Σχέδιο σύνδεσης με νάρθηκα γονάτου

Σχέδιο σύνδεσης γονάτου με AISC 360 καλύπτει δύο αρθρώσεις. Στο άκρο του στηρίγματος, 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. Στη στήλη, επιλύετε τη δύναμη σύσφιξης στην πρόσοψη της στήλης, στη συνέχεια ελέγξτε τις συγκολλήσεις φιλέτου με κολόνα, η ριπή σε διάτμηση και τάση κατά μήκος αυτής της ακμής, και ο ιστός της στήλης κάτω από τη συγκεντρωμένη δύναμη.

Αυτή η σελίδα λειτουργεί ένα πραγματικό παράδειγμα από την αρχή μέχρι το τέλος. Ένα στήριγμα γονάτου L4x4x1/2 στις 45° μεταφέρει 100 kip σε ένταση και 100 kip σε συμπίεση (LRFD). Βιδώνεται με τέσσερα 1 σε μπουλόνια A490-SC σε α 1/2 στον βαθμό Α572 50 πλάκα πλάκας, που συγκολλάται στη φλάντζα στήλης W14x90 με 3/16 σε φιλέτα και από τις δύο πλευρές. Ο σχεδιασμός είναι της AISC 360-16 και το Εγχειρίδιο AISC 15η Έκδοση. 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 η σύνδεση γονάτου?

Το στήριγμα γονάτου είναι ένα κοντό διαγώνιο μέλος που εκτείνεται από μια κολόνα σε μια δοκό ή δοκό λίγο μακριά από την άρθρωση μεταξύ τους. Σκληραίνει τη γωνία ενός πλαισίου και συντομεύει το μη αγκιστρωμένο μήκος των μελών που δένει μεταξύ τους. Κάθε άκρο του νάρθηκα χρειάζεται μια σύνδεση, και αυτό το παράδειγμα σχεδιάζει το άκρο της στήλης: ο νάρθηκας είναι βιδωμένος σε μια πλάκα στήριξης, και η λαβή είναι συγκολλημένη στη φλάντζα της στήλης.

Η λαβή είναι στερεωμένη στη στήλη μόνο κατά μήκος μιας άκρης, που το ξεχωρίζει από το γωνιακό στόμιο σε μια άρθρωση δοκού-κολόνας σε ομόκεντρα ενισχυμένο πλαίσιο. Μπορείτε να ελέγξετε αυτό το παράδειγμα απευθείας στο αριθμομηχανή σύνδεσης γονάτου. Οι ίδιοι έλεγχοι gusset εμφανίζονται στο αριθμομηχανή σύνδεσης με κάθετη στήριξη και το αριθμομηχανή σύνδεσης σιδερώματος chevron.

Ανύψωση του παραδείγματος σύνδεσης. Η συγκόλληση αυλακιού τρέχει 12 στο πάνω και 4 κάτω από το σημείο όπου η γραμμή στήριξης διασχίζει την όψη της στήλης.

Η σύνδεση του νάρθηκα. Τέσσερα μπουλόνια στο 3 σε α 2 1/2 στο gage, με 1 1/2 σε τελικές αποστάσεις στη γωνία και στο πλάγιο.

Σχέδιο σύνδεσης γονάτου: 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 στήλη.
11. Επιλύστε τη δύναμη στήριξης στην πρόσοψη της κολόνας και ελέγξτε τη συγκόλληση από το άκρο προς τη στήλη.
12. Ελέγξτε τη διατμητική πλάκα που υποχωρεί κατά μήκος της στήλης.
13. Ελέγξτε την τάνυση της πλάκας ανύψωσης κατά μήκος της στήλης.
14. Ελέγξτε τον ιστό της στήλης 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.

 

Το μήκος του νάρθηκα στο άκρο προστίθεται από το σχέδιο: δύο 1.5 στις τελικές αποστάσεις συν τρία 3 σε χώρους, 12 σε. Η οριζόντια απόσταση ακμής στη γωνία είναι το σκέλος μείον το μετρητή, 4 - 2.5 = 1.5 σε.

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 πρέπει να αφήσει χώρο για να χωρέσει και να σφίξει τα μπουλόνια δίπλα στο εξαιρετικό πόδι της γωνίας.

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). Η γωνία 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.

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 γωνίας 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} = 4 [mathin] και [mathin] n_{c} = 1 [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 (4) \times (1) [math]

[math] \phi R_{n} = 122.94\,kip [math]

DCR = 100 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 122.94 κιπ = 0.813 < 1.0, Εντάξει

Ο ίδιος έλεγχος καλύπτει την τάση και τη συμπίεση, γιατί η δύναμη του νάρθηκα είναι 100 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 τραβά τα μπουλόνια μακριά από τη στήλη, έτσι αντέχουν στην αυλάκωση προς το εξωτερικό της άκρο. Το πλησιέστερο μπουλόνι σε αυτό το άκρο 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} = 4 [mathin], [mathin] n_{c} = 1 [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 (1) + \min\left(1.2 \times (1.75\,in),\, 2.4 \times (1\,in)\right) \times (0.5\,in) \times (65\,ksi) \times (1) \times ((4) – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = 179.16\,kip [math]

DCR = 100 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 179.16 κιπ = 0.558 < 1.0, Εντάξει

Το σκίσιμο διέπει κάθε μπουλόνι εδώ, γιατί η μεγάλη υπερμεγέθης τρύπα τρώει τη σαφή απόσταση: 1.2 lc είναι παρακάτω 2.4 db τόσο για το ακραίο μπουλόνι όσο και για τα εσωτερικά μπουλόνια. Κατά τη συμπίεση τα μπουλόνια αντέχουν προς τη στήλη, όπου υπάρχει πολύ περισσότερη ώθηση, 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 το γωνιακό σκέλος. Στην τάση η γωνία απομακρύνεται από τη στήλη, έτσι τα μπουλόνια του αντέχουν προς το άκρο της γωνίας που βρίσκεται πλησιέστερα στη στήλη.

Η γωνία 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_{br} = 0.5\,in [mathin] και [mathin] F_{u,br} = 58\,ksi [mathin]:

[math] \phi R_{n,tearout} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{br} F_{u,br}\, n_{c} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{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 (0.5\,in) \times (58\,ksi) \times (1) + \min\left(1.2 \times (1.875\,in),\, 2.4 \times (1\,in)\right) \times (0.5\,in) \times (58\,ksi) \times (1) \times ((4) – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = 171.28\,kip [math]

DCR = 100 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 171.28 κιπ = 0.584 < 1.0, Εντάξει

Η γωνία έχει τη μικρότερη τρύπα αλλά το ασθενέστερο ατσάλι. A36 στο 58 ksi ενάντια στο gusset’s 65 Το ksi περισσότερο από ακυρώνει την επιπλέον καθαρή απόσταση, οπότε το στήριγμα καταλήγει ελαφρώς πιο αδύναμο σε ρουλεμάν.

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

Ένα μπλοκ της λαβής μπορεί να σκιστεί κατά μήκος της γραμμής του μπουλονιού: διάτμηση κατά μήκος της γραμμής των μπουλονιών μέχρι το άκρο της λαβής, συν τάνυση κατά μήκος της γραμμής του μπουλονιού μέχρι το πλευρικό άκρο της λαβής. Με μια γραμμή μπουλονιών, το μπλοκ έχει σχήμα L.

Καθαρή επιφάνεια σε τάση, με [mathin] n_{c} = 1 [mathin], [mathin] s_{c} = 0\,in [mathin] και την απόσταση της ακμής του ακροφυσίου από τη γραμμή του μπουλονιού [mathin] L_{eh,gp} = 1.5\,in [mathin]. Κάθε τρύπα προσθέτει 1/16 για ζημιά κατά τη διάτρηση (Β4.3):

[math] A_{nt} = t_{gp} \left[ (n_{c}-1)\, s_{c} + L_{eh,gp} – (n_{c} – 0.5) \left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]

[math] A_{nt} = (0.5\,in) \times \left[ ((1)-1) \times (0\,in) + (1.5\,in) – ((1) – 0.5) \times ((1.25\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 0.42188\,in^{2} [math]

Μεικτή επιφάνεια σε διάτμηση, από το άκρο της λαβής μέχρι το πιο μακρινό μπουλόνι:

[math] A_{gv} = t_{gp} \left[ L_{ev} + (n_{r}-1)\, s_{r} \right] = (0.5\,in) \times \left[ (1.5\,in) + ((4)-1) \times (3\,in) \right] = 5.25\,in^{2} [math]

Καθαρή επιφάνεια σε διάτμηση. Η αναφορά γράφει το μήκος διάτμησης ως το 12 σε μήκος νάρθηκα στο αγκύριο, [mathin] L_{br,gp} [mathin], μικρότερη απόσταση ενός άκρου, που είναι το ίδιο 10.5 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[ (12\,in) – (1.5\,in) – ((4) – 0.5) \times ((1.25\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 2.9531\,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 (2.9531\,in^{2}) + (1) \times (65\,ksi) \times (0.42188\,in^{2}) \le 0.6 \times (50\,ksi) \times (5.25\,in^{2}) + (1) \times (65\,ksi) \times (0.42188\,in^{2}) \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 106.95\,kip [math]

DCR = 100 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 106.95 κιπ = 0.935 < 1.0, Εντάξει

Η διατμητική ρήξη στο τμήμα διχτυού διέπει. ο 1 1/4 σε υπερμεγέθεις τρύπες παίρνουν 4.59 μέσα από το 10.5 σε μήκος διάτμησης, γι' αυτό ο έλεγχος είναι τόσο κοντά.

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

Το γωνιακό πόδι μπορεί να σκιστεί με τον ίδιο τρόπο: διάτμηση κατά μήκος της γραμμής του μπουλονιού μέχρι το τέλος της γωνίας, συν τάνυση από τη γραμμή του μπουλονιού μέχρι το δάχτυλο του ποδιού.

Η απόσταση οριζόντιας άκρης στη γωνία είναι [mathin] L_{eh,br} = 1.5\,in [mathin] και η τρύπα είναι [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin]:

[math] A_{nt} = t_{br} \left[ (n_{c}-1)\, s_{c} + L_{eh,br} – (n_{c} – 0.5) \left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]

[math] A_{nt} = (0.5\,in) \times \left[ ((1)-1) \times (0\,in) + (1.5\,in) – ((1) – 0.5) \times ((1.125\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 0.45313\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = t_{br} \left[ L_{ev} + (n_{r}-1)\, s_{r} \right] = (0.5\,in) \times \left[ (1.5\,in) + ((4)-1) \times (3\,in) \right] = 5.25\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = t_{br} \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[ (12\,in) – (1.5\,in) – ((4) – 0.5) \times ((1.125\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 3.1719\,in^{2} [math]

Με [mathin] F_{u,br} = 58\,ksi [mathin], [mathin] F_{y,br} = 36\,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 (58\,ksi) \times (3.1719\,in^{2}) + (1) \times (58\,ksi) \times (0.45313\,in^{2}) \le 0.6 \times (36\,ksi) \times (5.25\,in^{2}) + (1) \times (58\,ksi) \times (0.45313\,in^{2}) \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 102.5\,kip [math]

DCR = 100 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 102.5 κιπ = 0.976 < 1.0, Εντάξει

Αυτός είναι ο έλεγχος που διέπει ολόκληρη τη σύνδεση. Η καθαρή διάτμηση κυβερνά ξανά, αν και μόνο: η πλευρά απόδοσης της εξίσωσης είναι μέσα 3 τσιπ του.

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 στο τελευταίο μπουλόνι: γραμμές που τραβήχτηκαν από το πρώτο μπουλόνι, απλώνεται σε κάθε πλευρά, μετρημένο κατά μήκος του τελευταίου μπουλονιού (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 την τρύπα.

Whitmore πλάτος

Η ομάδα μπουλονιών είναι [mathin] L_{br} = (n_{r}-1)\, s_{r} = 9\,in [mathin] μακρύ και έχει μία γραμμή μπουλονιού, Έτσι [mathin] W_{br} = 0\,in [mathin]. 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 (9\,in) \times \tan((18.93)) + (0\,in) = 6.1732\,in [math]

Η γωνία εξάπλωσης του Εγχειριδίου είναι 30°, που θα έδινε 2 × 9 × μαύρισμα 30° = 10.39 σε. Αλλά το κεκλιμένο ελεύθερο άκρο του ακροφυσίου στην πλευρά των δακτύλων της γωνίας περνά μόνο περίπου 3.1 μέσα από το τελευταίο μπουλόνι, έτσι μια γραμμή 30° θα έτρεχε από την πλάκα. Η αναφορά μειώνει το spread στις 18,93°, που βάζει την άκρη του τμήματος Whitmore 3.0866 μέσα από τη γραμμή του μπουλονιού, σε αυτή την ελεύθερη άκρη, και χρησιμοποιεί το ίδιο πλάτος στην άλλη πλευρά. Μόνο ο χάλυβας που υπάρχει στην πραγματικότητα υπολογίζεται.

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 (6.1732\,in) = 138.9\,kip [math]

Ρήξη τάσης (Εξ. J4-2)

Το πλάτος του διχτυού αφαιρεί μια μεγάλη τρύπα, [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[ (6.1732\,in) – (1) \times ((1.25\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 118.48\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( \phi R_{n,ty},\, \phi R_{n,tr} \right) = \min\left( (138.9\,kip),\, (118.48\,kip) \right) = 118.48\,kip [math]

DCR = 100 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 118.48 κιπ = 0.844 < 1.0, Εντάξει

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

Μόνο το ένα σκέλος της γωνίας είναι βιδωμένο, έτσι η δύναμη πρέπει να ρέει από το εξέχον σκέλος στο βιδωμένο σκέλος 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 της γωνίας [mathin] \bar{y} = 1.18\,in [mathin] μετριέται από τη βιδωμένη όψη και το μήκος σύνδεσης [mathin] (n_{r} – 1)\, s_{r} = 9\,in [mathin]:

[math] U = 1 – \frac{\bar{y}}{(n_{r} – 1)\, s_{r}} = 1 – \frac{(1.18\,in)}{((4) – 1) \times (3\,in)} = 0.86894 [math]

Οπου [mathin] A_{br} = 3.75\,in^{2} [mathin], [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], [mathin] t_{br} = 0.5\,in [mathin], [mathin] F_{u,br} = 58\,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_{br} \right] [math]

[math] \phi R_{n,tr} = (0.75) \times (58\,ksi) \times (0.86894) \times \left[ (3.75\,in^{2}) – (1) \times ((1.125\,in) + (0.0625\,in)) \times (0.5\,in) \right] = 119.3\,kip [math]

DCR = 100 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 119.3 κιπ = 0.838 < 1.0, Εντάξει

Μια μεγαλύτερη ομάδα μπουλονιών ανυψώνει το U. Με έξι μπουλόνια αντί για τέσσερα, το μήκος σύνδεσης θα είναι 15 μέσα και θα ήσουν 1 - 1.18/15 = 0.92.

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

Όταν ο νάρθηκας είναι σε συμπίεση, σπρώχνει το στόμιο προς τη στήλη. Η λωρίδα της λαβής μεταξύ του τελευταίου μπουλονιού και της όψης της στήλης μπορεί να λυγίσει έξω από το επίπεδο, οπότε ελέγχεται ως στήλη με διατομή το πλάτος Whitmore.

Το μήκος λυγισμού είναι το 6 φαίνεται στο σχέδιο, από τη γραμμή του μπουλονιού που βρίσκεται πλησιέστερα στη στήλη προς την όψη της στήλης, μετρημένο κατά μήκος του νάρθηκα. Η αναφορά χαρακτηρίζει το μήκος του στήριγμα χωρίς στήριξη, [mathin] L_{b,br} = 6\,in [mathin]. Η λαβή είναι συγκολλημένη στη στήλη μόνο στη μία άκρη και το ελεύθερο άκρο της μπορεί να αιωρείται εκτός επιπέδου με το στήριγμα, 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 (6\,in)}{(0.5\,in)/\sqrt{12}} = 49.883 [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)}{((49.883))^{2}} = 115.02\,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)}{(115.02\,ksi)}} \right) \times (50\,ksi) = 41.683\,ksi [math]

Με [mathin] \phi = 0.9 [mathin] και το πλάτος Whitmore [mathin] W = 6.1732\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{cr}\, t_{gp}\, W = (0.9) \times (41.683\,ksi) \times (0.5\,in) \times (6.1732\,in) = 115.79\,kip [math]

DCR = 100 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 115.79 κιπ = 0.864 < 1.0, Εντάξει

Το πλάτος του Whitmore οδηγεί αυτόν τον έλεγχο τόσο όσο και το λεπτό. Ένα άκρο με περισσότερη πλάκα κάτω από το στήριγμα θα είχε ευρύτερο τμήμα και μεγαλύτερη αντοχή.

Βήμα 10: Ελάχιστο μέγεθος συγκόλλησης φιλέτου στη στήλη (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 δεν είναι μια σχεδόν δεσποινίδα. Λέει μόνο το 3/16 σε συγκόλληση είναι ακριβώς το μικρότερο επιτρεπόμενο μέγεθος, που είναι μια κοινή και λογική επιλογή.

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

Το ακροφύσιο συγκολλάται στη φλάντζα της στήλης με α 3/16 σε φιλέτο από κάθε πλευρά. Η δύναμη στερέωσης φτάνει στην επιφάνεια της στήλης υπό γωνία και εκτός του κέντρου της συγκόλλησης, έτσι η συγκόλληση φέρει μια κανονική δύναμη, μια ψαλίδα και μια στιγμή μαζί. Αυτό το βήμα επιλύει τη δύναμη στήριξης στην όψη της στήλης, 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,c} = 0.71\,in [mathin], [mathin] F_{u,c} = 65\,ksi [mathin], [mathin] t_{gp} = 0.5\,in [mathin] και [mathin] F_{u,gp} = 65\,ksi [mathin]:

[math] D_{max} = \frac{t_{f,c} F_{u,c} \le \frac{t_{gp}}{2} F_{u,gp}}{3.09\,kip/in \times F_{EXX}/F_{E70XX}} = \frac{(0.71\,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} = 16\,in [mathin] κατά μήκος της στήλης. 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[ (16\,in) – 2 \times (0.1875\,in) \right] = 31.25\,in [math]

Δυνάμεις στην όψη της στήλης

Διαχωρίστε το 100 Kip στήριγμα δύναμη, [mathin] P_{u,br} [mathin], σε ένα στοιχείο κάθετο στην όψη της στήλης και ένα κατά μήκος αυτής:

[math] N_{br} = P_{u,br} \sin(\theta_{br}) = (100\,kip) \times \sin((45)) = 70.711\,kip [math]

[math] V_{br} = P_{u,br} \cos(\theta_{br}) = (100\,kip) \times \cos((45)) = 70.711\,kip [math]

Η γραμμή του στηρίγματος διασχίζει την όψη της στήλης 12 στο κάτω από την κορυφή της πλάκας και 4 πάνω από τον πυθμένα του, έτσι χάνει τη μέση του 16 σε συγκόλληση από [mathin] (12 – 4)/2 = 4\,in [mathin]. Η διάτμηση δρα κατά μήκος της γραμμής συγκόλλησης και δεν κάνει καμία στιγμή γι 'αυτό, αλλά η κανονική δύναμη είναι 4 εκτός κέντρου:

[math] M_{br} = \frac{N_{br} \left| L_{w1} – L_{w2} \right|}{2} = \frac{(70.711\,kip) \times |(12\,in) – (4\,in)|}{2} = 23.57\,kip{\cdot}ft [math]

Αυτό είναι 282.84 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 (23.57\,kip{\cdot}ft)}{(31.25\,in)} + (70.711\,kip) = 143.12\,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{((143.12\,kip))^{2} + ((70.711\,kip))^{2}} = 159.63\,kip [math]

[math] \theta = \tan^{-1}\left| \frac{N_{br,T}}{V_{br}} \right| = \tan^{-1}\left| \frac{(143.12\,kip)}{(70.711\,kip)} \right| = 63.707 [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| (70.711\,kip) – \frac{8 \times (23.57\,kip{\cdot}ft)}{(31.25\,in)} \right| = 1.6971\,kip [math]

[math] R_{min} = \sqrt{\left( N_{br,min} \right)^{2} + \left( V_{br} \right)^{2}} = \sqrt{((1.6971\,kip))^{2} + ((70.711\,kip))^{2}} = 70.731\,kip [math]

[math] R_{w} = \max\left( R,\, 1.25\, \frac{R + R_{min}}{2} \right) = \max\left( (159.63\,kip),\, 1.25 \times \frac{(159.63\,kip) + (70.731\,kip)}{2} \right) = 159.63\,kip [math]

Η μέση τιμή είναι 143.98 δέρμα μόσχου ακατέργαστου, άρα η κορυφή κυβερνά.

Αντοχή συγκόλλησης (Εξ. J2-4)

Το προκύπτον είναι στις 63,707° ως προς τη συγκόλληση, άρα ο παράγοντας κατεύθυνσης [mathin] 1 + 0.5 \sin^{1.5}\theta [mathin] προσθέτει περίπου 42% 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(63.707))^{1.5} \right] \times (31.25\,in) [math]

[math] \phi R_{n} = 185.91\,kip [math]

DCR = 159.63 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 185.91 κιπ = 0.859 < 1.0, Εντάξει

ο 4 στην εκκεντρικότητα κοστίζει πολύ εδώ. Χωρίς αυτό η συγκόλληση θα έφερε α 100 kip αποτέλεσμα αντί για 159.63 δέρμα μόσχου ακατέργαστου. Το κεντράρισμα της λαβής στο σημείο όπου η γραμμή στήριξης διασχίζει την όψη της στήλης αφαιρεί τη στιγμή.

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

Η συνιστώσα της δύναμης στήριξης κατά μήκος της όψης της στήλης, [mathin] V_{br} = 70.711\,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} = 16\,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} = (16\,in) \times (0.5\,in) = 8\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{y,gp} A_{gv} = (1) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (8\,in^{2}) = 240\,kip [math]

DCR = 70.711 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 240 κιπ = 0.295 < 1.0, Εντάξει

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

Το κανονικό εξάρτημα και η ροπή θέτουν σε τάση τη συγκολλημένη άκρη του ακροφυσίου, 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} = 16\,in [mathin]:

[math] N_{e} = \left| N_{br} \right| + \frac{4 \left| M_{br} \right|}{L_{WT}} = |(70.711\,kip)| + \frac{4 \times |(23.57\,kip{\cdot}ft)|}{(16\,in)} = 141.42\,kip [math]

Αυτό είναι ελαφρώς κάτω από τη συγκόλληση 143.12 kip γιατί χρησιμοποιεί το 16 σε ακραίο άκρο παρά το 31.25 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 (16\,in) = 360\,kip [math]

DCR = 141.42 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 360 κιπ = 0.393 < 1.0, Εντάξει

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

Η λαβή παρέχει μια συγκεντρωμένη δύναμη στη φλάντζα της στήλης πάνω από αυτήν 16 σε μήκος. Όταν ο νάρθηκας είναι σε συμπίεση, αυτή η δύναμη πιέζει τη φλάντζα, και ο ιστός της στήλης πίσω του μπορεί να υποχωρήσει τοπικά ή να τσαλακωθεί (σακατεύω). Η ζήτηση είναι το μέγιστο κανονικό φορτίο από το Step 11, [mathin] N_{br,T} = 143.12\,kip [mathin].

Τοπική ανάπηρη του Ιστού (Εξ. J10-4)

Με [mathin] \phi = 0.75 [mathin], [mathin] t_{w,c} = 0.44\,in [mathin], μήκος ρουλεμάν [mathin] L_{WT} = 16\,in [mathin], [mathin] d_{c} = 14\,in [mathin], [mathin] t_{f,c} = 0.71\,in [mathin], [mathin] F_{y,c} = 50\,ksi [mathin] και [mathin] Q_{f} = 1 [mathin]:

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

[math] \phi R_{n,wlc} = (0.75) \times 0.8 \times ((0.44\,in))^{2} \times \left[ 1 + 3 \times \left( \frac{(16\,in)}{(14\,in)} \right) \times \left( \frac{(0.44\,in)}{(0.71\,in)} \right)^{1.5} \right] \times \sqrt{\frac{(29000\,ksi) \times (50\,ksi) \times (0.71\,in)}{(0.44\,in)}} \times (1) [math]

[math] \phi R_{n,wlc} = 474.88\,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,c} = 1.31\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n,wly} = \phi\, F_{y,c}\, t_{w,c} \left( 5\, k_{des,c} + L_{WT} \right) = (1) \times (50\,ksi) \times (0.44\,in) \times \left( 5 \times (1.31\,in) + (16\,in) \right) = 496.1\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( \phi R_{n,wlc},\, \phi R_{n,wly} \right) = \min\left( (474.88\,kip),\, (496.1\,kip) \right) = 474.88\,kip [math]

DCR = 143.12 δέρμα μόσχου ακατέργαστου / 474.88 κιπ = 0.301 < 1.0, Εντάξει

Ένα μακρύ κουκούτσι απλώνει καλά τη δύναμη, έτσι ο ιστός της στήλης έχει άφθονο αποθεματικό και δεν χρειάζεται ακαμψία.

Περίληψη των ελέγχων

Η σύνδεση περνάει κάθε έλεγχο αυτού του σχεδίου σύνδεσης γονάτου. Η διάτμηση μπλοκ του νάρθηκα διέπει τους ελέγχους αντοχής 0.976, με μπλοκ διάτμηση του αυλακιού δίπλα στο 0.935. Και οι δύο προέρχονται από την ίδια κοντή γραμμή μπουλονιών με μεγάλες τρύπες. Το ελάχιστο μέγεθος συγκόλλησης φαίνεται 1.000 μόνο επειδή η συγκόλληση είναι ακριβώς το ελάχιστο του πίνακα J2.4. Στη στήλη, η συγκόλληση είναι το πιο πολυσύχναστο αντικείμενο 0.859, κυρίως λόγω του 4 στην εκκεντρικότητα.

Τι να αλλάξετε εάν αποτύχει ένας έλεγχος

• Μπλοκ διάτμηση του νάρθηκα ή της λαβής: προσθέστε μια σειρά μπουλονιών, που επιμηκύνει τα επίπεδα διάτμησης. Βοηθά επίσης μια μεγαλύτερη απόσταση στο τέλος ή μια μεγαλύτερη απόσταση από την πλευρά της λαβής. Στην αρχή, τυπικές τρύπες αντί για υπερμεγέθεις τρύπες προσθέτουν καθαρή επιφάνεια.
• 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 μια πιο βαριά γωνία.
• Τάνυση ή συμπίεση του ακροφυσίου: ένα πιο χοντρό κότσι ανεβάζει και τα δύο. Η προσθήκη πλάκας στην πλευρά των δακτύλων του νάρθηκα διευρύνει το τμήμα Whitmore, και η μετακίνηση των μπουλονιών πιο κοντά στη στήλη μειώνει το μήκος λυγισμού.
• Συγκόλληση στη στήλη: κεντράρετε το ακροφύσιο στο σημείο όπου η γραμμή στήριξης συναντά την όψη της στήλης για να αφαιρέσετε τη στιγμή, μακρύνετε το στόμιο, ή χρησιμοποιήστε ένα μεγαλύτερο φιλέτο. Το βασικό μέταλλο επιτρέπει μέχρι περίπου 5/16 εδώ μέσα.
• Ιστός στήλης: επιμηκύνετε το στόμιο για να εξαπλωθεί η δύναμη, ή προσθέστε ένα ζευγάρι ενισχυτικά ή μια πλάκα διπλασιασμού.

Συχνές ερωτήσεις

Σε τι χρησιμεύει το στήριγμα γονάτου?

Το στήριγμα γονάτων είναι μια μικρή διαγώνιος μεταξύ μιας στήλης και μιας δοκού ή δοκού, ορίζουν μια μικρή απόσταση από την άρθρωση τους. Σκληραίνει τη γωνία του πλαισίου ενάντια στην ταλάντευση και δίνει στα μέλη ένα ενδιάμεσο σημείο στήριξης. Γιατί είναι κοντό και κάθεται κοντά στην άρθρωση, φέρει συχνά μια μεγάλη αξονική δύναμη για το μέγεθός του, σε τάση ή συμπίεση ανάλογα με τον τρόπο που ταλαντεύεται το πλαίσιο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αυτό το παράδειγμα σχεδιάζει για 100 κτυπήστε αμφίδρομα.

Γιατί οι βίδες είναι κρίσιμες?

Η λαβή έχει μεγάλες τρύπες, τα οποία δίνουν στο erector ανοχή για να εφαρμόζει το στήριγμα. 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, και γιατί η γωνία διασποράς είναι 18,93° εδώ?

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 το πρώτο μπουλόνι σε κάθε πλευρά της γραμμής του μπουλονιού και μετρώντας κατά μήκος τους στο τελευταίο μπουλόνι. Σε αυτό το παράδειγμα το κεκλιμένο ελεύθερο άκρο της λαβής είναι πιο κοντά στα μπουλόνια από ό,τι θα έφταναν αυτές οι γραμμές 30°, οπότε η αναφορά περιορίζει το spread σε 18,93°. Το πλάτος Whitmore παραμένει στη συνέχεια μέσα στην πλάκα, στο 6.1732 σε αντί για 10.39 σε.

Γιατί είναι K = 1.2 που χρησιμοποιείται για λυγισμό γωνιών?

Το ακροφύσιο συγκολλάται στη στήλη 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. Χρησιμοποιώντας 1.2 για ένα σιδεράκι γονάτων είναι η συντηρητική επιλογή.

Από πού προέρχεται η ροπή της συγκόλλησης γωνιών σε στήλη?

Η γραμμή του στηρίγματος συναντά την όψη της στήλης 12 στο κάτω από την κορυφή της πλάκας και 4 πάνω από τον πυθμένα του, έτσι χάνει το κέντρο του 16 σε συγκόλληση από 4 σε. Η κανονική συνιστώσα της δύναμης του νάρθηκα, 70.711 δέρμα μόσχου ακατέργαστου, ηθοποιία 4 στο εκτός κέντρου δίνει μια στιγμή του 282.84 κοτόπουλο, ή 23.57 kip-ft. Εάν το χτύπημα ήταν επικεντρωμένο σε αυτό το σημείο διέλευσης δεν θα υπήρχε στιγμή, και η συγκόλληση θα έβλεπε μόνο το 100 Kip στήριγμα δύναμη.

Γιατί έχει σχεδιαστεί η συγκόλληση με γωνίες 1.25 φορές το μέσο φορτίο?

Το φορτίο κατά μήκος μιας ακμής συγκόλλησης είναι ανομοιόμορφο, και οι συγκολλήσεις φιλέτου δεν μπορούν να τεντωθούν πολύ πριν σπάσουν. Οδηγός σχεδίασης AISC 29 σχεδιάζει τη συγκόλληση για το μεγαλύτερο από το φορτίο αιχμής και 1.25 φορές ο μέσος όρος της αιχμής και των ελάχιστων φορτίων, χρησιμοποιώντας τον συντελεστή πλαστιμότητας συγκόλλησης από το Εγχειρίδιο της AISC 13. Αυτό διασφαλίζει ότι η συγκόλληση μπορεί να ανακατανείμει το φορτίο σε όλο το μήκος της. Σε αυτό το παράδειγμα το φορτίο αιχμής του 159.63 το kip κυβερνά το 143.98 kip με βάση τη μέση τιμή.

Χρησιμοποιείται η μέθοδος ομοιόμορφης δύναμης για ένα στήριγμα γονάτου?

Οχι. Η μέθοδος ομοιόμορφης δύναμης κατανέμει μια δύναμη σύσφιξης μεταξύ της διεπαφής δοκού και υποστυλώματος μιας γωνιάς που είναι προσαρτημένη και στις δύο, σε ένα σημείο εργασίας δοκού-κολόνας-νάρθηκας. Ένα στήριγμα γονάτου προσαρτάται μόνο στη φλάντζα της στήλης. Έτσι, η δύναμη σύσφιξης επιλύεται στην όψη της στήλης ως κανονική δύναμη, μια ψαλίδα και μια στιγμή, και η ακμή της λαβής και η συγκόλλησή της ελέγχονται για αυτά τα τρία μαζί.

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 γονάτου δωρεάν

Κάθε αριθμός σε αυτήν τη σελίδα προέρχεται από μία λύση. Επιλέξτε τη διαμόρφωση του νάρθηκα γονάτου, εισάγετε τη στήλη σας, στήριγμα, 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: Σχεδιασμός συγκόλλησης άκρων γωνιών και Παράδειγμα 5.3.
• Σχεδιασμός χαλύβδινων συνδέσεων με χρήση AISC 360-16
• Μπουλόνια και συγκολλήσεις στο SkyCiv Connection Design