Diseño de conexión de empalme de columnas

Diseño de conexión de empalme de columnas según AISC 360 comienza con una pregunta: ¿La articulación está terminada para soportar?? Si los extremos de la columna están fresados ​​y aptos para soportar, La compresión axial pasa directamente desde la columna superior a la inferior., y las placas de empalme solo tienen que llevar el momento, el corte y cualquier tensión. Las placas de brida soportan el momento como un par de tracción y compresión., las placas del alma soportan el corte, y cada grupo de tornillos, La sección de placa y columna en ese camino se verifica por encima y por debajo de la junta..

Esta página funciona a través de un empalme de columna atornillado real de principio a fin.: una columna superior de W14x90 unida a una columna inferior de W14x211, con 1000 kip de compresión, 50 kip de tensión, a 150 cizalla kip y un 100 momento kip-pie, diseñado para AISC 360-16 LRFD y el Manual AISC 15ª edición. Cada brida tiene un 1/2 en por 14.5 en placa de brida con seis 1 en pernos de deslizamiento crítico A490 a cada lado de la junta, dos líneas de pernos en un 11.5 en calibre por tres filas. La web tiene un par de 7/8 en placas web, 6 en ancho, con cuatro 1 en pernos de deslizamiento crítico A490 en cada lado. Cada ecuación está escrita con sus números., En el mismo orden que la hoja de cálculo AISC, SkyCiv Connection Design El módulo produce para ello..

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¿Qué es una conexión de empalme de columna??

Un empalme de columna une dos tramos de columna de extremo a extremo. Las columnas generalmente se empalman cada dos o tres pisos., un poco por encima del nivel del suelo, porque esa es la longitud máxima que se puede enviar y montar una columna en una sola pieza. La sección a menudo se vuelve más clara al subir al edificio., cual es el caso aquí: el pesado W14x211 de abajo soporta los pisos de arriba, y el W14x90 de arriba lleva menos.

En un empalme de columna atornillado, Las placas de brida se traslapan a través de la junta en el exterior de ambas bridas., y un par de placas de red se superponen a través de la red. Las dos columnas tienen diferentes profundidades., para que los rellenos o las cuñas llenen el espacio entre la columna menos profunda y las placas. Puedes comprobar esta configuración en el calculadora de conexión de empalme de columnas. Las placas del ala y del alma se revisan de manera muy similar a las de un conexión de empalme de viga, y el calculadora de conexión de empalme atornillado cubre empalmes de solape más simples.

Elevación del empalme de brida. El 1/2 en la placa de brida tiene dos líneas de pernos en un 11 1/2 en calibre, 1 1/2 adentro desde cada borde de la placa, y tres filas de pernos a cada lado de la junta en 3 en el espaciado, con 1 3/4 en distancias finales. Los extremos de las columnas están en condiciones de soportar.

Sección A-A. El 7/8 en las placas del alma se asientan en ambas caras de la alma (NS/FS), con dos filas de dos pernos a cada lado de la junta en 3 en el espaciamiento y 1 1/2 en distancias al borde y al final. Las placas de calce llenan cada espacio entre las columnas y las placas..

Diseño de conexión de empalme de columnas.: los pasos de un vistazo

Primero se dividen las cargas.: la compresión va al rodamiento, y el momento, La tensión y el corte van a las placas.. Luego se verifica el empalme de la placa de brida en la columna inferior y en la columna superior., seguido por el empalme de la placa del alma.

1. Verifique los límites de detalle para los pernos de la placa de brida.
2. Encuentre el factor de relleno y verifique el deslizamiento de los pernos de brida de deslizamiento crítico.
3. Compruebe el cojinete del perno y el desgarro de la placa de brida.
4. Compruebe el cojinete del perno y el desgarro en el ala de la columna..
5. Verifique el corte del bloque de la placa de brida para ver tres patrones de desgarro.
6. Comprobar el corte del bloque del ala de la columna..
7. Comprobar la fluencia de tensión y la rotura de la placa de brida..
8. Comprobar rotura por tensión de la columna., con retraso de corte.
9. Compruebe la rotura por flexión de la columna en los orificios de los pernos de las bridas..
10. Compruebe la placa de brida en compresión..
11. Repita las comprobaciones de bridas para la columna superior..
12. Verifique los límites de detalle para los pernos de la placa del alma..
13. Verifique el deslizamiento del grupo de pernos del alma bajo la resultante de la carga axial y de corte.
14. Compruebe el cojinete del perno en las placas del alma en busca de corte., carga axial y su interacción.
15. Verifique el soporte del perno en el alma de la columna para detectar corte., carga axial y su interacción.
16. Compruebe el corte del bloque de las placas del alma en busca de corte., carga axial y su interacción.
17. Compruebe el corte del bloque del alma de la columna para detectar carga axial..
18. Comprobar la fluencia por cizallamiento y la rotura por cizallamiento de las placas del alma..
19. Comprobar la fluencia de tensión y la rotura de las placas del alma..
20. Comprobar la rotura por tensión del alma de la columna., con retraso de corte.
21. Compruebe las placas del alma en compresión..
22. Repita las comprobaciones web para la columna superior..

Entradas de diseño para este ejemplo

El código de diseño es AISC. 360-16 LRFD. Las propiedades de la sección son del Manual AISC..

 

 

 

En una columna los pernos se disponen a lo largo del miembro., que es vertical. El informe mantiene la denominación del empalme de vigas., entonces el “columnas de pernos” del empalme de brida son las tres filas de pernos apilados en cada columna, y el “horizontal” La distancia al borde es la distancia final al extremo de la placa o al extremo de la columna..

Las distancias al borde a través de la brida provienen del calibre.. El 14.5 en plato con un 11.5 en hojas calibre [mathin] (14.5 – 11.5)/2 = 1.5\,in [mathin] en cada lado, y también lo hace el 14.5 en brida del W14x90. La columna inferior utiliza el ancho de ala que detalla W14x211 de 15 3/4 in, asi que [mathin] L_{ev,c} = (15.75 – 11.5)/2 = 2.125\,in [mathin].

Cómo se dividen las cargas en un empalme de columnas

Los extremos de la columna están fresados ​​y aptos para soportar, cual es la nota en la elevación. AISC 360-16 J1.4 permite que la compresión pase a través de una junta de rodamiento terminada, por lo que las placas de empalme no necesitan transportarlo. La resistencia al soporte de la superficie fresada utiliza J7, con el área de apoyo de la columna más pequeña:

[math] C_{u,brg} = \min\left( C_{u},\, \phi\, 1.8\, F_{y}\, A_{brg} \right) = \min\left( (1000\,kip),\, (0.75) \times 1.8 \times (50\,ksi) \times (26.125\,in^{2}) \right) = 1000\,kip [math]

El área de rodamiento de 26.125 in² son las dos alas y el alma del W14x90 desde sus dimensiones nominales, [mathin] 2 \times 14.5 \times 0.71 + (14 – 2 \times 0.71) \times 0.44 = 26.125\,in^{2} [mathin], por lo que deja afuera los filetes que 26.5 en² el área tabulada incluye. Todos 1000 kip de compresión entra en el rodamiento, entonces la compresión que queda para las placas del alma es cero:

[math] C_{web} = 0\,kip [math]

El momento se convierte en un par de fuerza de brida usando el brazo de palanca de la columna superior menos profunda., [mathin] d – t_{f} = 14 – 0.71 = 13.29\,in [mathin]. La fuerza de compresión del ala es solo el par de momento., porque no queda compresión del rodamiento:

[math] C_{flange} = \frac{C_{u} – C_{u,brg} – C_{web}}{2} + \frac{M_{u}}{d_{uc} – t_{f,uc}} = \frac{(1000\,kip) – (1000\,kip) – (0\,kip)}{2} + \frac{(100\,kip\text{-}ft)}{(14\,in) – (0.71\,in)} = 90.293\,kip [math]

La tensión no puede pasar a través del rodamiento., por lo que se comparte entre las alas y el alma.. La web se lleva la parte del 50 kip proporcional al área web sobre el área bruta, [mathin] T_{web} = 9.9423\,kip [mathin], y las bridas se llevan el resto, la mitad de cada uno:

[math] T_{flange} = \frac{T_{u} – T_{web}}{2} + \frac{M_{u}}{d_{uc} – t_{f,uc}} = \frac{(50\,kip) – (9.9423\,kip)}{2} + \frac{(100\,kip\text{-}ft)}{(14\,in) – (0.71\,in)} = 110.32\,kip [math]

[math] P_{flange} = \max\left( T_{flange},\, C_{flange} \right) = \max\left( (110.32\,kip),\, (90.293\,kip) \right) = 110.32\,kip [math]

Las placas del alma soportan el corte total más la parte del alma de la tensión.. Su resultado se utiliza para comprobar el deslizamiento del perno del alma.:

[math] P_{web} = 9.9423\,kip, \quad R_{u} = \sqrt{V_{u}^{2} + P_{web}^{2}} = \sqrt{(150\,kip)^{2} + (9.9423\,kip)^{2}} = 150.33\,kip [math]

El rodamiento marca una gran diferencia aquí. sin eso, cada placa de brida tendría que llevar la mitad de la 1000 kip en la cima del momento pareja, que este 1/2 en placa y seis pernos no pudieron hacer. La nota de adaptación al uso en el dibujo es parte del diseño., no es un detalle de fabricación.

Parte 1: Empalme de placa de brida en la columna inferior

Paso 1: Límites detallados para los pernos de la placa de brida (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

Los pernos de la brida deben estar lo suficientemente separados para apretarlos y lo suficientemente juntos para actuar como un grupo., y cada perno necesita suficiente distancia al borde tanto en la placa como en el ala de la columna.

La placa tiene agujeros de gran tamaño., por lo que la Tabla J3.5 agrega 1/8 en la Tabla J3.4 distancia mínima al borde de 1.25 in, donación 1.375 en el plato. El ala de la columna tiene orificios estándar y mantiene 1.25 in.

DCR = 1.375 in / 1.5 en = 0.917 < 1.0, OK

La distancia del borde a través de la placa de brida gobierna. con un 11.5 en calibre en un 14.5 en plato, cada línea de pernos se asienta 1.5 desde el borde de la placa, solo 1/8 en más que el mínimo de agujeros de gran tamaño.

Paso 2: Resistencia al deslizamiento crítico del perno en la brida (AISC 360-16 J3.8, Mesa manual 14-3)

Las placas tienen agujeros de gran tamaño., cual AISC 360-16 J3.2 permite solo en juntas de deslizamiento crítico. El grupo de pernos debe resistir la fuerza de la brida por fricción., sin deslizarse en el rodamiento. Los rellenos entre la placa y la columna reducen la resistencia al deslizamiento, entonces el espesor del relleno se encuentra primero.

Espesor de relleno y factor de relleno.

Las profundidades de detalle son [mathin] d_{det,lc} = 15.75\,in [mathin] para W14x211 y [mathin] d_{det,uc} = 14\,in [mathin] para el W14x90, las profundidades redondeadas al más cercano 1/16 en que el Manual AISC enumera para detallar. Las placas de brida se encuentran planas en la columna inferior más profunda., entonces en este lado el relleno es cero (Mesa manual 14-3, Casos I-A y I-B):

[math] t_{f} = \left\lceil \frac{\max\left( d_{det,uc} – d_{det,lc},\, 0 \right)}{2} + 0.125\,in \right\rceil_{0.125\,in} \text{ if } d_{det,lc} – d_{det,uc} \lt 0.25\,in, \text{ otherwise } 0 [math]

[math] t_{f} = 0\,in, \quad h_{f} = 1.0 [math]

sin relleno, el factor de relleno [mathin] h_{f} [mathin] es 1.0.

Resistencia al deslizamiento

Dónde [mathin] \phi = 0.85 [mathin] para agujeros de gran tamaño, [mathin] \mu = 0.5 [mathin] para superficies de contacto Clase B, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin], [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin] para 1 en perno A490, [mathin] N_{s} = 1 [mathin] avión de deslizamiento, y 2 líneas de pernos por 3 filas de pernos:

[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 (2) \times (3) [math]

[math] \phi R_{n} = 184.42\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 184.42 salto = 0.598 < 1.0, OK

Paso 3: Cojinete de perno y desprendimiento en la placa de brida (AISC 360-16 J3.10)

Cada perno se apoya en el lado de su orificio en la placa.. El perno del extremo puede salirse hacia el extremo de la placa., y los demás hacia el agujero frente a ellos. En un agujero de gran tamaño, la dimensión del agujero es [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin]:

[math] l_{c1} = L_{eh,fp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.75\,in) – \frac{(1.25\,in)}{2} = 1.125\,in, \quad l_{c2} = s_{c} – d_{h} = (3\,in) – (1.25\,in) = 1.75\,in [math]

Dónde [mathin] t_{fp} = 0.5\,in [mathin], [mathin] F_{up} = 65\,ksi [mathin] y [mathin] \phi = 0.75 [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 1.125\,in,\, 2.4\,in\right)(0.5\,in)(65\,ksi)(2) + \min\left(1.2 \times 1.75\,in,\, 2.4\,in\right)(0.5\,in)(65\,ksi)(2)(3 – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 270.56\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 270.56 salto = 0.408 < 1.0, OK

Paso 4: Soporte de perno y desgarro en el ala de la columna (AISC 360-16 J3.10)

El mismo control en el ala de la columna utiliza orificios estándar., [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], y el 1.56 en brida gruesa del W14x211:

[math] l_{c1} = L_{eh,c} – \frac{d_{h}}{2} = (1.75\,in) – \frac{(1.125\,in)}{2} = 1.1875\,in, \quad l_{c2} = s_{c} – d_{h} = (3\,in) – (1.125\,in) = 1.875\,in [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times 1.1875\,in,\, 2.4\,in\right)(1.56\,in)(65\,ksi)(2) + \min\left(1.2 \times 1.875\,in,\, 2.4\,in\right)(1.56\,in)(65\,ksi)(2)(3 – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 901.19\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 901.19 salto = 0.122 < 1.0, OK

El ala inferior de la columna tiene más de tres veces el espesor de la placa., por lo que el apoyo a la columna no es una preocupación en este lado.

Paso 5: Corte en bloque de la placa de brida (AISC 360-16 J4.3)

Un bloque de la placa de brida puede romperse alrededor de los tornillos.: corte a lo largo de las líneas de los pernos hasta el extremo de la placa, y tensión a través de la placa. El informe comprueba tres patrones y toma el más bajo.. en cada, el tamaño del agujero para el área neta es [mathin] d_{h} + 1/16\,in [mathin].

patrón L

Un plano de corte a lo largo de una línea de pernos, y tensión a través de esa línea hasta el borde de la placa más alejada:

[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] = (0.5\,in) \times \left[ 0 + 11.5\,in + 1.5\,in – 1.5(1.3125\,in) \right] = 5.5156\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = (0.5\,in) \times \left[ 1.75\,in + 2(3\,in) \right] = 3.875\,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[ 7.75\,in – 2.5(1.3125\,in) \right] = 2.2344\,in^{2} [math]

[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 2.2344 + 1 \times 65 \times 5.5156 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 3.875 + 1 \times 65 \times 5.5156 \right) = 334.24\,kip [math]

patrón U

Dos planos de corte a lo largo de ambas líneas de tornillos., y tensión a través del calibre entre ellos:

[math] A_{gv} = 2t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 7.75\,in^{2}, \quad A_{nv} = 4.4687\,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[ 11.5\,in – 1.3125\,in \right] = 5.0938\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 4.4687 + 1 \times 65 \times 5.0938 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 7.75 + 1 \times 65 \times 5.0938 \right) = 379.03\,kip [math]

2patrón L

Dos planos de corte a lo largo de ambas líneas de tornillos., y tensión desde cada línea hasta su propio borde de placa:

[math] A_{nt} = 2t_{fp} \left[ L_{ev,fp} – 0.5\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1\,in) \times \left[ 1.5\,in – 0.5(1.3125\,in) \right] = 0.84375\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 4.4687 + 1 \times 65 \times 0.84375 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 7.75 + 1 \times 65 \times 0.84375 \right) = 171.84\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 334.24\,kip,\, 379.03\,kip,\, 171.84\,kip \right) = 171.84\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 171.84 salto = 0.642 < 1.0, OK

El patrón 2L gobierna. el ancho 11.5 en calibre pone mucha tensión en el área entre las líneas de los pernos, lo que ayuda a los patrones L y U, pero solo deja un 1.5 en franja fuera de cada línea. Después de que salga el medio agujero., el bloque 2L tiene menos de 0.85 pulg² de área de tensión neta.

Paso 6: Cortante en bloque del ala de la columna (AISC 360-16 J4.3)

El ala de la columna puede romperse de la misma manera.. Sus bordes son las puntas de las bridas., entonces se aplica el patrón 2L: cortante a lo largo de ambas líneas de pernos hasta el extremo de la columna, y tensión desde cada línea de pernos hasta la punta de la brida.

[math] A_{nt} = t_{f,lc} \left[ b_{f,lc} – g_{a} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.56\,in) \times \left[ 15.8\,in – 11.5\,in – 1.1875\,in \right] = 4.8555\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2t_{f,lc} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 2 \times (1.56\,in) \times \left[ 1.75\,in + 2(3\,in) \right] = 24.18\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{f,lc} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 14.918\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 14.918 + 1 \times 65 \times 4.8555 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 24.18 + 1 \times 65 \times 4.8555 \right) = 673.04\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 673.04 salto = 0.164 < 1.0, OK

Paso 7: Deformación por tensión y rotura de la placa de brida. (AISC 360-16 J4.1)

La placa de brida soporta toda la fuerza de la brida a través de la junta., por lo que su sección bruta no debe ceder y su sección neta a través de los dos agujeros no debe romperse.

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yp}\, t_{fp}\, b_{fp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.5\,in) \times (14.5\,in) = 326.25\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{up}\, t_{fp} \left[ b_{fp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.5\,in) \times \left[ 14.5\,in – 2 \times (1.3125\,in) \right] = 289.45\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 326.25\,kip,\, 289.45\,kip \right) = 289.45\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 289.45 salto = 0.381 < 1.0, OK

Paso 8: Ruptura por tensión de la columna., con retraso de corte (AISC 360-16 D3, J4.1)

La fuerza del ala también tiene que llegar a la columna.. Sólo la brida está atornillada, por lo que el informe trata la mitad de la columna como una T y aplica el retraso por corte de la Tabla D3.1, Caso 2. El centroide del tee es [mathin] \bar{y} = 1.5842\,in [mathin] desde el exterior de la brida, y la longitud de la conexión es [mathin] l = (n_{c} – 1)\, s_{c} = 6\,in [mathin]:

[math] U = 1 – \frac{\bar{y}}{l} = 1 – \frac{1.5842\,in}{6\,in} = 0.73606 [math]

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{u}\, U \left[ 0.5\, A_{lc} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{f,lc} \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.73606) \times \left[ 0.5 \times (62\,in^{2}) – 2 \times (1.1875\,in) \times (1.56\,in) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 979.43\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 979.43 salto = 0.113 < 1.0, OK

Tres filas de pernos dan una 6 en longitud de conexión, por lo que el factor de retraso de corte cae a aproximadamente 0.74. Una conexión corta en una T profunda pierde más área neta debido al retardo de corte que una larga..

Paso 9: Ruptura por flexión de la columna en los agujeros de los pernos. (AISC 360-16 F13.1)

Los orificios para pernos en el ala tensada pueden reducir la resistencia a la flexión de la columna.. F13.1 compara la resistencia a la rotura del ala neta con el límite elástico del ala bruta para decidir si lo hacen..

[math] A_{fg} = b_{f,lc}\, t_{f,lc} = (15.8\,in) \times (1.56\,in) = 24.648\,in^{2} [math]

[math] A_{fn} = A_{fg} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{f,lc} = (24.648\,in^{2}) – 2 \times (1.1875\,in) \times (1.56\,in) = 20.943\,in^{2} [math]

la proporción [mathin] F_{y}/F_{u} = 50/65 = 0.76923 [mathin] no es más que 0.8, asi que [mathin] Y_{t} = 1.0 [mathin]:

[math] F_{u}\, A_{fn} = (65\,ksi) \times (20.943\,in^{2}) = 1361.3\,kip \ge Y_{t}\, F_{y}\, A_{fg} = (1) \times (50\,ksi) \times (24.648\,in^{2}) = 1232.4\,kip [math]

Porque [mathin] F_{u} A_{fn} [mathin] no es menos que [mathin] Y_{t} F_{y} A_{fg} [mathin], no se aplica el estado límite de rotura por tracción, y los agujeros no limitan la flexión. La columna mantiene su momento plástico.:

[math] M_{n} = F_{y}\, Z_{x} = (50\,ksi) \times (390\,in^{3}) = 1625\,kip\text{-}ft [math]

Ese momento se convierte en una fuerza de brida sobre el propio brazo de palanca de la columna., por lo que se puede comparar con la fuerza de la brida:

[math] \phi R_{n} = \frac{\phi\, M_{n}}{d_{lc} – t_{f,lc}} = \frac{(0.9) \times (1625\,kip\text{-}ft)}{(15.7\,in) – (1.56\,in)} = 1241.2\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 1241.2 salto = 0.089 < 1.0, OK

Paso 10: Resistencia a la compresión de la placa de brida. (AISC 360-16 J4.4, E3)

En el lado de compresión del momento., la placa de brida se extiende entre los pernos más cercanos por encima y por debajo de la junta como una columna corta. Su demanda de compresión es la 90.293 par de momento kip de la división de carga, porque la compresión axial pasa a través del rodamiento.

Con [mathin] K = 1.2 [mathin], [mathin] L_{b} = 3.5\,in [mathin] y [mathin] r = t_{fp}/\sqrt{12} [mathin]:

[math] \frac{K L}{r} = \frac{(1.2) \times (3.5\,in)}{(0.5\,in) / \sqrt{12}} = 29.098 \gt 25 [math]

KL/r está por encima 25, entonces J4.4 envía la placa al Capítulo E. La esbeltez está debajo. [mathin] 4.71\sqrt{E/F_{y}} = 113.43 [mathin], entonces ecuación. Se aplica E3-2:

[math] F_{e} = \frac{\pi^{2} E}{\left( KL/r \right)^{2}} = \frac{\pi^{2} \times (29000\,ksi)}{(29.098)^{2}} = 338.03\,ksi [math]

[math] F_{cr} = 0.658^{F_{yp}/F_{e}} F_{yp} = 0.658^{(50/338.03)} \times (50\,ksi) = 46.998\,ksi [math]

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{cr}\, t_{fp}\, b_{fp} = (0.9) \times (46.998\,ksi) \times (0.5\,in) \times (14.5\,in) = 306.66\,kip [math]

DCR = 90.293 kip / 306.66 salto = 0.294 < 1.0, OK

El pandeo toma sólo aproximadamente 6% fuera del límite elástico en esta esbeltez. Una placa más delgada o una longitud más larga sin refuerzo costaría más, porque r cae con el espesor de la placa.

Paso 11: Empalme de placa de brida en la columna superior

Se utiliza la misma disposición de placa de brida y pernos en el modelo W14x90., entonces la placa verifica (rodamiento en la placa, corte en bloque de la placa, tensión de la placa y compresión de la placa) dar los mismos resultados que en la columna inferior. Tres cosas cambian: El ala de la columna es más delgada en 0.71 in, el calibre mínimo cae a 4.875 in, y ahora hay un relleno.

Relleno en la columna superior

El W14x90 es 1.75 en menos profundidad que el W14x211, por lo que las placas de brida se destacan de sus bridas y necesitan un relleno en cada lado. El informe lo dimensiona con Tabla Manual 14-3, Casos I-A y I-C:

[math] t_{f} = \left\lfloor \frac{d_{det,lc} – d_{det,uc}}{2} – 0.125\,in \right\rfloor_{0.125\,in} \text{ if } d_{det,lc} – d_{det,uc} \gt 0.625\,in, \text{ otherwise } 0 [math]

[math] t_{f} = 0.625\,in [math]

Cualquier relleno más grueso que 1/8 en gotas el factor de relleno a 0.85, que toma 15% fuera de la resistencia al deslizamiento:

[math] h_{f} = 1.0 \text{ if } t_{f} \le 0.125\,in, \text{ otherwise } 0.85 \quad \Rightarrow \quad h_{f} = 0.85 [math]

[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (0.85) \times (64\,kip) \times (1) \times (2) \times (3) = 156.75\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 156.75 salto = 0.704 < 1.0, OK

Esta es la prueba de resistencia más alta de la brida.. Los mismos seis pernos tienen un DCR de 0.598 en la columna inferior y 0.704 en la columna superior, y la única diferencia es el factor de relleno.

Otros controles en la columna superior

La brida W14x90 es la misma. 14.5 de ancho como la placa, entonces su distancia al borde también es 1.5 in. El ala de la columna tiene orificios estándar y un 1.25 en minimo, entonces su relación es 0.833. La distancia al borde de la placa de brida todavía gobierna los detalles en 0.917.

El corte en bloque del ala de la columna es el control más alto de la columna en este lado en 0.422. La tira tensora de 2L en el modelo W14x90 es sólo 1.5 de ancho a cada lado y 0.71 en grueso.

Parte 2: Empalme de placa de alma en la columna inferior

Paso 12: Límites detallados para los pernos de la placa del alma. (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

La disposición de los pernos del alma debe cumplir las mismas reglas de espaciado y distancia al borde que el ala., y las placas del alma deben ser lo suficientemente profundas para cumplir con la profundidad mínima de conexión pero aún así encajar entre las alas de la columna..

DCR = 1.375 in / 1.5 en = 0.917 < 1.0, OK

Ambas distancias al borde de la placa del alma son 1.5 contra el mínimo de orificios de gran tamaño de 1.375 in. El 6 en el plato es exactamente 1.5 + 3 + 1.5 in, entonces no hay ancho libre.

Paso 13: Resistencia al deslizamiento crítico del perno en el alma (AISC 360-16 J3.8)

Los pernos del alma llevan juntos el cortante y la tensión del alma., entonces la verificación de deslizamiento usa su resultante, 150.33 kip. Los pernos son críticos para el deslizamiento porque las placas del alma tienen orificios de gran tamaño..

El alma de la columna inferior es la más gruesa., entonces no hay relleno en este lado. Usando los espesores de la web de detalle, 7/16 para el W14x90 y 1 En para el W14x211:

[math] t_{f} = \max\left( \frac{tw_{det,uc} – tw_{det,lc}}{2},\, 0 \right) = \max\left( \frac{(0.4375\,in) – (1\,in)}{2},\, 0 \right) = 0\,in, \quad h_{f} = 1 [math]

Dónde [mathin] \phi = 0.85 [mathin], [mathin] \mu = 0.5 [mathin], [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin], [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin], y [mathin] N_{s} = 2 [mathin] Planos de deslizamiento porque hay una placa de alma en cada cara de la alma.:

[math] \phi R_{n} = \phi\, \mu\, D_{u}\, h_{f}\, T_{b}\, N_{s}\, n_{r}\, n_{c} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (1) \times (64\,kip) \times (2) \times (2) \times (2) = 245.89\,kip [math]

DCR = 150.33 kip / 245.89 salto = 0.611 < 1.0, OK

Paso 14: Soporte de pernos en las placas de alma. (AISC 360-16 J3.10)

Los orificios de la placa del alma se cargan en dos direcciones a la vez.: a través de la columna por el corte, y a lo largo de la columna por la tensión del alma. El rodamiento y el desgarro se comprueban por separado en cada dirección y luego se combinan. Ambas placas trabajan juntas., entonces el espesor es [mathin] 2t_{wp} = 1.75\,in [mathin], y el coeficiente del grupo de tornillos es [mathin] C = 4 [mathin] porque la carga es concéntrica.

Dirección de corte

[math] l_{c1} = L_{ev,wp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.5\,in) – \frac{(1.25\,in)}{2} = 0.875\,in, \quad l_{c2} = s_{r} – d_{h} = (3\,in) – (1.25\,in) = 1.75\,in [math]

[math] \phi R_{n} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) 2t_{wp} F_{up} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) 2t_{wp} F_{up} \left( n_{r} – 1 \right) \right] \frac{C}{n_{r}} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.05\,in,\, 2.4\,in\right)(1.75\,in)(65\,ksi) + \min\left(2.1\,in,\, 2.4\,in\right)(1.75\,in)(65\,ksi)(2 – 1) \right] \times \frac{4}{2} = 537.47\,kip [math]

DCR = 150 kip / 537.47 salto = 0.279 < 1.0, OK

dirección axial

La distancia final en la placa del alma también es 1.5 in, entonces las distancias libres y la resistencia son las mismas que en la dirección de corte:

[math] l_{c1} = L_{eh,wp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.5\,in) – \frac{(1.25\,in)}{2} = 0.875\,in, \quad l_{c2} = s_{c} – d_{h} = 1.75\,in, \quad \phi R_{n} = 537.47\,kip [math]

DCR = 9.9423 kip / 537.47 salto = 0.018 < 1.0, OK

Interacción

[math] \left( \frac{V_{u}}{\phi R_{n,v}} \right)^{2} + \left( \frac{P_{web}}{\phi R_{n,a}} \right)^{2} = \left( \frac{150}{537.47} \right)^{2} + \left( \frac{9.9423}{537.47} \right)^{2} = 0.078231 [math]

DCR = 0.078 < 1.0, OK

Paso 15: Apoyo de pernos en el alma de la columna (AISC 360-16 J3.10)

El alma del pilar tiene agujeros estándar., [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], y es 0.98 de espesor en el W14x211.

Dirección de corte

A lo largo de la columna hay una red a ambos lados de los pernos., para que cada perno utilice la distancia libre entre los agujeros, [mathin] l_{c2} = 3 – 1.125 = 1.875\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{w,lc}\, F_{u,lc}\, C = (0.75) \times \min\left(2.25\,in,\, 2.4\,in\right) \times (0.98\,in) \times (65\,ksi) \times (4) = 429.98\,kip [math]

DCR = 150 kip / 429.98 salto = 0.349 < 1.0, OK

dirección axial

A lo largo de la columna, la fila de tornillos más cercana al extremo de la columna se desgarra hacia él, con [mathin] l_{c1} = L_{eh,c} – d_{h}/2 = 1.5 – 0.5625 = 0.9375\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.125\,in,\, 2.4\,in\right)(0.98\,in)(65\,ksi) + \min\left(2.25\,in,\, 2.4\,in\right)(0.98\,in)(65\,ksi)(2 – 1) \right] \times \frac{4}{2} = 322.48\,kip [math]

DCR = 9.9423 kip / 322.48 salto = 0.031 < 1.0, OK

Interacción

[math] \left( \frac{150}{429.98} \right)^{2} + \left( \frac{9.9423}{322.48} \right)^{2} = 0.12265 [math]

DCR = 0.123 < 1.0, OK

Paso 16: Corte en bloque de las placas del alma. (AISC 360-16 J4.3)

Un bloque de las placas del alma puede romperse bajo el cizallamiento o bajo la fuerza axial.. Cada dirección tiene su propio patrón de desgarro., y las dos relaciones se combinan de la misma manera que para los rodamientos..

carga de corte

El bloque se corta a lo largo de la fila de pernos exterior hasta el borde de la placa y se desgarra en tensión a través de las columnas de pernos hasta el extremo de la placa.:

[math] A_{nt} = 2t_{wp} \left[ (n_{c} – 1)\, s_{c} + L_{eh,wp} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.75\,in) \times \left[ 3\,in + 1.5\,in – 1.5(1.3125\,in) \right] = 4.4297\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2t_{wp} \left[ L_{ev,wp} + (n_{r} – 1)\, s_{r} \right] = (1.75\,in) \times \left[ 1.5\,in + 3\,in \right] = 7.875\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{wp} \left[ b_{wp} – L_{ev,wp} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.75\,in) \times \left[ 6\,in – 1.5\,in – 1.5(1.3125\,in) \right] = 4.4297\,in^{2} [math]

Con dos columnas de pernos, la tensión de tensión a través del bloque no es uniforme, asi que [mathin] U_{bs} = 0.5 [mathin]:

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 4.4297 + 0.5 \times 65 \times 4.4297 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 7.875 + 0.5 \times 65 \times 4.4297 \right) = 237.54\,kip [math]

DCR = 150 kip / 237.54 salto = 0.631 < 1.0, OK

carga axial

En el patrón L, El bloque se rompe en tensión a través de las filas de pernos y sale por el borde de la placa., y corta a lo largo de una fila de pernos hasta el extremo de la placa:

[math] A_{nt} = 4.4297\,in^{2}, \quad A_{gv} = 2t_{wp} \left[ L_{eh,wp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 7.875\,in^{2}, \quad A_{nv} = 2t_{wp} \left[ L_{wp} – L_{eh,c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 4.4297\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,L} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 4.4297 + 1 \times 65 \times 4.4297 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 7.875 + 1 \times 65 \times 4.4297 \right) = 345.52\,kip [math]

en la U (o C) patrón, el bloque entre las dos filas de tornillos se retira, cortando a lo largo de ambas filas:

[math] A_{nt} = 2t_{wp} \left[ (n_{r} – 1)\, s_{r} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.75\,in) \times \left[ 3\,in – 1.3125\,in \right] = 2.9531\,in^{2}, \quad A_{gv} = 15.75\,in^{2}, \quad A_{nv} = 8.8594\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,U} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 8.8594 + 1 \times 65 \times 2.9531 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 15.75 + 1 \times 65 \times 2.9531 \right) = 403.1\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 345.52\,kip,\, 403.1\,kip \right) = 345.52\,kip [math]

DCR = 9.9423 kip / 345.52 salto = 0.029 < 1.0, OK

Interacción

[math] \left( \frac{150}{237.54} \right)^{2} + \left( \frac{9.9423}{345.52} \right)^{2} = 0.39958 [math]

DCR = 0.400 < 1.0, OK

Casi todos los 0.400 proviene del término de corte. El término axial añade aproximadamente 0.001.

Paso 17: Cortante en bloque del alma de la columna (AISC 360-16 J4.3)

Bajo tensión axial, un bloque del alma de la columna alrededor de los pernos puede salirse del extremo de la columna: tensión entre las dos filas de tornillos, y corte a lo largo de ambas filas hasta el final de la columna. Este es el patrón C.

[math] A_{nt} = t_{w,lc} \left[ (n_{r} – 1)\, s_{r} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.98\,in) \times \left[ 3\,in – 1.1875\,in \right] = 1.7762\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2t_{w,lc} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 2 \times (0.98\,in) \times \left[ 1.5\,in + 3\,in \right] = 8.82\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{w,lc} \left[ (n_{c} – 1)\, s_{c} + L_{eh,c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 5.3288\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 5.3288 + 1 \times 65 \times 1.7762 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 8.82 + 1 \times 65 \times 1.7762 \right) = 242.46\,kip [math]

DCR = 9.9423 kip / 242.46 salto = 0.041 < 1.0, OK

Paso 18: Deformación por cizallamiento y rotura por cizallamiento de las placas del alma. (AISC 360-16 J4.2)

Las dos placas de alma llevan la totalidad 150 corte kip a través del empalme. Su sección bruta no debe ceder al corte., y su sección neta a través de los orificios de los pernos no debe romperse.

Rendimiento al corte (Eq. J4-3)

[math] A_{gv} = b_{wp} \times 2t_{wp} = (6\,in) \times (1.75\,in) = 10.5\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{yp}\, A_{gv} = (1) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (10.5\,in^{2}) = 315\,kip [math]

ruptura por corte (Eq. J4-4)

[math] A_{nv} = 2t_{wp} \left[ b_{wp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.75\,in) \times \left[ 6\,in – 2 \times (1.3125\,in) \right] = 5.9062\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sr} = \phi\, 0.6\, F_{up}\, A_{nv} = (0.75) \times 0.6 \times (65\,ksi) \times (5.9062\,in^{2}) = 172.76\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 315\,kip,\, 172.76\,kip \right) = 172.76\,kip [math]

DCR = 150 kip / 172.76 salto = 0.868 < 1.0, OK

Esta es la prueba de mayor resistencia en todo el empalme de columnas.. Dos agujeros de gran tamaño toman 2.625 dentro de un 6 en plato, más de 40% de su ancho, por lo que la ruptura neta de la sección está muy por debajo del límite elástico. Una placa de alma más profunda con una tercera fila de tornillos, o placas más gruesas, agregaría área neta directamente.

Paso 19: Deformación por tensión y rotura de las placas del alma. (AISC 360-16 J4.1)

Bajo el caso de tensión, las placas de alma llevan el 9.9423 fuerza de ruptura en la red a través de la unión como miembro de tensión.

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yp}\, 2t_{wp}\, b_{wp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (1.75\,in) \times (6\,in) = 472.5\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{up}\, 2t_{wp} \left[ b_{wp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (1.75\,in) \times \left[ 6\,in – 2 \times (1.3125\,in) \right] = 287.93\,kip [math]

DCR = 9.9423 kip / 287.93 salto = 0.035 < 1.0, OK

Paso 20: Ruptura por tensión del alma del pilar., con retraso de corte (AISC 360-16 D3, J4.1)

La tensión de la red también tiene que llegar a la columna.. Sólo la web está atornillada., por lo que las bridas se quedan atrás en la captación de tensión., y toda la sección de la columna se verifica con un factor de retraso por corte de la Tabla D3.1, Caso 2. El informe utiliza [mathin] \bar{x} = 3.2088\,in [mathin] para el W14x211 y un factor de retraso de corte de [mathin] U = 0.175 [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{u,lc}\, U \left[ A_{lc} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{w,lc} \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.175) \times \left[ 62\,in^{2} – 2 \times (1.1875\,in) \times (0.98\,in) \right] = 509.08\,kip [math]

DCR = 9.9423 kip / 509.08 salto = 0.020 < 1.0, OK

aquí [mathin] \bar{x} [mathin] es más grande que el 3 en longitud de conexión, asi que [mathin] 1 – \bar{x}/l [mathin] seria negativo, y el informe utiliza una U baja en su lugar. La DCR sigue siendo sólo 0.020.

Paso 21: Resistencia a la compresión de las placas del alma. (AISC 360-16 J4.4)

Bajo compresión, las placas del alma actuarían como columnas cortas a lo largo de la junta.. Cada placa puede doblarse por sí sola., entonces el radio de giro es el de uno 7/8 en plato. Con [mathin] K = 1.2 [mathin] y [mathin] L_{b} = 3\,in [mathin]:

[math] \frac{K L}{r} = \frac{(1.2) \times (3\,in)}{(0.875\,in) / \sqrt{12}} = 14.252 \le 25 [math]

KL/r no es más que 25, entonces ecuación. Se aplica J4-6, y las placas alcanzan su rendimiento máximo sin pandearse:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{yp}\, 2t_{wp}\, b_{wp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (1.75\,in) \times (6\,in) = 472.5\,kip [math]

DCR = 0 kip / 472.5 salto = 0.000 < 1.0, OK

La demanda es cero porque toda la compresión pasa por el rodamiento en los extremos fresados.. El control sigue siendo importante si la junta no está terminada para soportar, porque entonces las placas soportarían la compresión.

Paso 22: Empalme de placa de alma en la columna superior

Las placas de alma y la disposición de los pernos son las mismas en el modelo W14x90., entonces la placa verifica (rodamiento sobre las placas, corte en bloque de las placas, cizalla de placa, tensión y compresión) dar los mismos resultados que en la columna inferior. Las comprobaciones de la web de la columna cambian porque la web W14x90 es solo 0.44 en grueso.

La fina red también necesita un relleno.. Con espesores de red detallados de 1 en y 7/16 in:

[math] t_{f} = \max\left( \frac{tw_{det,lc} – tw_{det,uc}}{2},\, 0 \right) = \max\left( \frac{(1\,in) – (0.4375\,in)}{2},\, 0 \right) = 0.28125\,in [math]

El relleno es más grueso que 1/8 in, asi que [mathin] h_{f} = 0.85 [mathin]:

[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (0.85) \times (64\,kip) \times (2) \times (2) \times (2) = 209\,kip [math]

DCR = 150.33 kip / 209 salto = 0.719 < 1.0, OK

El apoyo sobre el fino alma W14x90 es el control del alma de la columna más alta, a 0.777 en corte. Su red es menos de la mitad del grosor que la del W14x211., y la resistencia del soporte es proporcional al espesor.

Resumen de comprobaciones de diseño.

Empalme de placa de brida

Empalme de placa web

El empalme de columnas pasa todos los controles.. La proporción más alta, 0.917, esta detallando: cada distancia al borde de la placa es 1.5 en contra del 1.375 en agujero de gran tamaño mínimo, lo que significa que las placas están cerca del mínimo del código, no estresado. De los controles de fuerza, La rotura por cizallamiento de las placas del alma se rige por 0.868 en ambos lados. Luego viene la delgada red W14x90 en 0.777, deslizamiento de los pernos superiores del alma en 0.719 y deslizamiento de los pernos de la brida superior en 0.704, los dos últimos con el 0.85 factor de relleno.

Qué cambiar si falla un cheque

• Ruptura por corte de la placa del alma o corte por bloque: haga las placas del alma más profundas y agregue una fila de pernos, o utilizar placas más gruesas. El W14x90 tiene espacio entre sus pestañas para una placa más profunda.
• Apoyo en el alma del pilar superior: agregue pernos para extender el corte, o aumentar la distancia final hasta el final de la columna. El 0.44 En la web del W14x90 es el lado débil..
• Deslizamiento de los tornillos en la columna superior.: agregar una fila de tornillos, o desarrollar el relleno para que se pueda utilizar toda la resistencia al deslizamiento. un factor de relleno de 0.85 costos 15% de la resistencia al deslizamiento tanto en el ala como en el alma.
• Cizalla de bloque de placa de brida: aquí gobierna el patrón 2L, entonces las tiras de borde fuera de las líneas de los pernos son el eslabón débil. Traiga las líneas de los pernos para ensancharlas., siempre y cuando el calibre se mantenga por encima del mínimo, o utilizar un plato más grueso. Agregar filas de pernos también alarga los planos de corte.
• Detallado de distancia al borde: las distancias entre los bordes de la placa se sitúan 1/8 por encima del mínimo de orificios de gran tamaño. Un calibre más estrecho o una placa de alma más ancha añade margen.
• Compresión de placa: acorte la longitud sin refuerzo apretando la disposición del perno cerca de la junta, o use placas más gruesas para bajar KL/r. Si la junta no está terminada para soportar, las placas soportan toda la compresión y esta verificación generalmente regirá.
• Rodamiento en los extremos fresados: si la compresión es mayor que la resistencia al soporte de la columna más pequeña, el exceso va a los platos, así que primero verifique la división de carga.

Preguntas frecuentes

¿Por qué las placas de empalme no llevan el 1000 compresión de saltos?

Los extremos de la columna están fresados ​​y aptos para soportar. AISC 360-16 J1.4 permite que la compresión en un empalme de columna terminado pase por apoyo directo, y la resistencia del soporte del extremo W14x90 es mucho más que 1000 kip. Las placas solo llevan la pareja de momento., el corte y la tensión. Todavía tienen que mantener las columnas alineadas y resistir cualquier tensión proveniente del levantamiento o la inversión., Es por eso que J1.4 solicita suficiente material de empalme para mantener todas las piezas en su lugar..

¿Cómo se comparte la carga entre las placas del ala y las placas del alma en un empalme de columna??

Las placas del alma soportan todo el esfuerzo cortante.. La tensión axial se divide por área.: la web toma su parte de la superficie bruta, aquí 9.9423 salto del 50 kip, y las bridas se llevan el resto, la mitad de cada uno. El momento va íntegramente a las alas como par de tracción y compresión.. En este ejemplo, cada placa de brida lleva 110.32 saltar en tensión y 90.293 salto en compresión.

¿Por qué se necesitan rellenos?, y por qué importan para los tornillos?

El W14x90 es 1.75 en menos profundidad que el W14x211, y su red es menos de la mitad de gruesa, para que las placas no puedan quedar planas en ambas columnas. Los rellenos llenan el espacio en la columna más pequeña. Un relleno agrega una superficie que puede deslizarse., entonces AISC 360-16 J3.8 reduce la resistencia al deslizamiento con un factor de relleno de 0.85 cuando el relleno es más grueso que 1/8 in. En este ejemplo, ese factor toma los pernos del ala de la columna superior de un DCR de 0.598 a 0.704.

¿Por qué los pernos de empalme tienen un deslizamiento crítico??

Las placas de brida y alma tienen orificios de gran tamaño., que le dan al constructor espacio para alinear las dos columnas. AISC 360-16 J3.2 permite agujeros de gran tamaño sólo en conexiones de deslizamiento crítico. Los pernos de deslizamiento crítico también evitan que el empalme se mueva cuando el momento se invierte bajo el viento o una carga sísmica..

¿Dónde debe ubicarse un empalme de columna??

Los empalmes de columnas generalmente se colocan alrededor 4 pies sobre el piso. A esa altura el montador puede alcanzar el empalme desde el suelo., y las placas de empalme se mantienen alejadas de las conexiones de las vigas al nivel del piso.

¿Este ejemplo sigue la 15.ª edición del AISC o el Manual de la 16.ª edición del AISC??

Sigue AISC 360-16 y el Manual AISC 15ª edición, que está escrito alrededor de esa Especificación. El Manual AISC 16.ª edición se combina con el último 360-22 Especificación. Números de cláusulas y algunas disposiciones, incluido el factor de relleno para pernos de deslizamiento crítico, cambiado en la nueva edición, así que verifique las referencias con la edición que utiliza su proyecto..

¿Cómo cambiaría esto para AISC ASD en lugar de LRFD??

Los estados límite y las resistencias nominales son los mismos.. Con AISC ASD usted compara las fuerzas de nivel de servicio con la resistencia nominal dividida por un factor de seguridad en lugar de multiplicarla por un factor de resistencia.. un factor de resistencia de 0.75 se convierte en un factor de seguridad de 2.00, 0.90 se convierte 1.67, y 1.00 se convierte 1.50. Las combinaciones de carga también cambian., por lo que las fuerzas en el ala y el alma son menores.

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Referencias

• AISC 360-16, Especificación para edificios de acero estructural: B4.3b, D3 (Tabla D3.1), E3 (Eq. E3-1, E3-2, E3-4), F2.1, F13.1, J1.4, J3.2, J3.3, J3.4 (Tabla J3.4), J3.5 (Tabla J3.5), J3.8 (Eq. J3-4), J3.10 (Eq. J3-6a, J3-6c), J4.1 (Eq. J4-1, J4-2), J4.2 (Eq. J4-3, J4-4), J4.3 (Eq. J4-5), J4.4 (Eq. J4-6), J7.
• Manual de construcción en acero AISC, 15a edición: Parte 1 propiedades de sección y dimensiones detalladas; Tabla 14-3, rellenos de empalme de columnas.
• Diseño de conexiones de acero utilizando AISC. 360-16
• Pernos en Diseño de conexión SkyCiv