Come progettare una connessione momento piastra flangiata

Per progettare una connessione momento con piastra flangiata bullonata ad AISC 360, trasformi il momento finale della trave in una coppia di forze della flangia e controlli tutto ciò che la forza attraversa. Ciò significa lo slittamento dei bulloni della flangia, cuscinetto e strappo del bullone, taglio del blocco, tensione e compressione nella piastra della flangia, rottura tensionale e flessionale della trave in corrispondenza dei fori, la saldatura alla colonna, e l'ala e l'anima della colonna. Una piastra d'anima separata sostiene il taglio e viene controllata come una sezione di taglio.

Questa pagina illustra un esempio reale dall'inizio alla fine: una trave L24x84 che incornicia l'ala di una colonna L14x211, con a 300 momento di pausa, un carico 250 kip taglio e 100 kip del carico assiale, progettato per AISC 360-16 LRFD e il Manuale AISC 15a edizione. Le piastre flangiate sono 1/2 in spessore con otto 1 in bulloni A490 critici per lo scivolamento ciascuno, e la piastra web lo è 1 in spessore con dieci 1 nei bulloni A490-N. Ogni equazione è scritta con i suoi numeri, nello stesso ordine del foglio di calcolo AISC il Progettazione di connessioni SkyCiv il modulo produce per esso.

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Che cos'è una connessione momento con piastra flangiata?

Una connessione momento con piastra d'ala trasferisce il momento finale di una trave ad una colonna attraverso due piastre, uno su ciascuna flangia della trave. Ciascuna piastra è saldata in officina alla flangia della colonna e imbullonata sul campo alla flangia della trave, e una piastra d'anima separata sostiene il taglio. È completamente contenuto (FR) momento di connessione nell'ambito dell'AISC 360-16 B3.4(b).

Viene anche chiamata piastra flangiata imbullonata o connessione momento flangiata. Ai costruttori piace perché tutta la saldatura avviene in officina e la trave viene imbullonata solo sul campo. Le piastre flangiate sopportano il momento come coppia di tensione e compressione, la piastra web è a collegamento a piastra singola (una sezione di taglio) per il taglio, e la colonna deve sopportare le forze concentrate della flangia. Puoi controllarlo direttamente nel calcolatore di connessione della piastra flangiata, e gli altri tipi sono sul connessioni di momento ..

Elevazione della connessione di esempio. Le piastre della flangia sono saldate alla colonna con 1/4 in raccordi e imbullonati alle flange della trave. La piastra d'anima è saldata con 7/16 nei raccordi e imbullonati all'anima della trave. C'è un 1/4 nello spazio di costruzione su ciascuna piastra della flangia, riempito con spessori quanto basta.

Sezione A-A. Ciascuna piastra flangiata ha due file di quattro bulloni in a 5 1/2 nel calibro, nei fori maggiorati della piastra e nei fori standard della flangia della trave.

Come si progetta una connessione momento con piastra flangiata? I passaggi in breve

Per prima cosa viene controllata la connessione della piastra della flangia, per la forza sulla flangia derivante dal momento e dal carico assiale. La piastra d'anima viene controllata per seconda, per il taglio.

1. Controllare i limiti di dettaglio sulla flangia della trave: calibro, spaziature e distanze dai bordi.
2. Trovare la forza della flangia e controllare lo scorrimento dei bulloni critici.
3. Controllare il cuscinetto e lo strappo del bullone sulla piastra della flangia.
4. Controllare il cuscinetto e lo strappo del bullone sulla flangia della trave.
5. Controllare il taglio del blocco della piastra della flangia per tre modelli di strappo.
6. Controllare il taglio del blocco della flangia della trave.
7. Verificare lo snervamento in tensione e la rottura della piastra flangiata.
8. Controllare la rottura per tensione della trave, con ritardo di taglio.
9. Controllare la rottura per flessione della trave in corrispondenza dei fori dei bulloni della flangia.
10. Controllare la piastra della flangia in compressione.
11. Controllare il limite di dettaglio sulla faccia della colonna.
12. Controllare la saldatura d'angolo dalla piastra della flangia alla flangia della colonna.
13. Controllare la forza della flangia concentrata sulla flangia e sull'anima della colonna.
14. Controllare i limiti di dettaglio per la piastra dell'anima.
15. Controllare il taglio del gruppo bulloni sulla piastra dell'anima.
16. Controllare il supporto e lo strappo del bullone sulla piastra dell'anima.
17. Controllare il supporto dei bulloni e lo strappo sull'anima della trave.
18. Combina il taglio, cuscinetto e strappo per bullone per la forza effettiva del gruppo.
19. Controllare il taglio del blocco della piastra d'anima.
20. Verificare lo snervamento a taglio e la rottura a taglio della piastra d'anima.
21. Controllare il limite di dettaglio per la saldatura della piastra d'anima.
22. Controllare la saldatura d'angolo dalla piastra d'anima alla flangia della colonna.

Input di progettazione per questo esempio

Il codice di progettazione è AISC 360-16 LRFD. Le proprietà della sezione provengono dal Manuale AISC.

 

 

 

Parte 1: il collegamento della piastra flangiata

passi 1 per 13 controllare le piastre della flangia, le flange della trave, le saldature alla colonna e alla colonna stessa, tutto per la forza della flangia calcolata nel passaggio 2.

Step 1: Limiti di dettaglio sulla flangia della trave (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

Prima di qualsiasi controllo di forza, la bullonatura deve essere realizzabile e corrispondere ai presupposti alla base delle equazioni di resistenza. I bulloni troppo vicini si strappano tra i fori, e i bordi troppo vicini si strappano.

La distanza minima tra i bulloni è [mathin] 2\tfrac{2}{3} d_{b} [mathin] da J3.3. La distanza minima dal bordo per a 1 nel bullone è 1 1/4 dalla Tabella J3.4, che è il limite sulla flangia della trave, dove i fori sono standard. La piastra della flangia ha fori sovradimensionati, quindi la Tabella J3.5 aggiunge 1/8 pollici, che porta i suoi limiti di distanza dal bordo a 1.375 pollici. Il calibro ha il suo minimo, in modo che le due linee di bulloni si adattino alla flangia con spazio sufficiente per installare i bulloni.

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

Per un limite minimo il rapporto è limite rispetto a quello effettivo, e per un massimo è effettivamente superiore al limite. La riga determinante è la distanza dal bordo orizzontale della piastra:

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

DCR = 0.917 < 1.0, ok

Step 2: Forza della flangia e resistenza critica del bullone allo scorrimento (AISC 360-16 J3.8)

Il momento viene trasportato come una coppia di forze uguali e opposte nelle due ali della trave, e i bulloni della piastra flangiata devono sopportare quella forza senza scivolare. Questi bulloni sono critici per lo scivolamento perché la piastra della flangia presenta fori sovradimensionati, quale AISC 360-16 J3.2 consente solo connessioni slip-critical.

Forza della flangia

Il momento è diviso per la distanza tra i baricentri della flangia della trave, [mathin] d_{bm} – t_{fb} [mathin]. La piastra d'anima è progettata solo per il taglio, quindi il carico assiale va alle piastre flangiate, metà a ciascuno:

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

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

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

La tensione assiale e la compressione sono entrambe 100 kip, quindi la forza della flangia è 204.31 salta in ogni caso: la tensione si aggiunge alla flangia di tensione e la compressione si aggiunge alla flangia di compressione. Ogni controllo nella Part 1 utilizza questo valore.

Resistenza allo scivolamento

Dove [mathin] \phi = 0.85 [mathin] è il fattore di resistenza per fori maggiorati, [mathin] \mu = 0.5 [mathin] è il coefficiente di scivolamento medio per le superfici a contatto di Classe B, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin] mette in relazione la pretensione media installata con il minimo specificato, [mathin] h_{f} = 0.85 [mathin] è il fattore di riempimento, [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin] è la pretensione minima di a 1 nel bullone A490 dalla tabella J3.1, e c'è [mathin] N_{s} = 1 [mathin] aereo di scivolamento:

[math] \phi R_{n} = \phi\, \mu\, D_{u}\, h_{f}\, T_{b}\, N_{s}\, n_{r}\, n_{c} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (0.85) \times (64\,kip) \times (1) \times (2) \times (4) [math]

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

DCR = 204.31 kip / 209 kip = 0.978 < 1.0, ok

Il fattore di riempimento di 0.85 è il valore J3.8 per due o più riempitivi tra le parti collegate. Il disegno prevede spessori come richiesto al 1/4 nel divario di erezione, quindi il design non conta che ce ne sia solo uno. A 0.978 questo è uno dei due controlli più severi nella connessione.

Step 3: Cuscinetto e strappo del bullone sulla piastra flangiata (AISC 360-16 J3.10)

Anche i bulloni critici per lo scivolamento devono avere una resistenza sufficiente come bulloni portanti, nel caso in cui l'articolazione scivoli. Ogni bullone preme sul bordo del suo foro nella piastra. La piastra si deforma in corrispondenza del foro (cuscinetto, limitato a 2.4 d t Fu) oppure strappa una striscia fino al foro successivo o fino all'estremità della piastra (strappo, 1.2 lc t Fu). I bulloni più vicini all'estremità della piastra hanno la distanza libera più breve, quindi sono loro i deboli.

Distanza libera per i bulloni terminali, con [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin], la dimensione del foro sovradimensionato lungo la lunghezza dell'elemento:

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

Distanza libera tra gli altri bulloni:

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

Utilizza il bullone finale in ciascuna delle due linee [mathin] l_{c1} [mathin], e gli altri tre in ciascuna riga utilizzano [mathin] l_{c2} [mathin]:

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

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

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

DCR = 204.31 kip / 358.31 kip = 0.570 < 1.0, ok

Step 4: Cuscinetto e strappo del bullone sulla flangia della trave (AISC 360-16 J3.10)

La stessa verifica vale per la flangia della trave, che ha fori standard ([mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin]) ed è più spesso del piatto.

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

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

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

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

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

DCR = 204.31 kip / 591.22 kip = 0.346 < 1.0, ok

Step 5: Taglio a blocco della piastra d'ala (AISC 360-16 J4.3)

Un blocco della piastra flangiata può strapparsi lungo le linee dei bulloni: taglio lungo una linea di fori più tensione attraverso la piastra. Con due linee di spit ci sono tre modi perché ciò accada, e governa il più debole. Ogni buco aggiunge 1/16 per danni durante la punzonatura (B4.3), e [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin] per i fori maggiorati in entrambe le direzioni.

Modello L: un piano di taglio, tensione attraverso i bulloni su un bordo

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

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

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

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

Con [mathin] U_{bs} = 1 [mathin] per una tensione uniforme:

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

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

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

Modello a U: due piani di taglio, tensione tra le linee dei bulloni

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

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

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

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

2Modello L: due piani di taglio, tensione da ciascuna linea di bulloni al suo bordo

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

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

Taglio del blocco dominante

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

DCR = 204.31 kip / 260.81 kip = 0.783 < 1.0, ok

Il modello a L prevale perché ha un solo piano di taglio. La 12.75 nel piatto è più largo del 9.02 nella flangia della trave, che conferisce alle strisce esterne molta area di tensione nel modello 2L.

Step 6: Taglio del blocco della flangia della trave (AISC 360-16 J4.3)

La flangia della trave può strapparsi allo stesso modo. I suoi bordi sono solo 1.76 al di fuori delle linee di bullone, quindi il blocco critico è il modello 2L: le due strisce esterne della flangia si tagliano lungo le linee dei bulloni e si staccano in tensione.

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

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

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

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

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

DCR = 204.31 kip / 373.31 kip = 0.547 < 1.0, ok

Step 7: Snervamento per tensione e rottura della piastra flangiata (AISC 360-16 J4.1)

Dal lato della tensione, la piastra della flangia è un breve elemento di tensione. La sua sezione lorda non deve cedere, e la sua sezione netta attraverso la fila di fori non deve rompersi.

Cedimento della tensione (Eq. J4-1)

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

Rottura della tensione (Eq. J4-2)

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{up}\, t_{fp} \left[ b_{fp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]

[math] \phi R_{n,tr} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.5\,in) \times \left[ 12.75\,in – (2) \times (1.25\,in + 0.0625\,in) \right] = 246.8\,kip [math]

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

DCR = 204.31 kip / 246.8 kip = 0.828 < 1.0, ok

Step 8: Rottura per tensione della trave con ritardo di taglio (AISC 360-16 D3, J4.1)

Anche la forza della flangia deve penetrare nella trave. Metà del raggio, un WT costituito da un'ala e metà dell'anima, viene trattato come l'elemento di tensione. I bulloni collegano solo la flangia, quindi il web resta indietro nel raccogliere lo stress, e il fattore di ritardo di taglio U riduce l'area netta effettiva.

Dalla Tabella D3.1 caso 2, dove [mathin] \bar{y} = 3.0217\,in [mathin] è la distanza dalla flangia al baricentro del WT e l è la lunghezza della connessione, dalla prima colonna di bulloni all'ultima:

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

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

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

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

DCR = 204.31 kip / 340.78 kip = 0.600 < 1.0, ok

Step 9: Rottura per flessione della trave in corrispondenza dei fori dei bulloni della flangia (AISC 360-16 F13.1)

I fori dei bulloni prelevano il materiale dalla flangia di tensione della trave proprio dove il momento è maggiore. F13.1 verifica se tali fori riducono la resistenza a flessione della trave, e se lo fanno, di quanto.

Area lorda e netta della flangia di tensione

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

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

Si applica la rottura per trazione?

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

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

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

Perché [mathin] F_{u} A_{fn} \lt Y_{t} F_{y} A_{fg} [mathin], la flangia netta si rompe prima che la flangia lorda ceda, quindi si applica lo stato limite di rottura per trazione.

Resistenza a flessione ai fori (Eq. F13-1)

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

Come forza della flangia, confrontare con [mathin] P_{uF} [mathin]:

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

DCR = 204.31 kip / 362.91 kip = 0.563 < 1.0, ok

Step 10: Resistenza alla compressione della piastra flangiata (AISC 360-16 J4.4)

Sul lato compressione la piastra flangiata è una colonna corta. Se è abbastanza tozzo, raggiunge il carico di snervamento senza deformarsi, e AISC 360-16 J4.4 ti consente di saltare il controllo completo della colonna del capitolo E.

Il rapporto prende la lunghezza non controventata della piastra come [mathin] L_{k,fp} = 3\,in [mathin] con [mathin] K = 1.2 [mathin], il valore di progetto raccomandato nella Tabella di Commento C-A-7.1 per un elemento fissato contro la rotazione ad entrambe le estremità ma libero di traslare ad una. Per un piatto rettangolare, [mathin] r = t_{fp} / \sqrt{12} [mathin]:

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

Poiché KL/r non è altro che 25, Eq. Si applica J4-6:

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

DCR = 204.31 kip / 286.88 kip = 0.712 < 1.0, ok

Il rapporto di 24.942 è appena sotto il limite di 25. Una piastra più sottile o una lunghezza non rinforzata più lunga spingerebbero la piastra nelle equazioni di instabilità del Capitolo E.

Step 11: Limite di dettaglio sulla faccia della colonna

La saldatura della piastra d'ala si trova nello spazio tra la flangia della colonna e l'estremità della trave, quindi la saldatura non può essere maggiore della luce libera della trave.

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

DCR = 0.500 < 1.0, ok

Step 12: Capacità di saldatura d'angolo, piastra di flangia alla flangia della colonna (AISC 360-16 J2.4)

Tutta la forza della flangia passa attraverso le saldature d'angolo che uniscono la piastra della flangia alla colonna. La loro capacità di saldatura d'angolo dipende dalle dimensioni, lunghezza e direzione del carico. Il metallo di base su entrambi i lati della saldatura, qui la piastra e la flangia della colonna, può anche limitare la quantità di dimensioni della saldatura da considerare.

Limite del metallo di base sulla dimensione della saldatura (AISC Manuale Eq. 9-2)

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

Quindi fino a 5.26/16 in dei conteggi delle dimensioni della saldatura. La 1/4 pollici (4/16 pollici) la saldatura è al di sotto di questo, quindi viene utilizzata la sua dimensione intera.

Lunghezza effettiva

La saldatura corre lungo la larghezza della piastra su entrambe le facce della piastra, ogni linea ridotta di 2W alle estremità. La piastra è più stretta della flangia della colonna, quindi la larghezza del piatto determina la lunghezza:

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

Forza della saldatura

La forza della flangia agisce perpendicolarmente alle linee di saldatura, COSÌ [mathin] \theta = 90^{\circ} [mathin] e il fattore direzionale [mathin] 1 + 0.5 \sin^{1.5}\theta [mathin] è 1.5:

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

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

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

DCR = 204.31 kip / 204.64 kip = 0.998 < 1.0, ok

Questo è il controllo regolante dell'intera connessione. La 1/4 nella saldatura sopporta la forza della flangia senza quasi nulla da perdere, e solo perché il 1.5 si applica il fattore direzionale. Senza di esso, la saldatura dovrebbe essere circa 3/8 pollici.

Step 13: Flangia della colonna e anima sotto la forza della flangia (AISC 360-16 J10)

Ciascuna piastra flangiata trasmette la propria forza alla colonna come carico concentrato. La flangia della colonna può piegarsi, il web può cedere, paralizzare o deformarsi sotto di esso, e la zona del pannello deve sopportare il momento come taglio. Se qualcuno di questi fallisce, la colonna necessita di rinforzi o di una piastra raddoppiatrice, o una sezione più pesante.

Flessione locale della flangia (Eq. J10-1)

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

Deformazione a compressione del nastro (Eq. J10-8)

Il report utilizza la dimensione T della colonna, [mathin] T_{sup} = 10\,in [mathin], per la profondità del web in questa equazione, con [mathin] Q_{f} = 1 [mathin]:

[math] \phi R_{n,wcb} = \phi \left( \frac{24\, t_{ws}^{3} \sqrt{E\, F_{ys}}}{T_{sup}} \right) Q_{f} = (0.9) \times \left( \frac{24 \times (0.98\,in)^{3} \times \sqrt{(29000\,ksi) \times (50\,ksi)}}{(10\,in)} \right) \times (1) = 2448\,kip [math]

Rigorosamente, J10.5 si applica quando le forze di compressione agiscono su entrambe le ali della colonna allo stesso livello, come quando le travi si inquadrano da entrambi i lati. Controllarlo per una connessione unilaterale è conservativo, e qui non è affatto vicino a governare.

Web locale paralizzante (Eq. J10-4)

La lunghezza del cuscinetto [mathin] l_{b} = 0.5\,in [mathin] è lo spessore della piastra della flangia:

[math] \phi R_{n,wlc} = \phi\, 0.8\, t_{ws}^{2} \left[ 1 + 3 \left( \frac{l_{b}}{d_{sup}} \right) \left( \frac{t_{ws}}{t_{fs}} \right)^{1.5} \right] \sqrt{\frac{E\, F_{ys}\, t_{fs}}{t_{ws}}}\, Q_{f} [math]

[math] \phi R_{n,wlc} = (0.75) \times 0.8 \times (0.98\,in)^{2} \times \left[ 1 + 3 \times \left( \frac{0.5\,in}{15.7\,in} \right) \times \left( \frac{0.98\,in}{1.56\,in} \right)^{1.5} \right] \times \sqrt{\frac{(29000\,ksi) \times (50\,ksi) \times (1.56\,in)}{(0.98\,in)}} \times (1) = 917.11\,kip [math]

Rendimento web locale (Eq. J10-2)

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

Taglio del nastro nella zona del pannello (Eq. J10-9)

[math] \phi R_{n,wpz} = \phi\, 0.6\, F_{ys}\, d_{sup}\, t_{ws} = (0.9) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (15.7\,in) \times (0.98\,in) = 415.42\,kip [math]

Forza della colonna governativa

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

DCR = 204.31 kip / 415.42 kip = 0.492 < 1.0, ok

La colonna W14x211 ha a 1.56 nella flangia e a 0.98 nel web, quindi non necessita di rinforzi o piastre doppie per questa forza della flangia. Il taglio della zona del pannello governa le verifiche della colonna.

Parte 2: la connessione della piastra d'anima

passi 14 per 22 controllare la piastra del nastro, una connessione a piastra singola che trasporta il 250 taglio del kip. Perché le piastre flangiate rendono il giunto completamente trattenuto, la piastra d'anima non deve ruotare come una semplice sezione di taglio, e le verifiche che esistono solo per mantenere flessibile un piatto di taglio non fanno parte di questo progetto.

Step 14: Limiti di dettaglio per la piastra dell'anima (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

La disposizione dei bulloni della piastra d'anima deve soddisfare le stesse regole di spaziatura e distanza dal bordo, e la piastra deve essere sufficientemente profonda da stabilizzare l'anima della trave pur rimanendo inserita tra le flange della trave.

La piastra presenta fori orizzontali ad asola corta. La distanza dal bordo orizzontale viene misurata lungo la fessura, quindi la Tabella J3.5 aggiunge 1/8 dentro e il limite diventa 1.375 pollici. La distanza dal bordo verticale viene misurata attraverso la fessura e rimane pari a 1.25 pollici.

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

DCR = 0.917 < 1.0, ok

Step 15: Taglio del gruppo di bulloni sulla piastra dell'anima (AISC 360-16 J3.6)

I dieci bulloni del nastro condividono il 250 taglio del kip. In una semplice sezione di taglio, l'eccentricità della reazione ridurrebbe il gruppo a meno di dieci bulloni’ valore della forza. Qui il rapporto utilizza un coefficiente del gruppo di bulloni C = 10, il conteggio completo dei bulloni, perché il momento finale è assorbito dalle piastre d'ala e i bulloni dell'anima sopportano direttamente il taglio.

Dove [mathin] \phi = 0.75 [mathin], [mathin] F_{nv} = 68\,ksi [mathin] per un bullone A490-N, [mathin] N_{s} = 1 [mathin] piano di taglio, e [mathin] h_{f} = 1 [mathin] perché non ci sono riempitivi (J5.2(un carico)):

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

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

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

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

DCR = 250 kip / 400.55 kip = 0.624 < 1.0, ok

Per un gruppo di bulloni in cui l'eccentricità riduce C, il calcolo del gruppo di bulloni utilizzando ICOR mostra come si trova il coefficiente.

Step 16: Cuscinetto e strappo del bullone sulla piastra dell'anima (AISC 360-16 J3.10)

Ogni bullone spinge verso il basso sul suo foro nella piastra d'anima. Il bullone inferiore in ciascuna riga ha la distanza libera breve dal bordo della piastra, quindi è quello debole. Le fessure corrono orizzontalmente e il carico è verticale, quindi la dimensione del foro attraverso la fessura, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], si usa.

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

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

Una linea di bulloni viene elaborata e ridimensionata [mathin] C / n_{r} = 10 / 5 [mathin] per le due linee:

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

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

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

DCR = 250 kip / 987.19 kip = 0.253 < 1.0, ok

Step 17: Supporto dei bulloni e strappo sull'anima della trave (AISC 360-16 J3.10)

La stessa verifica vale per l'anima della trave. La trave non è cimata e le sue ali sono lontane dai bulloni, quindi non c'è nessun bordo su cui strappare, e ogni bullone porta come un bullone interiore.

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

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

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

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

DCR = 250 kip / 515.53 kip = 0.485 < 1.0, ok

Step 18: Resistenza effettiva del gruppo di bulloni dell'anima (AISC 360-16 J3.6 Commento)

In pratica ogni bullone fornisce la minima della sua resistenza a taglio e della sua resistenza al portamento o allo strappo in ogni strato che attraversa, e la forza del gruppo è la somma di questi valori per bullone.

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

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

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

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

I bulloni sono numerati dall'alto della riga, quindi bullo 5 è il bullone sul bordo della piastra:

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

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

DCR = 250 kip / 400.55 kip = 0.624 < 1.0, ok

Ogni bullone è limitato dal taglio AISC, non mediante cuscinetto a bullone. La 1 nel piatto e il 0.47 nel tessuto sono sufficientemente spessi da far cedere prima i bulloni, quindi la resistenza effettiva è uguale alla resistenza a taglio del gruppo di bulloni da Step 15. È possibile eseguire la stessa connessione nel file calcolatore gratuito per la progettazione della connessione e provare una piastra d'anima più sottile per vedere quando il cuscinetto inizia a governare.

Step 19: Taglio a blocco della piastra d'anima (AISC 360-16 J4.3)

Un blocco della piastra d'anima può strapparsi lungo i bulloni: tagliare lungo la linea esterna dei fori più tensione attraverso le due colonne di bulloni fino al bordo libero della piastra.

Lungo le asole corre la zona di tensione della rete, quindi utilizza la lunghezza dello slot, [mathin] d_{h} = 1.3125\,in [mathin]:

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

Aree di taglio lorde e nette, con [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin] attraverso gli slot:

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

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

Con due colonne a bullone, la colonna più vicina al bordo trasporta una tensione maggiore rispetto all'altra, quindi lo stress attraverso l'area di tensione non è uniforme e [mathin] U_{bs} = 0.5 [mathin]:

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

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

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

DCR = 250 kip / 297.98 kip = 0.839 < 1.0, ok

Step 20: Snervamento a taglio e rottura a taglio della piastra d'anima (AISC 360-16 J4.2)

L'intero taglio passa attraverso la piastra d'anima. La sezione lorda non deve cedere, e la sezione della rete attraverso i fori dei bulloni non deve rompersi.

Snervamento a taglio (Eq. J4-3)

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

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

Rottura per taglio (Eq. J4-4)

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

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

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

DCR = 250 kip / 265.08 kip = 0.943 < 1.0, ok

La rottura per taglio governa la piastra d'anima. Cinque buche richiedono quasi 40% fuori dall'area di taglio del 15 nel piatto.

Step 21: Limite di dettaglio per la saldatura della piastra d'anima

Come la saldatura della piastra della flangia, la saldatura della piastra d'anima deve adattarsi allo spazio tra la flangia della colonna e l'estremità della trave.

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

DCR = 0.876 < 1.0, ok

Step 22: Capacità di saldatura d'angolo, dalla piastra d'anima alla flangia della colonna (AISC 360-16 J2.4)

Scorso, le due saldature d'angolo sulla piastra d'anima devono portare il taglio nella flangia della colonna.

Limite del metallo di base sulla dimensione della saldatura (AISC Manuale Eq. 9-2)

La piastra è saldata su entrambi i lati, quindi metà del suo spessore è disponibile per ciascuna saldatura:

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

La 7/16 in saldatura è ben al di sotto 10.5/16 pollici, quindi conta la sua dimensione intera.

Lunghezza effettiva

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

Forza della saldatura

Il taglio corre parallelo alle saldature, COSÌ [mathin] \theta = 0 [mathin] e non vi è alcun aumento direzionale:

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

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

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

DCR = 250 kip / 275.29 kip = 0.908 < 1.0, ok

Riepilogo delle verifiche di progettazione

Collegamento con piastra flangiata

Collegamento della piastra web

La connessione supera ogni controllo. Lato flangia, la saldatura dalla piastra d'ala alla colonna regola a 0.998, e lo slittamento dei bulloni critici è alle spalle 0.978. Entrambi vengono confrontati con lo stesso 204.31 forza della flangia di kip, quindi questo collegamento momento della piastra flangiata non ha quasi nessuna capacità di riserva sulle piastre flangiate. Dal lato web, la rottura per taglio della piastra d'anima regola a 0.943. La colonna non necessita di rinforzi, e la zona del suo pannello è il controllo della colonna più debole 0.492.

Cosa cambiare se un controllo fallisce

• Slittamento dei bulloni della flangia: aggiungi una colonna di bulloni, oppure utilizzare bulloni più grandi per un pretensionamento maggiore. Un numero inferiore di riempitivi aumenterebbe il fattore di riempimento 0.85 verso 1.0, ma lo spessore è fissato dallo spazio di costruzione.
• Saldare alla colonna: aumentare la dimensione del raccordo, purché rientri ancora nello spazio libero del raggio, oppure utilizzare una piastra più larga per una saldatura più lunga.
• Tensione della piastra della flangia, taglio o cuscinetto del blocco: utilizzare una piastra più spessa o più larga, o una distanza dal bordo maggiore all'estremità della piastra.
• Compressione della piastra flangiata: mantenere KL/r pari o inferiore 25 con una piastra più spessa o una lunghezza non rinforzata più corta. Sopra 25 la targa deve essere controllata come colonna nel capitolo E.
• Tensione della trave o rottura per flessione in corrispondenza dei fori: questi dipendono dalla flangia della trave e dalla disposizione dei fori, quindi utilizzare una trave più pesante o meno fori sulla flangia.
• Stati limite delle colonne: aggiungere irrigidimenti trasversali o una piastra raddoppiatrice, oppure, se preferisci, usa una colonna più pesante.
• Rottura per taglio della piastra d'anima o taglio del blocco: rendere la piastra più profonda con un'altra fila di bulloni, o più spesso.
• Saldatura della piastra d'anima: aumentare la dimensione della saldatura all'interno dello spazio libero della trave, oppure rendere il piatto più profondo.

Domande frequenti

Perché i bulloni della piastra flangiata sono critici per lo scivolamento?

Le piastre flangiate hanno fori sovradimensionati, che danno all'erettore la tolleranza per adattare la trave tra le piastre. AISC 360-16 J3.2 consente fori sovradimensionati solo nelle connessioni critiche per lo scorrimento, quindi il tipo di foro decide il tipo di bullone. Ciò a sua volta significa una superficie di contatto preparata, qui Classe B con un coefficiente di scorrimento di 0.5. I produttori normalmente impostano queste scelte prima dell'inizio del progetto.

Come viene calcolata la forza della flangia dal momento?

Il momento è diviso per la distanza tra i baricentri delle due ali della trave, la profondità della trave meno lo spessore della flangia. Ciò dà una forza di tensione in una flangia e una forza di compressione uguale nell'altra. La metà del carico assiale viene aggiunta a ciascuna piastra flangiata, perché la piastra d'anima è progettata solo per il taglio. In questo esempio la forza della flangia è 204.31 kip.

Perché c'è uno spazio di costruzione e una piastra di spessore sulla piastra della flangia?

Il divario è dettagliato appositamente. Le profondità della trave variano entro la tolleranza della fresatrice, e lo spazio consente alla trave di cadere tra le piastre della flangia superiore e inferiore durante la costruzione. Gli spessori poi riempiono qualsiasi spazio rimasto. Perché il numero di spessori non è noto in anticipo, il controllo slip utilizza l'AISC 360-16 fattore di riempimento per due o più riempitivi, 0.85, quindi il design resiste indipendentemente dal numero di spessori inseriti.

Perché la piastra d'anima è progettata in modo diverso da una semplice sezione di taglio?

Un semplice piatto di taglio deve ruotare, quindi ottiene uno spessore massimo della piastra, una saldatura dimensionata per sviluppare la piastra, e un gruppo di bulloni ridotto per eccentricità. In una connessione momento con piastra flangiata, le piastre flangiate rendono il giunto completamente vincolato e assorbono il momento. La piastra d'anima sostiene solo il taglio, quindi questo esempio utilizza tutti e dieci i bulloni a piena resistenza e non prevede controlli di duttilità.

La colonna necessita di rinforzi?

Non in questo esempio. La colonna W14x211 supera la flessione locale della flangia, rendimento web locale, web paralizzante, instabilità per compressione dell'anima e taglio della zona del pannello, con la zona del pannello che governa con un rapporto di 0.492. Se qualcuno di questi fallisce, vengono aggiunti irrigidimenti trasversali o una piastra doppia, oppure, se si preferisce, viene utilizzata una colonna più pesante.

Questo esempio segue la 15a edizione dell'AISC o il Manuale dell'AISC 16a edizione?

Segue l'AISC 360-16 e il Manuale AISC 15a Edizione, che è scritto attorno a quella specifica. Il Manuale AISC 16a Edizione si accoppia con il successivo 360-22 Specifica. Numeri delle clausole e alcune disposizioni, compreso il fattore di riempimento per i bulloni critici per lo scorrimento, modificato nella nuova edizione, quindi controlla i riferimenti rispetto all'edizione utilizzata dal tuo progetto.

Come cambierebbe la situazione per AISC ASD invece che per LRFD?

Gli stati limite e le resistenze nominali sono identici. Con AISC ASD confronti le forze a livello di servizio con la forza nominale divisa per un fattore di sicurezza invece di moltiplicarla per un fattore di resistenza. Un fattore di resistenza di 0.75 diventa un fattore di sicurezza di 2.00, e 0.90 diventa 1.67. Cambiano anche le combinazioni di carico, quindi la forza della flangia è inferiore.

Progetta gratuitamente una connessione momento con piastra flangiata

Ogni numero in questa pagina deriva da una soluzione. Scegli la configurazione della piastra flangiata, entra nel tuo raggio, colonna, bulloni, momento, taglio e carico assiale, e visualizza ciascuno di questi controlli nel tuo browser. Non c'è niente da installare.

PROGETTA UNA CONNESSIONE GRATUITAMENTE

Il modulo SkyCiv Connection Design è il software di progettazione della connessione dietro questo esempio. Ti fornisce il rapporto di calcolo completo con ogni equazione e i tuoi numeri in esso contenuti, come i passaggi precedenti, più ogni capacità e DCR, per AISC 360-16 (LRFD e ASD) e come 4100:2020. La calcolatore di bulloni e calcolatore di saldatura coprire il gruppo di bulloni e verificare la saldatura da soli.

ACQUISTO MODULO DI PROGETTAZIONE CONNESSIONE

Riferimenti

• AISC 360-16, Specifiche per edifici in acciaio strutturale: B3.4, B4.3, D3 (Tabella D3.1), F13.1 (Eq. F13-1), J2.4 (Eq. J2-4), J3.2, J3.3, J3.4 (Tabella J3.4), J3.5 (Tabella J3.5), J3.6 (Eq. J3-1) e Commento, J3.8 (Eq. J3-4, Tabella J3.1), 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), J5.2(un carico), J10.1 (Eq. J10-1), J10.2 (Eq. J10-2), J10.3 (Eq. J10-4), J10.5 (Eq. J10-8), J10.6 (Eq. J10-9); Tabella di commento C-A-7.1.
• Manuale AISC per le costruzioni in acciaio, 15th Edizione: Parte 1 proprietà della sezione; Parte 9, Eq. 9-2; Parte 10, Efficace lunghezza della saldatura.
• Calcolo del gruppo di bulloni mediante ICOR
• Progettazione di connessioni in acciaio mediante AISC 360-16
• bulloni e saldature nella progettazione della connessione SkyCiv