Conception de connexion d'épissure de colonne

Conception de connexion d'épissure de colonne selon AISC 360 commence par une question: le joint est-il fini à supporter? Si les extrémités des colonnes sont fraisées et aptes à supporter, la compression axiale passe directement de la colonne supérieure à la colonne inférieure, et les éclisses n'ont qu'à supporter le moment, le cisaillement et toute tension. Les plaques à bride supportent le moment sous forme de couple de traction et de compression, les plaques d'âme supportent la cisaille, et chaque groupe de boulons, la section de plaque et de poteau sur ce chemin est vérifiée au-dessus et au-dessous du joint.

Cette page fonctionne à travers une véritable épissure de colonne boulonnée du début à la fin.: une colonne supérieure W14x90 raccordée à une colonne inférieure W14x211, avec 1000 coup de compression, 50 kip de tension, a 150 cisaille à biseau et un 100 moment de saut, conçu pour AISC 360-16 LRFD et le manuel AISC 15e édition. Chaque bride a un 1/2 dans par 14.5 en plaque à bride avec six 1 dans des boulons à glissement critique A490 de chaque côté du joint, deux lignes de boulons à un 11.5 en jauge par trois rangées. Le Web a une paire de 7/8 dans les plaques d'âme, 6 en large, avec quatre 1 dans les boulons antidérapants A490 de chaque côté. Chaque équation est écrite avec ses chiffres, dans le même ordre que la feuille de calcul AISC, le Conception de connexion SkyCiv le module produit pour cela.

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Qu'est-ce qu'une connexion d'épissure de colonne?

Une épissure de colonne joint deux longueurs de colonne bout à bout. Les colonnes sont généralement raccordées tous les deux ou trois étages, un peu au-dessus du niveau du sol, car c'est aussi longtemps qu'une colonne peut être expédiée et érigée en une seule pièce. La section devient souvent plus légère en montant dans le bâtiment, ce qui est le cas ici: le lourd W14x211 en dessous porte les étages au-dessus, et le W14x90 ci-dessus porte moins.

Dans une jonction de poteau boulonné, les plaques à bride chevauchent le joint à l'extérieur des deux brides, et une paire de plaques d'âme recouvrent la toile. Les deux colonnes ont des profondeurs différentes, de sorte que des remplissages ou des cales comblent l'espace entre la colonne la moins profonde et les plaques. Vous pouvez vérifier cette configuration dans le calculateur de connexion d'épissure de colonne. La bride et les plaques d'âme sont vérifiées un peu comme celles d'un connexion d'épissure de poutre, et la calculateur de connexions d'épissure boulonnées couvre les épissures de recouvrement plus simples.

Élévation de l'épissure de bride. Ce logiciel 1/2 dans la plaque à bride comporte deux lignes de boulons à un 11 1/2 en jauge, 1 1/2 po po à partir de chaque bord de plaque, et trois rangées de boulons de chaque côté du joint à 3 en espacement, avec 1 3/4 en distances finales. Les extrémités des colonnes sont aptes à supporter.

Section A-A. Ce logiciel 7/8 dans les plaques d'âme, elles se trouvent sur les deux faces de l'âme (NS/FS), avec deux rangées de deux boulons de chaque côté du joint à 3 en espacement et 1 1/2 en distances aux bords et aux extrémités. Des plaques de calage comblent chaque espace entre les colonnes et les plaques.

Conception de connexion d'épissure de colonne: les étapes en un coup d'œil

D'abord, les charges sont divisées: la compression va au roulement, et le moment, la tension et le cisaillement vont aux plaques. Ensuite, l'épissure de la plaque à bride est vérifiée au niveau de la colonne inférieure et de la colonne supérieure., suivi de l'épissure de la plaque d'âme.

1. Vérifiez les limites de détail des boulons de la plaque à bride..
2. Trouver le facteur de remplissage et vérifier le glissement des boulons à bride critiques.
3. Vérifier le roulement du boulon et l'arrachement de la plaque à bride.
4. Vérifier le roulement des boulons et l'arrachement de la bride de la colonne.
5. Vérifiez le cisaillement du bloc de la plaque à bride pour trois modèles d'arrachement.
6. Vérifier le cisaillement du bloc de la semelle du poteau.
7. Vérifier la tension et la rupture de la plaque à bride.
8. Vérifier la rupture de tension de la colonne, avec décalage de cisaillement.
9. Vérifier la rupture par flexion de la colonne au niveau des trous de boulons de la bride.
10. Vérifier la plaque à bride en compression.
11. Répétez les vérifications des brides pour la colonne supérieure.
12. Vérifiez les limites de détail des boulons de la plaque d'âme..
13. Vérifier le glissement du groupe de boulons d'âme sous la résultante du cisaillement et de la charge axiale.
14. Vérifiez le roulement des boulons sur les plaques d'âme pour le cisaillement, charge axiale et leur interaction.
15. Vérifiez le roulement du boulon sur l'âme de la colonne pour le cisaillement., charge axiale et leur interaction.
16. Vérifier le cisaillement des blocs des plaques d'âme pour le cisaillement, charge axiale et leur interaction.
17. Vérifier le cisaillement du bloc de l'âme du poteau pour la charge axiale.
18. Vérifier la limite d'élasticité et la rupture par cisaillement des plaques d'âme.
19. Vérifier la tension et la rupture des plaques d'âme.
20. Vérifier la rupture sous tension de l'âme du poteau, avec décalage de cisaillement.
21. Vérifier les plaques d'âme en compression.
22. Répétez les vérifications Web pour la colonne supérieure.

Entrées de conception pour cet exemple

Le code de conception est AISC 360-16 LRFD. Les propriétés de la section proviennent du manuel AISC.

 

 

 

Dans une colonne, les boulons sont disposés le long de la barre, qui est vertical. Le rapport conserve le nom de l'épissure de poutre, alors le “colonnes de boulons” de l'épissure de bride sont les trois rangées de boulons empilés sur chaque colonne, et la “horizontal” La distance au bord est la distance finale jusqu'à l'extrémité de la plaque ou de la colonne..

Les distances aux bords à travers la bride proviennent de la jauge. Ce logiciel 14.5 dans une assiette avec un 11.5 en feuilles de jauge [mathin] (14.5 – 11.5)/2 = 1.5\,in [mathin] de chaque côté, et le 14.5 dans la bride du W14x90. La colonne inférieure utilise la largeur de bride détaillée W14x211 de 15 3/4 in, donc [mathin] L_{ev,c} = (15.75 – 11.5)/2 = 2.125\,in [mathin].

Comment les charges sont réparties dans une épissure de poteau

Les extrémités des colonnes sont fraisées et adaptées pour supporter, quelle est la note sur l'élévation. AISC 360-16 J1.4 permet à la compression de passer à travers un joint de roulement fini, les plaques d'épissure n'ont donc pas besoin de le transporter. La force portante de la surface fraisée utilise J7, avec la surface d'appui de la plus petite colonne:

[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]

La zone d'appui de 26.125 in² correspond aux deux brides et à l'âme du W14x90 à partir de ses dimensions nominales, [mathin] 2 \times 14.5 \times 0.71 + (14 – 2 \times 0.71) \times 0.44 = 26.125\,in^{2} [mathin], donc il laisse de côté les filets que le 26.5 la zone tabulée in² comprend. Tout 1000 le coup de compression entre dans le roulement, donc la compression laissée pour les plaques d'âme est nulle:

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

Le moment est transformé en couple de force de bride à l'aide du bras de levier de la colonne supérieure moins profonde, [mathin] d – t_{f} = 14 – 0.71 = 13.29\,in [mathin]. La force de la bride de compression est uniquement le couple de moment, car aucune compression n'est laissée par le roulement:

[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 tension ne peut pas passer à travers le roulement, il est donc partagé entre les brides et l'âme. Le web prend la part du 50 kip proportionné à la surface web sur la surface brute, [mathin] T_{web} = 9.9423\,kip [mathin], et les brides prennent le reste, la moitié chacun:

[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]

Les plaques d'âme supportent le cisaillement complet plus la part de tension de l'âme. Leur résultante est utilisée pour le contrôle du glissement des boulons d'âme.:

[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]

Le roulement fait une grande différence ici. Sans ça, chaque plaque à bride devrait supporter la moitié du 1000 kip au top du moment couple, lequel ceci 1/2 dans la plaque et six boulons ne pouvaient pas faire. La note d'ajustement sur le dessin fait partie de la conception, pas un détail de fabrication.

Partie 1: Épissure de plaque à bride au niveau de la colonne inférieure

Étape 1: Limites détaillées pour les boulons de la plaque à bride (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

Les boulons de bride doivent être suffisamment espacés pour pouvoir être serrés et suffisamment rapprochés pour agir comme un groupe., et chaque boulon a besoin d'une distance de bord suffisante sur la plaque et la bride de la colonne.

La plaque a des trous surdimensionnés, donc le tableau J3.5 ajoute 1/8 dans la distance minimale au bord du tableau J3.4 de 1.25 in, donner 1.375 dans l'assiette. La bride de la colonne a des trous standard et maintient 1.25 in.

DCR = 1.375 in / 1.5 dans = 0.917 < 1.0, d'accord

La distance au bord à travers la plaque à bride détermine. Avec un 11.5 en jauge sur un 14.5 en assiette, chaque ligne de boulon se trouve 1.5 à partir du bord de la plaque, seul 1/8 dans plus que le minimum de trou surdimensionné.

Étape 2: Résistance des boulons critiques au glissement au niveau de la bride (AISC 360-16 J3.8, Tableau manuel 14-3)

Les plaques ont des trous surdimensionnés, quel AISC 360-16 J3.2 autorise uniquement dans les joints à glissement critique. Le groupe de boulons doit résister à la force de la bride par friction, sans glisser dans le roulement. Les remplissages entre la plaque et la colonne réduisent la résistance au glissement, donc l'épaisseur du mastic est trouvée en premier.

Épaisseur de remplissage et facteur de remplissage

Les profondeurs de détail sont [mathin] d_{det,lc} = 15.75\,in [mathin] pour le W14x211 et [mathin] d_{det,uc} = 14\,in [mathin] pour le W14x90, les profondeurs arrondies au plus proche 1/16 en ce que le manuel AISC répertorie pour détailler. Les plaques à bride reposent à plat sur la colonne inférieure la plus profonde, donc de ce côté le remplissage est nul (Tableau manuel 14-3, Cas I-A et 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]

Sans remplissage, le facteur de remplissage [mathin] h_{f} [mathin] est 1.0.

Résistance au glissement

Où [mathin] \phi = 0.85 [mathin] pour trous surdimensionnés, [mathin] \mu = 0.5 [mathin] pour surfaces de contact de classe B, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin], [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin] pour un 1 dans le boulon A490, [mathin] N_{s} = 1 [mathin] plan de glissement, et 2 lignes de boulons par 3 rangées de boulons:

[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 kip = 0.598 < 1.0, d'accord

Étape 3: Roulement de boulon et arrachement sur la plaque à bride (AISC 360-16 J3.10)

Chaque boulon prend appui du côté de son trou dans la platine. Le boulon d'extrémité peut se déchirer vers l'extrémité de la plaque, et les autres vers le trou devant eux. Dans un trou surdimensionné, la dimension du trou est [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]

Où [mathin] t_{fp} = 0.5\,in [mathin], [mathin] F_{up} = 65\,ksi [mathin] et [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 kip = 0.408 < 1.0, d'accord

Étape 4: Appui de boulon et arrachement sur la bride de colonne (AISC 360-16 J3.10)

Le même contrôle sur la bride de la colonne utilise des trous standards, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], et la 1.56 dans la bride épaisse du 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 kip = 0.122 < 1.0, d'accord

La bride inférieure de la colonne fait plus de trois fois l'épaisseur de la plaque, donc l'appui sur la colonne n'est pas un souci de ce côté.

Étape 5: Cisaillement du bloc de la plaque à bride (AISC 360-16 J4.3)

Un bloc de la plaque à bride peut se déchirer autour des boulons: cisaillement le long des lignes de boulons jusqu'à l'extrémité de la plaque, et tension à travers la plaque. Le rapport vérifie trois modèles et prend le plus bas. Dans chacun, la taille du trou pour la surface nette est [mathin] d_{h} + 1/16\,in [mathin].

motif L

Un plan de cisaillement le long d'une ligne de boulons, et tension à travers cette ligne jusqu'au bord de la plaque éloignée:

[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]

motif en U

Deux plans de cisaillement le long des deux lignes de boulons, et la tension à travers la jauge entre eux:

[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]

2motif L

Deux plans de cisaillement le long des deux lignes de boulons, et tension de chaque ligne jusqu'à son propre bord de plaque:

[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 kip = 0.642 < 1.0, d'accord

Le modèle 2L régit. Le large 11.5 dans la jauge met beaucoup de zone de tension entre les lignes de boulons, ce qui aide les modèles L et U, mais il ne reste qu'un 1.5 en bande à l'extérieur de chaque ligne. Après la sortie du demi-trou, le bloc 2L a moins de 0.85 po² de surface de tension nette.

Étape 6: Cisaillement du bloc de la semelle du poteau (AISC 360-16 J4.3)

La bride de la colonne peut se déchirer de la même manière. Ses bords sont les pointes des brides, donc le modèle 2L s'applique: cisaillement le long des deux lignes de boulons jusqu'à l'extrémité de la colonne, et tension de chaque ligne de boulon jusqu'à l'extrémité de la bride.

[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 kip = 0.164 < 1.0, d'accord

Étape 7: Cèdement à la traction et rupture de la plaque à bride (AISC 360-16 J4.1)

La plaque à bride supporte toute la force de la bride à travers le joint, donc sa section brute ne doit pas céder et sa section nette à travers les deux trous ne doit pas se rompre.

[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 kip = 0.381 < 1.0, d'accord

Étape 8: Rupture en tension de la colonne, avec décalage de cisaillement (AISC 360-16 D3, J4.1)

La force de la bride doit également pénétrer dans le poteau. Seule la bride est boulonnée, le rapport traite donc la moitié de la colonne comme un té et applique le décalage de cisaillement du tableau D3.1., Cas 2. Le centre de gravité du tee est [mathin] \bar{y} = 1.5842\,in [mathin] de l'extérieur de la bride, et la longueur de connexion est [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 kip = 0.113 < 1.0, d'accord

Trois rangées de boulons donnent un 6 en longueur de connexion, donc le facteur de décalage de cisaillement tombe à environ 0.74. Une connexion courte sur un té profond perd plus de sa surface nette à cause du décalage de cisaillement qu'une connexion longue.

Étape 9: Rupture par flexion de la colonne au niveau des trous de boulons (AISC 360-16 F13.1)

Les trous de boulons dans la bride tendue peuvent réduire la résistance à la flexion de la colonne. F13.1 compare la résistance à la rupture de la bride nette avec la limite d'élasticité de la bride brute pour décider si c'est le cas..

[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]

Le rapport [mathin] F_{y}/F_{u} = 50/65 = 0.76923 [mathin] n'est pas plus que 0.8, donc [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]

Parce que [mathin] F_{u} A_{fn} [mathin] doit être d'au moins [mathin] Y_{t} F_{y} A_{fg} [mathin], l'état limite de rupture en traction ne s'applique pas, et les trous ne limitent pas la flexion. La colonne garde son moment plastique:

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

Ce moment est converti en une force de bride sur le bras de levier de la colonne., elle peut donc être comparée à la force de la bride:

[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 kip = 0.089 < 1.0, d'accord

Étape 10: Résistance à la compression de la plaque à bride (AISC 360-16 J4.4, E3)

Du côté de la compression du moment, la plaque à bride s'étend entre les boulons les plus proches au-dessus et au-dessous du joint sous la forme d'une colonne courte. Sa demande de compression est la 90.293 kip moment couple de la répartition de la charge, car la compression axiale passe par le roulement.

Avec [mathin] K = 1.2 [mathin], [mathin] L_{b} = 3.5\,in [mathin] et [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 est au-dessus 25, donc J4.4 envoie la plaque au chapitre E. L'élancement est en dessous [mathin] 4.71\sqrt{E/F_{y}} = 113.43 [mathin], donc équation. E3-2 s'applique:

[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 kip = 0.294 < 1.0, d'accord

Le flambage ne prend qu'environ 6% hors de la limite d'élasticité à cette élancement. Une plaque plus fine ou une longueur non contreventée plus longue coûterait plus cher, car r diminue avec l'épaisseur de la plaque.

Étape 11: Épissure de plaque à bride au niveau de la colonne supérieure

La même disposition de plaque à bride et de boulons est utilisée sur le W14x90, donc la plaque vérifie (portant sur la plaque, bloc de cisaillement de la plaque, tension des plaques et compression des plaques) donner les mêmes résultats qu'à la colonne inférieure. Trois choses changent: la bride de la colonne est plus mince à 0.71 in, la jauge minimale descend à 4.875 in, et il y a maintenant un remplissage.

Remplissage sur la colonne supérieure

Le W14x90 est 1.75 en moins profond que le W14x211, de sorte que les plaques à bride se détachent de ses brides et nécessitent un remplissage de chaque côté. Le rapport le dimensionne avec un tableau manuel 14-3, Cas I-A et 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]

Toute charge plus épaisse que 1/8 en gouttes le facteur de remplissage à 0.85, ce qui prend 15% hors de la résistance au glissement:

[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 kip = 0.704 < 1.0, d'accord

Il s'agit du contrôle de résistance de bride le plus élevé. Les six mêmes boulons ont un DCR de 0.598 à la colonne inférieure et 0.704 à la colonne supérieure, et la seule différence est le facteur de remplissage.

Autres contrôles à la colonne supérieure

La bride W14x90 est la même 14.5 en largeur comme la plaque, donc sa distance au bord est également 1.5 in. La bride de la colonne comporte des trous standard et un 1.25 au minimum, donc son rapport est 0.833. La distance au bord de la plaque à bride régit toujours les détails à 0.917.

Le cisaillement du bloc de la semelle du poteau constitue le contrôle de poteau le plus élevé de ce côté à 0.422. La bande de tension 2L sur le W14x90 est uniquement 1.5 en large de chaque côté et 0.71 en épaisseur.

Partie 2: Épissure de la plaque d'âme au niveau de la colonne inférieure

Étape 12: Limites détaillées pour les boulons de la plaque d'âme (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

La disposition des boulons d'âme doit respecter les mêmes règles d'espacement et de distance aux bords que la bride., et les plaques d'âme doivent être suffisamment profondes pour atteindre la profondeur de connexion minimale tout en restant placées entre les brides des colonnes..

DCR = 1.375 in / 1.5 dans = 0.917 < 1.0, d'accord

Les distances au bord des deux plaques d'âme sont 1.5 contre le minimum de trou surdimensionné de 1.375 in. Ce logiciel 6 dans l'assiette est exactement 1.5 + 3 + 1.5 in, donc il n'y a pas de largeur disponible.

Étape 13: Résistance des boulons critiques au glissement au niveau de l'âme (AISC 360-16 J3.8)

Les boulons d'âme supportent ensemble la cisaille et la tension de l'âme., donc le contrôle par glissement utilise leur résultante, 150.33 kip. Les boulons sont critiques en matière de glissement car les plaques d'âme ont des trous surdimensionnés.

L'âme de la colonne inférieure est la plus épaisse, donc il n'y a pas de remplissage de ce côté. Utilisation des épaisseurs d'âme de détail, 7/16 pour le W14x90 et 1 pour le 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]

Où [mathin] \phi = 0.85 [mathin], [mathin] \mu = 0.5 [mathin], [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin], [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin], et [mathin] N_{s} = 2 [mathin] plans de glissement car il y a une plaque d'âme sur chaque face de l'âme:

[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 kip = 0.611 < 1.0, d'accord

Étape 14: Boulon portant sur les plaques d'âme (AISC 360-16 J3.10)

Les trous de la plaque d'âme sont chargés dans deux directions à la fois: à travers la colonne par la cisaille, et le long de la colonne par la tension de l'âme. Le roulement et l'arrachement sont vérifiés séparément dans chaque direction puis combinés. Les deux plaques fonctionnent ensemble, donc l'épaisseur est [mathin] 2t_{wp} = 1.75\,in [mathin], et le coefficient du groupe de boulons est [mathin] C = 4 [mathin] parce que la charge est concentrique.

Direction du cisaillement

[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 kip = 0.279 < 1.0, d'accord

Direction axiale

La distance finale sur la plaque d'âme est également 1.5 in, les distances libres et la résistance sont donc les mêmes que dans le sens du cisaillement:

[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 kip = 0.018 < 1.0, d'accord

Interaction

[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, d'accord

Étape 15: Boulon portant sur l'âme de la colonne (AISC 360-16 J3.10)

L'âme de la colonne a des trous standard, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], et est 0.98 en épaisseur sur le W14x211.

Direction du cisaillement

À travers la colonne, il y a une âme des deux côtés des boulons, donc chaque boulon utilise la distance libre entre les trous, [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 kip = 0.349 < 1.0, d'accord

Direction axiale

Le long de la colonne, la rangée de boulons la plus proche de l'extrémité de la colonne se déchire vers elle, avec [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 kip = 0.031 < 1.0, d'accord

Interaction

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

DCR = 0.123 < 1.0, d'accord

Étape 16: Cisaillement des blocs des plaques d'âme (AISC 360-16 J4.3)

Un bloc de plaques d'âme peut s'arracher sous le cisaillement ou sous la force axiale. Chaque direction a son propre motif de déchirement, et les deux rapports se combinent de la même manière que pour le roulement.

Charge de cisaillement

Le bloc se cisaille le long de la rangée de boulons extérieure jusqu'au bord de la plaque et se déchire sous tension à travers les colonnes de boulons jusqu'à l'extrémité de la plaque.:

[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]

Avec deux colonnes de boulons, la contrainte de tension à travers le bloc n'est pas uniforme, donc [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 kip = 0.631 < 1.0, d'accord

Charge axiale

Dans le modèle L, le bloc se déchire sous tension à travers les rangées de boulons et sort du bord de la plaque, et cisaille le long d'une rangée de boulons jusqu'à l'extrémité de la plaque:

[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 U (ou C) modèle, le bloc entre les deux rangées de boulons se retire, tonte le long des deux rangées:

[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 kip = 0.029 < 1.0, d'accord

Interaction

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

DCR = 0.400 < 1.0, d'accord

Presque tous les 0.400 vient du terme de cisaillement. Le terme axial ajoute environ 0.001.

Étape 17: Cisaillement du bloc de l'âme du poteau (AISC 360-16 J4.3)

Sous tension axiale, un bloc de l'âme de la colonne autour des boulons peut sortir de l'extrémité de la colonne: tension entre les deux rangées de boulons, et cisailler le long des deux rangées jusqu'à la fin de la colonne. C'est le modèle 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 kip = 0.041 < 1.0, d'accord

Étape 18: Déformation en cisaillement et rupture par cisaillement des plaques d'âme (AISC 360-16 J4.2)

Les deux plaques Web portent le plein 150 cisaillement à travers l'épissure. Leur section brute ne doit pas céder au cisaillement, et leur section nette à travers les trous de boulons ne doit pas se rompre.

Cédant au cisaillement (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]

Rupture par cisaillement (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 kip = 0.868 < 1.0, d'accord

Il s'agit du contrôle de résistance le plus élevé de toute l'épissure de colonne.. Deux trous surdimensionnés prennent 2.625 dans un 6 en assiette, plus que 40% de sa largeur, la rupture de la section nette est donc bien inférieure à la limite de cisaillement. Une plaque d'âme plus profonde avec une troisième rangée de boulons, ou des plaques plus épaisses, ajouterait directement la superficie nette.

Étape 19: Cédante à la tension et rupture des plaques d'âme (AISC 360-16 J4.1)

Sous le cas de la tension, les plaques d'âme portent le 9.9423 force de basculement de la toile à travers le joint en tant qu'élément de tension.

[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 kip = 0.035 < 1.0, d'accord

Étape 20: Rupture en tension de l'âme du poteau, avec décalage de cisaillement (AISC 360-16 D3, J4.1)

La tension de la toile doit également pénétrer dans la colonne. Seule la toile est boulonnée, donc les brides sont en retard dans la reprise des contraintes, et toute la section du poteau est vérifiée avec un facteur de retard de cisaillement du tableau D3.1., Cas 2. Le rapport utilise [mathin] \bar{x} = 3.2088\,in [mathin] pour le W14x211 et un facteur de décalage de cisaillement 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 kip = 0.020 < 1.0, d'accord

Ici [mathin] \bar{x} [mathin] est plus grand que le 3 en longueur de connexion, donc [mathin] 1 – \bar{x}/l [mathin] serait négatif, et le rapport utilise plutôt un U faible. Le DCR est toujours seulement 0.020.

Étape 21: Résistance à la compression des plaques d'âme (AISC 360-16 J4.4)

Sous compression, les plaques d'âme agiraient comme de courtes colonnes à travers le joint. Chaque plaque peut se déformer toute seule, donc le rayon de giration est celui d'un 7/8 en assiette. Avec [mathin] K = 1.2 [mathin] et [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 n’est pas supérieur à 25, donc équation. J4-6 s'applique, et les plaques atteignent leur pleine capacité sans se déformer:

[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 kip = 0.000 < 1.0, d'accord

La demande est nulle car toute la compression passe par le roulement aux extrémités fraisées.. Le chèque compte toujours si le joint n'est pas fini de supporter, parce qu'alors les plaques supporteraient la compression.

Étape 22: Épissure de la plaque d'âme au niveau de la colonne supérieure

Les plaques d'âme et la disposition des boulons sont les mêmes sur le W14x90, donc la plaque vérifie (portant sur les plaques, bloc de cisaillement des plaques, cisaillement à plaques, tension et compression) donner les mêmes résultats qu'à la colonne inférieure. Les contrôles Web de la colonne changent car le Web W14x90 est uniquement 0.44 en épaisseur.

La toile fine a également besoin d'un matériau de remplissage. Avec des épaisseurs d'âme détaillées de 1 dans et 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]

La charge est plus épaisse que 1/8 in, donc [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 kip = 0.719 < 1.0, d'accord

L'appui sur la fine âme W14x90 est la vérification de l'âme de la colonne la plus élevée, à 0.777 en cisaillement. Sa toile est deux fois moins épaisse que celle du W14x211., et la force portante est proportionnelle à l'épaisseur.

Résumé des contrôles de conception

Épissure de plaque à bride

Épissure de plaque d'âme

L'épissure de colonne réussit tous les contrôles. Le rapport le plus élevé, 0.917, détaille: chaque distance au bord de la plaque est 1.5 contre le 1.375 en trou surdimensionné minimum, ce qui veut dire que les plaques sont proches du minimum du code, pas trop stressé. Des contrôles de force, la rupture par cisaillement des plaques d'âme régit à 0.868 des deux côtés. Venez ensuite vous appuyer sur la fine bande W14x90 à 0.777, glissement des boulons d'âme supérieurs à 0.719 et glissement des boulons de la bride supérieure à 0.704, les deux derniers avec le 0.85 facteur de remplissage.

Que changer si une vérification échoue

• Rupture par cisaillement de la plaque d'âme ou cisaillement de bloc: rendre les plaques d'âme plus profondes et ajouter une rangée de boulons, ou utilisez des assiettes plus épaisses. Le W14x90 a de la place entre ses brides pour une plaque plus profonde.
• Appui sur l'âme supérieure du poteau: ajouter des boulons pour répartir la cisaille, ou augmenter la distance finale jusqu'à l'extrémité de la colonne. Ce logiciel 0.44 dans la toile du W14x90 c'est le côté faible.
• Glissement des boulons à la colonne supérieure: ajouter une rangée de boulons, ou développer le mastic afin que toute la résistance au glissement puisse être utilisée. Un facteur de remplissage de 0.85 frais 15% de la résistance au glissement sur la semelle et sur l'âme.
• Cisaille à bloc de plaque à bride: ici le modèle 2L régit, donc les bandes de bord à l'extérieur des lignes de boulons sont le maillon faible. Apportez les lignes de boulons pour les élargir, tant que la jauge reste au dessus du minimum, ou utilisez une assiette plus épaisse. L'ajout de rangées de boulons allonge également les plans de cisaillement.
• Détails de la distance entre les bords: les distances entre les bords de la plaque sont assises 1/8 au-dessus du minimum du trou surdimensionné. Un gabarit plus étroit ou une plaque d'âme plus large ajoute de la marge.
• Compression des plaques: raccourcissez la longueur non contreventée en serrant la disposition des boulons près du joint, ou utilisez des plaques plus épaisses pour faire baisser KL/r. Si le joint n'est pas fini de supporter, les plaques supportent toute la compression et ce contrôle régira généralement.
• Roulement aux extrémités fraisées: si la compression est supérieure à la force portante de la plus petite colonne, l'excédent va dans les assiettes, alors vérifiez d'abord la répartition de la charge.

Questions fréquentes

Pourquoi les plaques d'épissure ne portent-elles pas le 1000 compression du pli?

Les extrémités des colonnes sont fraisées et adaptées pour supporter. AISC 360-16 J1.4 laisse passer la compression dans une jonction de colonne finie par appui direct, et la force portante de l'extrémité W14x90 est bien supérieure à 1000 kip. Les assiettes ne portent que le moment couple, le cisaillement et la tension. Ils doivent encore maintenir les colonnes en ligne et résister à toute tension de soulèvement ou de renversement., c'est pourquoi J1.4 demande suffisamment de matériel d'épissure pour maintenir toutes les pièces en place.

Comment la charge est-elle partagée entre les plaques à bride et les plaques d'âme dans une épissure de poteau?

Les plaques d'âme supportent tout le cisaillement. La tension axiale est divisée par zone: le web prend sa part de la surface brute, ici 9.9423 kip du 50 kip, et les brides prennent le reste, la moitié chacun. Le moment va entièrement aux brides sous forme de couple de traction et de compression. Dans cet exemple, chaque plaque à bride porte 110.32 saute en tension et 90.293 kip en compression.

Pourquoi les charges sont-elles nécessaires, et pourquoi sont-ils importants pour les boulons?

Le W14x90 est 1.75 en moins profond que le W14x211, et sa toile est deux fois moins épaisse, donc les plaques ne peuvent pas reposer à plat sur les deux colonnes. Les remplisseurs comblent l’espace sur la plus petite colonne. Un mastic ajoute une surface qui peut glisser, donc AISC 360-16 J3.8 réduit la résistance au glissement avec un facteur de remplissage de 0.85 lorsque la charge est plus épaisse que 1/8 in. Dans cet exemple, ce facteur prend les boulons de bride de colonne supérieure d'un DCR de 0.598 à 0.704.

Pourquoi les boulons d'épissure sont-ils critiques au glissement?

La bride et les plaques d'âme ont des trous surdimensionnés, qui donnent au monteur la possibilité d'aligner les deux colonnes. AISC 360-16 J3.2 autorise des trous surdimensionnés uniquement dans les connexions critiques au glissement. Les boulons critiques au glissement empêchent également l'épissure de bouger lorsque le moment s'inverse sous l'effet du vent ou d'une charge sismique.

Où doit être située une épissure de colonne?

Les épissures de colonnes sont généralement placées à environ 4 pieds au-dessus du sol. À cette hauteur, le monteur peut atteindre l'épissure depuis le sol., et les plaques d'épissure restent à l'écart des connexions des poutres au niveau du sol.

Cet exemple suit-il la 15e édition de l'AISC ou le manuel de la 16e édition de l'AISC?

Il suit l'AISC 360-16 et le manuel AISC 15e édition, qui est écrit autour de cette spécification. Le manuel AISC 16e édition s'associe au dernier 360-22 spécification. Numéros d'articles et quelques dispositions, y compris le facteur de remplissage pour les boulons à glissement critique, modifié dans la nouvelle édition, alors vérifiez les références par rapport à l'édition utilisée par votre projet.

Comment cela changerait-il pour AISC ASD au lieu de LRFD?

Les états limites et les résistances nominales sont les mêmes. Avec AISC ASD, vous comparez les forces de niveau de service à la résistance nominale divisée par un facteur de sécurité au lieu de multiplier par un facteur de résistance.. Un facteur de résistance de 0.75 devient un facteur de sécurité de 2.00, 0.90 devient 1.67, et 1.00 devient 1.50. Les combinaisons de charges changent également, les forces de la bride et de l'âme sont donc inférieures.

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Chaque numéro sur cette page provient d'une seule solution. Choisissez la configuration d'épissure de colonne, entrez vos deux colonnes, les assiettes, boulons, compression, tension, cisaillement et moment, et voyez chacune de ces vérifications dans votre navigateur. Il n'y a rien à installer.

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Références

• AISC 360-16, Spécification pour les bâtiments en acier de construction: B4.3b, D3 (Tableau D3.1), E3 (Eq. E3-1, E3-2, E3-4), F2.1, F13.1, J1.4, J3.2, J3.3, J3.4 (Tableau J3.4), J3.5 (Tableau 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.
• Manuel de construction en acier AISC, 15e édition: Partie 1 propriétés de section et cotes de détail; Le tableau 14-3, remplisseurs d'épissure de colonne.
• Conception d'assemblages en acier utilisant AISC 360-16
• Boulons dans la conception de connexion SkyCiv