Ontwerp van straalverbindingsverbinding

Ontwerp van straalverbindingsverbinding volgens AISC 360 komt neer op het splitsen van het moment, schuif- en axiale belasting tussen de flensplaten en de lijfplaten, controleer vervolgens elke boutgroep, plaat- en balksectie waar de belasting doorheen gaat, aan beide zijden van het gewricht. De flensplaten dragen het moment als trek- en drukkoppel plus hun aandeel in de axiale belasting. De lijfplaten dragen de schaar en de rest van de axiale belasting.

Op deze pagina wordt van begin tot eind gewerkt met één echte geschroefde liggerverbinding: een W27x84 gesplitst naar een W27x94, met een 400 kip-ft moment, een 250 kipschaar en 300 kip van axiale spanning of compressie, ontworpen voor AISC 360-16 LRFD en de AISC Manual 15e editie. Elke flens heeft een 3/4 in flensplaat met 1 in A490 slipkritische bouten, en het web heeft er een paar 1/2 in lijfplaten met tien 1 in A490 slipkritische bouten aan elke kant van de verbinding. Elke vergelijking wordt uitgeschreven met zijn cijfers, in dezelfde volgorde als het AISC-berekeningsblad SkyCiv-verbindingsontwerp module daarvoor produceert.

PROBEER NU ONZE GRATIS TOOL AANKOOP VERBINDINGSONTWERMODULE

Wat is een balkverbindingsverbinding??

Een liggerverbinding verbindt twee liggersegmenten met de uiteinden tegen elkaar, zodat het element zich gedraagt ​​alsof het continu is. In een geboute balkverbinding, verbindingsplaten overlappen de verbinding op de flenzen en het lijf en worden aan beide balken vastgeschroefd. Het wordt gebruikt wanneer een balk te lang is om in één stuk te verzenden of op te zetten, of wanneer de doorsnede langs de overspanning verandert, zoals hier het geval is, van een W27x84 naar een W27x94.

De verbinding in dit voorbeeld is een volledige-momentverbinding: een moment verbinding tussen twee liggers in plaats van tussen een ligger en een kolom. De flensplaten werken precies zoals de platen van een flensplaat momentverbinding, behalve dat ze aan beide uiteinden aan een balkflens zijn vastgeschroefd in plaats van aan een kolom te worden gelast. De lijfplaten zitten aan beide zijden van het lijf, dus de lijfbouten zijn in dubbele afschuiving. U kunt deze configuratie rechtstreeks in het bestand controleren rekenmachine voor balkverbindingsverbindingen. De rekenmachine voor geschroefde verbindingsverbindingen als de moment verbindingen pagina behandelt de gerelateerde typen.

Plan van de flensverbinding. De 3/4 in flensplaat heeft twee boutlijnen bij a 5 1/2 in maat, zes boutkolommen aan de W27x84-zijde en vijf aan de W27x94-zijde, allemaal bij 3 qua afstand. De balkuiteinden zijn 1 uit elkaar.

Sectie A-A. De lijfplaten zijn 14 1/2 diep, met vijf rijen van twee bouten aan elke kant van de verbinding 3 qua afstand. De belastingen worden weergegeven op de verbinding.

Ontwerp van straalverbindingsverbinding: de stappen in één oogopslag

De belastingen worden eerst verdeeld tussen de flenzen en het lijf. Vervolgens wordt de flensplaatverbinding aan beide zijden van de verbinding gecontroleerd, en dan de lijfplaatverbinding.

1. Controleer de detailleringslimieten voor de flensplaatbouten.
2. Bepaal de flenskracht en controleer de slip van de slipkritische flensbouten.
3. Controleer de boutlagering en uitscheuring op de flensplaat.
4. Controleer de boutlagering en uitscheuring op de balkflens.
5. Controleer de blokafschuiving van de flensplaat op drie uitscheurpatronen.
6. Controleer de blokafschuiving van de liggerflens.
7. Controleer de spanningsoverdracht en breuk van de flensplaat.
8. Controleer spanningsbreuk van de balk, met schuifvertraging.
9. Controleer de buigbreuk van de balk bij de flensboutgaten.
10. Controleer de flensplaat op compressie.
11. Herhaal de flenscontroles voor de tweede ligger.
12. Controleer de detailleringslimieten voor de lijfplaatbouten.
13. Controleer de slip van de lijfboutgroep onder de resulterende schuif- en axiale belasting.
14. Controleer het boutlager op de lijfplaten op afschuiving, axiale belasting en hun interactie.
15. Controleer het boutlager op het liggerlijf op afschuiving, axiale belasting en hun interactie.
16. Controleer de blokafschuiving van de lijfplaten op afschuiving, axiale belasting en hun interactie.
17. Controleer de blokafschuiving van het liggerlijf op axiale belasting.
18. Controleer het meegeven van de dwarskrachten en het breken van de lijfplaten door afschuiving.
19. Controleer de spanningsoverdracht en breuk van de lijfplaten.
20. Controleer de spanningsbreuk van het liggerlijf, met schuifvertraging.
21. Controleer de lijfplaten in compressie.
22. Herhaal de baancontroles voor de tweede ligger.

Ontwerp invoer voor dit voorbeeld

De ontwerpcode is AISC 360-16 LRFD. Sectie-eigenschappen komen uit de AISC-handleiding. De linkerbalk is de W27x84 en de rechterbalk is de W27x94.

 

 

 

Hoe de liggerverbinding de belasting verdeelt tussen flenzen en lijf

Vóór elke controle, de las moet beslissen welke platen welke belasting dragen. In het rapport wordt de axiale belasting op het lijf geproportioneerd door het lijfoppervlak over het totale bruto oppervlak van de ligger, en geeft de rest van de axiale belasting en het hele moment aan de flenzen. Het web draagt ​​ook alle afschuiving.

De axiale kracht op het web is:

[math] C_{web} = T_{web} = 135.34\,kip [math]

De flenskracht is de helft van de resterende axiale belasting plus het moment gedeeld door de afstand tussen de flenszwaartepunten. [mathin] C_{bp} [mathin] is elke compressie die wordt uitgeoefend door directe lagering tussen de balkuiteinden. De balken zijn 1 uit elkaar, dus niets houdt stand en het is nul:

[math] C_{flange} = \frac{C_{u} – C_{bp} – C_{web}}{2} + \frac{M_{u}}{d_{c} – t_{fc}} [math]

[math] C_{flange} = \frac{(300\,kip) – (0\,kip) – (135.34\,kip)}{2} + \frac{(400\,kip\text{-}ft)}{(26.7\,in) – (0.64\,in)} = 266.52\,kip [math]

Spanning en compressie zijn beide 300 kip, Dus [mathin] T_{flange} [mathin] is hetzelfde, en de ontwerpflenskracht is:

[math] P_{flange} = \max\left( C_{flange},\, T_{flange} \right) = 266.52\,kip [math]

Het rapport gebruikt de diepte en flensdikte van de W27x84 voor de momentarm aan beide zijden. Het is de ondiepste van de twee balken, dus de hefboomarm is korter en de flenskracht groter, wat conservatief is voor de W27x94-zijde.

De lijfbouten nemen samen de afschuiving en de axiale belasting van het lijf waar. Hun resultaat is:

[math] R_{u} = \sqrt{V_{u}^{2} + P_{web}^{2}} = \sqrt{(250\,kip)^{2} + (135.34\,kip)^{2}} = 284.28\,kip [math]

Een deel 1: de flensplaatverbinding

Stappen 1 naar 10 controleer de flensplaat en de W27x84 flens aan de linkerkant op de 266.52 kracht van de kipflens. Stap 11 herhaalt ze voor de W27x94 aan de rechterkant.

Stap 1: Gedetailleerde limieten voor de flensplaatbouten (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

Vóór elke sterktecontrole, de boutindeling moet bouwbaar zijn en overeenkomen met de aannames achter de sterktevergelijkingen. Bouten die te dicht bij elkaar zitten, scheuren tussen de gaten, en randen die te dichtbij zijn, scheuren uit.

De minimale boutafstand bedraagt [mathin] 2\tfrac{2}{3} d_{b} [mathin] vanaf J3.3, en het maximum is hier 6 in. De minimale randafstand voor a 1 in bout is 1 1/4 uit tabel J3.4, Dit is de limiet op de liggerflens, waar de gaten standaard zijn. De flensplaat is voorzien van overmaatse gaten, dus tabel J3.5 voegt toe 1/8 in en de randafstandslimieten zijn 1.375 in. De maat heeft zijn eigen minimum, zodat de twee boutlijnen over de flens passen en er ruimte is om de bouten te installeren.

Voor een minimumlimiet is de verhouding de limiet ten opzichte van de werkelijke waarde, en voor een maximum is het feitelijk boven de limiet. De bepalende rij is de horizontale randafstand op de liggerflens, vanaf het uiteinde van de ligger tot de eerste boutkolom:

[math] DCR = \frac{1.25\,in}{1.25\,in} = 1 [math]

DCR = 1.000 ≤ 1.0, OK

Een verhouding van 1.0 betekent dat de randafstand zich op het codeminimum bevindt, wat gebruikelijk is bij detaillering. Een korte eindafstand van de ligger houdt ook de niet-verstevigde lengte van de flensplaat kort in Step 10.

Stap 2: Slip kritische boutsterkte op de flens (AISC 360-16 J3.8)

De flensplaatbouten moeten de flenskracht zonder slippen kunnen dragen. Deze bouten zijn slipkritisch omdat de flensplaat overmaatse gaten heeft, welke AISC 360-16 J3.2 staat alleen slipkritische verbindingen toe.

Waarbij [mathin] \phi = 0.85 [mathin] is de weerstandsfactor voor te grote gaten, [mathin] \mu = 0.5 [mathin] is de gemiddelde slipcoëfficiënt voor oppervlakken van klasse B, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin] relateert de gemiddelde geïnstalleerde voorspanning aan het gespecificeerde minimum, [mathin] h_{f} = 0.85 [mathin] is de vulfactor, [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin] is de minimale pretentie van a 1 in A490-bout uit Tabel J3.1, en dat is er [mathin] N_{s} = 1 [mathin] glijvlak:

[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 (6) [math]

[math] \phi R_{n} = 313.51\,kip [math]

DCR = 266.52 kip / 313.51 kip = 0.850 < 1.0, OK

J3.8 stelt de vulfactor in op 1.0 als er geen vulmiddel of één vulmiddel tussen de lagen zit, en 0.85 voor twee of meer. De W27x84 wel 0.2 in ondieper dan de W27x94, dus de flenzen zitten binnen het vlak van de flensplaten en moeten worden opgevuld. Het rapport ontwerpt die kant voor de 0.85 factor.

Stap 3: Boutlager en uitscheuring op de flensplaat (AISC 360-16 J3.10)

Slipkritische bouten moeten ook als lagerbouten werken, voor het geval het gewricht wegglijdt. Elke bout drukt op de rand van het gat in de plaat. De plaat vervormt bij het gat (bout lager, afgetopt bij 2.4 d t Fu) of scheurt een strook uit naar het volgende gat of naar het uiteinde van de plaat (uitscheuren, 1.2 lc t Fu).

De vrije afstand voor de eindbouten, met [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin] voor de extra grote gaten, is:

[math] l_{c1} = L_{eh,fp} – \frac{d_{h}}{2} = (2.875\,in) – \frac{(1.25\,in)}{2} = 2.25\,in [math]

Tussen de andere bouten:

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

De eindbout wordt in elk van de twee lijnen gebruikt [mathin] l_{c1} [mathin], en de andere vijf in elk lijngebruik [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 2.25\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right)(0.75\,in)(65\,ksi)(2) + \min\left(1.2 \times 1.75\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right)(0.75\,in)(65\,ksi)(2)(6 – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 943.31\,kip [math]

DCR = 266.52 kip / 943.31 kip = 0.283 < 1.0, OK

De eindbouten worden afgedekt door te lageren 2.4 d, omdat hun 2 7/8 de eindafstand is lang. De binnenste bouten worden beperkt door uitscheuren tussen de extra grote gaten.

Stap 4: Boutlager en uitscheuring op de balkflens (AISC 360-16 J3.10)

Dezelfde controle geldt voor de liggerflens, die standaard gaten heeft ([mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin]) en is 0.64 dik op de W27x84. De eindbouten zijn alleen 1 1/4 vanaf het uiteinde van de balk, dus uitscheuring regeert hen.

[math] l_{c1} = L_{eh,c} – \frac{d_{h}}{2} = (1.25\,in) – \frac{(1.125\,in)}{2} = 0.6875\,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_{f} F_{u}\, n_{r} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{f} F_{u}\, n_{r} \left( n_{c} – 1 \right) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times 0.6875\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right)(0.64\,in)(65\,ksi)(2) + \min\left(1.2 \times 1.875\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right)(0.64\,in)(65\,ksi)(2)(6 – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 753.48\,kip [math]

DCR = 266.52 kip / 753.48 kip = 0.354 < 1.0, OK

Stap 5: Blokschaar van de flensplaat (AISC 360-16 J4.3)

Langs de boutlijnen kan een blok van de flensplaat uitscheuren: afschuiving langs een lijn van gaten plus spanning over de plaat. Met twee boutlijnen zijn er drie manieren waarop dit kan gebeuren, en de zwakste regeert. Elk gat voegt toe 1/16 op schade tijdens het ponsen (B4.3), en [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin] voor de extra grote gaten.

L-patroon: één afschuifvlak, spanning over de bouten tot één rand

[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} = (0.75\,in) \times \left[ (2 – 2)(3\,in) + 5.5\,in + 2.25\,in – (2 – 0.5)(1.25\,in + 0.0625\,in) \right] = 4.3359\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = (0.75\,in) \times \left[ 2.875\,in + (6 – 1)(3\,in) \right] = 13.406\,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] = (0.75\,in) \times \left[ 2.875\,in + (5)(3\,in) – (5.5)(1.3125\,in) \right] = 7.9922\,in^{2} [math]

Met [mathin] U_{bs} = 1 [mathin] voor gelijkmatige spanning:

[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 7.9922 + 1 \times 65 \times 4.3359 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 13.406 + 1 \times 65 \times 4.3359 \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 445.15\,kip [math]

U-patroon: twee schuifvlakken, spanning tussen de boutlijnen

[math] A_{nt} = t_{fp} \left[ (n_{r} – 2)\, s_{r} + g_{a} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.75\,in) \times \left[ 0 + 5.5\,in – (1)(1.3125\,in) \right] = 3.1406\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2\, t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 26.813\,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] = 15.984\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 15.984 + 1 \times 65 \times 3.1406 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 26.813 + 1 \times 65 \times 3.1406 \right) = 620.65\,kip [math]

2L-patroon: twee schuifvlakken, spanning van elke boutlijn tot aan de rand

[math] A_{nt} = 2\, t_{fp} \left[ L_{ev,fp} – 0.5\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 2 \times (0.75\,in) \times \left[ 2.25\,in – 0.5 \times (1.3125\,in) \right] = 2.3906\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 15.984 + 1 \times 65 \times 2.3906 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 26.813 + 1 \times 65 \times 2.3906 \right) = 584.09\,kip [math]

Regelblokschaar

[math] \phi R_{n} = \min\left( 445.15\,kip,\, 620.65\,kip,\, 584.09\,kip \right) = 445.15\,kip [math]

DCR = 266.52 kip / 445.15 kip = 0.599 < 1.0, OK

Het L-patroon is bepalend omdat het slechts één afschuifvlak heeft.

Stap 6: Blokafschuiving van de liggerflens (AISC 360-16 J4.3)

De liggerflens kan op dezelfde manier uitscheuren. Het kritische blok is het 2L-patroon: de twee buitenste flensstroken schuiven langs de boutlijnen vanaf het liggeruiteinde en trekken onder spanning weg. De liggerflens is voorzien van standaard gaten, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin].

[math] A_{nt} = t_{f} \left[ b_{f} – g_{a} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.64\,in) \times \left[ 10\,in – 5.5\,in – (1)(1.125\,in + 0.0625\,in) \right] = 2.12\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2\, t_{f} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 2 \times (0.64\,in) \times \left[ 1.25\,in + (5)(3\,in) \right] = 20.8\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2\, t_{f} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 2 \times (0.64\,in) \times \left[ 16.25\,in – (5.5)(1.1875\,in) \right] = 12.44\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 12.44 + 1 \times 65 \times 2.12 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 20.8 + 1 \times 65 \times 2.12 \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 467.22\,kip [math]

DCR = 266.52 kip / 467.22 kip = 0.570 < 1.0, OK

Stap 7: Spanningsopwekking en breuk van de flensplaat (AISC 360-16 J4.1)

Op de spanflens, de flensplaat is een kort spanorgaan. Het bruto gedeelte ervan mag niet wijken, en het netgedeelte door de rij gaten mag niet scheuren.

Spanning levert op (Eq. J4-1)

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yp}\, t_{fp}\, b_{fp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.75\,in) \times (10\,in) = 337.5\,kip [math]

Spanning breuk (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 (0.75\,in) \times \left[ 10\,in – (2) \times (1.3125\,in) \right] = 269.65\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 337.5\,kip,\, 269.65\,kip \right) = 269.65\,kip [math]

DCR = 266.52 kip / 269.65 kip = 0.988 < 1.0, OK

Dit is de geldende controle voor de flensplaten. De extra grote gaten nemen 2.625 in uit een 10 in plaat, zodat de netto-sectiebreuk ruim onder de bruto-opbrengst blijft. Een bredere plaat is hier geen optie omdat de plaat al aansluit bij de 10 in flensbreedte, dus de oplossing is een dikkere plaat.

Stap 8: Spanningsbreuk van de balk met afschuifvertraging (AISC 360-16 D3, J4.1)

De flenskracht moet ook in de ligger terechtkomen. De helft van de balk, een WT gemaakt van één flens en de helft van het lijf, wordt behandeld als het trekelement. De bouten verbinden alleen de flens, dus het web blijft achter bij het oppikken van stress, en de afschuifvertragingsfactor U vermindert het effectieve netto oppervlak.

Uit tabel D3.1 geval 2, waar [mathin] \bar{y} = 3.5359\,in [mathin] is de afstand van de flens tot het zwaartepunt van de WT en l is de lengte van de verbinding, van de eerste boutkolom tot de laatste:

[math] U = 1 – \frac{\bar{y}}{l} = 0.76437 [math]

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

[math] \phi R_{n,tr} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.76437) \times \left[ 0.5 \times (24.7\,in^{2}) – (2) \times (1.125\,in + 0.0625\,in) \times (0.64\,in) \right] [math]

[math] \phi R_{n,tr} = 403.56\,kip [math]

DCR = 266.52 kip / 403.56 kip = 0.660 < 1.0, OK

Stap 9: Buigbreuk van de balk bij de flensboutgaten (AISC 360-16 F13.1)

De boutgaten halen materiaal uit de spanflens van de balk bij de verbinding. F13.1 controleert of deze gaten de buigsterkte van de ligger verminderen, en als ze dat doen, met hoeveel.

Bruto- en nettooppervlak van de spanflens

[math] A_{fg} = b_{f}\, t_{f} = (10\,in) \times (0.64\,in) = 6.4\,in^{2} [math]

[math] A_{fn} = A_{fg} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{f} = (6.4\,in^{2}) – (2) \times (1.1875\,in) \times (0.64\,in) = 4.88\,in^{2} [math]

Is er sprake van trekbreuk??

[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 (4.88\,in^{2}) = 317.2\,kip [math]

[math] Y_{t} F_{y} A_{fg} = (1) \times (50\,ksi) \times (6.4\,in^{2}) = 320\,kip [math]

Omdat [mathin] F_{u} A_{fn} \lt Y_{t} F_{y} A_{fg} [mathin] met een kleine marge, de nettoflens scheurt voordat de brutoflens meegeeft en de grenstoestand van trekbreuk is van toepassing.

Buigsterkte bij de gaten (Eq. F13-1)

[math] M_{n} = \frac{F_{u} A_{fn}}{A_{fg}}\, S_{x} = \frac{(65\,ksi) \times (4.88\,in^{2})}{(6.4\,in^{2})} \times (213.65\,in^{3}) = 882.4\,kip\text{-}ft [math]

Als flenskracht, om mee te vergelijken [mathin] P_{flange} [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \frac{\phi\, M_{n}}{d – t_{f}} = \frac{(0.9) \times (882.4\,kip\text{-}ft)}{(26.7\,in) – (0.64\,in)} = 365.69\,kip [math]

DCR = 266.52 kip / 365.69 kip = 0.729 < 1.0, OK

Stap 10: Druksterkte van de flensplaat (AISC 360-16 J4.4)

Op de drukflens is de flensplaat een korte kolom over de opening tussen de liggeruiteinden. Als het maar stevig genoeg is, het bereikt zijn vloeibelasting zonder te knikken, en AISC 360-16 Met J4.4 kunt u de volledige hoofdstuk E-kolomcontrole overslaan.

De ongeschoorde lengte is [mathin] L_{b} = 3.5\,in [mathin], de afstand tussen de eerste boutkolommen aan weerszijden van de verbinding: 1.25 op randafstand, de 1 in de kloof, en 1.25 weer binnen. Met [mathin] K = 1.2 [mathin] (Commentaartabel C-A-7.1, rotatie vast aan beide uiteinden, vertaling gratis in één) en [mathin] r = t_{fp} / \sqrt{12} [mathin] voor een rechthoekig bord:

[math] \frac{K L}{r} = \frac{(1.2) \times (3.5\,in)}{(0.75\,in) / \sqrt{12}} = 19.4 \le 25 [math]

Aangezien KL/r niet meer is dan 25, Eq. J4-6 is van toepassing:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{yp}\, t_{fp}\, b_{fp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.75\,in) \times (10\,in) = 337.5\,kip [math]

DCR = 266.52 kip / 337.5 kip = 0.790 < 1.0, OK

Stap 11: Flensplaatverbinding aan de W27x94-zijde

De rechterkant van de las draagt ​​hetzelfde 266.52 kipflenskracht door dezelfde plaat, maar in een W27x94 met een dikkere flens (0.745 in) en één boutkolom minder (vijf). Elke check-in stappen 1 naar 10 wordt herhaald met die waarden, en de detailleringstabel is identiek.

De slipcheck is degene die het meest verandert. Het rapport gebruikt [mathin] h_{f} = 1 [mathin] aan deze kant, de J3.8-waarde voor geen vulmiddel of één vulmiddel, en vijf boutkolommen:

[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (1) \times (64\,kip) \times (1) \times (2) \times (5) = 307.36\,kip [math]

DCR = 266.52 kip / 307.36 kip = 0.867 < 1.0, OK

Buigbreuk maakt gebruik van de W27x94 flens- en sectiemodulus:

[math] A_{fg} = (10\,in)(0.745\,in) = 7.45\,in^{2}, \quad A_{fn} = 5.6806\,in^{2} [math]

[math] F_{u} A_{fn} = 369.24\,kip \lt Y_{t} F_{y} A_{fg} = 372.5\,kip [math]

[math] M_{n} = \frac{(65\,ksi) \times (5.6806\,in^{2})}{(7.45\,in^{2})} \times (242.89\,in^{3}) = 1003.2\,kip\text{-}ft [math]

[math] \phi R_{n} = \frac{(0.9) \times (1003.2\,kip\text{-}ft)}{(26.9\,in) – (0.745\,in)} = 414.24\,kip [math]

De andere rechterkant is het resultaat:

De rechterkant heeft vijf boutkolommen tegen zes aan de linkerkant, dus de slip- en blokafschuifverhoudingen zijn hoger. De balkcontroles zijn lager omdat de W27x94 flens dikker is. Flensplaatspanning is hetzelfde 0.988 aan beide kanten, omdat het alleen van de plaat afhangt.

Een deel 2: de lijfplaatverbinding

Stappen 12 naar 21 controleer de twee lijfplaten en het W27x84 lijf aan de linkerkant, voor de 250 kipschaar en de 135.34 axiale kracht van het kipweb. Stap 22 bedekt de zijde W27x94. Omdat het web zowel axiale belasting als afschuiving draagt, de lager- en blokschuifcontroles worden in elke richting uitgevoerd en vervolgens gecombineerd.

Stap 12: Detaillering van limieten voor de lijfplaatbouten (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

De lay-out van de lijfbouten moet aan dezelfde afstands- en randafstandsregels voldoen als de flens, en de lijfplaten moeten diep genoeg zijn om het liggerlijf te stabiliseren, maar tussen de flenzen passen.

De horizontale korte sleuven in de plaat lopen loodrecht op de verticale eindrand van de plaat, dus tabel J3.5 voegt toe 1/8 in de horizontale randafstand, geven 1.375 in. De verticale randafstand blijft op de tabel J3.4-waarde van 1.25 in.

DCR = 1.000 ≤ 1.0, OK

Beide plaatrandafstanden liggen op het codeminimum. Dat houdt de lijfplaten compact, wat van belang is voor de compressiecontrole in Step 21.

Stap 13: Slip kritische boutsterkte op het web (AISC 360-16 J3.8)

De lijfbouten dragen samen de afschuifkracht en de axiale kracht van het lijf over, dus de slipcheck gebruikt hun resultaat, 284.28 kip. De bouten zijn slipkritisch omdat de platen korte sleuven hebben die parallel lopen aan de axiale belasting.

Waarbij [mathin] \phi = 0.85 [mathin] voor korte sleuven parallel aan de belasting, [mathin] \mu = 0.3 [mathin] voor verkleurde oppervlakken van klasse A, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin], [mathin] h_{f} = 1 [mathin], [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin], en [mathin] N_{s} = 2 [mathin] glijvlakken omdat er aan elke zijde van het lijf een lijfplaat zit:

[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 (0.3) \times (1.13) \times (1) \times (64\,kip) \times (2) \times (5) \times (2) [math]

[math] \phi R_{n} = 368.83\,kip [math]

DCR = 284.28 kip / 368.83 kip = 0.771 < 1.0, OK

Twee slipvlakken verdubbelen de slipweerstand van elke bout, dus tien bouten zijn voldoende, zelfs met de lagere slipcoëfficiënt van klasse A.

Stap 14: Boutlager op de lijfplaten (AISC 360-16 J3.10)

De gaten in de lijfplaat worden in twee richtingen tegelijk belast: naar beneden door de afschuiving en langs de balk door de axiale kracht. Boutlager en uitscheuring worden in elke richting afzonderlijk gecontroleerd, gebruik makend van de vrije afstanden die in die richting gelden, en dan gecombineerd. Beide platen werken samen, dus de dikte is [mathin] 2t_{wp} = 1\,in [mathin].

Afschuifrichting

Aan de overkant van de gleuf, de gatafmeting is [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin]. De onderste bout in elke kolom scheurt naar de onderkant van de plaat, en de anderen naar het gat eronder:

[math] l_{c1} = L_{ev,wp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.25\,in) – \frac{(1.125\,in)}{2} = 0.6875\,in, \quad l_{c2} = s_{r} – d_{h} = (3\,in) – (1.125\,in) = 1.875\,in [math]

De beugel telt één kolom met bouten op, en [mathin] C / n_{r} [mathin] schaalt het op naar de hele groep. De belasting is concentrisch, dus de boutgroepcoëfficiënt C is het aantal bouten, 10:

[math] \phi R_{n} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) 2t_{wp} F_{up} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) 2t_{wp} F_{up} \left( n_{r} – 1 \right) \right] \frac{C}{n_{r}} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times 0.6875\,in,\, 2.4\,in\right)(1\,in)(65\,ksi) + \min\left(1.2 \times 1.875\,in,\, 2.4\,in\right)(1\,in)(65\,ksi)(5 – 1) \right] \times \frac{10}{5} = 957.94\,kip [math]

DCR = 250 kip / 957.94 kip = 0.261 < 1.0, OK

Axiale richting

Langs de gleuf, de gatafmeting is [mathin] d_{h} = 1.3125\,in [mathin]. De buitenste bout in elke rij scheurt naar de eindrand van de plaat:

[math] l_{c1} = L_{eh,wp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.375\,in) – \frac{(1.3125\,in)}{2} = 0.71875\,in, \quad l_{c2} = s_{c} – d_{h} = (3\,in) – (1.3125\,in) = 1.6875\,in [math]

[math] \phi R_{n} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) 2t_{wp} F_{up} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) 2t_{wp} F_{up} \left( n_{c} – 1 \right) \right] \frac{C}{n_{c}} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times 0.71875\,in,\, 2.4\,in\right)(1\,in)(65\,ksi) + \min\left(1.2 \times 1.6875\,in,\, 2.4\,in\right)(1\,in)(65\,ksi)(2 – 1) \right] \times \frac{10}{2} = 703.83\,kip [math]

DCR = 135.34 kip / 703.83 kip = 0.192 < 1.0, OK

Interactie

De twee richtingen worden gecombineerd als een som van kwadraten, waarbij de draagkracht wordt beschouwd als een cirkelvormige interactie voor een bout die onder een hoek wordt geladen:

[math] \left( \frac{V_{u}}{\phi R_{n,v}} \right)^{2} + \left( \frac{P_{web}}{\phi R_{n,a}} \right)^{2} = \left( \frac{250}{957.94} \right)^{2} + \left( \frac{135.34}{703.83} \right)^{2} = 0.10508 [math]

DCR = 0.105 < 1.0, OK

Stap 15: Boutlager op het balklijf (AISC 360-16 J3.10)

Het liggerlijf is voorzien van standaard gaten, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], en is alleen 0.46 dik op de W27x84, dus het is zwakker in lager dan het paar platen.

Afschuifrichting

Onder elke lijfbout bevindt zich een ander gat of een lang stuk lijf tot aan de onderste flens, dus elke bout gebruikt de vrije afstand tussen de gaten, [mathin] l_{c2} = 1.875\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{w} F_{u}\, C = (0.75) \times \min\left(2.25\,in,\, 2.4\,in\right) \times (0.46\,in) \times (65\,ksi) \times (10) = 504.56\,kip [math]

DCR = 250 kip / 504.56 kip = 0.495 < 1.0, OK

Axiale richting

Langs de balk, de boutkolom die zich het dichtst bij het liggeruiteinde bevindt, scheurt er naar toe uit, met [mathin] l_{c1} = L_{eh,c} – d_{h}/2 = 0.6875\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{w} F_{u} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{w} F_{u} \left( n_{c} – 1 \right) \right] \frac{C}{n_{c}} = 344.78\,kip [math]

DCR = 135.34 kip / 344.78 kip = 0.393 < 1.0, OK

Interactie

[math] \left( \frac{250}{504.56} \right)^{2} + \left( \frac{135.34}{344.78} \right)^{2} = 0.39957 [math]

DCR = 0.400 < 1.0, OK

Stap 16: Blokafschuiving van de lijfplaten (AISC 360-16 J4.3)

Onder de schaar kan een blok van de lijfplaten uitscheuren, onder de axiale kracht, of onder beide. Elke richting wordt gecontroleerd met een eigen uitscheurpatroon, en de twee verhoudingen worden op dezelfde manier gecombineerd als voor lager.

Afschuifbelasting

Het blok schuift langs de binnenste boutkolom naar de onderkant van de platen en scheurt onder spanning over de onderste rij naar het plaatuiteinde. Het spanningsgebied maakt gebruik van de sleuflengte, [mathin] d_{h} = 1.3125\,in [mathin], en het afschuifgebied gebruikt de sleufbreedte, 1.125 in:

[math] A_{nt} = 2t_{wp} \left[ (n_{c} – 1)\, s_{c} + L_{eh,wp} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1\,in) \times \left[ (1)(3\,in) + 1.375\,in – 1.5(1.375\,in) \right] = 2.3125\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2t_{wp} \left[ L_{ev,wp} + (n_{r} – 1)\, s_{r} \right] = 13.25\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{wp} \left[ d_{wp} – L_{ev,wp} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 7.9062\,in^{2} [math]

Bij twee boutkolommen is de trekspanning over het blok niet uniform, Dus [mathin] U_{bs} = 0.5 [mathin], zoals de AISC-handleiding gebruikt voor boutgroepen met meerdere kolommen:

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 7.9062 + 0.5 \times 65 \times 2.3125 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 13.25 + 0.5 \times 65 \times 2.3125 \right) = 287.62\,kip [math]

DCR = 250 kip / 287.62 kip = 0.869 < 1.0, OK

Axiale belasting

Onder axiale belasting, het rapport controleert twee patronen. In het L-patroon, het blok scheurt onder spanning langs de boutrijen en uit de onderrand, en schaart langs de bovenste boutrij tot aan het plaatuiteinde:

[math] A_{nt} = 2t_{wp} \left[ (n_{r} – 1)\, s_{r} + L_{ev,wp} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 7.9063\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2t_{wp} \left[ L_{eh,wp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 4.375\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{wp} \left[ L_{wp} – L_{eh,c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1\,in) \times \left[ 5.625\,in – 1.25\,in – 1.5(1.375\,in) \right] = 2.3125\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,L} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 2.3125 + 1 \times 65 \times 7.9063 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 4.375 + 1 \times 65 \times 7.9063 \right) = 453.07\,kip [math]

In de U (of C) patroon, het blok tussen de bovenste en onderste boutrijen wordt eruit getrokken, afschuiving langs beide buitenste rijen:

[math] A_{nt} = 2t_{wp} \left[ (n_{r} – 1)\, s_{r} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 7.25\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2 \cdot 2t_{wp} \left[ L_{eh,wp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 8.75\,in^{2}, \quad A_{nv} = 2 \cdot 2t_{wp} \left[ (n_{c} – 1)\, s_{c} + L_{eh,wp} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 4.625\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,U} = 488.72\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 453.07\,kip,\, 488.72\,kip \right) = 453.07\,kip [math]

DCR = 135.34 kip / 453.07 kip = 0.299 < 1.0, OK

Interactie

[math] \left( \frac{250}{287.62} \right)^{2} + \left( \frac{135.34}{453.07} \right)^{2} = 0.84471 [math]

DCR = 0.845 < 1.0, OK

Alleen al de afschuifterm draagt ​​bij 0.755 van de 0.845.

Stap 17: Blokschuifkracht van het liggerlijf (AISC 360-16 J4.3)

Onder axiale belasting, een blok van het balklijf rond de bouten kan uit het balkuiteinde worden getrokken: spanning tussen de bovenste en onderste boutrijen, en breek langs beide rijen tot het einde van de balk. Dit is het C-patroon.

[math] A_{nt} = t_{w} \left[ (n_{r} – 1)\, s_{r} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 3.335\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2t_{w} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 3.91\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{w} \left[ (n_{c} – 1)\, s_{c} + L_{eh,c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 2.2713\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 2.2713 + 1 \times 65 \times 3.335 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 3.91 + 1 \times 65 \times 3.335 \right) = 229.02\,kip [math]

DCR = 135.34 kip / 229.02 kip = 0.591 < 1.0, OK

Stap 18: Meegeven door afschuiving en breuk door afschuiving van de lijfplaten (AISC 360-16 J4.2)

De twee lijfplaten dragen het volledige materiaal 250 kipschaar over de las. Hun bruto doorsnede mag niet meegeven bij afschuiving, en hun netto gedeelte door de boutgaten mag niet scheuren.

Scheeropbrengst (Eq. J4-3)

[math] A_{gv} = d_{wp} \times 2t_{wp} = (14.5\,in) \times (1\,in) = 14.5\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{yp}\, A_{gv} = (1) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (14.5\,in^{2}) = 435\,kip [math]

Scheerbreuk (Eq. J4-4)

[math] A_{nv} = 2t_{wp} \left[ d_{wp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1\,in) \times \left[ 14.5\,in – 5 \times (1.1875\,in) \right] = 8.5625\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sr} = \phi\, 0.6\, F_{up}\, A_{nv} = (0.75) \times 0.6 \times (65\,ksi) \times (8.5625\,in^{2}) = 250.45\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 435\,kip,\, 250.45\,kip \right) = 250.45\,kip [math]

DCR = 250 kip / 250.45 kip = 0.998 < 1.0, OK

Dit is de belangrijkste controle van de gehele liggerverbinding. Vijf gaten verwijderen 41% van de plaatdiepte, dus de afschuifbreuk van het netgedeelte ligt ver onder de afschuifopbrengst. Een andere rij bouten of een diepere plaat zou het nettooppervlak direct vergroten.

Stap 19: Spanningsopwekking en breuk van de lijfplaten (AISC 360-16 J4.1)

Onder axiale spanning, de lijfplaten dragen de 135.34 kipwebkracht over het gewricht als trekorgaan.

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yp}\, 2t_{wp}\, d_{wp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (1\,in) \times (14.5\,in) = 652.5\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{up}\, 2t_{wp} \left[ d_{wp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (1\,in) \times \left[ 14.5\,in – 5 \times (1.1875\,in) \right] = 417.42\,kip [math]

DCR = 135.34 kip / 417.42 kip = 0.324 < 1.0, OK

Stap 20: Spanningsbreuk van het liggerlijf met afschuifvertraging (AISC 360-16 D3, J4.1)

De axiale kracht van het lijf moet ook in de balk terechtkomen. Hier verbinden de bouten alleen het web, dus de flenzen blijven achter bij het opnemen van spanning. Het hele brede flensgedeelte is het trekorgaan, en de schuifvertragingsfactor wordt gebruikt [mathin] \bar{x} = 1.3614\,in [mathin], de afstand van het web tot het zwaartepunt van de helft van de sectie, over de 3 qua aansluitlengte:

[math] U = 1 – \frac{\bar{x}}{l} = 0.54639 [math]

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{u}\, U \left[ A – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{w} \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.54639) \times \left[ 24.7\,in^{2} – 5 \times (1.1875\,in) \times (0.46\,in) \right] = 585.17\,kip [math]

DCR = 135.34 kip / 585.17 kip = 0.231 < 1.0, OK

Stap 21: Druksterkte van de lijfplaten (AISC 360-16 J4.4, E3)

Onder axiale druk overspannen de lijfplaten de opening tussen de liggeruiteinden als korte kolommen. Elke plaat kan op zichzelf knikken, dus de draaistraal is die van één 1/2 in plaat, terwijl het gebied dat van beide platen is.

Met [mathin] K = 1.2 [mathin] en [mathin] L_{b} = 3.5\,in [mathin], dezelfde ongeschoorde lengte als de flensplaten:

[math] \frac{K L}{r} = \frac{(1.2) \times (3.5\,in)}{(0.5\,in) / \sqrt{12}} = 29.098 \gt 25 [math]

KL/r staat hierboven 25, dus J4.4 stuurt de platen naar hoofdstuk E. De slankheid zit hieronder [mathin] 4.71\sqrt{E/F_{y}} = 113.43 [mathin], dus vgl. E3-2 is van toepassing:

[math] F_{e} = \frac{\pi^{2} E}{\left( KL/r \right)^{2}} = \frac{\pi^{2} \times (29000\,ksi)}{(29.098)^{2}} = 338.03\,ksi [math]

[math] F_{cr} = 0.658^{F_{y}/F_{e}} F_{y} = 0.658^{(50/338.03)} \times (50\,ksi) = 46.998\,ksi [math]

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{cr}\, 2t_{wp}\, d_{wp} = (0.9) \times (46.998\,ksi) \times (1\,in) \times (14.5\,in) = 613.33\,kip [math]

DCR = 135.34 kip / 613.33 kip = 0.221 < 1.0, OK

De 1/2 in lijfplaten zijn dunner dan de 3/4 in flensplaten, dus steken ze de KL/r = over 25 limiet over hetzelfde 3.5 in lengte. Het knikken duurt slechts ongeveer 6% van de vloeigrens bij deze slankheid.

Stap 22: Lijfplaatverbinding aan de W27x94-zijde

De lijfplaten en de boutindeling zijn aan de rechterkant hetzelfde, dus de plaat controleert (invloed op de platen, blokafschuiving van de platen, schuintrekken, spanning en compressie) geven dezelfde resultaten als links. De balkwebcontroles veranderen omdat het W27x94-web dat wel is 0.49 dik, en de slipcheck gebruikt [mathin] h_{f} = 0.85 [mathin] aan deze kant:

[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.3) \times (1.13) \times (0.85) \times (64\,kip) \times (2) \times (5) \times (2) = 313.51\,kip [math]

DCR = 284.28 kip / 313.51 kip = 0.907 < 1.0, OK

Samenvatting van ontwerpcontroles

Flensplaatverbinding

Webplaatverbinding

De balkverbinding doorstaat elke controle. Afschuifbreuk van de lijfplaten is van toepassing op 0.998 aan beide kanten, en spanningsbreuk van de flensplaten is de volgende 0.988. Beide zijn netdoorsnedecontroles via de boutgaten, dus de platen, niet de bouten of de balken, zijn wat deze splitsing beperkt. De detailleringsverhoudingen van 1.000 betekent dat de randafstanden zich op het codeminimum bevinden, niet dat de verbinding overbelast is.

Wat u moet wijzigen als een controle mislukt

• Scheerbreuk van lijfplaat of blokschaar: voeg een boutenrij toe en maak de lijfplaten dieper, of gebruik dikkere platen.
• Spanningsbreuk flensplaat: gebruik een dikkere flensplaat. De plaat is al zo breed als de liggerflens, dus breedte is niet beschikbaar.
• Slip van de flens- of lijfbouten: voeg een boutkolom toe, verander naar een klasse B-oppervlak op internet, of verminder het aantal vulstoffen zodat de vulfactor omhoog gaat 1.0.
• Blokschaar of lager op de liggerflens of het lijf: vergroot de randafstand aan het liggeruiteinde, of voeg boutkolommen toe om de afschuifvlakken te verlengen.
• Balkspanning of buigbreuk bij de gaten: deze zijn afhankelijk van de ligger en de gatenindeling, gebruik dus minder gaten over de flens, of verplaats de las naar een punt met een lager moment.
• Plaatcompressie: verkort de niet-verstevigde lengte door de opening of de randafstand van de balk te verkleinen, of gebruik dikkere platen om KL/r naar beneden te brengen.

Veel Gestelde Vragen

Hoe wordt de belasting verdeeld tussen de flensplaten en de lijfplaten bij een liggerverbinding?

De lijfplaten dragen alle schuifkracht. De axiale belasting wordt opgesplitst per oppervlakte: het web neemt zijn deel van het bruto oppervlak in beslag, hier 135.34 kip van de 300 kip, en de flenzen nemen de rest, elk de helft. Het moment gaat volledig naar de flenzen als trek- en drukkoppel. In dit voorbeeld draagt ​​elke flensplaat 266.52 kip.

Waarom zijn de verbindingsbouten slipkritiek??

De flensplaten hebben overmaatse gaten en de lijfplaten hebben korte sleuven evenwijdig aan de axiale belasting. Beide geven de montageruimte de ruimte om de balken in elkaar te passen, en AISC 360-16 J3.2 staat deze gaten alleen toe in slipkritische verbindingen. Slipkritische bouten zorgen er ook voor dat de verbinding niet beweegt wanneer het moment of de axiale kracht omkeert, zodat de straal zich als continu gedraagt.

Waarom combineert de lijfplaatcontrole afschuivings- en axiale resultaten??

De lijfbouten worden diagonaal belast, door de verticale afschuiving en de horizontale axiale kracht tegelijkertijd. Het rapport controleert de lager- en blokafschuiving in elke richting afzonderlijk, telt vervolgens de kwadraten van de twee verhoudingen op. Hieronder een resultaat 1.0 betekent dat de gecombineerde belasting zich binnen de cirkelvormige interactiecurve bevindt. De slipcheck gebruikt de resulterende kracht direct.

Waarom is er een opening tussen de uiteinden van de ligger??

De 1 in de opening geeft erectietolerantie, de balken hoeven dus niet op exacte lengte te worden gezaagd. Omdat de uiteinden elkaar niet raken, er vindt geen compressie plaats via directe lagering en alles gaat via de lasplaten. De opening bepaalt ook de ongeschoorde lengte van de platen voor de compressiecontrole.

Wat gebeurt er als de twee balken verschillende dieptes hebben??

De flenzen van de ondiepere ligger bevinden zich in het vlak van de flensplaten, dus er worden vulstoffen of vulplaten ingepakt om het verschil te compenseren. Vulstoffen verminderen de slipweerstand, daarom is AISC 360-16 J3.8 gebruikt een vulfactor van 0.85 wanneer er twee of meer zijn. In dit voorbeeld wordt ook de hefboomarm van de ondiepere ligger gebruikt om de flenskracht te bepalen, wat de grootste kracht oplevert.

Volgt dit voorbeeld de AISC 15e editie of de AISC 16e editie Manual?

Het volgt AISC 360-16 en de AISC-handleiding 15e editie, die rond die specificatie is geschreven. De AISC 16e editie handleiding past bij de latere 360-22 Specificatie. Clausulenummers en enkele bepalingen, inclusief de vulfactor voor slipkritische bouten, gewijzigd in de nieuwere editie, controleer dus de referenties met de editie die uw project gebruikt.

Hoe zou dit veranderen voor AISC ASD in plaats van LRFD?

De grenstoestanden en nominale sterkten zijn hetzelfde. Met AISC ASD vergelijkt u krachten op serviceniveau met de nominale sterkte gedeeld door een veiligheidsfactor in plaats van te vermenigvuldigen met een weerstandsfactor. Een weerstandsfactor van 0.75 wordt een veiligheidsfactor 2.00, 0.90 wordt 1.67, en 1.00 wordt 1.50. Ook de belastingscombinaties veranderen, zodat de flens- en lijfkrachten lager zijn.

Ontwerp gratis een balkverbindingsverbinding

Elk getal op deze pagina komt uit één oplossing. Kies de liggerverbindingsconfiguratie, voer je twee balken in, de platen, bouten, moment, schuif- en axiale belasting, en bekijk elk van deze controles in uw browser. Er valt niets te installeren.

ONTWERP GRATIS EEN VERBINDING

De SkyCiv Connection Design-module is de verbindingsontwerpsoftware achter dit voorbeeld. Het geeft u het volledige rekenrapport met elke vergelijking en uw getallen erin, zoals de bovenstaande stappen, plus elke capaciteit en DCR, voor AISC 360-16 (LRFD en ASS) en AS 4100:2020. De bout rekenmachine omvat zelf controles van boutgroepen.

AANKOOP VERBINDINGSONTWERMODULE

Referenties

• AISC 360-16, Specificatie voor constructieve stalen gebouwen: B4.3, D3 (Tabel D3.1), E3 (Eq. E3-2, E3-4), F13.1 (Eq. F13-1), J3.2, J3.3, J3.4 (Tabel J3.4), J3.5 (Tabel J3.5), J3.8 (Eq. J3-4, Tabel 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); Commentaartabel C-A-7.1.
• AISC-handleiding voor staalconstructie, 15e editie: Een deel 1 sectie-eigenschappen.
• Ontwerp van staalverbindingen met AISC 360-16
• Bouten in SkyCiv-verbindingsontwerp