シアーエンドプレート接続設計

AISC へのせん断エンドプレート接続設計 360 1枚のプレートの両面を覆う. ビームで, プレートを梁ウェブに接合する隅肉溶接と梁ウェブ自体のせん断状態を確認します。. サポートでは, ボルトの剪断力をチェックします, エンドプレートとコラムフランジのボルトベアリングとティアアウト, ブロックせん断, せん断降伏とプレートの破壊, プレートのたわみ, せん断とモーメントの相互作用. 深さの制限の詳細設定, 間隔, エッジ距離とゲージは両側に適用されます.

このページは最初から最後まで 1 つの実際の例で動作します: W14x90 の柱のフランジに組み込む W18x50 の梁。 150 キップLRFD反応. 接続は、 5/16 xで 8 1/2 xで 15 A36エンドプレートに, ビームウェブに溶接されています 1/4 両側にフィレットを入れ、10 本のボルトで柱にボルトで固定します。 3/4 A325-N ボルトで 5 個ずつ 2 列に. デザインはAISCへ 360-16 およびAISCマニュアル第15版. 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 モジュールはこの接続用に生成します.

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シャーエンドプレート接続とは?

せん断エンドプレート接続は、ビームウェブの端に直角に溶接され、サポートに現場ボルトで固定された単一プレートです。. プレートはビームウェブの平らな部分に収まります, ウェブの両側に 1 列のボルトが付いている. ビームのエンドシアーを担い、AISC に基づいて簡単に接続できます。 360-16 B3.4. プレートは薄く保たれているので、ビーム端が回転するときに曲がることができます。, 瞬間をサポートから遠ざける.

モーメントエンドプレートとは異なります. あ 瞬間接続 フラッシュエンドプレートや延長エンドプレートなどは、プレートをビームフランジにも溶接し、より厚いプレートを使用します。. シャーエンドプレートはウェブのみに溶接されています. の一種です せん断接続, と一緒に 単板 (シアータブ) 繋がり, の ダブルアングル接続 そしてその シングルアングル接続. この例は、次の場所で直接確認できます。 エンドプレート接続計算機.

接続例の立面図. エンドプレートは工場で梁ウェブに溶接され、現場で柱フランジにボルト固定されます。.

セクションA-A. 2 列に 5 本のボルトを配置 5 1/2 ゲージ内, と 1 1/2 プレート全周のエッジ距離で.

シャーエンドプレート接続をどのように設計しますか? 手順の概要

1. 梁側のディテール制限を確認する: プレートの最小深さ.
2. エンドプレートからビームウェブまでの隅肉溶接を確認します。.
3. せん断降伏におけるビームウェブをチェックする.
4. サポート側の詳細制限を確認する: 間隔, エッジ距離とゲージ.
5. せん断時のボルトグループを確認してください.
6. 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.
7. 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.
8. コンバインシャー, 効果的なグループ強度を実現するボルトごとのベアリングとティアアウト.
9. エンドプレートのブロックせん断をチェックする.
10. エンドプレートのせん断降伏とせん断破断を確認する.
11. 二重対処手順を使用してエンドプレートのたわみをチェックする.
12. エンドプレートのせん断とモーメントの相互作用を確認します.

この例の設計入力

設計コードはAISCです 360-16 LRFD. 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.

 

 

プレートの寸法は図面から加算されます. 幅は2つです 1.5 エッジ距離と 5.5 ゲージ内, 8.5 に. 深さはその2つ 1.5 エッジ距離に 4 を加えたもの 3 スペースで, 15 に.

ステップ 1: 梁側のディテール限界

エンドプレートは、ビーム端がそれ自身の軸の周りで回転しないように支え、溶接に十分な長さを与えるのに十分な深さが必要です. 最小値はビームの T 寸法の半分です, T = の W18x50 の場合 15.5 その中にあります 7.75 に.

[math] DCR = \frac{d}{c} = \frac{(7.75)}{(15)} = 0.51667 [math]

DCR = 0.517 < 1.0, わかった

ステップ 2: エンドプレートからビームウェブまでのすみ肉溶接 (AISC 360-16 J2.4)

反応全体はビームウェブから 2 つのすみ肉溶接を通ってエンドプレートに伝わります。, ウェブの各面に 1 つずつ. 強度はサイズと長さによって異なります, 溶接の両側の母材によって、溶接サイズのカウントが制限される可能性があります。.

溶接サイズの母材制限 (AISC マニュアル Eq. 9-2)

これは最大の溶接サイズです, 16 分の 1 インチで, 接続された部品がサポートできること. 各ウェルド ラインの後ろには完全なエンド プレートがあります, ただし、ビームウェブの両面に溶接が施されています, そのため、各溶接にはウェブの厚さの半分しか利用できません. と [mathin] t_{p} = 0.3125\,in [mathin], [mathin] F_{up} = 58\,ksi [mathin], [mathin] t_{wb} = 0.355\,in [mathin] そして [mathin] F_{ub} = 65\,ksi [mathin]:

[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{(0.3125\,in) \times (58\,ksi) \le (0.1775\,in) \times (65\,ksi)}{(3.09\,kip/in) \times (1)} [math]

[math] D_{max} = 3.7338 [math]

ビームウェブ側の値が小さくなります, だからそれだけ 3.7338/16 に, 約 0.233 に, の 1/4 溶接中はカウント可能.

有効溶接長さ

溶接はウェブの平らな部分に沿ってのみ実行できます, したがって、その長さはプレートの深さの最小値になります, ビームの T 寸法, ビームの深さから上部と底部のコープまたはkdetゾーンを差し引いたもの. 対処法はありません, それでkdetは 1.25 in は両端に適用されます. 2 つのウェルド ラインはそれぞれ、エンド リターンのために 2W 減少します。. と [mathin] W = 0.25\,in [mathin], [mathin] d_{p} = 15\,in [mathin], [mathin] T_{bm} = 15.5\,in [mathin], [mathin] d_{bm} = 18\,in [mathin] そして [mathin] k_{det,bm} = 1.25\,in [mathin]:

[math] L_{w} = 2 \left[ \min\left( d_{p},\, T_{bm},\, d_{bm} – \max\left(D_{ct}, k_{det,bm}\right) – \max\left(D_{cb}, k_{det,bm}\right) \right) – 2W \right] [math]

[math] L_{w} = 2 \times \left[ \min\left( (15\,in),\, (15.5\,in),\, (18\,in) – \max\left((0\,in), (1.25\,in)\right) – \max\left((0\,in), (1.25\,in)\right) \right) – 2 \times (0.25\,in) \right] [math]

[math] L_{w} = 29\,in [math]

溶接強度

荷重は溶接部と平行にかかります, それで [mathin] \theta = 0 [mathin] そして方向性の増加はありません. と [mathin] F_{EXX} = 70\,ksi [mathin] そして [mathin] \phi = 0.75 [mathin]:

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

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times 0.6 \times (70\,ksi) \times \frac{\sqrt{2}}{2} \times \left( (0.25\,in) \le \frac{(3.7338)}{(16)} \right) \times \left[ 1 + 0.5 \times (\sin(0))^{1.5} \right] \times (29\,in) [math]

[math] \phi R_{n} = 150.74\,kip [math]

DCR = 150 キップ / 150.74 キップ = 0.995 < 1.0, わかった

これは統治小切手です. 溶接だけで十分です, それを大きくしても役に立たない, なぜなら、 0.355 ビームウェブではすでに使用可能なサイズが次のように制限されています 0.233 に.

ステップ 3: せん断降伏におけるビームウェブ (AISC 360-16 J4.2)

反応はビームウェブに沿って溶接部に伝わります。, そのため、ウェブ自体が折れることなく完全なせん断力に耐える必要があります。. ビームには対応していません, したがって、ビームの深さ全体が作用します.

[math] A_{gv} = d_{bm}\, t_{wb} = (18\,in) \times (0.355\,in) = 6.39\,in^{2} [math]

と [mathin] F_{yb} = 50\,ksi [mathin] そして [mathin] \phi = 1 [mathin]:

[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{yb} A_{gv} = (1) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (6.39\,in^{2}) = 191.7\,kip [math]

DCR = 150 キップ / 191.7 キップ = 0.782 < 1.0, わかった

ステップ 4: サポート側での詳細な制限 (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

ボルトのレイアウトは構築可能であり、強度方程式の背後にある仮定と一致する必要があります。. ボルトが近すぎると穴の間が裂ける, 近すぎるエッジが破れてしまう, そしてゲージはビームウェブのためのスペースを残しておく必要があります, 溶接部とボルトの頭.

のために 3/4 ボルトの最小間隔は [mathin] 2\tfrac{2}{3} d_{b} = 2\,in [mathin] (J3.3) 最小エッジ距離は 1 に (表 J3.4). 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, その水平エッジ距離はスロットの端から測定されます, したがって、テーブル J3.5 の増分は 1/8 最小値を次のように引き上げます 1.125 に. コラムフランジ上, 水平エッジ距離は、ボルトの外側のフランジの残りの距離です。, [mathin] (b_{fs} – g_{s})/2 = (14.5 – 5.5)/2 = 4.5\,in [mathin].

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. 支配的な列はサポートでの最小ボルトゲージです:

[math] DCR = \frac{d}{c} = \frac{(4.375)}{(5.5)} = 0.79545 [math]

DCR = 0.795 < 1.0, わかった

ステップ 5: サポート側のボルトグループせん断 (AISC 360-16 J3.6)

ボルトは柱の面にあります, 反応に合わせて, 2 本のボルト柱はビーム ウェブに関して対称です。. したがって、ボルトグループは偏心のない純粋なせん断を伝達します。, すべてのボルトが均等に分担します.

どこ [mathin] \phi = 0.75 [mathin], [mathin] F_{nv} = 54\,ksi [mathin], [mathin] d_{b} = 0.75\,in [mathin], [mathin] N_{s} = 1 [mathin], [mathin] N_{V} = 10 [mathin] そして [mathin] h_{f} = 1 [mathin] 充填剤がないので (J5.2(a)):

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

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times (54\,ksi) \times \frac{\pi}{4} \times \left( (0.75\,in) \right)^{2} \times (1) \times (10) \times (1) [math]

[math] \phi R_{n} = 178.92\,kip [math]

DCR = 150 キップ / 178.92 キップ = 0.838 < 1.0, わかった

ステップ 6: 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 プレートの穴の端に当てられます。. 穴の部分でプレートが変形する (ベアリング, 上限がある 2.4 公称せん断強度) または、ストリップを次の穴またはプレートの端まで引き裂きます。 (引き裂く, 1.2 公称せん断強度). プレートの端に最も近いボルトのクリア距離が最も短い, だからそれが弱いんだよ.

スロットは水平に走り、荷重は垂直にかかります, したがって、部材の長さ方向の穴の寸法が標準です [mathin] d_{h} = 0.8125\,in [mathin]. エッジボルトのクリア距離, と [mathin] L_{ev} = 1.5\,in [mathin]:

[math] l_{c1} = L_{ev} – \frac{d_{h}}{2} = (1.5\,in) – \frac{(0.8125\,in)}{2} = 1.0938\,in [math]

ボルト間の明確な距離, と [mathin] s_{r} = 3\,in [mathin]:

[math] l_{c2} = s_{r} – d_{h} = (3\,in) – (0.8125\,in) = 2.1875\,in [math]

どこ [mathin] t_{p} = 0.3125\,in [mathin], [mathin] F_{up} = 58\,ksi [mathin], [mathin] N_{V} = 10 [mathin], [mathin] n_{r} = 5 [mathin] そして [mathin] \phi = 0.75 [mathin]. ブラケットはボルト1列5本の強度です, と係数 N_V / n_r = 2 両方の行をカウントします:

[math] \phi R_{n,tearout} = \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] \left( \frac{N_{V}}{n_{r}} \right) [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times (1.0938\,in),\, 2.4 \times (0.75\,in)\right) \times (0.3125\,in) \times (58\,ksi) + \min\left(1.2 \times (2.1875\,in),\, 2.4 \times (0.75\,in)\right) \times (0.3125\,in) \times (58\,ksi) \times \left( (5) – 1 \right) \right] \times \left( \frac{(10)}{(5)} \right) [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = 231.43\,kip [math]

DCR = 150 キップ / 231.43 キップ = 0.648 < 1.0, わかった

ティアアウトはエッジボルトを管理します, なぜなら 1.2 lc1 は以下です 2.4 db. 内側のボルトはベアリングでキャップされています.

ステップ 7: 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. ボルトは高い柱の真ん中にあります, 上下にエッジがない, したがって、すべてのボルトは内側のボルトのように支えられます.

[math] l_{c2} = s_{r} – d_{h} = (3\,in) – (0.8125\,in) = 2.1875\,in [math]

どこ [mathin] t_{fs} = 0.71\,in [mathin], [mathin] F_{us} = 65\,ksi [mathin] そして [mathin] N_{V} = 10 [mathin]:

[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 (2.1875\,in),\, 2.4 \times (0.75\,in)\right) \times (0.71\,in) \times (65\,ksi) \times (10) [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = 623.03\,kip [math]

DCR = 150 キップ / 623.03 キップ = 0.241 < 1.0, わかった

の 0.71 コラムフランジの厚みはエンドプレートの2倍以上, そのため、薄いせん断エンドプレートを使用すると、柱へのベアリングが問題になることはほとんどありません。.

ステップ 8: ボルト群の実効強度 (AISC 360-16 J3.6 解説)

ボルトシャー, ベアリングとティアアウトは実際には個別のチェックではありません. 各ボルトは、通過するすべての層で、せん断強度と耐力または引き裂き強度を最小限に抑えます。, グループの強度はボルトごとの値の合計です。.

1 つのシャーにおける 1 本のボルトの強度:

[math] \phi r_{v} = \frac{\phi R_{n}}{N_{V}} = \frac{(178.92\,kip)}{(10)} = 17.892\,kip [math]

エンドプレートのベアリングとボルト1本の引き抜き, エッジボルトとインナーボルト用:

[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(1.2 \times (1.0938\,in),\, 2.4 \times (0.75\,in)\right) \times (0.3125\,in) \times (58\,ksi) = 17.842\,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(1.2 \times (2.1875\,in),\, 2.4 \times (0.75\,in)\right) \times (0.3125\,in) \times (58\,ksi) = 24.469\,kip [math]

コラムフランジの 1 本のボルトのベアリング:

[math] \phi r_{n2} = \phi\, \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{fs} F_{us} = (0.75) \times \min\left(1.2 \times (2.1875\,in),\, 2.4 \times (0.75\,in)\right) \times (0.71\,in) \times (65\,ksi) = 62.303\,kip [math]

ボルトには各行の上から番号が付けられます, そしてレポートにはボルトがかかる 5 エッジボルトとして. 上端と下端の距離は両方とも 1.5 に, エッジボルトも同じです 1.0938 どちらの端にいても明確な距離にある:

[math] \phi r_{eff,1} = \min\left( \phi r_{v},\, \phi r_{n1i},\, \phi r_{n2} \right) = \min\left( (17.892\,kip),\, (24.469\,kip),\, (62.303\,kip) \right) = 17.892\,kip [math]

[math] \phi r_{eff,2} = \min\left( \phi r_{v},\, \phi r_{n1e},\, \phi r_{n2} \right) = \min\left( (17.892\,kip),\, (17.842\,kip),\, (62.303\,kip) \right) = 17.842\,kip [math]

1行で合計する, と [mathin] n_{1} = 4 [mathin] 内側の値のボルトと [mathin] n_{2} = 1 [mathin] エッジ値で:

[math] \sum \phi r_{eff} = n_{1}\, \phi r_{eff,1} + n_{2}\, \phi r_{eff,2} = (4) \times (17.892\,kip) + (1) \times (17.842\,kip) = 89.411\,kip [math]

[math] \phi R_{n,eff} = \left( \frac{N_{V}}{n_{r}} \right) \sum \phi r_{eff} = \left( \frac{(10)}{(5)} \right) \times (89.411\,kip) = 178.82\,kip [math]

DCR = 150 キップ / 178.82 キップ = 0.839 < 1.0, わかった

ボルトシアは各ラインの 4 本のボルトを制御します, そして引き裂きます 5/16 プレート内でエッジボルトを制御する 0.05 キップ. そのため、ステップでの有効強度はボルトのせん断強度よりも数分の一低くなります。 5. 同じ接続を実行できます。 無料の接続設計計算機 エッジ距離を大きくして、2 つの値が一致することを確認してください。.

ステップ 9: エンドプレートのブロックシャー (AISC 360-16 J4.3)

エンドプレートのブロックがビームウェブの両側で引き裂かれる可能性があります: ボルトの線に沿ってプレートの端までせん断します。, プレートの外縁まで張力を加えます. L字型のブロックが2つできます, ボルト列ごとに 1 つ, したがって、以下の領域は使用します [mathin] 2t_{p} = 0.625\,in [mathin] 両側に 1 つのボルト列を数えます.

張力のあるネットエリア. 張力面は水平に走る, スロットに沿って, したがって、スロットの長さを使用します [mathin] d_{h} = 1\,in [mathin], と [mathin] n_{c} = 2 [mathin], [mathin] s_{c} = 0\,in [mathin] そして [mathin] L_{eh} = 1.5\,in [mathin]. 各穴が追加されます 1/16 パンチ時にダメージを受ける (B4.3):

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

[math] A_{nt} = (0.625\,in) \times \left[ ((1)-1) \times (0\,in) + (1.5\,in) – ((1) – 0.5) \times ((1\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 0.60547\,in^{2} [math]

せん断面積の総面積と正味面積. せん断面は垂直に走る, スロット全体で, ネットエリアは [mathin] d_{h} = 0.8125\,in [mathin]:

[math] A_{gv} = 2t_{p} \left[ L_{ev} + (n_{r}-1)\, s_{r} \right] = (0.625\,in) \times \left[ (1.5\,in) + ((5)-1) \times (3\,in) \right] = 8.4375\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{p} \left[ d_{p} – L_{ev} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]

[math] A_{nv} = (0.625\,in) \times \left[ (15\,in) – (1.5\,in) – ((5) – 0.5) \times ((0.8125\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 5.9766\,in^{2} [math]

ブロックせん断強度, と [mathin] U_{bs} = 1 [mathin] 各ブロックには単一のボルト列があり、張力が均一であるため, [mathin] F_{up} = 58\,ksi [mathin], [mathin] F_{yp} = 36\,ksi [mathin] そして [mathin] \phi = 0.75 [mathin]:

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

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left( 0.6 \times (58\,ksi) \times (5.9766\,in^{2}) + (1) \times (58\,ksi) \times (0.60547\,in^{2}) \le 0.6 \times (36\,ksi) \times (8.4375\,in^{2}) + (1) \times (58\,ksi) \times (0.60547\,in^{2}) \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 163.03\,kip [math]

DCR = 150 キップ / 163.03 キップ = 0.920 < 1.0, わかった

方程式のせん断降伏側が支配します. A36 は降伏対引張比が低い, したがって、正味せん断面が破断する前に総せん断面が降伏します。. これは接続内で 2 番目に高い比率です.

ステップ 10: エンドプレートのせん断降伏とせん断破断 (AISC 360-16 J4.2)

完全な反応は、2 つの平面上の垂直せん断としてエンド プレートを通過します。, 梁ウェブの両側に 1 つずつ. 総断面は譲歩してはなりません, ボルト穴を通るネット部分が破裂してはなりません.

せん断降伏 (Eq. J4-3)

と [mathin] n_{sp} = 2 [mathin] せん断面:

[math] A_{gv} = d_{p}\, n_{sp}\, t_{p} = (15\,in) \times (0.625\,in) = 9.375\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{yp} A_{gv} = (1) \times 0.6 \times (36\,ksi) \times (9.375\,in^{2}) = 202.5\,kip [math]

せん断破壊 (Eq. J4-4)

[math] A_{nv} = n_{sp}\, t_{p} \left[ d_{p} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.625\,in) \times \left[ (15\,in) – (5) \times ((0.8125\,in) + (0.0625\,in)) \right] = 6.6406\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sr} = \phi\, 0.6\, F_{up} A_{nv} = (0.75) \times 0.6 \times (58\,ksi) \times (6.6406\,in^{2}) = 173.32\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( \phi R_{n,sy},\, \phi R_{n,sr} \right) = \min\left( (202.5\,kip),\, (173.32\,kip) \right) = 173.32\,kip [math]

DCR = 150 キップ / 173.32 キップ = 0.865 < 1.0, わかった

ステップ 11: ダブルコーピング手順を使用したエンドプレートのたわみ (AISC 360-16 F11.2)

ボルトは 2 3/4 両側のウェブから出入り, そのため、エンドプレートの各半分はウェブからボルトラインまで短いカンチレバーのように曲がります。. 薄いプレートは降伏する前に横に座屈する可能性があります. AISC マニュアルでは、両方のフランジで対応する梁の手順でこれを処理します。, プレートの各半分をフランジを切り取った梁のウェブのように扱う. ブレースなしの長さは、ウェブの面からボルトのラインまでの距離です。, [mathin] L_{b} = (g_{s} – t_{wb})/2 = (5.5 – 0.355)/2 = 2.5725\,in [mathin].

範囲チェック

どこ [mathin] E = 29000\,ksi [mathin], [mathin] F_{yp} = 36\,ksi [mathin], [mathin] d_{p} = 15\,in [mathin] そして [mathin] t_{p} = 0.3125\,in [mathin]:

[math] \frac{L_{b} d}{t^{2}} = \frac{(2.5725\,in) \times (15\,in)}{(0.3125\,in)^{2}} = 395.14 [math]

[math] \frac{0.08 E}{F_{y}} = \frac{0.08 \times (29000\,ksi)}{(36\,ksi)} = 64.444 \qquad \frac{1.9 E}{F_{y}} = \frac{1.9 \times (29000\,ksi)}{(36\,ksi)} = 1530.6 [math]

そう [mathin] \frac{0.08E}{F_{y}} \lt \frac{L_{b} d}{t^{2}} \le \frac{1.9E}{F_{y}} [mathin], と等価. F11-2が適用されます.

エンドプレートの断面係数

[math] Z = \frac{t_{p} \left( d_{p} \right)^{2}}{4} = \frac{(0.3125\,in) \times ((15\,in))^{2}}{4} = 17.578\,in^{3} [math]

[math] S = \frac{t_{p} \left( d_{p} \right)^{2}}{6} = \frac{(0.3125\,in) \times ((15\,in))^{2}}{6} = 11.719\,in^{3} [math]

横ねじり座屈修正係数 (AISC マニュアル Eq. 9-15)

コープ深さはゼロとみなされます, [mathin] d_{ct} = 0\,in [mathin]:

[math] C_{b} = \left[ 3 + \ln\left( \frac{L_{b}}{d_{p}} \right) \right] \left( 1 – \frac{d_{ct}}{d_{p}} \right) \ge 1.84 [math]

[math] C_{b} = \left[ 3 + \ln\left( \frac{(2.5725\,in)}{(15\,in)} \right) \right] \times \left( 1 – \frac{(0\,in)}{(15\,in)} \right) \ge 1.84 [math]

[math] C_{b} = 1.84 [math]

曲げ強度

と [mathin] \phi = 0.9 [mathin], と係数 2 プレートの半分について:

[math] \phi M_{n} = \phi \left[ C_{b} \left[ 1.52 – 0.274 \left( \frac{L_{b} d}{t^{2}} \right) \left( \frac{F_{yp}}{E} \right) \right] F_{yp} S \le F_{yp} Z \right] 2 [math]

[math] \phi M_{n} = (0.9) \times \left[ (1.84) \times \left[ 1.52 – 0.274 \times ((395.14)) \times \left( \frac{(36\,ksi)}{(29000\,ksi)} \right) \right] \times (36\,ksi) \times (11.719\,in^{3}) \le (36\,ksi) \times (17.578\,in^{3}) \right] \times 2 [math]

[math] \phi M_{n} = 94.922\,kip\text{-}ft \;(1139.1\,kip\text{-}in) [math]

プラスチックモーメントキャップ [mathin] F_{yp} Z [mathin] 統治する, そのため、座屈によってこの短い長さの強度が低下することはありません.

等価せん断耐力

[math] \phi V_{n} = \frac{\phi M_{n}}{L_{b}} = \frac{(94.922\,kip\text{-}ft)}{(2.5725\,in)} = 442.78\,kip [math]

DCR = 150 キップ / 442.78 キップ = 0.339 < 1.0, わかった

ステップ 12: エンドプレートのせん断とモーメントの相互作用 (AISC マニュアル Eq. 10-5)

エンドプレートは同じ部分でせん断と曲げを同時に受けます, したがって、この 2 つを一緒にチェックする必要があります. マニュアルでは、せん断降伏強度と曲げ強度の間の循環相互作用を使用しています。.

プレート内のモーメントは、反作用とブレースなしの長さの積です。, と [mathin] V_{r} = 150\,kip [mathin] そして [mathin] L_{b} = 2.5725\,in [mathin]:

[math] M_{r} = V_{r}\, L_{b} = (150\,kip) \times (2.5725\,in) = 32.156\,kip\text{-}ft [math]

と [mathin] \phi V_{n} = 202.5\,kip [mathin] ステップのせん断降伏から 10 そして [mathin] \phi M_{n} = 94.922\,kip\text{-}ft [mathin] ステップから 11:

[math] I_{nt} = \left( \frac{V_{r}}{\phi V_{n}} \right)^{2} + \left( \frac{M_{r}}{\phi M_{n}} \right)^{2} [math]

[math] I_{nt} = \left( \frac{(150\,kip)}{(202.5\,kip)} \right)^{2} + \left( \frac{(32.156\,kip\text{-}ft)}{(94.922\,kip\text{-}ft)} \right)^{2} = 0.66346 [math]

DCR = 0.66346 / 1.0 = 0.663 < 1.0, わかった

短いレバーアームによりモーメントを小さく抑えます, したがって、相互作用のほとんどはせん断から生じます.

シャーエンドプレート接続設計チェックのまとめ

接続はすべてのチェックに合格します. ビーム側の溶接は次のように制御されます。 0.995, なぜなら、 0.355 ビームウェブでは、使用可能な溶接サイズが約に制限されます 0.233 に. 次はエンドプレートのブロックシャーです 0.920, 次にエンドプレートのせん断破断 0.865. プレートのたわみは重要ではありません。 0.339, これはシャーエンドプレートに典型的なものです: ボルトはウェブの近くにあります, レバーアームが短いので.

チェックが失敗した場合に何を変更するか

• 梁側の溶接: 溶接を長くすると効果的です, したがって、より深いエンドプレートを使用してください, ビームの T 寸法まで. ビームウェブベースメタルの制限が適用されると、フィレットを大きくしても何も追加されません。. より厚いウェブを持つビームはその限界を引き上げます.
• ビームウェブシャー: より厚いまたはより深いウェブを持つビームを選択してください. エンドプレートはこのチェックに役立ちません.
• ボルトのせん断強度または有効強度: ボルトの列を追加するか、より大きなボルトを使用してください. A325-X (除外されたスレッド) または A490 ボルトはせん断応力を高めます.
• エンドプレートのティアアウト: 垂直エッジ距離を増やす, または厚いプレートを使用する.
• ブロックせん断, エンドプレートのせん断降伏またはせん断破断: 厚いまたは深いプレートを使用する. 水平エッジ距離が長くなると、ブロックせん断張力領域も増加します。.
• プレートのたわみまたは相互作用: L_b が短くなるようにゲージを減らします, または厚いプレートを使用する. 柔軟性を保つためにプレートを十分に薄く保ちます, 硬いエンドプレートがモーメント接続のように機能し始めるためです。.
• サポートでのゲージまたはエッジ距離: コラムフランジ幅内でゲージを調整します. ゲージは、プレート側のビームウェブとその溶接部をクリアし、サポート側の柱フランジに適合する必要があります。.

よくある質問

シアーエンドプレートとモーメントエンドプレートの違いは何ですか?

せん断エンドプレートはビームウェブのみに溶接されています, 薄いです (5/16 ここで), ビーム端が回転できるように曲がるように設計されています。. モーメントエンドプレート, 同一平面または拡張された, 梁フランジにも溶接されています, はるかに厚いです, ボルトを張った状態で使用して、ビームの終了モーメントに抵抗します。. この例では垂直せん断のみが適用されます, なので簡単な接続です.

この例ではボルト群の偏心がないのはなぜですか?

ボルトは柱の面にあります, 反応が届けられるライン上で, 2 本のボルト柱はビーム ウェブの両側に対称的に配置されます。. したがって、ボルトグループは純粋なせん断力を持ち、すべてのボルトが同じシェアを受けます。. ボルト グループの強度は、単純に 1 本のボルトの強度と 10 本のボルトの強度を掛けたものです。.

なぜビームウェブは, エンドプレートではありません, 溶接を制限する?

AISC マニュアル Eq. 9-2 溶接サイズを、隣の母材が運ぶことができるサイズに制限します。. ビームウェブの両面にすみ肉溶接があります, したがって、各溶接部は半分だけで裏打ちされます。 0.355 ウェブで. 各ウェルド ラインには完全な 5/16 その後ろのエンドプレートに. ウェブの方が価値が小さい, 3.7338 16分の1, または約 0.233 に, より小さいもの 1/4 指定された溶接で.

エンドプレートに短穴があるのはなぜですか?

エンドプレートの水平方向の短いスロットにより、エレクターにビーム全体の取り付け公差が与えられます。, 柱や梁の長さがわずかにずれている場合に役立ちます。. スロットが水平で荷重が垂直なので, ベアリングとティアアウトはスロット全体の標準穴寸法を使用します. スロットの長さは、ブロックせん断張力領域と 1/8 表 J3.5 からのエッジ距離増分.

シアーエンドプレートの厚さはどのくらいにすべきか?

回転できるほど薄い. AISC マニュアル部分 10 この種の単純な接続ではエンドプレートが制限されます。 1/4 に 3/8 厚く, のゲージで 3 1/2 に 5 1/2 に, ビーム端が回転するとプレートが曲がることができるようにする. プレートが厚いかゲージが狭いと接続が硬くなり、カラムにモーメントが加わり始めます。. この例では、 5/16 皿に 5 1/2 ゲージ内.

通常どのチェックがシアエンドプレート接続を管理するか?

薄いウェブのある梁の上, 多くの場合、ビームウェブへの溶接が影響を及ぼします, ウェブの母材金属によって溶接サイズが制限され、溶接の長さがビームの T 寸法によって制限されるためです。. 厚いウェブではエンドプレート自体, ブロックせん断またはせん断破壊による, 通常は引き継ぎます. この例では、溶接は次のように支配されます。 0.995, 次のエンドプレートのブロックシャーで 0.920.

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. 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. せん断エンド プレート接続の制限状態は両方で同じです。, ただし、句とページの参照は移動します, したがって、プロジェクトが使用しているエディションと照らし合わせて確認してください.

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一です. AISC ASD を使用すると、サービスレベルの反応を、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, せん断降伏 1.00 になる 1.50, そしてフレクシャの 0.90 になる 1.67. 負荷の組み合わせも変化します, だから需要は低い.

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参考文献

• AISC 360-16, 構造用鋼製建物の仕様: B3.4, B4.3, F11.2 (Eq. F11-2), J2.4 (Eq. J2-4), J3.3, J3.4 (表 J3.4), J3.5 (表 J3.5), J3.6 (Eq. J3-1) と解説, J3.10 (Eq. J3-6a, J3-6c), J4.2 (Eq. J4-3, J4-4), J4.3 (Eq. J4-5), J5.2(a).
• AISC 鋼構造マニュアル, 15第版: 部 9, Eq. 9-2 と等価. 9-15 (ページ 9-9); 部 10, 端部の溶接長さ 2w を差し引いた長さ, と等価. 10-5 (ページ 10-90).
• 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