単板せん断接続を設計する方法

単一プレートせん断接続を設計するには (シアータブ) AISCへ 360, ボルトをチェックすると, ビーム端反力に対するプレートと溶接. つまりボルトシャー, ボルトベアリングとティアアウト, ブロックせん断, プレートせん断降伏と破断, プレートのたわみ, そして溶接強度, 加えて、単純なサポートとして機能するのに十分な柔軟性を接続に保つためのディテールと延性の制限.

このページでは、最初から最後まで 1 つの実際の例を取り上げます。: W14x90 の柱のフランジに組み込む W18x35 の梁, と 50 キップLRFD反応, 三つ 1 A490-N ボルトと 1/2 皿の中, AISCに合わせて設計 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 モジュールがそれを生成します.

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単板せん断接合とは?

単板せん断接続は、鋼板を支持部材に工場溶接し、支持される梁のウェブに現場ボルトで固定します。. ビーム端のせん断を伝達します, AISC では単純接続として分類されます。 360-16 B3.4, モーメントに抵抗するのではなく回転するように詳細に説明されています. シアータブ、シアープレートとも呼ばれます。.

最も一般的です せん断接続 米国の鉄骨造の建物では、プレートが 1 枚必要なので、, 1 つの溶接と 1 列のボルト, 組み立て中にビームを横から所定の位置にスイングすることができます. 同じ仕事の代替手段は次のとおりです。 ダブルアングル接続, の シングルアングル接続 そして剪断機 エンドプレート接続. これは直接確認できます。 単板接続計算機.

接続例の立面図. プレートは柱フランジに溶接され、梁ウェブにボルトで固定されます。, ボルトライン付き 2 溶接部から入った.

セクションA-A. プレートには水平方向の短い長穴と、 5/16 両側すみ肉溶接で.

単板せん断接続をどのように設計しますか? 手順の概要

1. 梁の詳細制限を確認してください: ボルトの間隔, エッジ距離, プレートの深さ.
2. 瞬間回転中心によるボルト群せん断強度を求めます。.
3. プレートの延性をチェックする: プレートはボルトより強くてはいけません.
4. ボルトのベアリングとプレートの破れを確認してください.
5. ボルトのベアリングとビームウェブの破れを確認してください.
6. 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.
7. プレートのブロックせん断を確認する.
8. プレートのせん断降伏とせん断破断を確認します.
9. ダブルコープビーム手順を使用してプレートのたわみをチェックする.
10. せん断と曲げの相互作用を確認する, 降伏と破断について.
11. サポートでディテールの制限を確認してください.
12. プレートを開発するために溶接のサイズを調整する.
13. 柱フランジとの溶接強度を確認する.

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.

 

 

ステップ 1: 梁側の詳細制限 (AISC 360-16 J3.3, J3.4)

強度チェックの前に, 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, プレートが短すぎたり深すぎたりすると、接続の回転方法が変化します。.

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. の最小エッジ距離 1 ボルトの中には 1 1/4 表 J3.4 より. 皿の上に, 水平エッジは短いスロット全体で測定されます, したがって、テーブル J3.5 の増分により、次のように増加します。 1.375 に. プレートの深さはビームの T 寸法の少なくとも半分でなければなりません, そのため、接続はビームの端を支えるのに十分な剛性を持っています, そしてそれはビームウェブの内側にも収まらなければなりません.

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

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水平エッジ距離です:

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

DCR = 0.917 < 1.0, わかった

ステップ 2: 瞬間回転中心によるボルト群せん断強度 (AISC 360-16 J3.6)

ビーム反力はボルトラインから離れて作用します, そのため、ボルトにはせん断力だけでなく小さなモーメントも加わります。. 瞬間の回転中心 (ICOR) メソッドは、ボルト グループが回転する点を見つけて、それを係数 C に変換します。, ボルトは何本ですか’ グループが実際に提供するせん断強度の価値.

設計偏心

ボルトラインは 2 溶接部から入った, ただし、ボルトグループは偏心があるように設計されています。 1 に, なぜならAISCマニュアル表 10-9 従来の単板接続の設計偏心を設定します, このボルト数と穴のタイプでは、溶接からボルトまでの距離の半分になります。:

[math] e = \frac{a}{2} = \frac{2\,in}{2} = 1\,in [math]

ボルト1本の強度

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

[math] \phi r_{v} = (0.75) \times (68\,ksi) \times \frac{\pi}{4} (1\,in)^{2} \times (1) \times (1) = 40.055\,kip [math]

ここに [mathin] h_{f} = 1 [mathin] 充填剤がないので (AISC 360-16 J5.2(a)):

[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]

瞬間的な中心を見つける

ボルト 1 行の一番下にあります, 以下の座標で. IC は反復によって見つかります, AISC 手動式の荷重-変形曲線を使用 (7-1) ページ上 7-6 に 7-8. の ICOR を使用したボルト グループの計算 その反復を完全に実行します.

反復は次の IC で収束します。:

[math] x_{ic} = -5.7728\,in, \qquad y_{ic} = 3\,in [math]

その場所でのボルトの反応は次のとおりです。:

これにより、設計の残りの部分で使用される 2 つの係数が得られます。:

[math] C = 2.71 \qquad C’ = 5.889\,in [math]

C = 2.71 ボルト 3 本の場合、 1 偏心するとグループに約約のコストがかかります 10% その同心の強さの. C’ はモーメントのみの係数です, ステップでの延性チェック 3 用途.

ボルトグループの強度

[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 (2.71) \times (1) [math]

[math] \phi R_{n} = 108.55\,kip [math]

DCR = 50 キップ / 108.55 キップ = 0.461 < 1.0, わかった

ステップ 3: プレートの延性, 最大板厚 (AISC マニュアル Eq. 10-3, 10-4)

ビームが偏向すると、せん断タブは回転する必要があります. プレートの曲げがボルトのせん断よりも強い場合, プレートが降伏する前にボルトが破損する, それは突然です, 脆性破壊. プレートの厚さをキャップすることで、プレートが最初に降伏することを確認します.

最初, ボルトグループのモーメント強度, Cを使用して’ ステップから 2:

[math] M_{max} = \frac{F_{nv}}{0.90}\, \frac{\pi}{4} d_{b}^{2}\, C’ [math]

[math] M_{max} = \frac{68\,ksi}{0.90} \times \frac{\pi}{4} (1\,in)^{2} \times (5.889\,in) = 29.122\,kip\text{-}ft [math]

次に、塑性モーメントがそれを超えない最も厚いプレート:

[math] t_{max} = \frac{6\, M_{max}}{F_{yp}\, d_{p}^{2}} [math]

[math] t_{max} = \frac{6 \times (29.122\,kip\text{-}ft)}{(50\,ksi) \times (9\,in)^{2}} = 0.51772\,in [math]

DCR = 0.5 に / 0.51772 =で 0.966 < 1.0, わかった

で 0.966 これは接続における最も厳しい強度チェックです. あ 5/8 プレートでは失敗するでしょう, 板が厚く見えても “より強く”.

ステップ 4: 単板のボルトベアリングとティアアウト (AISC 360-16 J3.10)

各ボルトはプレートの穴の端を押し下げます. 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下端まで引き裂きます。 (引き裂く, 1.2 公称せん断強度). 一番下の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.

エッジボルトのクリア距離, と [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], 部材の長さ方向の穴の寸法:

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

内側のボルト間の明確な距離:

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

グループの支持力と引き裂き強度, C でスケールされる / 偏心に対する n:

[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) \left[ \min\left(1.125,\, 2.4\right)(0.5)(65) + \min\left(2.25,\, 2.4\right)(0.5)(65)(3 – 1) \right] \times \frac{2.71}{3} [math]

[math] \phi R_{n} = 123.86\,kip [math]

DCR = 50 キップ / 123.86 キップ = 0.404 < 1.0, わかった

ステップ 5: ビームウェブ上のボルトベアリングとティアアウト (AISC 360-16 J3.10)

同じチェックがビームウェブにも適用されます. ビームは対応されておらず、その下部フランジはボルトよりはるかに下にあります, だから引き裂くエッジはない, そしてすべてのボルトは内側のボルトのように支えられています.

[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 (0.3\,in) \times (65\,ksi) \times (2.71) [math]

[math] \phi R_{n} = 89.176\,kip [math]

DCR = 50 キップ / 89.176 キップ = 0.561 < 1.0, わかった

ビームウェブとプレートは同じ引張強度を持っています (65 KSI), しかし 0.3 ウェブではより薄いです 1/2 皿の中, したがって、Web の容量は 2 つのうち小さいほうです.

ステップ 6: 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、通過する各層のせん断強度と耐力強度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。.

ボルト当たりのベアリング強度と引き裂き強度, プレートエッジボルト用, プレートインナーボルトとビームウェブ:

[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 (0.5\,in) \times (65\,ksi) = 27.422\,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 (0.5\,in) \times (65\,ksi) = 54.844\,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 (0.3\,in) \times (65\,ksi) = 32.906\,kip [math]

ここではボルトに上から順に番号が付けられています, それでボルト 3 プレートのエッジボルトです:

[math] \sum \phi r_{eff} = n_{1}\, \phi r_{eff,1} + n_{2}\, \phi r_{eff,2} = (2) \times (32.906\,kip) + (1) \times (27.422\,kip) = 93.234\,kip [math]

[math] \phi R_{n,eff} = \frac{C}{n_{r}} \sum \phi r_{eff} = \frac{2.71}{3} \times (93.234\,kip) = 84.222\,kip [math]

DCR = 50 キップ / 84.222 キップ = 0.594 < 1.0, わかった

3 本のボルトはいずれも AISC ボルトせん断による制限を受けません. ビームウェブのベアリングとプレート底部のティアアウトが制御します, これは、ボルトの強度が高く、層が薄い場合に一般的です。. 同じ接続を実行できます。 無料の接続設計計算機 ボルトのグレードまたはプレートのエッジの距離を変更して、どのボルトが移動するかを確認します.

ステップ 7: 単板のブロックせん断 (AISC 360-16 J4.3)

プレートのブロックがボルトの線に沿って引き裂かれる可能性があります: 穴のラインをせん断し、プレートの自由端まで短い脚全体に張力を加えます。. ボルト1本柱のL型ブロックです。.

ネット張力領域は、部材の長さに沿った穴の寸法を使用します。, [mathin] d_{h} = 1.3125\,in [mathin], スロットが水平に走っているので. 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} = t_{p} \left[ (n_{c}-1)\, s_{c} + L_{eh,pl} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]

[math] A_{nt} = (0.5\,in) \times \left[ (0)(0\,in) + 1.5\,in – (0.5)(1.3125\,in + 0.0625\,in) \right] = 0.40625\,in^{2} [math]

総せん断面積と正味せん断面積, と [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin] メンバーの長さ全体にわたって:

[math] A_{gv} = t_{p} \left[ L_{ev,pl} + (n_{r}-1)\, s_{r} \right] = (0.5\,in) \times \left[ 1.5\,in + (2)(3\,in) \right] = 3.75\,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] = (0.5\,in) \times \left[ 9\,in – 1.5\,in – (2.5)(1.1875\,in) \right] = 2.2656\,in^{2} [math]

ブロックせん断強度, と [mathin] U_{bs} = 1 [mathin] 均一な張力を得るために:

[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 2.2656 + 1 \times 65 \times 0.40625 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 3.75 + 1 \times 65 \times 0.40625 \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 86.074\,kip [math]

DCR = 50 キップ / 86.074 キップ = 0.581 < 1.0, わかった

ステップ 8: 単板のせん断降伏とせん断破断 (AISC 360-16 J4.2)

反応全体が垂直せん断としてプレートを通過します。. 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)

[math] A_{gv} = d_{p}\, t_{p} = (9\,in) \times (0.5\,in) = 4.5\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{yp} A_{gv} = (1.00) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (4.5\,in^{2}) = 135\,kip [math]

せん断破壊 (Eq. J4-4)

[math] A_{nv} = t_{p} \left[ d_{p} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.5\,in) \times \left[ 9\,in – 3 \times (1.1875\,in) \right] = 2.7188\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sr} = \phi\, 0.6\, F_{up} A_{nv} = (0.75) \times 0.6 \times (65\,ksi) \times (2.7188\,in^{2}) = 79.523\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 135\,kip,\, 79.523\,kip \right) = 79.523\,kip [math]

DCR = 50 キップ / 79.523 キップ = 0.629 < 1.0, わかった

ステップ 9: ダブルコープビーム手順を使用したプレートのたわみ (AISC 360-16 F11.2)

反応が作用する 2 溶接部から入った, そのため、プレートは曲げる際に短いカンチレバーになります。. 深い, 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処された梁の手順でこれを処理しています。, プレートをフランジを切り取ったビームウェブのように扱う. ブレースなしの長さは溶接からボルトまでの距離です, [mathin] L_{b} = 2\,in [mathin].

曲げ降伏と横方向のねじり座屈

最初, プレートが式の範囲内にあることを確認します。. F11-2が適用されます:

[math] \frac{L_{b} d}{t^{2}} = \frac{(2\,in)(9\,in)}{(0.5\,in)^{2}} = 72 [math]

[math] \frac{0.08 E}{F_{y}} = \frac{0.08 \times 29000\,ksi}{50\,ksi} = 46.4 \lt 72 \le \frac{1.9 E}{F_{y}} = \frac{1.9 \times 29000\,ksi}{50\,ksi} = 1102 [math]

プレートの断面係数:

[math] Z = \frac{t_{p} d_{p}^{2}}{4} = \frac{(0.5\,in)(9\,in)^{2}}{4} = 10.125\,in^{3} \qquad S = \frac{t_{p} d_{p}^{2}}{6} = \frac{(0.5\,in)(9\,in)^{2}}{6} = 6.75\,in^{3} [math]

横ねじり座屈修正係数, AISC マニュアル Eq. (9-15), 対処できずに ([mathin] d_{ct} = 0 [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\,in}{9\,in} \right) \right] \times \left( 1 – \frac{0\,in}{9\,in} \right) \ge 1.84 \;\Rightarrow\; C_{b} = 1.84 [math]

[math] \phi M_{n} = \phi\, 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 \phi\, F_{yp} Z [math]

[math] \phi M_{n} = (0.9)(1.84) \left[ 1.52 – 0.274 \times (72) \times \frac{50\,ksi}{29000\,ksi} \right] (50\,ksi)(6.75\,in^{3}) \le (0.9)(50\,ksi)(10.125\,in^{3}) [math]

[math] \phi M_{n} = 37.969\,kip\text{-}ft \;(455.6\,kip\text{-}in) [math]

プラスチックモーメントキャップが支配する, この深さと厚さではプレートが座屈しにくいです. ボルトラインでの同等のせん断として:

[math] \phi V_{n,y} = \frac{\phi M_{n}}{L_{b}} = \frac{455.6\,kip\text{-}in}{2\,in} = 227.81\,kip [math]

ネット部の曲げ破断

穴を通る正味プラスチック断面係数, AISCマニュアルパートより 15 テーブル 15-3:

[math] Z_{net} = \frac{t_{p} d_{p}^{2}}{4} – t_{p}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) s_{r} \left\lfloor \frac{n_{r}^{2}}{4} \right\rfloor – \left[ n_{r}\ \text{odd} \right] \frac{t_{p}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right)^{2}}{4} [math]

[math] Z_{net} = \frac{(0.5)(9)^{2}}{4} – (0.5)(1.1875)(3) \left\lfloor \frac{9}{4} \right\rfloor – (1) \frac{(0.5)(1.1875)^{2}}{4} = 6.3862\,in^{3} [math]

[math] \phi M_{n} = \phi\, F_{up} Z_{net} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (6.3862\,in^{3}) = 25.944\,kip\text{-}ft \;(311.3\,kip\text{-}in) [math]

[math] \phi V_{n,r} = \frac{\phi M_{n}}{L_{b}} = \frac{311.3\,kip\text{-}in}{2\,in} = 155.66\,kip [math]

[math] \phi V_{n} = \min\left( 227.81\,kip,\, 155.66\,kip \right) = 155.66\,kip [math]

DCR = 50 キップ / 155.66 キップ = 0.321 < 1.0, わかった

ステップ 10: 単板のせん断と曲げの相互作用 (AISC マニュアル部分 10)

プレートは同じ部分にせん断と曲げを同時に加えます, 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. マニュアルでは循環型インタラクションを使用しています, 降伏強度で 1 回、破断強度で 1 回実行.

譲る

[math] \left( \frac{V_{u}}{\phi V_{n,y}} \right)^{2} + \left( \frac{V_{u}}{\phi R_{n,sy}} \right)^{2} = \left( \frac{50\,kip}{227.81\,kip} \right)^{2} + \left( \frac{50\,kip}{135\,kip} \right)^{2} = 0.185 [math]

DCR = 0.185 < 1.0, わかった

破裂

[math] \left( \frac{V_{u}}{\phi V_{n,r}} \right)^{2} + \left( \frac{V_{u}}{\phi R_{n,sr}} \right)^{2} = \left( \frac{50\,kip}{155.66\,kip} \right)^{2} + \left( \frac{50\,kip}{79.523\,kip} \right)^{2} = 0.498 [math]

DCR = 0.498 < 1.0, わかった

ステップ 11: サポート側のディテール制限

隅肉溶接は柱フランジと梁の端の間の隙間に位置します。, そのため、溶接部をビームのクリアランスより大きくすることはできません。そうしないと、ビームが適合しません。.

[math] DCR = \frac{W}{clr} = \frac{0.3125\,in}{0.5\,in} = 0.626 [math]

DCR = 0.626 < 1.0, わかった

ステップ 12: 単板の開発には溶接が必要 (AISC マニュアル部分 10)

ステップでの延性チェック 3 プレートが最初に降伏するようにします. これは、プレートが失敗する前に溶接が失敗しない場合にのみ機能します。. 2つのすみ肉溶接, 少なくともそれぞれ 5/8 板厚の, プレートの強度を高める.

[math] W_{min} = \frac{5}{8}\, t_{p} = \frac{5}{8} \times (0.5\,in) = 0.3125\,in [math]

DCR = 0.3125 に / 0.3125 =で 1.000, わかった

正確に 1.000 ここでは普通です. の 5/16 溶接ではこ​​のルールから選択されました, 負荷からではなく.

ステップ 13: 柱フランジへのすみ肉溶接能力 (AISC 360-16 J2.4)

最終, 溶接自体が反応を起こさなければなりません. 強さはサイズによって異なります, 長さと荷重方向. 溶接の両側の母材, ここにプレートとコラムフランジ, 溶接サイズのカウントを制限することもできます.

溶接サイズの母材制限 (AISC マニュアル Eq. 9-2)

最大溶接サイズ, 16 分の 1 インチで, 薄い接続部分が支えることができる. プレートは両面溶接されています, したがって、厚さの半分が各溶接に利用可能です:

[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( (0.25\,in)(65\,ksi),\; (0.71\,in)(65\,ksi) \right) }{(3.09\,kip/in)(1)} = 5.2589 [math]

それで、最大 5.26/16 溶接サイズのカウントの単位. の 5/16 溶接部はその下にあります, フルサイズが使用されるため.

有効長

2本の溶接線, それぞれの端で2Wずつ減少します:

[math] L_{w} = 2 \left( d_{p} – 2W \right) = 2 \times \left[ 9\,in – 2 \times (0.3125\,in) \right] = 16.75\,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:

[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 (0.3125\,in) \times \left[ 1 + 0.5 \sin^{1.5}(0) \right] \times (16.75\,in) [math]

[math] \phi R_{n} = 116.59\,kip [math]

DCR = 50 キップ / 116.59 キップ = 0.429 < 1.0, わかった

デザインチェックのまとめ

接続はすべてのチェックに合格します. 2 つの比率が近くにあります 1.0, どちらも容量に対する負荷を測定していません. 溶接から現像までのチェックは正確に行われます。 1.000 溶接部のサイズが 5/8 t ルール, 延性チェックは 0.966 なぜなら 1/2 インプレートは、ボルトが破損する前にまだ降伏する最も厚いプレートの真下にあります. 負荷と容量を比較するチェックのうち, プレートのせん断破壊 (0.629) 最高です, ボルトグループの有効強度がそれにほぼ続きます (0.594), これはベアリングによって設定されます。 0.3 ビームウェブ内とプレート底部の切り取り.

チェックが失敗した場合に何を変更するか

• ボルトグループのせん断または有効強度: ボルト列を追加, これはCを上げます, または、より大きなボルトを使用してください. ボルトの線を溶接部に近づけると e が減少し、C が増加します。.
• 延性 (t_max): 薄い板を使う, または強度の低いプレートグレード. プレートが厚いとこのチェックが悪化します.
• 皿の上で切り取る: 一番下のボルトの下の垂直エッジ距離を増やす.
• ビームウェブ上のベアリング: これはウェブの厚さとグレードによって異なります, ボルト列を追加するか、より重い梁を選択してください.
• ブロックせん断, せん断破断または曲げ破断: 別のボルト列でプレートを深くします, または延性チェックに余裕がある場合は厚くします.
• 溶接してプレートを展開します: 溶接を増やす 5/8 板厚の, ビームクリアランス内に収まる限り.

よくある質問

ボルト グループがなぜ 1 ボルトが偏心している場合 2 溶接部から入った?

AISCマニュアル表 10-9 ボルトの数と穴のタイプに基づいて、従来の単一プレート接続の設計偏心を設定します. この 3 つのボルト接続の場合、溶接線からボルト線までの距離は半分になります。, それで 2 になる 1 に. その後、溶接は反応のみを考慮して設計されます。. このキャリブレーションは、実際のせん断タブでのテストから得られています。, 回転して最後の瞬間のほとんどを放出します.

従来の単板構成と拡張単板構成の違いは何ですか?

従来の構成は、垂直方向の 1 列をカバーします。 2 に 12 ボルトラインが以下のボルト 3 1/2 溶接部から入った, パーツ内のエッジの距離と厚さの制限を加えたもの 10 AISCマニュアルの. その制限内で, 簡略化された表 10-9 この例のアプローチが適用されます. 彼らの外にあるものは何でも, コラムフランジを越えてより深いボルトラインに達する長いプレートなど, 拡張構成であり、プレートの座屈を含むより完全な解析が必要です.

プレートに短穴を使用する理由?

プレートの水平方向の短いスロットにより、ビーム端が回転し、エレクターにある程度の取り付け公差が与えられます。, どちらも簡単な接続に適しています. スロットが垂直荷重に対して垂直に走っているため、, ベアリングと引き抜きチェックでは、スロット全体の穴の寸法が使用されます。. プレート上の水平エッジ距離は、表 J3.5 からわずかに増加します。, だからこそその限界は 1.375 ではなく 1.25 に.

すみ肉溶接のサイズが次のとおりである理由 5/8 板厚の?

設計は、脆化が起こる前にプレートが降伏することに依存しています。. 2つのすみ肉溶接, 各 5/8 板厚の, プレートを開発するのに十分な強度がある, そのため、プレートが降伏しても溶接部が弱いリンクになることはありません。. のために 1/2 を与えるプレートで 5/16 溶接中, これが、チェックが正確に着地する理由です 1.0.

通常どのチェックがシアータブを制御するか?

高力ボルトを使用した一般的なシャータブの場合, ボルトのせん断力よりも、薄い層でのベアリングやティアアウト、およびプレート厚さの延性限界が影響する傾向があります。. この例では、最も高い荷重比は、次の時点でのプレートせん断破断です。 0.629, ボルトグループの有効強度は次のとおりです。 0.594, ビームウェブ内のベアリングによって制御. 延性チェックは次のとおりです。 0.966.

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. 単一プレートのせん断接続の限界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. 負荷の組み合わせも変化します, だから需要は低い.

このデザインでは列がチェックされていますか?

柱フランジがステップの溶接母材検査に入る 13, 厚さと引張強さが使用可能な溶接サイズを制限する場合. この例では、プレート, ではない 0.71 コラムフランジ内, 制限をコントロールする. 柱ウェブおよびフランジの局所限界状態は、この単一プレート チェックの一部ではありません。.

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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 7, エンジニアリングへの情熱を示し、5番目の見出しで詳しく説明した重要な品質をいくつか選択してください 7-6 に 7-8 (Eq. 7-1); 部 9, Eq. 9-2, 9-4 そして 9-15; 部 10, Eq. 10-3 そして 10-4, テーブル 10-9 そしてページ 10-87; 部 15, テーブル 15-3.
• ICOR を使用したボルト グループの計算
• 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