Come progettare una connessione a taglio

Una connessione a taglio è un giunto che consente il trasferimento delle forze di taglio tra due elementi. È una connessione con un carico di forza normale puro (giunto di tensione), puro carico di taglio, o combinazione di forza normale e di taglio. Le connessioni a taglio sono generalmente le connessioni più comunemente utilizzate. In genere vengono utilizzati per collegare travi con altre travi o colonne. Tali connessioni trasferiscono il taglio, con vincolo rotazionale minimo, al contrario delle connessioni momento. Questo può aiutare a ridurre la dipendenza dalle connessioni del momento, che sono spesso più complessi e costosi. I connettori a taglio sono normalmente utilizzati nelle strutture in acciaio fabbricato, come i ponti ferroviari, lastra del ponte, binari della metropolitana, eccetera... Ecco alcuni tipi di connessioni a taglio:

• Connessione ad angolo (Immagine 1)
• Connessione a piastra singola
• Connessione WT
• Connessione da seduti

  Immagine 1. Esempio di connessione a taglio ad angolo singoloUno dei tipi più comuni di connessioni a taglio sono le connessioni ad angolo / piastra, che utilizzano una staffa angolare o una piastra per collegare la flangia del genitore all'anima del membro figlio. Le connessioni a taglio non resistono a molte forze di momento in quanto possono ruotare un po 'di scioltezza. Se le connessioni sono consentite per la rotazione, le connessioni devono resistere solo alle forze di taglio. Pertanto, sono progettati come collegamenti a taglio. È una delle principali differenze tra una connessione a taglio e una connessione a momento. Vale la pena notare che le connessioni a taglio saldate resistono a carichi di momento più elevati rispetto a quelle bullonate.

Passaggi per la progettazione

In questa sezione, discuteremo del piatto singolo (estremità piatta) connessioni a taglio (Immagine 2). Le connessioni con piastre ad alette sono economiche da fabbricare e semplici da montare. Anche queste connessioni sono popolari, in quanto possono essere le connessioni più veloci per erigere e superare il problema dei bulloni condivisi nelle connessioni a due lati. Immagine 2. Connessione a taglio singola piastraIl comportamento delle connessioni a taglio a piastra singola è influenzato dalle condizioni di supporto, che sono idealizzati come flessibili o rigidi. Se la trave è supportata da un supporto flessibile ideale come una trave, che è torsionalmente sfrenato, quindi la rotazione dell'estremità della trave è interamente assecondata dalla rotazione del supporto. Tuttavia se la trave è supportata da un supporto completamente rigido, come la flangia di una colonna a forma di W., quindi il bordo saldato della piastra rimarrà saldamente connesso con l'elemento genitore quando caricato da una forza di taglio gravitazionale e la rotazione è adattata dalla deformazione all'interno della connessione. Nella connessione flessibile ideale, il punto di flessione è sulla faccia dell'elemento di supporto; ma nella connessione rigida ideale il punto di flesso si allontana dalla faccia dell'elemento di supporto. Poiché i supporti "reali" raramente si comportano esattamente come connessioni flessibili o rigide, procedure di progettazione ridondanti sono necessarie per fornire una progettazione sicura ed efficiente. Una tipica connessione a taglio a piastra singola è composta da tre parti: supporto, connettore e trave. Il supporto può essere un'altra trave o trave, una flangia della colonna, o una colonna web (Immagine 3). Il connettore può essere imbullonato o saldato al supporto e alla trave. Per esempio, un connettore imbullonato al supporto e saldato alla trave forma una connessione a taglio “imbullonata-saldata”.   Immagine 3. Singolo piatto di collegamento a taglio trave / pilastro (sinistra) e fascio / fascio (giusto)Per continuare, dobbiamo considerare le considerazioni sullo stato limite. Il seguente elenco di seguito sono i file 11 controlli (Standard AISC) necessario per progettare una connessione a taglio a piastra singola:

1. Taglio del bullone considerando l'eccentricità del bullone
2. Resistenza del materiale portante del gruppo di bulloni sia per la piastra che per l'anima della trave
3. Cedimento del piatto
4. Frattura da taglio della placca
5. Cesoia per blocchi di piastre
6. Flessione della placca a causa della flessione utilizzando il modulo di sezione in plastica della placca
7. Frattura flessionale della placca dovuta a flessione
8. Saldare la forza della piastra all'elemento di supporto
9. Cesoia per blocchi per travi coperte
10. Cedimento a flessione della sezione coperta della trave
11. Richiesta di rotazione della connessione solo per connessioni rigide

Prova SkyCiv Connection Design Essere in grado di superare i criteri menzionati, dobbiamo attenerci ai requisiti generali per le piastre di collegamento, bulloni, e saldature. La capacità portante minima è obbligatoria per tutti i tipi di fratture di tutti i componenti di connessione. Alcune delle raccomandazioni (che segue gli standard sia australiani che americani) che possono essere fatti per farlo passare sono i seguenti:

• Capacità del gruppo di bulloni che collega la piastra ad aletta all'anima della trave supportata

La capacità portante per bullone deve essere maggiore della forza risultante sul bullone più esterno a causa del taglio e del momento diretti.

• Resistenza della piastra ad aletta nella sezione netta sotto cuscinetto e taglio

La capacità di taglio della piastra ad alette deve essere maggiore della reazione all'estremità della trave. Il modulo elastico della sezione netta del piatto alettato deve essere maggiore del momento dovuto alla reazione finale e alla proiezione del piatto dell'aletta.

• Forza della trave supportata alla sezione netta

La capacità di taglio della trave supportata deve essere maggiore della reazione all'estremità della trave. Per piastre ad alette lunghe la resistenza della sezione netta deve essere maggiore del momento applicato.

• Forza della saldatura che collega la piastra dell'aletta alla colonna di supporto

La lunghezza della gamba della saldatura d'angolo(S) deve essere maggiore di 0,8 volte lo spessore del piatto dell'aletta.

• Controllo di taglio locale dell'anima della colonna

La capacità di taglio locale dell'anima della colonna deve essere maggiore della metà della somma delle reazioni all'estremità della trave su entrambi i lati dell'anima della colonna.

• Resistenza alla flessione delle piastre ad alette lunghe

Il momento di resistenza all'instabilità della piastra ad alette deve essere maggiore del momento dovuto alla reazione finale e alla proiezione della piastra ad alette.

• Integrità strutturale

La capacità di tensione della piastra ad alette e dell'anima della trave deve essere maggiore della forza di collegamento. La capacità portante dell'anima della trave o della piastra ad alette deve essere maggiore della forza di collegamento e la capacità di legatura dell'anima della colonna deve essere maggiore della forza di collegamento.

Progettazione della connessione a taglio (Esempio lavorato)

In questa sezione, mostreremo un esempio di connessione a taglio a piastra singola, utilizzando SkyCiv Connection Design. Il software mostrerà i calcoli passo passo di un progetto di connessione a taglio: Scarica esempio lavorato Immagine 4. Definizione del codice di progettazione, categoria e tipo di connessione a taglioImpostando i fattori di progettazione (membro, fattori di bullone e saldatura), il passaggio successivo della progettazione consiste nella creazione di un assieme di connessione (Immagine 5) a cui possono essere assegnate le forze (Immagine 6) e il comportamento della connessione a taglio singola piastra può essere simulato. Figura 5 Fattori di progettazione e assemblaggio dei collegamenti  Immagine 6. Assegnare le forze a un membro figlioDopo aver simulato il comportamento della connessione a taglio a piastra singola, i risultati (Immagine 7) sarà dato in conformità con lo standard americano AISC 360-10 (14th Edizione). Immagine 7. risultatiIl software produrrà anche una guida passo passo dei calcoli di progettazione del taglio di connessione per riferimento dell'utente. Fare clic sull'icona "Report" per visualizzare l'output del progetto. Per una visione dettagliata di questo esempio funzionante, sentiti libero di scaricare i dettagli esempio lavorato di connessione a taglio design - prodotto da SkyCiv Connection. Provalo oggi!