フラッシュエンドプレートモーメント接続設計

AISC へのフラッシュエンドプレートモーメント接続設計 360 および AISC 設計ガイド 39 3つのことに帰着します: こじ開けることなくフランジの張力を支えるのに十分な大きさのボルト, ボルトの周囲を堅く保つのに十分な厚さのエンドプレート, 両側に力を伝えることができる溶接部とコラムフランジ. ビームモーメントとアキシアル荷重を等価モーメントに変換, ボルトの直径とプレートの厚さは、テンション ボルトの周囲の降伏線パターンからサイズ設定されます。.

このページは、最初から最後まで 1 つの実際のフラッシュ エンド プレート モーメント接続を通じて動作します。: W21x101 の梁が W14x211 の柱のフランジにボルトで固定されています。 1 8 個のエンドプレートに 1 A490-Nボルトで, を運ぶ 200 キップフィートの瞬間, a 125 キップシアーと 150 軸方向の引張力または圧縮力のキップ. AISCに合わせて設計されています 360-16 LRFD, AISCマニュアル第15版および設計ガイド 39. すべての方程式は数値とともに書き出されます, AISC 計算シートと同じ順序で、 SkyCiv接続設計 モジュールがそれを生成します.

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フラッシュエンドプレートモーメント接続とは?

エンドプレートモーメント接続は、工場で梁の端に溶接され、現場で柱にボルトで固定されるプレートです。. フラッシュエンドプレートに, プレートはビームフランジで止まります, すべてのボルトがフランジの間に収まるように. 延長されたエンドプレートで, プレートはテンション フランジを越えて突出し、その外側にボルト列を運びます。. フラッシュバージョンは床に簡単にフィットし、梁を越えて突き出るものはありません。, ただしボルトのレバーアームが短い, 適度な瞬間にぴったりです.

それは 瞬間接続: 溶接部とボルトは、接合部が梁のモーメント全体を柱に伝達するように設計されています。, ビーム端を回転させるのではなく. 同じプレートを浅くしてウェブに溶接するだけで、エンドプレートのせん断接続になります。, そして両方とも、 エンドプレート接続計算機. の モーメント接続 ページはそれをと比較します フランジプレートモーメント接続 その他の詳細.

標高. エンド プレートは W21x101 の端に溶接され、各梁フランジの近くの 2 つのボルト列で W14x211 柱フランジにボルト固定されます。.

セクションA-A. 2 本のボルトを 4 列に配置 7 1/2 ゲージ内, 2 各フランジの内面から入り、 3 離れて. プレートが伸びる 1 1/2 フランジ溶接部がフィットするように各フランジを押し込みます.

フラッシュエンドプレートモーメント接続設計: 一目でわかる手順

デザインはAISCデザインガイドに準拠しています 39: まずボルトとプレートのサイズを調整します, 次に溶接を確認します, シアーとコラムのボルト.

1. 溶接の詳細制限を確認してください, ボルトとプレート.
2. 等価モーメントと必要なボルト径を求めます.
3. 降伏線パラメータと必要なエンドプレートの厚さを見つけます.
4. ビームフランジのすみ肉溶接を確認してください.
5. 溶接部のビームフランジ母材を確認してください.
6. ビームウェブの隅肉溶接の張力を確認します。.
7. 溶接部のビームウェブ母材を確認してください.
8. 梁ウェブのすみ肉溶接のせん断を確認します。.
9. ボルトのせん断状態を確認する.
10. ボルトベアリングとエンドプレートの破れを確認してください.
11. ボルトのベアリングとコラムフランジの破れを確認してください.
12. テンションボルトでのコラムフランジの曲がりを確認してください。.
13. 圧縮フランジ力がかかるカラムを確認してください.

この例の設計入力

設計コードはAISCです 360-16 LRFD, AISC 設計ガイドのエンド プレート手順を使用 39. セクションのプロパティは AISC マニュアルからのものです.

 

 

ステップ 1: ディテールの制限 (AISC 360-16 J2.2b, J3.3, J3.4, J3.5)

強度チェックの前に, 接続は構築可能であり、設計ガイドの背後にある前提条件と一致する必要があります。 39 方程式. 溶接は、接合するパーツの最小サイズ以上でなければなりません, ボルトは十分に離れていて、端から十分に離れていなければなりません, プレートはフランジ溶接を受け入れるのに十分な深さが必要です.

最小すみ肉溶接サイズは表 J2.4 から得られます。: 5/16 フランジ用, 薄い部分が接合されている場所は、 0.8 フランジ内, そして 3/16 のために 0.5 ウェブで. 最小ボルト間隔は次のとおりです。 [mathin] 2\tfrac{2}{3} d_{b} [mathin] J3.3から, エッジ距離は表 J3.4 から取得されます。. エンドプレートには水平方向の短いスロットが付いています, したがって、表 J3.5 は追加します。 1/8 水平エッジ距離まで, 与える 1.375 に. エンドプレートの最大ゲージはビームフランジ幅です, 12.3 に, ボルトがフランジの内側に留まるようにする.

最小制限の場合、比率は実際の制限値を超えます, そして最大値の場合、それは実際の制限を超えています. 支配的な行はプレートの高さです:

[math] DCR = \frac{d}{c} = \frac{(22.525)}{(23)} = 0.97935 [math]

DCR = 0.979 < 1.0, わかった

プレートの最小高さは次のとおりです。 1.125 以上で 21.4 ビーム深さで, または 0.5625 過去の各フランジ: のための部屋 7/16 インフランジウェルドプラス 1/8 に. の 23 プレートで与える 0.8 それぞれの側に, だからほとんど余裕を持って通過する. フラッシュプレートではそれが正常です, これはフランジのすぐ先で止まるようになっています.

ステップ 2: 必要なボルト径 (AISC 設計ガイド 39, Eq. 3-30 そして5-3a)

テンションフランジ付近のボルトには張力としてモーメントがかかります. 設計ガイド 39 こじるような力を加えずに引張強度に達するようなサイズにします。, これは、エンドプレートが剛性を保つのに十分な厚さを持っている場合にのみ可能です (ステップ 3).

軸張力による等価モーメント

軸方向の張力によりテンションボルトも引っ張られます. ガイドは、フランジの重心間の距離に作用する張力の半分としてモーメントに追加します。:

[math] M_{u,eq} = M_{ux} + \frac{T_{u}}{2} \left( d_{bm} – t_{fb} \right) [math]

[math] M_{u,eq} = (200\,kip\text{-}ft) + \frac{(150\,kip)}{2} \times \left( (21.4\,in) – (0.8\,in) \right) = 328.75\,kip\text{-}ft [math]

ボルトレバーアーム

テンションボルトは圧縮フランジの中心を中心に回転します。. [mathin] h_{1} = 18.2\,in [mathin] そこからさらに奥のテンションボルト列までの距離です, 一つ 2 テンションフランジの内側, そして [mathin] h_{2} = 15.2\,in [mathin] 次の行までの距離です, 3 さらにその先で. がある [mathin] n_{c} = 2 [mathin] 各列のボルト:

[math] \sum_{i} n_{i} h_{i} = n_{c} \left( h_{1} + h_{2} \right) = 66.8\,in [math]

必要なボルト径

どこ [mathin] \phi = 0.75 [mathin] はボルトの張力に対する抵抗係数であり、 [mathin] F_{nt} = 113\,ksi [mathin] A490 ボルトの公称引張応力です。:

[math] d_{b,reqd} = \sqrt{\frac{4\, M_{u,eq}}{\pi\, \phi\, F_{nt} \sum_{i} n_{i} h_{i}}} [math]

[math] d_{b,reqd} = \sqrt{\frac{4 \times (328.75\,kip\text{-}ft)}{\pi \times (0.75) \times (113\,ksi) \times (66.8\,in)}} [math]

[math] d_{b,reqd} = 0.94193\,in [math]

[math] DCR = \frac{d_{b,reqd}}{d_{b}} = \frac{(0.94193\,in)}{(1\,in)} = 0.94193 [math]

DCR = 0.942 < 1.0, わかった

軸張力が加わります 128.75 までのキップフィート 200 キップフィートの瞬間, そのため、ボルト サイズの大部分を占めます。.

ステップ 3: 必要なエンドプレートの厚さ (AISC 設計ガイド 39, テーブル 5-3 と等価. 5-5a)

エンドプレートはテンションボルトを中心に曲がります. 設計ガイド 39 降伏線パターンからその強さを見つける: プレートが故障したときにプレートに形成される一連のヒンジ ライン. プレートは弾力性を保つのに十分な厚さに作られます, ボルトがこじられることはありません.

イールドラインパラメータ

降伏線ピッチ s は、ヒンジ ラインをボルトの下に配置します。:

[math] s = \frac{\sqrt{b_{p}\, g}}{2} = \frac{\sqrt{(12.5\,in)(7.5\,in)}}{2} = 4.8412\,in [math]

4 ボルトのフラッシュ非剛性エンドプレートの場合, テーブル 5-3 与える:

[math] Y_{p} = \frac{b_{p}}{2} \left( \frac{h_{1}}{p_{f}} + \frac{h_{2}}{s} \right) + \frac{2}{g} \left( h_{1} \left( p_{f} + \frac{3 s_{r}}{4} \right) + h_{2} \left( s + \frac{s_{r}}{4} \right) \right) + \frac{g}{2} [math]

と [mathin] b_{p} = 12.5\,in [mathin], [mathin] g = 7.5\,in [mathin], [mathin] h_{1} = 18.2\,in [mathin], [mathin] h_{2} = 15.2\,in [mathin], [mathin] p_{f} = 2\,in [mathin], [mathin] s = 4.8412\,in [mathin] そして [mathin] s_{r} = 3\,in [mathin]:

[math] Y_{p} = 123.54\,in [math]

必要な板厚

どこ [mathin] \gamma_{r} = 0.8 [mathin] デザインガイドです 39 フラッシュエンドプレートの低減係数, これにより接続が完全に抑制されます, [mathin] \phi = 0.9 [mathin] は曲げに対する抵抗係数であり、 [mathin] F_{yp} = 50\,ksi [mathin]:

[math] t_{p,reqd} = \sqrt{\frac{1.10\, M_{u,eq}}{\gamma_{r}\, \phi\, F_{yp}\, Y_{p}}} [math]

[math] t_{p,reqd} = \sqrt{\frac{1.10 \times (328.75\,kip\text{-}ft)}{(0.8) \times (0.9) \times (50\,ksi) \times (123.54\,in)}} [math]

[math] t_{p,reqd} = 0.9878\,in [math]

[math] DCR = \frac{t_{p,reqd}}{t_{p}} = \frac{(0.9878\,in)}{(1\,in)} = 0.9878 [math]

DCR = 0.988 < 1.0, わかった

の 1.10 係数はプレートの降伏線強度を維持します 10% 需要を上回る, そのため、プレートは硬いままであり、ステップではこじれないことが前提となります。 2 保持します.

ステップ 4: 梁フランジのすみ肉溶接 (AISC 設計ガイド 39 Eq. 3-38a, AISC 360-16 J2.4)

フランジ溶接は、フランジの力をビームからエンドプレートに伝えます。. フランジの両面のすみ肉溶接です。, 長さに対して垂直に荷重がかかる.

有効溶接長さ

外側の溶接はフランジの全幅にわたっています. 内側の溶接は両側のウェブの手前で止まります, 距離によって [mathin] k_{1} = 1.4375\,in [mathin] ウェブ中心線からフランジフィレットの先端まで:

[math] L_{w} = 2 \left( \min\left( b_{fb},\, b_{p} \right) \right) – 2 k_{1} [math]

[math] L_{w} = 2 \left( \min\left( (12.3\,in),\, (12.5\,in) \right) \right) – 2 (1.4375\,in) = 21.725\,in [math]

フランジ力

フランジ力は、モーメントをフランジ重心間の距離で割ったものです。, プラス大きい方のアキシアル荷重の半分. 設計ガイド 39 のフロアも設定します 60% フランジの降伏強度, そのため、モーメントが小さい場合でも溶接部が弱い部分になることはありません。:

[math] P_{fl} = \max\left( \frac{M_{ux}}{d_{bm} – t_{fb}} + \frac{\max\left( T_{u},\, C_{u} \right)}{2},\, 0.6\, F_{yb}\, b_{fb}\, t_{fb} \right) [math]

[math] P_{fl} = \max\left( \frac{(200\,kip\text{-}ft)}{(21.4\,in) – (0.8\,in)} + \frac{\max\left( (150\,kip),\, (150\,kip) \right)}{2},\, 0.6\,(50\,ksi)\,(12.3\,in)\,(0.8\,in) \right) [math]

[math] P_{fl} = 295.2\,kip [math]

モーメントとアキシアル荷重は次のようになります。 191.5 キップ, だから 60% の床 295.2 キップが統治する.

溶接強度

どこ [mathin] F_{EXX} = 70\,ksi [mathin], [mathin] W_{1} = 0.4375\,in [mathin], [mathin] \phi = 0.75 [mathin], そしてその要因 1.5 軸に対して垂直に荷重がかかった溶接に対する J2.4 方向の強度増加です。:

[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX} \left( \frac{\sqrt{2}}{2} W_{1} \right) L_{w}\, 1.5 [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75)\, 0.6\, (70\,ksi) \left( \frac{\sqrt{2}}{2} (0.4375\,in) \right) (21.725\,in)\, 1.5 [math]

[math] \phi R_{n} = 317.56\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{fl}}{\phi R_{n}} = \frac{(295.2\,kip)}{(317.56\,kip)} = 0.9296 [math]

DCR = 0.930 < 1.0, わかった

ステップ 5: 梁フランジ溶接部母材 (AISC 360-16 J4.1)

溶接部の隣のフランジ金属にも同じ力がかかる必要があります. 張力要素としてチェックされています, 降伏と破断, 1本のウェルドラインの長さにわたって, フランジの両面の溶接がフランジの同じ部分に負荷をかけるためです。.

と [mathin] 0.5 L_{w} = 10.863\,in [mathin] 1つのウェルドラインに対して:

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yb}\, t_{fb}\, 0.5 L_{w} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.8\,in) \times (10.863\,in) = 391.05\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{ub}\, t_{fb}\, 0.5 L_{w} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.8\,in) \times (10.863\,in) = 423.64\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( \phi R_{n,ty},\, \phi R_{n,tr} \right) = \min\left( (391.05\,kip),\, (423.64\,kip) \right) = 391.05\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{fl}}{\phi R_{n}} = \frac{(295.2\,kip)}{(391.05\,kip)} = 0.75489 [math]

DCR = 0.755 < 1.0, わかった

ステップ 6: 張力のあるビームウェブのすみ肉溶接 (AISC 設計ガイド 39 図. 3-17, Eq. 3-39 3-41aまで)

テンションボルトはビームウェブのすぐ隣にあります, そのため、力の一部はフランジではなくウェブに入ります。. テンションボルト近くのウェブ溶接部は、その力をエンドプレートに伝える必要があります。.

引張時の有効溶接長さ

テンションボルト付近のウェブ溶接のみがカウントされます: フランジ フィレットの端から最後のテンション ボルト列を越えたところまで 6 に, ただし中深度以上ではない. と [mathin] k_{det} = 2.0625\,in [mathin] そして [mathin] n_{rt} = 2 [mathin] 緊張状態のボルト列:

[math] L_{wt} = 2 \left( \min\left( p_{f} – \left( k_{det} – t_{fb} \right) + s_{r} \left( n_{rt} – 1 \right) + 6\,in,\, 0.5\, d_{bm} – k_{det} \right) \right) [math]

[math] L_{wt} = 2 \left( \min\left( (2\,in) – \left( (2.0625\,in) – (0.8\,in) \right) + (3\,in)\left( (2) – 1 \right) + 6\,(1\,in),\, 0.5\,(21.4\,in) – (2.0625\,in) \right) \right) [math]

[math] L_{wt} = 17.275\,in [math]

ここでは中程度の深さの制限が適用されます.

ウェブ溶接にかかる力

すべて [mathin] n_{t} = 4 [mathin] テンションボルトはウェブの隣にあります, それで [mathin] n_{trib} = 4 [mathin] ウェブは張力フランジの力を最大限に受け止めます. また床があるんですね, ここに 60% 溶接長さにわたるウェブの降伏強度:

[math] P_{w} = \max\left( \frac{n_{trib}}{n_{t}} \left( \frac{M_{ux}}{d_{bm} – t_{fb}} + \frac{T_{u}}{2} \right),\, 0.6\, F_{yb} \left( 0.5 L_{wt} \right) t_{wb} \right) [math]

[math] P_{w} = \max\left( \frac{(4)}{(4)} \left( \frac{(200\,kip\text{-}ft)}{(21.4\,in) – (0.8\,in)} + \frac{(150\,kip)}{2} \right),\, 0.6\,(50\,ksi)\,(0.5\,(17.275\,in))\,(0.5\,in) \right) [math]

[math] P_{w} = 191.5\,kip [math]

溶接強度

[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX} \left( \frac{\sqrt{2}}{2} W_{2} \right) L_{wt}\, 1.5 [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75)\, 0.6\, (70\,ksi) \left( \frac{\sqrt{2}}{2} (0.375\,in) \right) (17.275\,in)\, 1.5 = 216.44\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{w}}{\phi R_{n}} = \frac{(191.5\,kip)}{(216.44\,kip)} = 0.8848 [math]

DCR = 0.885 < 1.0, わかった

ステップ 7: 溶接部のビームウェブ母材 (AISC 360-16 J4.1)

張力溶接の隣のウェブにも同じものを保持する必要があります 191.5 折れたり破裂したりすることなくキップを作る. フランジと同じように, 長さはウェルドライン1本分です, [mathin] 0.5 L_{w} = 8.6375\,in [mathin].

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yb}\, t_{wb}\, 0.5 L_{w} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.5\,in) \times (8.6375\,in) = 194.34\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{ub}\, t_{wb}\, 0.5 L_{w} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.5\,in) \times (8.6375\,in) = 210.54\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( (194.34\,kip),\, (210.54\,kip) \right) = 194.34\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{w}}{\phi R_{n}} = \frac{(191.5\,kip)}{(194.34\,kip)} = 0.98539 [math]

DCR = 0.985 < 1.0, わかった

の 1/2 Web ではこのチェックが制限される. より大きなウェブ溶接は役に立ちません, ウェブ自体が最初に降伏するため.

ステップ 8: せん断時のビームウェブのすみ肉溶接 (AISC 360-16 J2.4, AISC マニュアル Eq. 9-2)

ビームシアはウェブ溶接部を通ってエンドプレートに入ります。. 設計ガイド 39 ステップの引張ゾーンの外側のウェブ溶接に割り当てます 6.

せん断時の有効溶接長さ

[math] L_{wv} = 2 \left( \min\left( d_{bm} – 2 k_{det} – 0.5 L_{wt},\, 0.5\, d_{bm} – k_{det} \right) \right) [math]

[math] L_{wv} = 2 \left( \min\left( (21.4\,in) – 2\,(2.0625\,in) – 0.5\,(17.275\,in),\, 0.5\,(21.4\,in) – (2.0625\,in) \right) \right) = 17.275\,in [math]

母材の溶接サイズの制限

すみ肉溶接は、溶接される金属よりも強くすることはできません。. マニュアルEQ. 9-2 最大の溶接サイズが得られます, 16 分の 1 インチで, 卑金属がサポートできること. ウェブの両面に溶接があります, したがって、各溶接部のウェブの厚さは半分になります:

[math] D_{max} = \frac{t_{p}\, F_{up} \le \frac{t_{wb}}{2}\, F_{ub}}{3.09\,kip/in \times F_{EXX}/F_{E70XX}} [math]

[math] D_{max} = \frac{(1\,in) \times (65\,ksi) \le (0.25\,in) \times (65\,ksi)}{(3.09\,kip/in) \times (1)} = 5.2589 [math]

したがって、有効溶接サイズは次のようになります。 [mathin] 5.2589/16 = 0.3287\,in [mathin], 未満 3/8 指定された.

溶接強度

溶接部に沿って剪断機が走ります, したがって方向性の増加はありません:

[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX} \frac{\sqrt{2}}{2} \left( W_{2} \le \frac{D_{max}}{16} \right) L_{wv} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times 0.6 \times (70\,ksi) \times \frac{\sqrt{2}}{2} \times \left( (0.375\,in) \le \frac{(5.2589)}{(16)} \right) \times (17.275\,in) [math]

[math] \phi R_{n} = 126.47\,kip [math]

[math] DCR = \frac{V_{u}}{\phi R_{n}} = \frac{(125\,kip)}{(126.47\,kip)} = 0.98837 [math]

DCR = 0.988 < 1.0, わかった

これは接続の管理チェックです, エンドプレートの厚さの少し手前. 容量はビームウェブによって設定されます, したがって、溶接を大きくしても何も追加されません.

ステップ 9: ボルトシャー (AISC 360-16 J3.6)

ボルトはまた、エンドプレートと柱フランジの間の接合部を横切るビームのせん断力を伝達します。. ベアリングタイプのA490-Nボルトです, せん断面にねじ山が含まれている場合, したがって、それぞれの公称せん断応力は [mathin] F_{nv} = 68\,ksi [mathin].

どこ [mathin] \phi = 0.75 [mathin], [mathin] N_{s} = 1 [mathin] せん断面, そして [mathin] n_{v} = 12 [mathin] レポートでせん断に耐えるものとしてカウントされるボルトの数です:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{nv} \frac{\pi}{4} \left( d_{b} \right)^{2} N_{s}\, h_{f}\, n_{v} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times (68\,ksi) \times \frac{\pi}{4} \times \left( (1\,in) \right)^{2} \times (1) \times (1) \times (12) [math]

[math] \phi R_{n} = 480.66\,kip [math]

DCR = 125 キップ / 480.66 キップ = 0.260 < 1.0, わかった

設計ガイド 39 通常、圧縮側ボルトにせん断力を割り当てます。, テンションボルトはすでに張力がかかっているため、. いずれにせよ、ボルトシャーはここに多くの予備を持っています.

ステップ 10: エンドプレートのボルトベアリングとティアアウト (AISC 360-16 J3.10)

各ボルトはエンドプレートの穴の端を押します。. 穴の部分でプレートが変形する (ベアリング) または次の穴に向かってストリップを引き裂く (引き裂く). ビームシアがエンドプレートを押し下げる, したがって、各ボルトは穴の上端に当てられます。.

スロットは水平方向に実行されます, したがって、垂直荷重は 1.125 スロット幅で:

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

と [mathin] t_{p} = 1\,in [mathin], [mathin] F_{up} = 65\,ksi [mathin], [mathin] n_{v} = 12 [mathin] そして [mathin] \phi = 0.75 [mathin]:

[math] \phi R_{n,tearout} = \phi\, \min\left( 1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b} \right) t_{p}\, F_{up}\, n_{v} [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = (0.75) \times \min\left( 1.2 \times (1.875\,in),\, 2.4 \times (1\,in) \right) \times (1\,in) \times (65\,ksi) \times (12) [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = 1316.3\,kip [math]

DCR = 125 キップ / 1316.3 キップ = 0.095 < 1.0, わかった

ステップ 11: コラムフランジのボルトベアリングとティアアウト (AISC 360-16 J3.10)

同じチェックが柱フランジにも適用されます, 標準の穴があり、 1.56 厚く:

[math] \phi R_{n,tearout} = \phi\, \min\left( 1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b} \right) t_{fs}\, F_{us}\, n_{v} [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = (0.75) \times \min\left( 1.2 \times (1.875\,in),\, 2.4 \times (1\,in) \right) \times (1.56\,in) \times (65\,ksi) \times (12) [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = 2053.3\,kip [math]

DCR = 125 キップ / 2053.3 キップ = 0.061 < 1.0, わかった

ステップ 12: テンションボルトでの柱フランジの曲がり (AISC 設計ガイド 39, 表 A-2 と式. 3-43)

テンションボルトはエンドプレートだけでなくコラムフランジも引っ張ります。, そのため、柱フランジを同じ種類の降伏線パターンに曲げることができます。. 薄すぎる場合, 柱のテンションボルトには補強材またはバッキングプレートが必要です.

柱フランジの降伏線ピッチはその幅を使用します:

[math] s = \frac{\sqrt{b_{fs}\, g}}{2} = \frac{\sqrt{(15.8\,in)(7.5\,in)}}{2} = 5.4429\,in [math]

接合部の上下に続く非補強柱の 4 ボルト パターンの場合, 表 A-2 は次のとおりです。, と [mathin] c = 3\,in [mathin] (ボルト列の間隔, フラッシュプレート用):

[math] Y_{c} = \frac{b_{fs}}{2} \left( \frac{h_{1}}{s} + \frac{h_{2}}{s} \right) + \frac{2}{g} \left( h_{1} \left( s + \frac{3c}{4} \right) + h_{2} \left( s + \frac{c}{4} \right) \right) + \frac{g}{2} = 114.67\,in [math]

柱フランジの曲げ強度は、:

[math] M_{cf} = \phi\, F_{ys}\, t_{fs}^{2}\, Y_{c} = (0.9)\,(50\,ksi)\,(1.56\,in)^{2}\,(114.67\,in) = 1046.4\,kip\text{-}ft [math]

同じものと比較すると 1.10 エンドプレートに使用される等価モーメントの倍:

[math] DCR = \frac{1.1\, M_{u,eq}}{M_{cf}} = \frac{(361.62\,kip\text{-}ft)}{(1046.4\,kip\text{-}ft)} = 0.34558 [math]

DCR = 0.346 < 1.0, わかった

W14x211 フランジは 1.56 厚く, 強度は厚さの二乗に比例して上がります, したがって補強材は必要ありません.

ステップ 13: 圧縮フランジ力を受ける柱 (AISC 360-16 J10, AISC 設計ガイド 39)

ビームの圧縮フランジがエンド プレートを柱フランジに押し込みます。. 集中した力は、局所的な破損なしに柱フランジとウェブによって支えられる必要があります。, そして柱のウェブパネルはそれをせん断として運ぶ必要があります.

圧縮フランジ力

[math] P_{fc} = \frac{M_{ux}}{d_{bm} – t_{fb}} + \frac{C_{u}}{2} = \frac{(200\,kip\text{-}ft)}{(21.4\,in) – (0.8\,in)} + \frac{(150\,kip)}{2} = 191.5\,kip [math]

フランジの局部曲げ (Eq. J10-1)

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

ウェブ圧縮座屈 (Eq. J10-8)

柱T寸法の場合, [mathin] T_{sup} = 10\,in [mathin], ウェブの深さとして、 [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]

軸受長さ (設計ガイド 39 Eq. 3-47)

フランジの力は、コラムに到達する前に、フランジ溶接部とエンドプレートを通して広がります。. フランジの下, 広がりはプレートの端で止まります. その距離は [mathin] d_{pe} = 0.3625\,in [mathin]: の 0.8 プレートがフランジを越えて伸びている, より少ない 7/16 溶接中.

[math] l_{b} = t_{fb} + 2 W_{1} + t_{p} + \min\left( d_{pe},\, t_{p} \right) [math]

[math] l_{b} = (0.8\,in) + 2\,(0.4375\,in) + (1\,in) + \min\left( (0.3625\,in),\, (1\,in) \right) = 3.0375\,in [math]

Web ローカルの機能不全 (Eq. J10-4)

[math] \phi R_{n,wlc} = \phi\, 0.8 \left( t_{ws} \right)^{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 \left( (0.98\,in) \right)^{2} \times \left[ 1 + 3 \times \left( \frac{(3.0375\,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) = 1128.5\,kip [math]

Web ローカル譲歩 (設計ガイド 39 Eq. 3-46)

どこ [mathin] C_{t} = 1 [mathin] 接続が列の端から遠いため, そして [mathin] k_{des} = 2.16\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n,wly} = \phi \left( 6\, C_{t}\, k_{des} + l_{b} \right) F_{ys}\, t_{ws} = (1)\,(6\,(1)\,(2.16\,in) + (3.0375\,in))\,(50\,ksi)\,(0.98\,in) = 783.88\,kip [math]

ウェブパネルゾーンシアー (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]

柱の強度を管理する

[math] \phi R_{n} = \min\left( (684.45\,kip),\, (2448\,kip),\, (1128.5\,kip),\, (783.88\,kip),\, (415.42\,kip) \right) = 415.42\,kip [math]

DCR = 191.5 キップ / 415.42 キップ = 0.461 < 1.0, わかった

パネルゾーンのせん断が柱を支配します. 重い W14x211, と 0.98 ウェブと 1.56 フランジ内, この荷重には補強材やダブラープレートは必要ありません.

デザインチェックのまとめ

フラッシュエンドプレートはあらゆる検査に合格します, そのうちの4人が中にいます 3% 容量の. せん断におけるウェブ溶接は次のように支配されます。 0.98837, エンドプレートの厚さは 0.9878 そのすぐ後ろに, 次にビームウェブ母材を次の位置に配置します。 0.985 そしてプレートの高さは 0.979. ボルトシャー, ベアリングとコラムのチェックにはすべて十分な余裕があります, したがって、この接続により多くの荷重を耐えられるようにするための変更は、ビーム ウェブとエンド プレートから始まります。.

チェックが失敗した場合に何を変更するか

• 必要なボルト径: 大きめのボルトを使用してください, または、ボルト列を追加して、より多くのボルトが張力を共有できるようにします。. フラッシュプレートが動作しない場合, 延長されたエンドプレートにより、ボルト列がテンションフランジの外側に配置されます, レバーアームが長いところ.
• 必要なエンドプレートの厚さ: 厚い板を使う, または、ゲージまたはボルト フランジのオフセットを減らして降伏線パラメータを増やします。. 拡張または強化されたエンドプレートにより、より大きな降伏線パラメータが得られます。.
• フランジ溶接: 溶接サイズを大きくする, または完全な継手溶け込み溶接を使用します. の 0.6 Fy フロアは、フランジ溶接がフランジに合わせたサイズであることを意味します, その瞬間ではない.
• ウェブ溶接またはウェブ母材: 通常はビームウェブが限界です, したがって、より大きな溶接は役に立ちません. より厚いウェブを持つビーム, またはより深いウェブ溶接長さのより深いビーム, する.
• ボルトシャーまたはベアリング: より大きなボルトまたはよりグレードの高いボルトを使用してください, またはボルト列を追加します.
• 柱フランジの曲げ: テンションボルトのレベルに補強材を追加します, または、より厚いフランジを備えたより重いカラムを使用します.
• 圧縮中のカラム: ローカルフランジとウェブチェックのために圧縮フランジの反対側に補強材を追加します, またはパネルゾーンせん断用のダブラープレート.

よくある質問

フラッシュエンドプレートモーメント接続と拡張エンドプレートモーメント接続の違いは何ですか?

同一平面のエンドプレートはビームフランジで止まります, すべてのボルトはフランジの間にあります. 延長されたエンドプレートがテンションフランジを越えて突き出ており、その外側にボルト列があります. 外側の列には長いレバーアームがあり、延長により降伏線が追加されます, したがって、拡張されたプレートははるかに大きなモーメントを伝達します. 接続がビームの深さ内にとどまる必要がある場合は、フラッシュ プレートが使用されます。, たとえば床スラブの下.

ボルトがこじれないように設計されているのはなぜですか?

設計ガイド 39 エンドプレートに厚板アプローチを使用: こじ開けることなく、引張強度に応じてボルトのサイズを決定します。, 次に、エンドプレートを十分に厚くして剛性を維持します。, したがって、こじ開ける力は決して発達しません. そのため、最初にボルトの直径がチェックされます (ステップ 2) そして板厚二番目, と 1.10 瞬間を考慮する (ステップ 3).

とは何ですか 0.8 フラッシュエンドプレートの低減係数?

フラッシュエンドプレートは拡張エンドプレートよりも柔軟です. 設計ガイド 39 降伏線強度に低減係数を乗算します。 0.8, 接続が完全に拘束されたものとして扱われるのに十分な硬さになるようにする. この係数は、ステップの板厚方程式の分母にあります。 3, そのため、必要なプレートが厚くなります.

アキシアル荷重によりエンドプレートの設計はどのように変化するか?

軸方向の張力により、テンション ボルトの張力が増加します。. ガイドはそれを等価モーメントに換算します, 張力の半分にフランジ重心間の距離を乗じた値, そしてそれをビームモーメントに追加します: 200 キップフィートになる 328.75 ここにキップフィート. 軸方向の圧縮により、ステップで柱が抵抗しなければならない圧縮フランジ力にその値の半分が追加されます。 13.

ベアリングタイプのボルトで短穴が許可される理由?

AISC 360-16 J3.2 では、スロットが荷重の方向に対して垂直である場合、ベアリング タイプの接続で短いスロット穴を使用できます。. このエンドプレートのスロットは水平で、せん断は垂直です, したがって、ボルトはスリップクリティカルではなく A490-N にすることができます。. スロットにより、エレクターに水平方向の取り付け許容誤差が与えられます。.

この例は、AISC 第 15 版または AISC 第 16 版のマニュアルに従っていますか??

AISCに従う 360-16 およびAISCマニュアル第15版, その仕様を中心に書かれているもの, デザインガイドのエンドプレート手順を使用 39. AISC 第 16 版マニュアルは、それ以降のマニュアルと対になっています。 360-22 仕様. 新しい版では節と方程式の番号が変更されました, したがって、プロジェクトが使用しているエディションに対する参照を確認してください.

LRFD ではなく AISC ASD の場合、これはどう変わるでしょうか?

限界状態と公称強度は同じです. AISC ASD を使用すると、サービスレベルの力を、抵抗係数を掛けるのではなく、安全係数で割った公称強度と比較します。. の抵抗係数 0.75 の安全率になります 2.00, 0.90 になる 1.67, そして 1.00 になる 1.50. 負荷の組み合わせも変化します, だからその瞬間, せん断荷重とアキシアル荷重が低い.

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参考文献

• AISC 360-16, 構造用鋼製建物の仕様: J2.2b (表 J2.4), J2.4 (Eq. J2-4), J3.2, J3.3, J3.4 (表 J3.4), J3.5 (表 J3.5), J3.6 (Eq. J3-1), J3.10 (Eq. J3-6a, J3-6c), J4.1 (Eq. J4-1, J4-2), J4.2, J10.1 (Eq. J10-1), J10.3 (Eq. J10-4), J10.5 (Eq. J10-8), J10.6 (Eq. J10-9).
• AISC 設計ガイド 39, エンドプレートモーメント接続: Eq. 3-30, 3-38a, 3-39 3-41aまで, 3-43, 3-46, 3-47, 5-1, 5-3a, 5-5a; 図. 3-17; テーブル 5-3, 表A-2.
• AISC 鋼構造マニュアル, 15第版: 部 1 セクションのプロパティ; 部 9 Eq. 9-2.
• AISC を使用した鋼製接合の設計 360-16
• ボルト そして 溶接 SkyCiv 接続設計