Τι είναι μια σύνδεση διάτμησης?
Μια διατμητική σύνδεση είναι ένας σύνδεσμος που μεταφέρει τη δύναμη διάτμησης μεταξύ δύο μελών χωρίς να μεταφέρει σημαντική ροπή. Εάν μια δοκός φέρει εσωτερική δύναμη διάτμησης, ότι η δύναμη διέρχεται μέσω της σύνδεσης στη στήλη στήριξης ως αξονική δύναμη. Οι διατμητικές συνδέσεις συμπεριφέρονται ως καρφίτσα (FFFFFR στο SkyCiv Structural 3D), διαφορετικός στιγμιαίες συνδέσεις, που συγκρατούν την τελική περιστροφή.
Στην AISC 360-16 όροι αυτό είναι α απλός Η σύνδεση (Β3.4): Υποτίθεται ότι περιστρέφεται ελεύθερα και φέρει αμελητέα ροπή. ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100:2020 ονομάζει την ισοδύναμη διάταξη απλή κατασκευή. Μια ημιάκαμπτη άρθρωση είναι μια τρίτη περίπτωση, με πραγματική αλλά μερική περιστροφική ακαμψία, και πρέπει να διαμορφωθεί με αυτόν τον τρόπο αντί να αντιμετωπίζεται ως απλό.
Μια πλάκα ή γωνία μεταφέρει τη δύναμη μεταξύ των δύο μελών. Στο παραπάνω παράδειγμα, Οποιοδήποτε προς τα κάτω φορτίο στη δοκό διέρχεται στο μέλος στήριξης μέσω της γωνίας. Επειδή τίποτα δεν συγκρατεί τις φλάντζες της δοκού, η άρθρωση μπορεί να περιστραφεί, που είναι αυτό που το κάνει μια σύνδεση διάτμησης παρά μια σύνδεση ροπής.
Διατμητικές συνδέσεις είναι η πιο κοινή σύνδεση σε χαλύβδινο σκελετό. Όπου στηρίζεται ένα πλαίσιο, το στήριγμα παρέχει την πλευρική σταθερότητα, Έτσι, οι συνδέσεις στιγμής χρειάζονται μόνο όπου το πλαίσιο βασίζεται στη δράση του πλαισίου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι περισσότεροι σχεδιαστές επιδιώκουν μια διατμητική σύνδεση όπου το επιτρέπει η ανάλυση: είναι πιο απλά στην κατασκευή και φθηνότερα στην ανέγερσή τους.
Ο σχεδιασμός διατμητικής σύνδεσης καταλήγει στην παρακολούθηση της αντίδρασης δέσμης από τον ιστό της δοκού, μέσα από τα μπουλόνια, πλάκα ή γωνία και συγκολλήσεις, στην υποστήριξη, και ελέγχοντας κάθε τμήμα από το οποίο περνά. Αυτή η σελίδα ορίζει αυτή τη διαδικασία με το AISC 360-16 εξισώσεις, και συνδέσεις με πέντε πλήρως επεξεργασμένα παραδείγματα φύλλων υπολογισμών AISC που το εφαρμόζουν σε πραγματικές συνδέσεις.
Το SkyCiv Connection Design ελέγχει τις διατμητικές συνδέσεις σε AISC 360-16 τόσο σε ASD όσο και σε LRFD, και να ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100:2020.
Τύποι συνδέσεων διάτμησης
Οι διατμητικές συνδέσεις ονομάζονται από το εξάρτημα που μεταφέρει το φορτίο και τη θέση του. Ποιες είναι διαθέσιμες εξαρτάται από τον κώδικα σχεδίασης και από το τι πλαισιώνει η δοκός, οπότε οι παρακάτω λίστες χωρίζονται με αυτόν τον τρόπο.
Δοκός σε διατομή I, ή δοκός σε δοκό (AISC 360-16)
Έξι διαμορφώσεις, κάθε διαθέσιμο πλαίσιο στη φλάντζα της στήλης, στον ιστό της στήλης, ή από δοκό σε δοκό μέσω του ιστού:
- Μονή γωνία. Ένα στήριγμα σε σχήμα L μεταξύ του ιστού της δοκού και του στηρίγματος. Η πιο ελαφριά επιλογή, και το πιο ευέλικτο, ώστε να ταιριάζει σε ελαφρά φορτία. Η αντίδραση βρίσκεται εκτός της γραμμής μπουλονιού στην πλευρά στήριξης, έτσι αυτά τα μπουλόνια φέρουν μια εκκεντρικότητα (δουλεμένο παράδειγμα).
- Διπλή γωνία. Γωνίες και στις δύο όψεις του ιστού της δοκού. Η πρόσθετη γωνία βάζει τα μπουλόνια στην πλευρά της δοκού σε διπλή διάτμηση και κάνει τη σύνδεση πιο συγχωρητική κατά την ανέγερση, γι' αυτό είναι το άλογο εργασίας για βαρύτερα δοκάρια (δουλεμένο παράδειγμα).
- Μονή πλάκα. Η γλωττίδα διάτμησης. Ένα πιάτο, συγκολλημένο στο στήριγμα και βιδωμένο στον ιστό της δοκού. Συνήθως το φθηνότερο της ομάδας, επειδή υπάρχει μία γραμμή συγκόλλησης και μία ομάδα μπουλονιών (δουλεμένο παράδειγμα). Όταν η πλάκα πρέπει να φτάσει πέρα από τις φλάντζες της στήλης σε ένα ιστό στήλης, γίνεται μια εκτεταμένη ενιαία πλάκα, που έχει σχεδιαστεί διαφορετικά (δουλεμένο παράδειγμα).
- Διπλή πλάκα. Πλάκες και στις δύο όψεις του ιστού, χρησιμοποιείται όταν μια μεμονωμένη πλάκα δεν μπορεί να φέρει τη διάτμηση ή να χωρέσει στην απαιτούμενη ομάδα μπουλονιών.
- Τελική πλάκα. Μια πλάκα συγκολλημένη στο άκρο της δοκού και βιδωμένη στο στήριγμα. Χρειάζεται να κοπεί η δοκός στο μήκος με ακρίβεια, αφού η πλάκα δεν αφήνει καμία ρύθμιση (δουλεμένο παράδειγμα).
- Άμεσα συγκολλημένος Ιστός. Ο ιστός της δοκού συγκολλήθηκε κατευθείαν στο στήριγμα, χωρίς ενδιάμεση πλάκα ή γωνία. Δεν υπάρχουν μπουλόνια για έλεγχο, αλλά χρειάζεται συγκόλληση πεδίου και εγκαταλείπει την ανοχή στύσης που παρέχει μια βιδωμένη λεπτομέρεια.
Δοκός σε στήλη HSS (AISC 360-16)
Το καδράρισμα σε κοίλο τμήμα αλλάζει αυτό που ταιριάζει, γιατί δεν υπάρχει φλάντζα για να βιδώσετε και δεν υπάρχει πρόσβαση στην μακρινή πλευρά για κλειδί. Διατίθενται πέντε διαμορφώσεις:
- Μονή γωνία και Διπλή γωνία
- Μονή πλάκα
- Ενιαίο WT. Ένα μπλουζάκι κομμένο από φαρδιά φλάντζα, Το στέλεχος του είναι συγκολλημένο ή βιδωμένο στον ιστό της δοκού και η φλάντζα του στην όψη του υποστυλώματος.
- Γωνία καθίσματος. Μια γωνία κάτω από την κάτω φλάντζα που φέρει τη δοκό στο ρουλεμάν, κανονικά με κορυφαίο κλιπ για σταθερότητα. Σε αντίθεση με τους τύπους που συνδέονται με το διαδίκτυο, αυτό λειτουργεί εκτός φλάντζας.
ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100:2020
Ο αυστραλιανός κώδικας καλύπτει το πλαίσιο από δοκό σε κολώνα και από δοκό σε δοκό, με τέσσερις διαμορφώσεις:
- Web Side Plate, το Α.Σ 4100 όνομα για την καρτέλα διάτμησης.
- Εύκαμπτη πλάκα άκρης
- Μονή γωνία και Διπλή γωνία
ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 η κάλυψη είναι μόνο διάτμηση, και δεν επεκτείνεται σε στήλες HSS, καναλιών, στήριγμα ή συναρμογές. Αυτά είναι η AISC 360-16.
Πώς να σχεδιάσετε μια διατμητική σύνδεση στο AISC 360-16
Κάθε σύνδεση διάτμησης σχεδιάζεται με τον ίδιο τρόπο: πάρτε την συνυπολογισμένη αντίδραση άκρου δέσμης, [mathin] R_{u} [mathin] (ή [mathin] R_{a} [mathin] για ASD), και ελέγξτε κάθε τμήμα της διαδρομής φορτίου σε σχέση με αυτό. Η αντίδραση αφήνει τον ιστό της δέσμης, διέρχεται μέσω των μπουλονιών της πλευράς της δοκού ή συγκολλάται στην πλάκα ή τις γωνίες, και στη συνέχεια μέσω των μπουλονιών της πλευράς στήριξης ή των συγκολλήσεων στην κολόνα ή τη δοκό. Μια αποτυχία οπουδήποτε κατά μήκος αυτής της διαδρομής είναι αποτυχία της σύνδεσης.
Οι παρακάτω εξισώσεις είναι οι μορφές LRFD από το AISC 360-16 και το Εγχειρίδιο AISC 15η Έκδοση. Για ASD, αντικαθιστώ [mathin] \phi R_{n} [mathin] με [mathin] R_{n} / \Omega [mathin], SkyCiv Renderer API [mathin] \Omega [mathin] δίνεται στην ίδια ρήτρα ([mathin] \Omega = 2.00 [mathin] όπου [mathin] \phi = 0.75 [mathin], και [mathin] \Omega = 1.50 [mathin] όπου [mathin] \phi = 1.00 [mathin]).
1. Λεπτομερή όρια (J3.3, J3.4)
Πριν από οποιονδήποτε έλεγχο αντοχής, η γεωμετρία πρέπει να είναι οικοδομήσιμη και να ταιριάζει με τις υποθέσεις πίσω από τις εξισώσεις αντοχής. Τα μπουλόνια χρειάζονται ελάχιστη απόσταση και απόσταση ακμών, ένα κλειδί χρειάζεται χώρο για να γυρίσει, και η πλάκα ή η γωνία πρέπει να είναι τουλάχιστον το μισό της διάστασης Τ της δοκού, ώστε το άκρο της δοκού να παραμένει σταθερό. Η ελάχιστη απόσταση των μπουλονιών είναι:
[math] s_{min} = 2\tfrac{2}{3}\, d_{b} \qquad (3\, d_{b}\ \text{preferred}) [math]
Οι ελάχιστες αποστάσεις άκρων προέρχονται από τον Πίνακα J3.4, με μια προσαύξηση από τον Πίνακα J3.5 όταν η άκρη μετράται κατά μήκος μιας οπής με σχισμή. Στα επεξεργασμένα παραδείγματα, ένα όριο λεπτομερειών είναι συχνά η υψηλότερη αναλογία σε ολόκληρη τη σύνδεση. Αυτό είναι φυσιολογικό: Οι σχεδιαστές τοποθετούν τα μπουλόνια στα όρια για να διατηρούν το πιάτο μικρό.
2. Διάτμηση μπουλονιών και εκκεντρικότητα (J3.6, Εγχειρίδιο μέρος 7)
Η αντοχή ενός μπουλονιού στη διάτμηση είναι:
[math] \phi r_{v} = \phi\, F_{nv}\, A_{b}\, N_{s} = \phi\, F_{nv}\, \frac{\pi}{4} d_{b}^{2}\, N_{s}, \qquad \phi = 0.75 [math]
όπου [mathin] F_{nv} [mathin] προέρχεται από τον Πίνακα J3.2 (54 ksi για A325-N και 68 ksi για A490-N, βαθμοί εντός του ASTM F3125) και [mathin] N_{s} [mathin] είναι ο αριθμός των επιπέδων διάτμησης. Τα μπουλόνια σε μια ομάδα διπλής γωνίας από την πλευρά της δοκού είναι σε διπλή διάτμηση, [mathin] N_{s} = 2 [mathin].
Η αντίδραση σπάνια δρα στη γραμμή του μπουλονιού. Όταν κάθεται σε απόσταση ε, τα μπουλόνια κρατούν μια στιγμή [mathin] R_{u}\, e [mathin] καθώς και η διάτμηση, και η ομάδα παραδίδει λιγότερα από n μπουλόνια’ αξία δύναμης. Το στιγμιαίο κέντρο περιστροφής (ICOR) η μέθοδος βρίσκει ότι μειωμένος αριθμός, ο συντελεστής Γ, από την καμπύλη φορτίου-παραμόρφωσης κάθε μπουλονιού (Εγχειρίδιο εξ. 7-1):
[math] R = R_{ult} \left( 1 – e^{-10\Delta} \right)^{0.55} [math]
[math] \phi R_{n} = C\, \phi r_{v} [math]
Το πόση εκκεντρικότητα θα σχεδιάσετε εξαρτάται από τον τύπο σύνδεσης, και εδώ είναι που τα πέντε επεξεργασμένα παραδείγματα διαφέρουν περισσότερο:
| Σύνδεση | Σχεδιαστική εκκεντρικότητα | Επίδραση στο παράδειγμα εργασίας |
|---|---|---|
| Μονό πιάτο (συμβατικός) | [mathin] e = a/2 [mathin] από τον Χειροκίνητο Πίνακα 10-9 | 2 μέσα στη γραμμή μπουλονιού γίνεται e = 1 σε; τρία μπουλόνια δίνουν C = 2.71 |
| Εκτεταμένη μονή πλάκα | Πλήρης απόσταση από τη συγκόλληση στην ομάδα μπουλονιών | ε = 10.25 σε περικοπές 14 μπουλόνια σε 6.29 αποτελεσματικά μπουλόνια |
| Μονή γωνία, πλευρά στήριξης | [mathin] e = g + t_{w}/2 [mathin], από τη γραμμή του κοχλία στήριξης μέχρι το μέσο του ιστού της δοκού | ε = 1.85 σε περικοπές 2 μπουλόνια σε 1.24 μπουλόνια’ αξία |
| Διπλή γωνία, πλευρά δοκού | Αφρόντιστος (Εγχειρίδιο μέρος 10) | Η ομάδα μπουλονιών αντιμετωπίζεται ως ομόκεντρη |
Για την ίδια την επανάληψη, βλέπω Υπολογισμός ομάδας μπουλονιών με χρήση ICOR, ή εκτελέστε μια ομάδα μπουλονιών στο αριθμομηχανή μπουλονιών.
3. Ρουλεμάν μπουλονιών και σχίσιμο (J3.10)
Κάθε μπουλόνι σπρώχνει στην άκρη της τρύπας του. Το φύλλο είτε συνθλίβει τοπικά γύρω από την τρύπα (ρουλεμάν) ή σκίζει μια λωρίδα στην επόμενη τρύπα ή στην άκρη (λυσσασμένο). Με την παραμόρφωση κατά το φορτίο υπηρεσίας, είναι σχεδιαστικός παράγοντας:
[math] \phi r_{n} = \phi\, \min\left( 1.2\, l_{c}\, t\, F_{u},\ 2.4\, d_{b}\, t\, F_{u} \right), \qquad \phi = 0.75 [math]
[math] l_{c1} = L_{e} – \frac{d_{h}}{2} \qquad l_{c2} = s – d_{h} [math]
Το μπουλόνι άκρης έχει τη μικρή καθαρή απόσταση [mathin] l_{c1} [mathin], οπότε η ρήξη συνήθως την περιορίζει, ενώ τα εσωτερικά μπουλόνια φτάνουν στο 2.4 d t Fεσύ καπάκι ρουλεμάν. Ελέγξτε κάθε φύλλο: η πλάκα ή οι γωνίες, και ο ιστός της δοκού. Ένας λεπτός ιστός δοκού είναι συχνά το αδύναμο φύλλο, επειδή οι γωνίες ή η πλάκα έχουν ξεχωριστό μέγεθος. Στο παράδειγμα διπλής γωνίας τα δύο 1/4 σε γωνίες δίνουν 0.5 από χάλυβα ενάντια στα μπουλόνια, αλλά το 1/4 στον ιστό δοκού έχει μόνο ένα φύλλο, και το ρουλεμάν στον ιστό είναι η υψηλότερη αναλογία αντοχής, στο 0.760.
Στη συνέχεια, κάθε μπουλόνι παρέχει τη λιγότερη διάτμησή του, αντοχές ρουλεμάν και σκισίματος, και η δύναμη της ομάδας είναι το άθροισμα (J3.6 Σχόλιο):
[math] \phi R_{n,eff} = \frac{C}{n} \sum_{i=1}^{n} \min\left( \phi r_{v},\ \phi r_{n,plate,i},\ \phi r_{n,web,i} \right) [math]
4. Διάτμηση μπλοκ (J4.3)
Ένα μπλοκ της πλάκας, Ο γωνιακός ιστός ή ο ιστός δοκού μπορεί να σκιστεί γύρω από την ομάδα μπουλονιών: διάτμηση κατά μήκος της γραμμής των οπών συν τάνυση μέχρι το ελεύθερο άκρο, συνήθως ένα μπλοκ σχήματος L.
[math] \phi R_{n} = \phi \left( 0.6\, F_{u} A_{nv} + U_{bs} F_{u} A_{nt} \right) \le \phi \left( 0.6\, F_{y} A_{gv} + U_{bs} F_{u} A_{nt} \right), \qquad \phi = 0.75 [math]
[mathin] U_{bs} = 1 [mathin] όταν η τάση τάσης είναι ομοιόμορφη, η οποία ισχύει για μία μόνο γραμμή μπουλονιών. Οι καθαρές περιοχές αφαιρούν κάθε τρύπα στο [mathin] d_{h} + 1/16\,in [mathin] για ζημιά κατά τη διάτρηση (Β4.3). Στο παράδειγμα της πλάκας άκρου διάτμησης, Η διάτμηση μπλοκ της πλάκας είναι η δεύτερη υψηλότερη αναλογία, στο 0.920.
5. Διατμητική υποχώρηση και διάτμηση (J4.2)
Η πλάκα ή οι γωνίες μεταφέρουν όλη την αντίδραση σε διάτμηση, σε όλο το μικτό τμήμα (ενδοτικότητα) και κατά μήκος του τμήματος του διχτυού μέσα από τις τρύπες (ρήξη):
[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{y}\, A_{gv}, \qquad \phi = 1.00 [math]
[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{u}\, A_{nv}, \qquad \phi = 0.75 [math]
Στο παράδειγμα της μονής πλάκας, διατμητική ρήξη του 1/2 στο πιάτο είναι ο έλεγχος υψηλότερου φορτίου, στο 0.629.
6. Η κάμψη πλάκας και η αλληλεπίδραση διάτμησης-κάμψης
Η αντίδραση δρα σε απόσταση από το στήριγμα, έτσι ένα μόνο πιάτο είναι ένας κοντός πρόβολος. Το SkyCiv το ελέγχει με τη διαδικασία διπλής δέσμης του Εγχειριδίου, που αντιμετωπίζει την πλάκα σαν ένα ιστό δοκού που αντεπεξέρχεται πάνω και κάτω, και ελέγχει την καμπτική ρήξη στο τμήμα του διχτυού μέσω των οπών. Γιατί το ίδιο τμήμα φέρει διάτμηση και ροπή, τα δύο συνδυάζονται:
[math] \left( \frac{V_{u}}{\phi V_{n}} \right)^{2} + \left( \frac{V_{u}}{\phi R_{n}} \right)^{2} \le 1.0 [math]
Αυτός ο έλεγχος μεγαλώνει με την εκκεντρικότητα. Στη συμβατική γλωττίδα διάτμησης είναι δευτερεύον, αλλά στο εκτεταμένο παράδειγμα μιας πλάκας η αλληλεπίδραση ρήξης διέπει τη σύνδεση στο 0.938.
7. Εύπλαστο: το μέγιστο πάχος πλάκας (Εγχειρίδιο μέρος 10)
Μια διατμητική σύνδεση θεωρείται ότι περιστρέφεται. Εάν η πλάκα είναι ισχυρότερη στην κάμψη από τα μπουλόνια σε διάτμηση, τα μπουλόνια σπάνε πριν υποχωρήσει η πλάκα, η οποία είναι μια εύθραυστη αστοχία και έρχεται σε αντίθεση με την απλή υπόθεση σύνδεσης. Το Εγχειρίδιο καλύπτει το πάχος της πλάκας έτσι ώστε η πλάκα να υποχωρεί πρώτη:
[math] M_{max} = \frac{F_{nv}}{0.90}\, \frac{\pi}{4} d_{b}^{2}\, C’ [math]
[math] t_{max} = \frac{6\, M_{max}}{F_{y}\, d_{p}^{2}} [math]
ντο’ είναι ο συντελεστής ομάδας μπουλονιών μόνο για στιγμή. Αυτός είναι ο ένας έλεγχος ότι ένα παχύτερο πιάτο κάνει χειρότερο. Στο παράδειγμα μιας πλάκας α 1/2 σε πιάτο κάθεται στο 0.966 του ορίου του.
8. Αντοχή συγκόλλησης και το όριο του βασικού μετάλλου (J2.4, Εγχειρίδιο μέρος 9)
Οι συγκολλήσεις φιλέτου που ενώνουν την πλάκα ή τις γωνίες με το στήριγμα (ή η ακραία πλάκα στον ιστό της δοκού) μεταφέρουν την αντίδραση σε όλο το μήκος τους:
[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX}\, \frac{\sqrt{2}}{2}\, w\, L_{w} \left( 1 + 0.5\, \sin^{1.5}\theta \right), \qquad \phi = 0.75 [math]
Για κάθετη αντίδραση σε κάθετες συγκολλήσεις, [mathin] \theta = 0 [mathin] και ο κατευθυντικός παράγοντας είναι 1.0. Ο χάλυβας εκατέρωθεν της συγκόλλησης περιορίζει επίσης πόσο μετράει το μέγεθος της συγκόλλησης. Για συγκολλήσεις και στις δύο όψεις πλάκας πάχους t, το χρησιμοποιήσιμο μέγεθος σε δέκατα έκτα είναι:
[math] D_{max} = \frac{ \frac{t}{2}\, F_{u} }{3.09\,kip/in} [math]
Επομένως, μια μεγαλύτερη συγκόλληση δεν βοηθά πάντα. Στην πλάκα άκρου διάτμησης παράδειγμα το 0.355 στον ιστό δοκού περιορίζει τη χρησιμοποιήσιμη συγκόλληση σε περίπου 0.233 σε, και η συγκόλληση διέπει τη σύνδεση στο 0.995. Για ένα μόνο πιάτο, το Εγχειρίδιο ζητά επίσης φιλέτα από [mathin] \frac{5}{8}\, t_{p} [mathin] και στις δύο πλευρές, έτσι ώστε η συγκόλληση να αναπτύξει την πλάκα εάν υποχωρήσει. Δοκιμάστε μεγέθη στο αριθμομηχανή συγκόλλησης.
9. Τα υποστηρικτικά και υποστηριζόμενα μέλη
Η σύνδεση είναι τόσο καλή όσο ο χάλυβας στον οποίο συνδέεται. Μια αντιμετωπιζόμενη δοκός έχει μειωμένο τμήμα στην όψη, που χρειάζεται τη δική του διάτμηση, έλεγχοι διάτμησης και κάμψης; το παράδειγμα της μονής γωνίας τα λειτουργεί καλά για μια W12x14 που αντιμετωπίζεται στην επάνω φλάντζα. Όπου η δοκός πλαισιώνεται σε έναν ιστό δοκού ή έναν λεπτό ιστό στήλης, ελέγξτε το ρουλεμάν και αποκόψτε και σε αυτόν τον ιστό.
Παραδείγματα σχεδίασης διατμητικής σύνδεσης (AISC 360-16 LRFD)
Κάθε παράδειγμα παρακάτω είναι ένα πλήρες φύλλο υπολογισμού AISC από το SkyCiv Connection Design, γραμμένο βήμα προς βήμα με κάθε εξίσωση, υποκατεστημένη τιμή και DCR. Δείχνουν πώς ο έλεγχος ελέγχου μετακινείται από τον έναν τύπο σύνδεσης στον άλλο.
| Παράδειγμα | Μέλη και φορτίο | Σύνδεση | Έλεγχος διευθυντικού φορτίου |
|---|---|---|---|
| Μονό πιάτο (γλωττίδα διάτμησης) | Δοκός W18x35 έως W14x90 φλάντζα στήλης, 50 δέρμα μόσχου ακατέργαστου | 1/2 σε πιάτο, τρία 1 σε μπουλόνια A490-N | Ρήξη διάτμησης πλάκας, 0.629 |
| Διπλή γωνία | Π16x26 δοκός έως W14x90 φλάντζα στήλης, 50 δέρμα μόσχου ακατέργαστου | 2L4x3-1/2×1/4, τρεις σειρές από 3/4 σε A325-N κάθε πλευρά | Ρουλεμάν μπουλονιού στον ιστό της δοκού, 0.760 |
| Μονή γωνία | Αντιμετωπισμένη δοκός W12x14 σε ιστό δοκού W18x35, 20 δέρμα μόσχου ακατέργαστου | L4x3x3/8, δύο σειρές από 3/4 σε A325-N κάθε σκέλος | Διάτμηση μπουλονιών στη δοκό, 0.901 |
| Εκτεταμένη μονή πλάκα | Δοκός W24x55 έως W14x90 ιστός στήλης, 100 δέρμα μόσχου ακατέργαστου | 3/8 Χ 13 Χ 21 σε πινακίδα Α36, δεκατέσσερα 3/4 στο Α325-Ν | Αλληλεπίδραση διάτμησης και κάμψης (ρήξη), 0.938 |
| Διατμητική ακραία πλάκα | Π18x50 δοκός έως W14x90 φλάντζα στήλης, 150 δέρμα μόσχου ακατέργαστου | 5/16 Χ 8 1/2 Χ 15 σε πινακίδα Α36, δέκα 3/4 στο Α325-Ν, 1/4 σε φιλέτα | Συγκόλληση στον ιστό της δοκού, 0.995 |
Το μοτίβο αξίζει να το γνωρίζετε. Ένα σύντομο, η συμβατική γλωττίδα διάτμησης σπάνια πλησιάζει το όριο της. Μόλις η αντίδραση απομακρυνθεί από τα μπουλόνια, όπως στην ενιαία γωνία και στην εκτεταμένη πλάκα, η εκκεντρικότητα οδηγεί το σχέδιο. Και σε συγκολλημένη σύνδεση όπως η τελική πλάκα, το λεπτότερο κομμάτι βασικού μετάλλου αποφασίζει τη συγκόλληση.
Για τη θεωρία πίσω από τα πέντε, βλέπω σχεδιασμός χαλύβδινων συνδέσεων με χρήση AISC 360-16.
Ποια διατμητική σύνδεση πρέπει να χρησιμοποιήσετε?
| Σύνδεση | Το καλύτερο για | Προσέξτε για |
|---|---|---|
| Μονό πιάτο (γλωττίδα διάτμησης) | Τα περισσότερα πλαισίωση από δοκό σε κολόνα και από δοκό σε δοκό. Συγκόλληση ενός καταστήματος, μία ομάδα μπουλονιών πεδίου | Ελκιμότητα της πλάκας (τΜέγιστη), και τον πίνακα 10-9 όρια στη συμβατική διαμόρφωση |
| Εκτεταμένη μονή πλάκα | Πλαίσιο σε ιστό στήλης ανάμεσα στις φλάντζες, χωρίς να αντιμετωπίσει τη δοκό | Πλήρης εκκεντρικότητα, κάμψη πλάκας και αλληλεπίδραση διάτμησης-κάμψης |
| Διπλή γωνία | Πιο βαριές αντιδράσεις, και ανέγερση όπου η δοκός πρέπει να πέσει ανάμεσα στα στηρίγματα | Ρουλεμάν σε λεπτό ιστό δοκού, και δύο ομάδες μπουλονιών στη λεπτομέρεια |
| Μονή γωνία | Ελαφρές αντιδράσεις, και πρόσβαση μόνο από τη μία πλευρά | Εκκεντρικότητα στα μπουλόνια στήριξης, που κόβει τη δύναμη της ομάδας |
| Διατμητική ακραία πλάκα | Κατάστημα συγκολλημένα δοκάρια με γρήγορο, ολόβιδη ανέγερση πεδίου | Ακριβές μήκος δέσμης, και η συγκόλληση περιορίζεται από το πάχος του ιστού της δοκού |
Τι ελέγχει το λογισμικό?
Για διατμητική σύνδεση, ο σχεδιασμός εκτελεί τόσο ένα πέρασμα λεπτομερειών όσο και ένα πάσο αντοχής.
Η λεπτομέρεια τρέχει πρώτα και πιάνει τη γεωμετρία: αποστάσεις άκρων μπουλονιών, απόσταση μπουλονιών (γήπεδο και μετρητής), κενά εργαλείων, και ελάχιστες και μέγιστες διαστάσεις πλάκας, συν ανίχνευση συγκρούσεων μεταξύ πλακών, μπουλόνια και συγκολλήσεις. Μια σύνδεση που αποτυγχάνει εδώ δεν φτάνει ποτέ στη λύση. Αυτό είναι συνήθως αυτό που θέλετε, γιατί οι αριθμοί δεν έχουν σημασία αν η λεπτομέρεια δεν μπορεί να κατασκευαστεί.
Στη συνέχεια, οι έλεγχοι αντοχής καλύπτουν κάθε οριακή κατάσταση στην παραπάνω διαδικασία: διάτμηση μπουλονιών της ICOR, ρουλεμάν μπουλονιών και σχίσιμο, ρήξη διάτμησης μπλοκ, διατμητική υποχώρηση και ρήξη, η κάμψη της πλάκας και η αλληλεπίδρασή της με τη διάτμηση, εύπλαστο, και αντοχή συγκόλλησης με το όριο του βασικού μετάλλου, συν τους ελέγχους στα δοκάρια και το μέλος στήριξης. Η αναφορά υπολογισμού δείχνει κάθε τύπο, πλήρης έλεγχος σχεδιασμού και αναφορά κώδικα, με τους αριθμούς ρήτρας από την AISC 360-16 ή AS 4100:2020, ώστε να μπορείτε να ακολουθήσετε τον υπολογισμό αντί να τον αναλάβετε με εμπιστοσύνη. Τα παραδείγματα εργασίας παραπάνω είναι γραμμένα από αυτές τις αναφορές.
Για την πλευρά του συνδετήρα αυτού, δείτε την τεκμηρίωση μπουλόνια και συγκολλήσεις.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ σύνδεσης Shear και Moment?
Μια διατμητική σύνδεση μεταφέρει μόνο διάτμηση. Μια στιγμιαία σύνδεση μεταφέρει επίσης κάμψη. Σκεφτείτε το ως α μεντεσές: μια διατμητική σύνδεση επιτρέπει στο άκρο της δοκού να περιστρέφεται, μια στιγμή σύνδεση το κρατά.
Η διάκριση είναι μια απόφαση σχετικά με το μοντέλο ανάλυσης, όχι μόνο για τη λεπτομέρεια. Μια γλωττίδα διάτμησης σχεδιασμένη ως απλή πρέπει να είναι αρκετά εύκαμπτη ώστε να περιστρέφεται πραγματικά, που επιβάλλει ο έλεγχος πλαστιμότητας, και μια σύνδεση ροπών πρέπει να είναι αρκετά άκαμπτη ώστε να δικαιολογεί τη σταθερότητα που υπέθεσε το μοντέλο πλαισίου.
| Σύνδεση διάτμησης | Σύνδεση στιγμής | |
|---|---|---|
| Μεταφορές δυνάμεων | Μόνο διάτμηση | Διάτμηση και στιγμή |
| Εναλλακτικά ονόματα | Καρφιτσώθηκε, Μεντεσές, Απλός | Ακαμπτος, Σταθερός, Στιγμιαία αντίσταση |
| AISC 360-16 όρος | Απλή σύνδεση | Σύνδεση στιγμής FR ή PR |
| Περιστροφή | Επιτρέπει την περιστροφή | Περιορίζει την περιστροφή |
| Κωδικός Fixity λογισμικού | FFFFFR | FFFFFF |
Συχνές ερωτήσεις
Πώς υπολογίζετε την ικανότητα μιας διατμητικής σύνδεσης?
Υπολογίστε την ισχύ κάθε οριακής κατάστασης κατά μήκος της διαδρομής φορτίου (διάτμηση μπουλονιών με την εκκεντρότητα, ρουλεμάν και σκίσιμο σε κάθε φύλλο, διάτμηση μπλοκ, διατμητική υποχώρηση και ρήξη, κάμψη πλάκας, την ολκιμότητα και τις συγκολλήσεις) και πάρε το χαμηλότερο. Αυτή η χαμηλότερη τιμή είναι η χωρητικότητα σύνδεσης, και ο έλεγχος που το δίνει είναι η οριακή κατάσταση που διέπει.
Η διατμητική σύνδεση είναι ίδια με μια σύνδεση με καρφίτσα?
Ναί, για ανάλυση. Μια διατμητική σύνδεση διαμορφώνεται ως πείρος, ελεύθερο να περιστρέφεται και να μην μεταφέρει στιγμή. Στην πράξη έχει μια μικρή στιγμή, γι' αυτό η AISC 360-16 Το B3.4 ζητά μια απλή σύνδεση να έχει αρκετή ικανότητα περιστροφής για να φιλοξενήσει την περιστροφή του άκρου της δοκού. Το όριο ολκιμότητας στο πάχος της πλάκας είναι ένας τρόπος με τον οποίο το σχέδιο διασφαλίζει αυτό.
Ποια είναι η εκκεντρικότητα σε μια γλωττίδα διάτμησης, και γιατί είναι α/2?
Εγχειρίδιο AISC Πίνακας 10-9 καθορίζει την εκκεντρικότητα σχεδιασμού για μια συμβατική σύνδεση μιας πλάκας. Για πολλούς αριθμούς μπουλονιών και τύπους οπών είναι η μισή απόσταση από τη γραμμή συγκόλλησης έως τη γραμμή μπουλονιών, α/2, επειδή το σημείο μηδενικής ροπής βρίσκεται μεταξύ της συγκόλλησης και των μπουλονιών. Εκτός των συμβατικών ορίων, όπως μια πλάκα που εκτείνεται σε έναν ιστό στήλης, χρησιμοποιείται η πλήρης απόσταση και η ομάδα μπουλονιών χάνει πολύ περισσότερη αντοχή.
Ο οποίος έλεγχος διέπει συνήθως μια διατμητική σύνδεση?
Εξαρτάται από τον τύπο. Στα πέντε επεξεργασμένα παραδείγματα, ο έλεγχος του ισχύοντος φορτίου ήταν η διάτμηση της πλάκας (ενιαίο πιάτο), ρουλεμάν στον ιστό της δοκού (διπλή γωνία), διάτμηση μπουλονιών με εκκεντρικότητα (μονή γωνία), την αλληλεπίδραση διάτμησης-κάμψης (εκτεταμένη μονή πλάκα) και η συγκόλληση (διατμητική ακραία πλάκα). Οι λεπτοί ιστοί δοκών και η εκκεντρικότητα είναι τα δύο πράγματα που πρέπει να κοιτάξετε αρχικά.
Εάν τα μπουλόνια είναι τύπου ρουλεμάν ή ολισθηρά?
Οι περισσότερες διατμητικές συνδέσεις χρησιμοποιούν σφιχτά σφιχτά μπουλόνια τύπου ρουλεμάν (Α325-Ν, Α490-Ν), που χρησιμοποιούν και τα πέντε επεξεργασμένα παραδείγματα. Απαιτούνται κρίσιμες βίδες όπου η ολίσθηση θα ήταν πρόβλημα, όπως υπερμεγέθη ή τρύπες με σχισμές παράλληλες με το φορτίο, ή αρθρώσεις που υπόκεινται σε κόπωση ή αντιστροφή φορτίου.
Μπορώ να σχεδιάσω μια διατμητική σύνδεση με ASD αντί για LRFD?
Ναί. Οι οριακές καταστάσεις είναι πανομοιότυπες. Αντικαθιστώ [mathin] \phi R_{n} [mathin] με [mathin] R_{n} / \Omega [mathin] και συγκρίνετε με την αντίδραση ASD. Το SkyCiv Connection Design εκτελεί και τα δύο, και η εναλλαγή μεταξύ τους είναι μία ρύθμιση.
Τα παραδείγματα ακολουθούν το Εγχειρίδιο AISC 15ης ή 16ης έκδοσης?
Ακολουθούν την AISC 360-16 και το Εγχειρίδιο AISC 15η Έκδοση, που είναι γραμμένο γύρω από αυτήν την Προδιαγραφή. Το Εγχειρίδιο 16ης Έκδοσης συνδυάζεται με το AISC 360-22. Οι οριακές καταστάσεις διατμητικής σύνδεσης είναι σχεδόν οι ίδιες, αλλά οι αναφορές ρητρών και πινάκων μετακινούνται, Επομένως, ελέγξτε τα σε σχέση με την έκδοση που χρησιμοποιεί το έργο σας.
Λογισμικό σχεδιασμού σύνδεσης SkyCiv
Τα μοντέλα και οι έλεγχοι παραπάνω είναι από Σχεδιασμός σύνδεσης SkyCiv. Καλύπτει 80+ προδιαμορφωμένους τύπους σύνδεσης, σχέδια στην AISC 360-16 (LRFD & ASD) και ως 4100:2020, και δείχνει κάθε τύπο, πλήρης έλεγχος σχεδιασμού και αναφορά κώδικα.
Μπορείτε να μοντελοποιήσετε τη σύνδεση σε 3D, ανταλλάξτε μπουλόνια, συγκολλήσεις ή πλάκες χωρίς να χάσετε τα δεδομένα φορτίου σας, δημιουργήστε φύλλα σχεδίασης 2D λεπτομερειών στο CloudCAD, και εξάγετε την τρισδιάστατη γεωμετρία στο IFC για συντονισμό στο Revit, Tekla ή Navisworks.
Εκτελείται εξ ολοκλήρου στο πρόγραμμα περιήγησης, χωρίς λήψεις, ενημερώσεις ή ρύθμιση IT.
Η πλήρης ενότητα προσθέτει την αναφορά υπολογισμού βήμα προς βήμα, όπως τα παραπάνω παραδείγματα, με κάθε χωρητικότητα και DCR.
βιβλιογραφικές αναφορές
- AISC 360-16, Προδιαγραφές για δομικά κτίρια από χάλυβα: Β3.4, Β4.3, J2.4 (Εξ. J2-4), J3.2 (Πίνακας J3.2), J3.3, J3.4 (Πίνακας J3.4), J3.5 (Πίνακας J3.5), J3.6 (Εξ. J3-1) και Σχολιασμός, J3.10 (Εξ. J3-6a, J3-6c), J4.2 (Εξ. J4-3, J4-4), J4.3 (Εξ. J4-5).
- Εγχειρίδιο AISC Steel Construction, 15ου Έκδοση: Μέρος 7 (Εξ. 7-1, στιγμιαίο κέντρο περιστροφής); Μέρος 9 (όριο βασικού μετάλλου στο μέγεθος συγκόλλησης, αντιμετώπισε κάμψη δοκού); Μέρος 10 (απλές διατμητικές συνδέσεις, Τραπέζι 10-9, Εξ. 10-3 και 10-4).
- ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100:2020, Μεταλλικές Κατασκευές.
Χάρολντ Μουνάλεμ
Υπεύθυνος προϊόντων, Σχεδιασμός σύνδεσης
10+ χρόνια στο σχεδιασμό σύνδεσης χάλυβα
LinkedIn






