 < 1.0, Εντάξει

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

Ένα μπλοκ της πλάκας φλάντζας μπορεί να σκιστεί κατά μήκος των γραμμών μπουλονιών: διάτμηση κατά μήκος μιας γραμμής οπών συν τάνυση κατά μήκος της πλάκας. Με δύο γραμμές μπουλονιών υπάρχουν τρεις τρόποι για να συμβεί αυτό, και ο πιο αδύναμος κυβερνά. Κάθε τρύπα προσθέτει 1/16 για ζημιά κατά τη διάτρηση (Β4.3), και [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin] για τις υπερμεγέθεις τρύπες και στις δύο κατευθύνσεις.

Μοτίβο L: ένα επίπεδο διάτμησης, τεντώστε τα μπουλόνια στη μία άκρη

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

[math] A_{nt} = (0.5\,in) \times \left[ (2 – 2)(3\,in) + 5.5\,in + 3.625\,in – (2 – 0.5)(1.25\,in + 0.0625\,in) \right] = 3.5781\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = (0.5\,in) \times \left[ 1.5\,in + (4 – 1)(3\,in) \right] = 5.25\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.5\,in) \times \left[ 1.5\,in + (3)(3\,in) – (3.5)(1.3125\,in) \right] = 2.9531\,in^{2} [math]

Με [mathin] U_{bs} = 1 [mathin] για ομοιόμορφη τάση:

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

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 2.9531 + 1 \times 65 \times 3.5781 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 5.25 + 1 \times 65 \times 3.5781 \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 260.81\,kip [math]

μοτίβο U: δύο επίπεδα διάτμησης, τάση μεταξύ των γραμμών μπουλονιών

[math] A_{gv} = 2\, t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 2 \times (0.5\,in) \times \left[ 1.5\,in + (3)(3\,in) \right] = 10.5\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2\, t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 5.9062\,in^{2} [math]

[math] A_{nt} = t_{fp} \left[ (n_{r} – 2)\, s_{r} + g_{a} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.5\,in) \times \left[ 0 + 5.5\,in – (1)(1.3125\,in) \right] = 2.0937\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 5.9062 + 1 \times 65 \times 2.0937 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 10.5 + 1 \times 65 \times 2.0937 \right) = 274.83\,kip [math]

2Μοτίβο L: δύο επίπεδα διάτμησης, τάνυση από κάθε γραμμή μπουλονιού μέχρι την άκρη του

[math] A_{nt} = 2\, t_{fp} \left[ L_{ev,fp} – 0.5\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 2 \times (0.5\,in) \times \left[ 3.625\,in – 0.5 \times (1.3125\,in) \right] = 2.9687\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 5.9062 + 1 \times 65 \times 2.9687 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 10.5 + 1 \times 65 \times 2.9687 \right) = 317.48\,kip [math]

Διάτμηση κυρίαρχου μπλοκ

[math] \phi R_{n} = \min\left( 260.81\,kip,\, 274.83\,kip,\, 317.48\,kip \right) = 260.81\,kip [math]

DCR = 204.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 260.81 κιπ = 0.783 < 1.0, Εντάξει

Το σχέδιο L διέπει επειδή έχει μόνο ένα επίπεδο διάτμησης. ο 12.75 στο πιάτο είναι ευρύτερο από το 9.02 σε φλάντζα δοκού, που δίνει στις εξωτερικές λωρίδες άφθονη περιοχή τάνυσης στο μοτίβο 2L.

Βήμα 6: Διάτμηση μπλοκ της φλάντζας δοκού (AISC 360-16 J4.3)

Η φλάντζα της δοκού μπορεί να σκιστεί με τον ίδιο τρόπο. Οι άκρες του είναι μόνο 1.76 στο εξωτερικό των γραμμών μπουλονιών, οπότε το κρίσιμο μπλοκ είναι το μοτίβο των 2L: τις δύο εξωτερικές λωρίδες της φλάντζας ψαλιδίστε κατά μήκος των γραμμών του μπουλονιού και τραβήξτε μακριά με τάση.

[math] A_{nt} = t_{fb} \left[ b_{fb} – g_{a} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.77\,in) \times \left[ 9.02\,in – 5.5\,in – (1)(1.125\,in + 0.0625\,in) \right] = 1.796\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2\, t_{fb} \left[ L_{eh,bf} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 2 \times (0.77\,in) \times \left[ 1.5\,in + (3)(3\,in) \right] = 16.17\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2\, t_{fb} \left[ L_{eh,bf} + (n_{c} – 1)\, s_{c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 2 \times (0.77\,in) \times \left[ 10.5\,in – (3.5)(1.1875\,in) \right] = 9.7694\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 9.7694 + 1 \times 65 \times 1.796 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 16.17 + 1 \times 65 \times 1.796 \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 373.31\,kip [math]

DCR = 204.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 373.31 κιπ = 0.547 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 7: Υποχώρηση τάσης και ρήξη της πλάκας φλάντζας (AISC 360-16 J4.1)

Από την πλευρά της έντασης, η πλάκα φλάντζας είναι ένα κοντό μέλος τάνυσης. Το ακαθάριστο τμήμα του δεν πρέπει να αποδίδει, και το διχτυωτό τμήμα του μέσα από τη σειρά των οπών δεν πρέπει να σπάσει.

Υποχώρηση τάσης (Εξ. J4-1)

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yp}\, t_{fp}\, b_{fp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.5\,in) \times (12.75\,in) = 286.88\,kip [math]

Ρήξη τάσης (Εξ. J4-2)

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{up}\, t_{fp} \left[ b_{fp} – n_{r}\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[ 12.75\,in – (2) \times (1.25\,in + 0.0625\,in) \right] = 246.8\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 286.88\,kip,\, 246.8\,kip \right) = 246.8\,kip [math]

DCR = 204.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 246.8 κιπ = 0.828 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 8: Ρήξη εφελκυσμού της δοκού με υστέρηση διάτμησης (AISC 360-16 D3, J4.1)

Η δύναμη της φλάντζας πρέπει να μπει και στη δοκό. Το μισό δοκάρι, ένα WT κατασκευασμένο από μία φλάντζα και το μισό ιστό, αντιμετωπίζεται ως το μέλος τάσης. Τα μπουλόνια συνδέουν μόνο τη φλάντζα, έτσι ο ιστός υστερεί στο να σηκώσει το άγχος, και ο συντελεστής υστέρησης διάτμησης U μειώνει την ενεργό καθαρή επιφάνεια.

Από τον πίνακα Δ3.1 περίπτωση 2, όπου [mathin] \bar{y} = 3.0217\,in [mathin] είναι η απόσταση από τη φλάντζα μέχρι το κέντρο του WT και l είναι το μήκος της σύνδεσης, από την πρώτη στήλη μπουλονιού μέχρι την τελευταία:

[math] U = 1 – \frac{\bar{y}}{l} = 0.66439 [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{ub}\, U \left[ 0.5\, A_{bm} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{fb} \right] [math]

[math] \phi R_{n,tr} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.66439) \times \left[ 0.5 \times (24.7\,in^{2}) – (2) \times (1.125\,in + 0.0625\,in) \times (0.77\,in) \right] [math]

[math] \phi R_{n,tr} = 340.78\,kip [math]

DCR = 204.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 340.78 κιπ = 0.600 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 9: Καμπτική ρήξη της δοκού στις οπές του μπουλονιού της φλάντζας (AISC 360-16 F13.1)

Οι οπές των μπουλονιών βγάζουν υλικό από τη φλάντζα τάνυσης της δοκού ακριβώς εκεί που η ροπή είναι μεγαλύτερη. Το F13.1 ελέγχει εάν αυτές οι οπές μειώνουν την αντοχή σε κάμψη της δοκού, και αν το κάνουν, κατά πόσο.

Μικτό και καθαρό εμβαδόν της φλάντζας τάνυσης

[math] A_{fg} = b_{fb}\, t_{fb} = (9.02\,in) \times (0.77\,in) = 6.9454\,in^{2} [math]

[math] A_{fn} = A_{fg} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{fb} = (6.9454\,in^{2}) – (2) \times (1.125\,in + 0.0625\,in) \times (0.77\,in) = 5.1166\,in^{2} [math]

Εφαρμόζεται ρήξη εφελκυσμού?

[math] \frac{F_{y}}{F_{u}} = \frac{50\,ksi}{65\,ksi} = 0.76923 \le 0.8 \;\Rightarrow\; Y_{t} = 1 [math]

[math] F_{u} A_{fn} = (65\,ksi) \times (5.1166\,in^{2}) = 332.58\,kip [math]

[math] Y_{t} F_{y} A_{fg} = (1) \times (50\,ksi) \times (6.9454\,in^{2}) = 347.27\,kip [math]

Επειδή [mathin] F_{u} A_{fn} \lt Y_{t} F_{y} A_{fg} [mathin], η καθαρή φλάντζα σπάει πριν η ολική απόδοση της φλάντζας, οπότε ισχύει η οριακή κατάσταση ρήξης εφελκυσμού.

Αντοχή σε κάμψη στις οπές (Εξ. F13-1)

[math] M_{n} = \frac{F_{ub} A_{fn}}{A_{fg}}\, S_{x} = \frac{(65\,ksi) \times (5.1166\,in^{2})}{(6.9454\,in^{2})} \times (196.46\,in^{3}) = 783.95\,kip\text{-}ft [math]

Ως δύναμη φλάντζας, για σύγκριση με [mathin] P_{uF} [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \frac{\phi\, M_{n}}{d_{bm} – t_{fb}} = \frac{(0.9) \times (783.95\,kip\text{-}ft)}{(24.1\,in) – (0.77\,in)} = 362.91\,kip [math]

DCR = 204.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 362.91 κιπ = 0.563 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 10: Αντοχή συμπίεσης της πλάκας φλάντζας (AISC 360-16 J4.4)

Στην πλευρά συμπίεσης η πλάκα φλάντζας είναι μια κοντή στήλη. Αν είναι αρκετά στιβαρό, φτάνει στο φορτίο διαρροής χωρίς λυγισμό, και AISC 360-16 Το J4.4 σάς επιτρέπει να παραλείψετε τον πλήρη έλεγχο της στήλης του Κεφαλαίου Ε.

Η αναφορά λαμβάνει το μη στηριγμένο μήκος της πλάκας ως [mathin] L_{k,fp} = 3\,in [mathin] με [mathin] K = 1.2 [mathin], η συνιστώμενη τιμή σχεδίασης στον σχολιαστικό πίνακα C-A-7.1 για ένα μέλος στερεωμένο έναντι περιστροφής και στα δύο άκρα, αλλά ελεύθερο να μεταφραστεί σε ένα. Για ένα ορθογώνιο πιάτο, [mathin] r = t_{fp} / \sqrt{12} [mathin]:

[math] \frac{K L}{r} = \frac{(1.2) \times (3\,in)}{(0.5\,in) / \sqrt{12}} = 24.942 \le 25 [math]

Αφού το KL/r δεν είναι περισσότερο από 25, Εξ. Ισχύει το J4-6:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{yp}\, t_{fp}\, b_{fp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.5\,in) \times (12.75\,in) = 286.88\,kip [math]

DCR = 204.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 286.88 κιπ = 0.712 < 1.0, Εντάξει

Η αναλογία των 24.942 είναι ακριβώς κάτω από το όριο του 25. Μια πιο λεπτή πλάκα ή ένα μεγαλύτερο μήκος χωρίς στήριξη θα ωθούσε την πλάκα στις εξισώσεις λυγισμού του Κεφαλαίου Ε.

Βήμα 11: Όριο λεπτομερειών στην όψη της στήλης

Η συγκόλληση της πλάκας φλάντζας βρίσκεται στο κενό μεταξύ της φλάντζας της στήλης και του άκρου της δοκού, οπότε η συγκόλληση δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη από το διάκενο της δοκού.

[math] DCR = \frac{W}{clr} = \frac{0.25\,in}{0.5\,in} = 0.5 [math]

DCR = 0.500 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 12: Χωρητικότητα συγκόλλησης φιλέτου, φλάντζα φλάντζας σε φλάντζα στήλης (AISC 360-16 J2.4)

Ολόκληρη η δύναμη της φλάντζας διέρχεται από τις συγκολλήσεις φιλέτου που ενώνουν την πλάκα φλάντζας με τη στήλη. Η χωρητικότητα συγκόλλησης σε φιλέτο εξαρτάται από το μέγεθος, μήκος και κατεύθυνση φορτίου. Το βασικό μέταλλο και στις δύο πλευρές της συγκόλλησης, εδώ η πλάκα και η φλάντζα της στήλης, μπορεί επίσης να περιορίσει πόσο μετράει το μέγεθος της συγκόλλησης.

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

[math] D_{max} = \frac{ \min\left( \frac{t_{fp}}{2} F_{up},\; t_{fs} F_{us} \right) }{3.09\,kip/in \times \left( F_{EXX} / 70\,ksi \right)} = \frac{ \min\left( (0.25\,in)(65\,ksi),\; (1.56\,in)(65\,ksi) \right) }{(3.09\,kip/in)(1)} = 5.2589 [math]

Έτσι μέχρι 5.26/16 σε μετρήσεις μεγέθους συγκόλλησης. ο 1/4 σε (4/16 σε) η συγκόλληση είναι κάτω από αυτό, οπότε χρησιμοποιείται το πλήρες μέγεθός του.

Αποτελεσματικό μήκος

Η συγκόλληση διατρέχει το πλάτος της πλάκας και στις δύο όψεις της πλάκας, κάθε γραμμή μειώνεται κατά 2W στα άκρα. Η πλάκα είναι στενότερη από τη φλάντζα της στήλης, οπότε το πλάτος της πλάκας καθορίζει το μήκος:

[math] L_{w} = 2 \left[ \min\left( b_{fp},\, b_{fs} \right) – 2W \right] = 2 \times \left[ \min\left( 12.75\,in,\, 15.8\,in \right) – 2 \times (0.25\,in) \right] = 24.5\,in [math]

Αντοχή συγκόλλησης

Η δύναμη της φλάντζας δρα κάθετα στις γραμμές συγκόλλησης, Έτσι [mathin] \theta = 90^{\circ} [mathin] και ο παράγοντας κατεύθυνσης [mathin] 1 + 0.5 \sin^{1.5}\theta [mathin] είναι 1.5:

[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX} \frac{\sqrt{2}}{2} \min\left( W,\, \frac{D_{max}}{16} \right) (1.5)\, L_{w} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times 0.6 \times (70\,ksi) \times \frac{\sqrt{2}}{2} \times (0.25\,in) \times (1.5) \times (24.5\,in) [math]

[math] \phi R_{n} = 204.64\,kip [math]

DCR = 204.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 204.64 κιπ = 0.998 < 1.0, Εντάξει

Αυτός είναι ο έλεγχος που διέπει ολόκληρη τη σύνδεση. ο 1/4 στη συγκόλληση μεταφέρει τη δύναμη της φλάντζας χωρίς σχεδόν τίποτα να περισσέψει, και μόνο επειδή το 1.5 ισχύει παράγοντας κατεύθυνσης. Χωρίς αυτό, η συγκόλληση θα πρέπει να είναι περίπου 3/8 σε.

Βήμα 13: Φλάντζα στήλης και ιστός κάτω από τη δύναμη της φλάντζας (AISC 360-16 J10)

Κάθε πλάκα φλάντζας παρέχει τη δύναμή της στη στήλη ως συγκεντρωμένο φορτίο. Η φλάντζα της στήλης μπορεί να λυγίσει, ο ιστός μπορεί να υποχωρήσει, ανάπηρο ή πόρπη κάτω από αυτό, και η ζώνη του πίνακα πρέπει να φέρει τη ροπή ως διάτμηση. Εάν κάποιο από αυτά αποτύχει, η στήλη χρειάζεται ενισχυτικά ή πλάκα διπλασιασμού, ή ένα βαρύτερο τμήμα.

Τοπική κάμψη φλάντζας (Εξ. J10-1)

[math] \phi R_{n,flb} = \phi\, 6.25\, F_{ys}\, t_{fs}^{2} = (0.9) \times 6.25 \times (50\,ksi) \times (1.56\,in)^{2} = 684.45\,kip [math]

Λυγισμός συμπίεσης Ιστού (Εξ. J10-8)

Η αναφορά χρησιμοποιεί τη διάσταση T της στήλης, [mathin] T_{sup} = 10\,in [mathin], για το βάθος ιστού σε αυτήν την εξίσωση, με [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 (0.98\,in)^{3} \times \sqrt{(29000\,ksi) \times (50\,ksi)}}{(10\,in)} \right) \times (1) = 2448\,kip [math]

Αυστηρά, Το J10.5 ισχύει όταν οι συμπιεστικές δυνάμεις δρουν και στις δύο φλάντζες της στήλης στο ίδιο επίπεδο, όπως όταν πλαισιώνουν δοκοί και από τις δύο πλευρές. Ο έλεγχος για μονόπλευρη σύνδεση είναι συντηρητικός, και εδώ δεν είναι πουθενά η διακυβέρνηση.

Τοπική ανάπηρη του Ιστού (Εξ. J10-4)

Το μήκος του ρουλεμάν [mathin] l_{b} = 0.5\,in [mathin] είναι το πάχος της πλάκας φλάντζας:

[math] \phi R_{n,wlc} = \phi\, 0.8\, t_{ws}^{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 (0.98\,in)^{2} \times \left[ 1 + 3 \times \left( \frac{0.5\,in}{15.7\,in} \right) \times \left( \frac{0.98\,in}{1.56\,in} \right)^{1.5} \right] \times \sqrt{\frac{(29000\,ksi) \times (50\,ksi) \times (1.56\,in)}{(0.98\,in)}} \times (1) = 917.11\,kip [math]

Web τοπική απόδοση (Εξ. J10-2)

[math] \phi R_{n,wly} = \phi\, F_{ys}\, t_{ws} \left( 5\, k_{des} + l_{b} \right) = (1) \times (50\,ksi) \times (0.98\,in) \times \left( 5 \times 2.16\,in + 0.5\,in \right) = 553.7\,kip [math]

Διάτμηση ιστού ζώνης πίνακα (Εξ. 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 (15.7\,in) \times (0.98\,in) = 415.42\,kip [math]

Δύναμη κυβερνητικής στήλης

[math] \phi R_{n} = \min\left( 684.45,\, 2448,\, 917.11,\, 553.7,\, 415.42 \right) = 415.42\,kip [math]

DCR = 204.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 415.42 κιπ = 0.492 < 1.0, Εντάξει

Η στήλη W14x211 έχει ένα 1.56 σε φλάντζα και α 0.98 στον ιστό, έτσι δεν χρειάζεται ενισχυτικά ή πλάκα διπλασιασμού για αυτή τη δύναμη φλάντζας. Η διάτμηση ζώνης του πίνακα διέπει τους ελέγχους στηλών.

Μέρος 2: σύνδεση της πλάκας web

Βήματα 14 προς το 22 ελέγξτε την πλάκα web, μια ενιαία σύνδεση πλάκας που φέρει το 250 ψαλίδα. Επειδή οι πλάκες φλάντζας καθιστούν τον σύνδεσμο πλήρως συγκρατημένο, η πλάκα ιστού δεν χρειάζεται να περιστρέφεται σαν μια απλή γλωττίδα διάτμησης, και οι έλεγχοι που υπάρχουν μόνο για να διατηρείται εύκαμπτη η γλωττίδα διάτμησης δεν αποτελούν μέρος αυτού του σχεδίου.

Βήμα 14: Λεπτομερή όρια για την πλάκα web (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

Η διάταξη του μπουλονιού της πλάκας ιστού πρέπει να πληροί τους ίδιους κανόνες απόστασης και απόστασης άκρων, και η πλάκα πρέπει να είναι αρκετά βαθιά ώστε να σταθεροποιεί τον ιστό της δοκού ενώ εξακολουθεί να εφαρμόζει ανάμεσα στις φλάντζες της δοκού.

Η πλάκα έχει οριζόντιες τρύπες με κοντές σχισμές. Η απόσταση της οριζόντιας άκρης μετράται κατά μήκος της σχισμής, έτσι προσθέτει ο Πίνακας J3.5 1/8 μέσα και το όριο γίνεται 1.375 σε. Η απόσταση της κατακόρυφης άκρης μετριέται κατά μήκος της σχισμής και παραμένει σε αυτήν 1.25 σε.

[math] DCR = \frac{1.375\,in}{1.5\,in} = 0.917 [math]

DCR = 0.917 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 15: Διάτμηση ομάδας μπουλονιών στην πλάκα ιστού (AISC 360-16 J3.6)

Τα δέκα μπουλόνια ιστού μοιράζονται το 250 ψαλίδα. Σε μια απλή γλωττίδα διάτμησης, η εκκεντρότητα της αντίδρασης θα μείωνε την ομάδα σε λιγότερα από δέκα μπουλόνια’ αξία δύναμης. Εδώ η αναφορά χρησιμοποιεί έναν συντελεστή ομάδας μπουλονιών C = 10, τον πλήρη αριθμό μπουλονιών, επειδή η τελική στιγμή λαμβάνεται από τις πλάκες φλάντζας και οι κοχλίες πλέγματος μεταφέρουν απευθείας τη διάτμηση.

Οπου [mathin] \phi = 0.75 [mathin], [mathin] F_{nv} = 68\,ksi [mathin] για ένα μπουλόνι A490-N, [mathin] N_{s} = 1 [mathin] διατμητικό επίπεδο, και [mathin] h_{f} = 1 [mathin] γιατί δεν υπάρχουν πληρωτικά (J5.2(ένα)):

[math] h_{f} = 1 – 0.4 \left( t – 0.25\,in \right) = 1 – 0.4 \left( 0\,in – 0.25\,in \right) \le 1 \;\Rightarrow\; h_{f} = 1 [math]

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{nv}\, \frac{\pi}{4} d_{b}^{2}\, N_{s}\, C\, h_{f} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times (68\,ksi) \times \frac{\pi}{4} (1\,in)^{2} \times (1) \times (10) \times (1) [math]

[math] \phi R_{n} = 400.55\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 400.55 κιπ = 0.624 < 1.0, Εντάξει

Για μια ομάδα μπουλονιών όπου η εκκεντρικότητα μειώνει το C, ο Υπολογισμός ομάδας μπουλονιών με χρήση ICOR δείχνει πώς βρίσκεται ο συντελεστής.

Βήμα 16: Ρουλεμάν μπουλονιού και σκίσιμο στην πλάκα ιστού (AISC 360-16 J3.10)

Κάθε μπουλόνι πιέζει προς τα κάτω την τρύπα του στην πλάκα ιστού. Το κάτω μπουλόνι σε κάθε γραμμή έχει τη μικρή καθαρή απόσταση από την άκρη της πλάκας, άρα είναι ο αδύναμος. Οι υποδοχές τρέχουν οριζόντια και το φορτίο είναι κατακόρυφο, έτσι η διάσταση της τρύπας σε όλη την υποδοχή, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], χρησιμοποιείται.

[math] l_{c1} = L_{ev,pl} – \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]

Μία γραμμή μπουλονιών είναι επεξεργασμένη και κλιμακούμενη [mathin] C / n_{r} = 10 / 5 [mathin] για τις δύο γραμμές:

[math] \phi R_{n} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{p} F_{up} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{p} F_{up} \left( n_{r} – 1 \right) \right] \frac{C}{n_{r}} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.125,\, 2.4\right)(1)(65) + \min\left(2.25,\, 2.4\right)(1)(65)(5 – 1) \right] \times \frac{10}{5} [math]

[math] \phi R_{n} = 987.19\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 987.19 κιπ = 0.253 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 17: Ρουλεμάν μπουλονιών και σχίσιμο στον ιστό της δοκού (AISC 360-16 J3.10)

Ο ίδιος έλεγχος ισχύει και για τον ιστό της δοκού. Η δοκός δεν είναι καλυμμένη και οι φλάντζες της είναι μακριά από τα μπουλόνια, έτσι δεν υπάρχει άκρη για να σκιστείς, και κάθε μπουλόνι φέρει σαν εσωτερικό μπουλόνι.

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

[math] \phi R_{n} = \phi\, \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{wb} F_{ub}\, C [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \min\left(1.2 \times 1.875\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right) \times (0.47\,in) \times (65\,ksi) \times (10) [math]

[math] \phi R_{n} = 515.53\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 515.53 κιπ = 0.485 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 18: Αποτελεσματική αντοχή της ομάδας μπουλονιών ιστού (AISC 360-16 J3.6 Σχόλιο)

Στην πράξη, κάθε μπουλόνι παρέχει τη μικρότερη από την αντοχή του στη διάτμηση και τη φέρουσα ή σχισμή του σε κάθε φύλλο από το οποίο διέρχεται, και η αντοχή της ομάδας είναι το άθροισμα αυτών των τιμών ανά μπουλόνι.

[math] \phi r_{v} = \phi\, F_{nv}\, \frac{\pi}{4} d_{b}^{2}\, N_{s}\, h_{f} = (0.75) \times (68\,ksi) \times \frac{\pi}{4} (1\,in)^{2} \times (1) \times (1) = 40.055\,kip [math]

[math] \phi r_{n1e} = \phi\, \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{p} F_{up} = (0.75) \times \min\left(1.125\,in,\, 2.4\,in\right) \times (1\,in) \times (65\,ksi) = 54.844\,kip [math]

[math] \phi r_{n1i} = \phi\, \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{p} F_{up} = (0.75) \times \min\left(2.25\,in,\, 2.4\,in\right) \times (1\,in) \times (65\,ksi) = 109.69\,kip [math]

[math] \phi r_{n2} = \phi\, \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{wb} F_{ub} = (0.75) \times \min\left(2.25\,in,\, 2.4\,in\right) \times (0.47\,in) \times (65\,ksi) = 51.553\,kip [math]

Οι βίδες αριθμούνται από την κορυφή της γραμμής, τόσο μπουλόνι 5 είναι το ακραίο μπουλόνι στην πλάκα:

[math] \sum \phi r_{eff} = n_{1}\, \phi r_{eff,1} + n_{2}\, \phi r_{eff,2} = (4) \times (40.055\,kip) + (1) \times (40.055\,kip) = 200.28\,kip [math]

[math] \phi R_{n,eff} = \frac{C}{n_{r}} \sum \phi r_{eff} = \frac{10}{5} \times (200.28\,kip) = 400.55\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 400.55 κιπ = 0.624 < 1.0, Εντάξει

Κάθε μπουλόνι περιορίζεται από τη διάτμηση μπουλονιών AISC, όχι με ρουλεμάν μπουλονιών. ο 1 σε πιάτο και το 0.47 στο web είναι αρκετά παχιά ώστε οι βίδες να βγαίνουν πρώτα, οπότε η αποτελεσματική αντοχή ισούται με τη διατμητική αντοχή της ομάδας μπουλονιών από το Βήμα 15. Μπορείτε να εκτελέσετε την ίδια σύνδεση στο δωρεάν αριθμομηχανή σχεδιασμού σύνδεσης και δοκιμάστε μια πιο λεπτή πλάκα ιστού για να δείτε πότε αρχίζει να κυβερνά το ρουλεμάν.

Βήμα 19: Διάτμηση μπλοκ της πλάκας ιστού (AISC 360-16 J4.3)

Ένα μπλοκ της πλάκας ιστού μπορεί να σκιστεί κατά μήκος των μπουλονιών: κόψτε προς τα κάτω την εξωτερική γραμμή των οπών συν τάνυση στις δύο στήλες μπουλονιών μέχρι την ελεύθερη άκρη της πλάκας.

Η περιοχή καθαρής τάσης εκτείνεται κατά μήκος των εγκοπών, έτσι χρησιμοποιεί το μήκος της υποδοχής, [mathin] d_{h} = 1.3125\,in [mathin]:

[math] A_{nt} = t_{p} \left[ (n_{c} – 1)\, s_{c} + L_{eh,pl} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1\,in) \times \left[ (1)(3\,in) + 1.5\,in – (1.5)(1.3125\,in + 0.0625\,in) \right] = 2.4375\,in^{2} [math]

Μεικτές και καθαρές επιφάνειες διάτμησης, με [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin] κατά μήκος των υποδοχών:

[math] A_{gv} = t_{p} \left[ L_{ev,pl} + (n_{r} – 1)\, s_{r} \right] = (1\,in) \times \left[ 1.5\,in + (4)(3\,in) \right] = 13.5\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = t_{p} \left[ d_{p} – L_{ev,pl} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1\,in) \times \left[ 15\,in – 1.5\,in – (4.5)(1.1875\,in) \right] = 8.1563\,in^{2} [math]

Με δύο κολώνες μπουλονιών, η στήλη πιο κοντά στην άκρη φέρει περισσότερη τάση από την άλλη, οπότε η τάση στην περιοχή τάνυσης δεν είναι ομοιόμορφη και [mathin] U_{bs} = 0.5 [mathin]:

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

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 8.1563 + 0.5 \times 65 \times 2.4375 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 13.5 + 0.5 \times 65 \times 2.4375 \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 297.98\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 297.98 κιπ = 0.839 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 20: Υπόπτωση διάτμησης και διάτμηση της πλάκας ιστού (AISC 360-16 J4.2)

Η πλήρης διάτμηση περνά μέσα από την πλάκα ιστού. Το ακαθάριστο τμήμα δεν πρέπει να αποδίδει, και το τμήμα του διχτυού μέσα από τις οπές των μπουλονιών δεν πρέπει να σπάσει.

Απόδοση διάτμησης (Εξ. J4-3)

[math] A_{gv} = d_{p}\, t_{p} = (15\,in) \times (1\,in) = 15\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{yp} A_{gv} = (1.00) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (15\,in^{2}) = 450\,kip [math]

Διάτμηση ρήξη (Εξ. J4-4)

[math] A_{nv} = t_{p} \left[ d_{p} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1\,in) \times \left[ 15\,in – (5) \times (1.125\,in + 0.0625\,in) \right] = 9.0625\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sr} = \phi\, 0.6\, F_{up} A_{nv} = (0.75) \times 0.6 \times (65\,ksi) \times (9.0625\,in^{2}) = 265.08\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 450\,kip,\, 265.08\,kip \right) = 265.08\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 265.08 κιπ = 0.943 < 1.0, Εντάξει

Η διάτμηση διέπει την πλάκα ιστού. Πέντε τρύπες χρειάζονται σχεδόν 40% έξω από την περιοχή διάτμησης του 15 σε πιάτο.

Βήμα 21: Όριο λεπτομερειών για τη συγκόλληση πλάκας ιστού

Όπως η συγκόλληση της πλάκας φλάντζας, η συγκόλληση της πλάκας ιστού πρέπει να ταιριάζει στο κενό μεταξύ της φλάντζας της στήλης και του άκρου της δοκού.

[math] DCR = \frac{W}{clr} = \frac{0.438\,in}{0.5\,in} = 0.876 [math]

DCR = 0.876 < 1.0, Εντάξει

Βήμα 22: Χωρητικότητα συγκόλλησης φιλέτου, φλάντζα ιστού σε στήλη (AISC 360-16 J2.4)

τελευταίος, οι δύο συγκολλήσεις φιλέτου στην πλάκα ιστού πρέπει να μεταφέρουν τη διάτμηση στη φλάντζα της στήλης.

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

Η πλάκα είναι συγκολλημένη και στις δύο πλευρές, οπότε το μισό πάχος του είναι διαθέσιμο σε κάθε συγκόλληση:

[math] D_{max} = \frac{ \min\left( \frac{t_{p}}{2} F_{up},\; t_{fs} F_{us} \right) }{3.09\,kip/in \times \left( F_{EXX} / 70\,ksi \right)} = \frac{ \min\left( (0.5\,in)(65\,ksi),\; (1.56\,in)(65\,ksi) \right) }{(3.09\,kip/in)(1)} = 10.518 [math]

ο 7/16 σε συγκόλληση είναι πολύ πιο κάτω 10.5/16 σε, οπότε το πλήρες μέγεθός του μετράει.

Αποτελεσματικό μήκος

[math] L_{w} = 2 \left( d_{p} – 2W \right) = 2 \times \left[ 15\,in – 2 \times (0.4375\,in) \right] = 28.25\,in [math]

Αντοχή συγκόλλησης

Η διάτμηση τρέχει παράλληλα με τις συγκολλήσεις, Έτσι [mathin] \theta = 0 [mathin] και δεν υπάρχει κατευθυντική αύξηση:

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

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times 0.6 \times (70\,ksi) \times \frac{\sqrt{2}}{2} \times (0.4375\,in) \times \left[ 1 + 0.5 \sin^{1.5}(0) \right] \times (28.25\,in) [math]

[math] \phi R_{n} = 275.29\,kip [math]

DCR = 250 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 275.29 κιπ = 0.908 < 1.0, Εντάξει

Περίληψη των ελέγχων σχεδιασμού

Σύνδεση πλάκας φλάντζας

Σύνδεση πλάκας web

Η σύνδεση περνάει κάθε έλεγχο. Στην πλευρά της φλάντζας, η συγκόλληση από την πλάκα φλάντζας στη στήλη διέπει στο 0.998, και η ολίσθηση των κρίσιμων μπουλονιών είναι κοντά στο 0.978. Και τα δύο ελέγχονται με το ίδιο 204.31 δύναμη φλάντζας kip, έτσι αυτή η σύνδεση ροπής φλάντζας δεν έχει σχεδόν καμία πλεονάζουσα χωρητικότητα στις πλάκες φλάντζας. Στην πλευρά του ιστού, διατμητική ρήξη της πλάκας ιστού διέπει στο 0.943. Η στήλη δεν χρειάζεται ενισχυτικά, και η ζώνη του πίνακα είναι ο πιο αδύναμος έλεγχος στήλης 0.492.

Τι να αλλάξετε εάν αποτύχει ένας έλεγχος

• Γλίστρημα των μπουλονιών της φλάντζας: προσθέστε μια στήλη από μπουλόνια, ή χρησιμοποιήστε μεγαλύτερα μπουλόνια για μεγαλύτερη προένταση. Λιγότερα πληρωτικά θα αύξαναν τον παράγοντα πλήρωσης από 0.85 προς 1.0, αλλά η στοίβα των παρθεμάτων ρυθμίζεται από το κενό ανέγερσης.
• Συγκόλληση στη στήλη: αυξήστε το μέγεθος του φιλέτου, αρκεί να χωράει ακόμα μέσα στο διάκενο της δοκού, ή χρησιμοποιήστε μια ευρύτερη πλάκα για μεγαλύτερη συγκόλληση.
• Τάση πλάκας φλάντζας, διάτμηση μπλοκ ή ρουλεμάν: χρησιμοποιήστε ένα παχύτερο ή ευρύτερο πιάτο, ή μεγαλύτερη απόσταση από την άκρη στο τέλος της πλάκας.
• Συμπίεση πλάκας φλάντζας: κρατήστε το KL/r στο ή κάτω 25 με παχύτερη πλάκα ή μικρότερο μη στηριγμένο μήκος. Πάνω από 25 η πινακίδα πρέπει να ελεγχθεί ως στήλη στο Κεφάλαιο Ε.
• Τάση δοκού ή ρήξη κάμψης στις οπές: Αυτά εξαρτώνται από τη φλάντζα της δοκού και τη διάταξη της οπής, γι' αυτό χρησιμοποιήστε βαρύτερη δοκό ή λιγότερες τρύπες στη φλάντζα.
• Καταστάσεις ορίου στήλης: προσθέστε εγκάρσια ενισχυτικά ή μια πλάκα διπλασιασμού, ή χρησιμοποιήστε μια βαρύτερη στήλη εάν αυτό προτιμάτε.
• Ρήξη διάτμησης πλάκας ιστού ή διάτμηση μπλοκ: κάντε την πλάκα πιο βαθιά με μια άλλη σειρά μπουλονιών, ή πιο χοντρό.
• Συγκόλληση πλακών ιστού: αυξήστε το μέγεθος της συγκόλλησης μέσα στο διάκενο της δοκού, ή κάντε το πιάτο πιο βαθύ.

Συχνές ερωτήσεις

Γιατί τα μπουλόνια της πλάκας φλάντζας ολισθαίνουν κρίσιμα?

Οι πλάκες φλάντζας έχουν μεγάλες οπές, τα οποία δίνουν στον ανορθωτή ανοχή ώστε να χωράει η δοκός μεταξύ των πλακών. AISC 360-16 Το J3.2 επιτρέπει υπερμεγέθη τρύπες μόνο σε κρίσιμες συνδέσεις ολίσθησης, οπότε ο τύπος οπής αποφασίζει τον τύπο του μπουλονιού. Αυτό με τη σειρά του σημαίνει μια προετοιμασμένη επιφάνεια φαγητού, εδώ Κατηγορία Β με συντελεστή ολίσθησης 0.5. Οι κατασκευαστές συνήθως ορίζουν αυτές τις επιλογές πριν από την έναρξη του έργου.

Πώς υπολογίζεται η δύναμη της φλάντζας από τη στιγμή?

Η ροπή διαιρείται με την απόσταση μεταξύ των κεντροειδών των δύο φλαντζών δοκού, το βάθος της δοκού μείον ένα πάχος φλάντζας. Αυτό δίνει δύναμη τάνυσης στη μία φλάντζα και ίση δύναμη συμπίεσης στην άλλη. Το μισό του αξονικού φορτίου προστίθεται σε κάθε πλάκα φλάντζας, επειδή η πλάκα ιστού έχει σχεδιαστεί μόνο για διάτμηση. Σε αυτό το παράδειγμα η δύναμη της φλάντζας είναι 204.31 δέρμα μόσχου ακατέργαστου.

Γιατί υπάρχει κενό ανέγερσης και πλάκα φλάντζας στην πλάκα φλάντζας?

Το κενό είναι λεπτομερές επίτηδες. Τα βάθη των δοκών ποικίλλουν ανάλογα με την ανοχή του μύλου, και το διάκενο αφήνει τη δοκό να πέσει μεταξύ της επάνω και της κάτω πλάκας φλάντζας κατά τη διάρκεια της ανέγερσης. Στη συνέχεια, τα ρολά γεμίζουν ό,τι κενό έχει απομείνει. Επειδή ο αριθμός των σιαγόνων δεν είναι γνωστός εκ των προτέρων, ο έλεγχος δελτίων χρησιμοποιεί το AISC 360-16 παράγοντας πλήρωσης για δύο ή περισσότερα πληρωτικά, 0.85, οπότε ο σχεδιασμός κρατάει όσες μπάρες μπουν.

Γιατί η πλάκα ιστού σχεδιάζεται διαφορετικά από μια απλή γλωττίδα διάτμησης?

Μια απλή γλωττίδα διάτμησης πρέπει να περιστρέφεται, οπότε παίρνει ένα μέγιστο πάχος πλάκας, μια συγκόλληση μεγέθους για την ανάπτυξη της πλάκας, και μια ομάδα μπουλονιών μειωμένη για εκκεντρικότητα. Σε μια σύνδεση ροπής πλάκας φλάντζας, οι πλάκες φλάντζας καθιστούν την άρθρωση πλήρως συγκρατημένη και κρατούν τη στιγμή. Η πλάκα ιστού φέρει μόνο τη διάτμηση, Έτσι, αυτό το παράδειγμα χρησιμοποιεί και τα δέκα μπουλόνια σε πλήρη αντοχή και δεν έχει κανέναν έλεγχο ολκιμότητας.

Χρειάζεται η στήλη ενισχυτικά;?

Όχι σε αυτό το παράδειγμα. Η στήλη W14x211 διέρχεται τοπική κάμψη φλάντζας, web τοπική απόδοση, ακρωτηριασμός ιστού, λυγισμός συμπίεσης ιστού και διάτμηση ζώνης πάνελ, με τη ζώνη του πίνακα να διέπει σε αναλογία 0.492. Εάν κάποιο από αυτά αποτύχει, προστίθενται εγκάρσια ενισχυτικά ή διπλή πλάκα, ή μια βαρύτερη στήλη χρησιμοποιείται αντ' αυτού, εάν αυτό προτιμάται.

Αυτό το παράδειγμα ακολουθεί το AISC 15th edition ή το AISC 16th edition Manual?

Ακολουθεί την AISC 360-16 και το Εγχειρίδιο AISC 15η Έκδοση, που είναι γραμμένο γύρω από αυτήν την Προδιαγραφή. Το Εγχειρίδιο AISC 16th Edition συνδυάζεται με το τελευταίο 360-22 Προσδιορισμός. Αριθμοί ρήτρας και ορισμένες διατάξεις, συμπεριλαμβανομένου του συντελεστή πλήρωσης για ολισθηρούς κοχλίες, άλλαξε στη νεότερη έκδοση, Επομένως, ελέγξτε τις αναφορές σε σχέση με την έκδοση που χρησιμοποιεί το έργο σας.

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 τις δυνάμεις σε επίπεδο υπηρεσίας σε σχέση με την ονομαστική αντοχή διαιρούμενη με έναν παράγοντα ασφαλείας αντί να πολλαπλασιάζετε με έναν παράγοντα αντίστασης. Ένας παράγοντας αντίστασης του 0.75 γίνεται παράγοντας ασφάλειας του 2.00, και 0.90 γίνεται 1.67. Οι συνδυασμοί φορτίων αλλάζουν επίσης, οπότε η δύναμη της φλάντζας είναι μικρότερη.

Σχεδιάστε μια σύνδεση ροπής πλάκας φλάντζας δωρεάν

Κάθε αριθμός σε αυτήν τη σελίδα προέρχεται από μία λύση. Επιλέξτε τη διαμόρφωση της πλάκας φλάντζας, εισάγετε τη δέσμη σας, στήλη, μπουλόνια, στιγμή, διατμητικό και αξονικό φορτίο, 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: Β3.4, Β4.3, D3 (Πίνακας Δ3.1), F13.1 (Εξ. F13-1), J2.4 (Εξ. J2-4), J3.2, J3.3, J3.4 (Πίνακας J3.4), J3.5 (Πίνακας J3.5), J3.6 (Εξ. J3-1) και Σχολιασμός, 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, J4-4), J4.3 (Εξ. J4-5), J4.4 (Εξ. J4-6), J5.2(ένα), J10.1 (Εξ. J10-1), J10.2 (Εξ. J10-2), J10.3 (Εξ. J10-4), J10.5 (Εξ. J10-8), J10.6 (Εξ. J10-9); Σχολιασμός Πίνακας Γ-Α-7.1.
• Εγχειρίδιο AISC Steel Construction, 15ου Έκδοση: Μέρος 1 ιδιότητες ενότητας; Μέρος 9, Εξ. 9-2; Μέρος 10, αποτελεσματικό μήκος συγκόλλησης.
• Υπολογισμός ομάδας μπουλονιών με χρήση ICOR
• Σχεδιασμός χαλύβδινων συνδέσεων με χρήση AISC 360-16
• Μπουλόνια και συγκολλήσεις στο SkyCiv Connection Design