Ontwerp van kolomverbindingsverbinding

Ontwerp van kolomsplitsingsverbinding volgens AISC 360 begint met één vraag: is de verbinding klaar om te dragen? Als de kolomuiteinden zijn gefreesd en geschikt zijn om te dragen, de axiale compressie gaat rechtstreeks van de bovenste kolom naar de onderste, en de lasplaten hoeven alleen maar het moment te dragen, de afschuiving en eventuele spanning. De flensplaten dragen het moment als trek- en drukkoppel, de lijfplaten dragen de schaar, en elke boutgroep, plaat- en kolomsectie op dat pad wordt boven en onder de verbinding gecontroleerd.

Deze pagina werkt van begin tot eind via één echte geschroefde kolomsplitsing: een W14x90 bovenste kolom gesplitst aan een W14x211 onderste kolom, met 1000 kip van compressie, 50 Kip van spanning, een 150 kipschaar en een 100 kip-ft moment, ontworpen voor AISC 360-16 LRFD en de AISC Manual 15e editie. Elke flens heeft een 1/2 binnen door 14.5 in flensplaat met zes 1 in A490 slipkritische bouten aan elke kant van de verbinding, twee boutlijnen op een 11.5 in maat met drie rijen. Het web heeft een paar 7/8 in webplaten, 6 breed, met vier 1 in A490-slipkritische bouten aan elke kant. 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 kolomsplitsingsverbinding??

Een kolomsplitsing verbindt twee stukken kolom van begin tot eind. Kolommen worden doorgaans om de twee of drie verdiepingen gesplitst, iets boven vloerniveau, want dat is net zo lang als een kolom in één stuk kan worden vervoerd en opgebouwd. Het gedeelte wordt vaak lichter naarmate het gebouw omhoog gaat, wat hier het geval is: de zware W14x211 eronder draagt ​​de verdiepingen erboven, en de W14x90 hierboven heeft minder.

In een geschroefde kolomverbinding, flensplaten overlappen de verbinding aan de buitenkant van beide flenzen, en een paar lijfplaten die over het lijf lopen. De twee kolommen hebben verschillende dieptes, dus vulstoffen of vulplaten vullen de opening tussen de ondiepere kolom en de platen op. U kunt deze configuratie controleren in de rekenmachine voor kolomsplitsingsverbindingen. De flens- en lijfplaten worden net zo gecontroleerd als die van a balkverbinding, als de rekenmachine voor geschroefde verbindingsverbindingen bedekt eenvoudiger overlappingsverbindingen.

Verhoging van de flensverbinding. De 1/2 in flensplaat heeft twee boutlijnen op een 11 1/2 in maat, 1 1/2 in vanaf elke plaatrand, en drie rijen bouten aan elke kant van de verbinding 3 qua afstand, met 1 3/4 in eindafstanden. De kolomuiteinden zijn geschikt om te dragen.

Sectie A-A. De 7/8 in webplaten zitten aan beide zijden van het web (NS/FS), met twee rijen van twee bouten aan elke kant van de verbinding 3 in afstand en 1 1/2 in rand- en eindafstanden. Vulplaten vullen elke opening tussen de kolommen en de platen.

Ontwerp van kolomverbindingsverbinding: de stappen in één oogopslag

Eerst worden de ladingen gesplitst: compressie gaat naar het lager, en het moment, spanning en schuifkracht gaan naar de platen. Vervolgens wordt de flensplaatverbinding gecontroleerd bij de onderste kolom en bij de bovenste kolom, gevolgd door de lijfplaatverbinding.

1. Controleer de detailleringslimieten voor de flensplaatbouten.
2. Zoek de vulfactor en controleer de slip van de slipkritische flensbouten.
3. Controleer de boutlagering en uitscheuring op de flensplaat.
4. Controleer de boutlagers en uitscheuringen op de kolomflens.
5. Controleer de blokafschuiving van de flensplaat op drie uitscheurpatronen.
6. Controleer de blokafschuiving van de kolomflens.
7. Controleer de spanningsoverdracht en breuk van de flensplaat.
8. Controleer spanningsbreuk van de kolom, met schuifvertraging.
9. Controleer de buigbreuk van de kolom bij de flensboutgaten.
10. Controleer de flensplaat op compressie.
11. Herhaal de flenscontroles voor de bovenste kolom.
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 kolomlijf 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 kolomlijf 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 spanningsbreuk van het kolomlijf, met schuifvertraging.
21. Controleer de lijfplaten in compressie.
22. Herhaal de webcontroles voor de bovenste kolom.

Ontwerp invoer voor dit voorbeeld

De ontwerpcode is AISC 360-16 LRFD. Sectie-eigenschappen komen uit de AISC-handleiding.

 

 

 

In een kolom worden de bouten langs de staaf uitgelegd, die verticaal is. Het rapport behoudt de naamgeving van de liggerverbinding, dus de “kolommen vastschroeven” van de flensverbinding zijn de drie rijen bouten op elke kolom gestapeld, als de “horizontale” randafstand is de eindafstand tot het plaatuiteinde of het kolomuiteinde.

De randafstanden over de flens zijn afkomstig van de meter. De 14.5 in plaat met een 11.5 in gagebladeren [mathin] (14.5 – 11.5)/2 = 1.5\,in [mathin] aan elke kant, en dat geldt ook voor de 14.5 in flens van de W14x90. De onderste kolom gebruikt de W14x211-details met flensbreedte van 15 3/4 in, Dus [mathin] L_{ev,c} = (15.75 – 11.5)/2 = 2.125\,in [mathin].

Hoe de belastingen worden gesplitst in een kolomsplitsing

De kolomuiteinden zijn gefreesd en geschikt om te dragen, dat is de opmerking over de hoogte. AISC 360-16 J1.4 zorgt ervoor dat compressie door een afgewerkte lagerverbinding kan gaan, zodat de lasplaten het niet hoeven te dragen. De draagkracht van het gefreesde oppervlak gebruikt J7, met het draagoppervlak van de kleinere kolom:

[math] C_{u,brg} = \min\left( C_{u},\, \phi\, 1.8\, F_{y}\, A_{brg} \right) = \min\left( (1000\,kip),\, (0.75) \times 1.8 \times (50\,ksi) \times (26.125\,in^{2}) \right) = 1000\,kip [math]

Het draagvlak van 26.125 in² zijn de twee flenzen en het lijf van de W14x90 gezien de nominale afmetingen, [mathin] 2 \times 14.5 \times 0.71 + (14 – 2 \times 0.71) \times 0.44 = 26.125\,in^{2} [mathin], dus laat het de filets weg die de 26.5 in² getabelleerd gebied omvat. Alle 1000 Een stukje compressie gaat in het lager, dus de resterende compressie voor de lijfplaten is nul:

[math] C_{web} = 0\,kip [math]

Het moment wordt omgezet in een flenskrachtkoppel met behulp van de hefboomarm van de ondiepere bovenste kolom, [mathin] d – t_{f} = 14 – 0.71 = 13.29\,in [mathin]. De compressieflenskracht is alleen het momentkoppel, omdat er geen compressie overblijft van het lager:

[math] C_{flange} = \frac{C_{u} – C_{u,brg} – C_{web}}{2} + \frac{M_{u}}{d_{uc} – t_{f,uc}} = \frac{(1000\,kip) – (1000\,kip) – (0\,kip)}{2} + \frac{(100\,kip\text{-}ft)}{(14\,in) – (0.71\,in)} = 90.293\,kip [math]

Spanning kan niet door het lager gaan, het wordt dus gedeeld tussen de flenzen en het lijf. Het web neemt het aandeel van de 50 kip geproportioneerd met het weboppervlak over het brutooppervlak, [mathin] T_{web} = 9.9423\,kip [mathin], en de flenzen nemen de rest, elk de helft:

[math] T_{flange} = \frac{T_{u} – T_{web}}{2} + \frac{M_{u}}{d_{uc} – t_{f,uc}} = \frac{(50\,kip) – (9.9423\,kip)}{2} + \frac{(100\,kip\text{-}ft)}{(14\,in) – (0.71\,in)} = 110.32\,kip [math]

[math] P_{flange} = \max\left( T_{flange},\, C_{flange} \right) = \max\left( (110.32\,kip),\, (90.293\,kip) \right) = 110.32\,kip [math]

De lijfplaten dragen de volledige afschuiving plus het lijfaandeel van de spanning. Hun resultaat wordt gebruikt voor de slipcontrole van de lijfbouten:

[math] P_{web} = 9.9423\,kip, \quad R_{u} = \sqrt{V_{u}^{2} + P_{web}^{2}} = \sqrt{(150\,kip)^{2} + (9.9423\,kip)^{2}} = 150.33\,kip [math]

Lager maakt hier een groot verschil. Zonder, elke flensplaat zou de helft van de flensplaat moeten dragen 1000 kip bovenop het tweede stel, welke dit 1/2 in plaat en zes bouten konden het niet doen. De fit-to-bear-notitie op de tekening maakt deel uit van het ontwerp, geen fabricagedetail.

Een deel 1: Flensplaatverbinding aan de onderste kolom

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

De flensbouten moeten ver genoeg uit elkaar geplaatst worden om vast te kunnen draaien en dicht genoeg bij elkaar om als groep te kunnen functioneren, en elke bout heeft voldoende randafstand nodig op zowel de plaat als de kolomflens.

Het bord heeft extra grote gaten, dus tabel J3.5 voegt toe 1/8 in Tabel J3.4 minimale randafstand van 1.25 in, geven 1.375 op de plaat. De kolomflens is voorzien van standaard gaten en sluitstukken 1.25 in.

DCR = 1.375 in / 1.5 in = 0.917 < 1.0, OK

De randafstand over de flensplaat is bepalend. Met een 11.5 in maat op a 14.5 in plaat, elke boutlijn zit 1.5 vanaf de rand van de plaat, enkel en alleen 1/8 in meer dan het minimum aan overmaatse gaten.

Stap 2: Slipkritische boutsterkte op de flens (AISC 360-16 J3.8, Handmatige tabel 14-3)

De platen hebben extra grote gaten, welke AISC 360-16 J3.2 is alleen toegestaan ​​in slipkritische verbindingen. De boutgroep moet de flenskracht weerstaan ​​door wrijving, zonder in het lager te glijden. Vulstoffen tussen de plaat en de kolom verminderen de slipweerstand, dus de dikte van het vulmiddel wordt eerst gevonden.

Vuldikte en vulfactor

De detailleringsdiepten zijn [mathin] d_{det,lc} = 15.75\,in [mathin] voor de W14x211 en [mathin] d_{det,uc} = 14\,in [mathin] voor de W14x90, de diepten afgerond naar het dichtstbijzijnde 1/16 in die zin dat de AISC-handleiding een lijst bevat voor details. De flensplaten liggen plat op de diepere onderkolom, dus aan deze kant is de vulling nul (Handmatige tabel 14-3, Gevallen I-A en I-B):

[math] t_{f} = \left\lceil \frac{\max\left( d_{det,uc} – d_{det,lc},\, 0 \right)}{2} + 0.125\,in \right\rceil_{0.125\,in} \text{ if } d_{det,lc} – d_{det,uc} \lt 0.25\,in, \text{ otherwise } 0 [math]

[math] t_{f} = 0\,in, \quad h_{f} = 1.0 [math]

Zonder vulmiddel, de vulfactor [mathin] h_{f} [mathin] is 1.0.

Slipweerstand

Waarbij [mathin] \phi = 0.85 [mathin] voor te grote gaten, [mathin] \mu = 0.5 [mathin] voor verkleurde oppervlakken van klasse B, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin], [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin] voor een 1 in A490-bout, [mathin] N_{s} = 1 [mathin] glijvlak, en 2 boutlijnen door 3 bout rijen:

[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 (1) \times (64\,kip) \times (1) \times (2) \times (3) [math]

[math] \phi R_{n} = 184.42\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 184.42 kip = 0.598 < 1.0, OK

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

Elke bout rust op de zijkant van het gat in de plaat. De eindbout kan naar het plaatuiteinde toe uitscheuren, en de anderen naar het gat voor hen. Bij een te groot gat is de gatafmeting [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin]:

[math] l_{c1} = L_{eh,fp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.75\,in) – \frac{(1.25\,in)}{2} = 1.125\,in, \quad l_{c2} = s_{c} – d_{h} = (3\,in) – (1.25\,in) = 1.75\,in [math]

Waarbij [mathin] t_{fp} = 0.5\,in [mathin], [mathin] F_{up} = 65\,ksi [mathin] en [mathin] \phi = 0.75 [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 1.125\,in,\, 2.4\,in\right)(0.5\,in)(65\,ksi)(2) + \min\left(1.2 \times 1.75\,in,\, 2.4\,in\right)(0.5\,in)(65\,ksi)(2)(3 – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 270.56\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 270.56 kip = 0.408 < 1.0, OK

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

Bij dezelfde controle op de kolomflens worden standaardgaten gebruikt, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], als de 1.56 in dikke flens van de W14x211:

[math] l_{c1} = L_{eh,c} – \frac{d_{h}}{2} = (1.75\,in) – \frac{(1.125\,in)}{2} = 1.1875\,in, \quad l_{c2} = s_{c} – d_{h} = (3\,in) – (1.125\,in) = 1.875\,in [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times 1.1875\,in,\, 2.4\,in\right)(1.56\,in)(65\,ksi)(2) + \min\left(1.2 \times 1.875\,in,\, 2.4\,in\right)(1.56\,in)(65\,ksi)(2)(3 – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 901.19\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 901.19 kip = 0.122 < 1.0, OK

De onderste kolomflens is ruim drie keer zo dik als de plaat, dus het uitoefenen op de kolom is aan deze kant geen probleem.

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

Rondom de bouten kan een blokje van de flensplaat uitscheuren: afschuiving langs de boutlijnen tot aan het plaatuiteinde, en spanning over de plaat. Het rapport controleert drie patronen en neemt de laagste. In elk, de gatgrootte voor het netto oppervlak is [mathin] d_{h} + 1/16\,in [mathin].

L-patroon

Eén afschuifvlak langs een boutlijn, en spanning over die lijn naar de verste plaatrand:

[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] = (0.5\,in) \times \left[ 0 + 11.5\,in + 1.5\,in – 1.5(1.3125\,in) \right] = 5.5156\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = (0.5\,in) \times \left[ 1.75\,in + 2(3\,in) \right] = 3.875\,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] = (0.5\,in) \times \left[ 7.75\,in – 2.5(1.3125\,in) \right] = 2.2344\,in^{2} [math]

[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 2.2344 + 1 \times 65 \times 5.5156 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 3.875 + 1 \times 65 \times 5.5156 \right) = 334.24\,kip [math]

U-patroon

Twee afschuifvlakken langs beide boutlijnen, en spanning over de kloof tussen hen:

[math] A_{gv} = 2t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 7.75\,in^{2}, \quad A_{nv} = 4.4687\,in^{2} [math]

[math] A_{nt} = t_{fp} \left[ (n_{r} – 2)\, s_{r} + g_{a} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.5\,in) \times \left[ 11.5\,in – 1.3125\,in \right] = 5.0938\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 4.4687 + 1 \times 65 \times 5.0938 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 7.75 + 1 \times 65 \times 5.0938 \right) = 379.03\,kip [math]

2L-patroon

Twee afschuifvlakken langs beide boutlijnen, en spanning van elke lijn naar de eigen plaatrand:

[math] A_{nt} = 2t_{fp} \left[ L_{ev,fp} – 0.5\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1\,in) \times \left[ 1.5\,in – 0.5(1.3125\,in) \right] = 0.84375\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 4.4687 + 1 \times 65 \times 0.84375 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 7.75 + 1 \times 65 \times 0.84375 \right) = 171.84\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 334.24\,kip,\, 379.03\,kip,\, 171.84\,kip \right) = 171.84\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 171.84 kip = 0.642 < 1.0, OK

Het 2L-patroon regeert. De brede 11.5 in maat zorgt voor veel spanning tussen de boutlijnen, wat de L- en U-patronen helpt, maar er blijft slechts een over 1.5 in strook buiten elke lijn. Nadat het halve gat eruit komt, het 2L-blok heeft minder dan 0.85 in² netto spanningsoppervlak.

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

De kolomflens kan op dezelfde manier uitscheuren. De randen zijn de flenspunten, dus het 2L-patroon is van toepassing: afschuiving langs beide boutlijnen tot aan het kolomuiteinde, en spanning vanaf elke boutlijn naar de flenstip.

[math] A_{nt} = t_{f,lc} \left[ b_{f,lc} – g_{a} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.56\,in) \times \left[ 15.8\,in – 11.5\,in – 1.1875\,in \right] = 4.8555\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2t_{f,lc} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 2 \times (1.56\,in) \times \left[ 1.75\,in + 2(3\,in) \right] = 24.18\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{f,lc} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 14.918\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 14.918 + 1 \times 65 \times 4.8555 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 24.18 + 1 \times 65 \times 4.8555 \right) = 673.04\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 673.04 kip = 0.164 < 1.0, OK

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

De flensplaat draagt ​​de volledige flenskracht over de verbinding, dus de bruto doorsnede mag niet meegeven en de netto doorsnede door de twee gaten mag niet scheuren.

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yp}\, t_{fp}\, b_{fp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.5\,in) \times (14.5\,in) = 326.25\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{up}\, t_{fp} \left[ b_{fp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.5\,in) \times \left[ 14.5\,in – 2 \times (1.3125\,in) \right] = 289.45\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 326.25\,kip,\, 289.45\,kip \right) = 289.45\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 289.45 kip = 0.381 < 1.0, OK

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

De flenskracht moet ook in de kolom terechtkomen. Alleen de flens is vastgeschroefd, het rapport behandelt dus de helft van de kolom als een T-stuk en past schuifvertraging uit tabel D3.1 toe, Geval 2. Het zwaartepunt van de tee is [mathin] \bar{y} = 1.5842\,in [mathin] vanaf de buitenkant van de flens, en de verbindingslengte is [mathin] l = (n_{c} – 1)\, s_{c} = 6\,in [mathin]:

[math] U = 1 – \frac{\bar{y}}{l} = 1 – \frac{1.5842\,in}{6\,in} = 0.73606 [math]

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{u}\, U \left[ 0.5\, A_{lc} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{f,lc} \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.73606) \times \left[ 0.5 \times (62\,in^{2}) – 2 \times (1.1875\,in) \times (1.56\,in) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 979.43\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 979.43 kip = 0.113 < 1.0, OK

Drie rijen bouten geven a 6 qua aansluitlengte, dus de afschuifvertragingsfactor daalt tot ongeveer 0.74. Een korte verbinding op een diepe tee verliest meer van zijn nettooppervlak door vertraging dan een lange verbinding.

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

De boutgaten in de spanflens kunnen de buigsterkte van de kolom verminderen. F13.1 vergelijkt de breuksterkte van de nettoflens met de vloeigrens van de brutoflens om te beslissen of dit het geval is.

[math] A_{fg} = b_{f,lc}\, t_{f,lc} = (15.8\,in) \times (1.56\,in) = 24.648\,in^{2} [math]

[math] A_{fn} = A_{fg} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{f,lc} = (24.648\,in^{2}) – 2 \times (1.1875\,in) \times (1.56\,in) = 20.943\,in^{2} [math]

De verhouding [mathin] F_{y}/F_{u} = 50/65 = 0.76923 [mathin] is niet meer dan 0.8, Dus [mathin] Y_{t} = 1.0 [mathin]:

[math] F_{u}\, A_{fn} = (65\,ksi) \times (20.943\,in^{2}) = 1361.3\,kip \ge Y_{t}\, F_{y}\, A_{fg} = (1) \times (50\,ksi) \times (24.648\,in^{2}) = 1232.4\,kip [math]

Omdat [mathin] F_{u} A_{fn} [mathin] is niet minder dan [mathin] Y_{t} F_{y} A_{fg} [mathin], de grenstoestand van trekbreuk is niet van toepassing, en de gaten beperken de buiging niet. De kolom behoudt zijn plastische moment:

[math] M_{n} = F_{y}\, Z_{x} = (50\,ksi) \times (390\,in^{3}) = 1625\,kip\text{-}ft [math]

Dat moment wordt omgezet in een flenskracht over de eigen hefboomarm van de kolom, zodat deze kan worden vergeleken met de flenskracht:

[math] \phi R_{n} = \frac{\phi\, M_{n}}{d_{lc} – t_{f,lc}} = \frac{(0.9) \times (1625\,kip\text{-}ft)}{(15.7\,in) – (1.56\,in)} = 1241.2\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 1241.2 kip = 0.089 < 1.0, OK

Stap 10: Druksterkte van de flensplaat (AISC 360-16 J4.4, E3)

Aan de compressiekant van het moment, de flensplaat overspant zich als een korte kolom tussen de dichtstbijzijnde bouten boven en onder de verbinding. De compressievraag is de 90.293 kip moment koppel uit de ladingssplitsing, omdat de axiale compressie door het lager gaat.

Met [mathin] K = 1.2 [mathin], [mathin] L_{b} = 3.5\,in [mathin] en [mathin] r = t_{fp}/\sqrt{12} [mathin]:

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

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{cr}\, t_{fp}\, b_{fp} = (0.9) \times (46.998\,ksi) \times (0.5\,in) \times (14.5\,in) = 306.66\,kip [math]

DCR = 90.293 kip / 306.66 kip = 0.294 < 1.0, OK

Het knikken duurt slechts ongeveer 6% van de vloeispanning bij deze slankheid. Een dunnere plaat of een langere, niet-verstevigde lengte zou meer kosten, omdat r daalt met de plaatdikte.

Stap 11: Flensplaatverbinding aan de bovenste kolom

Dezelfde flensplaat en boutindeling worden gebruikt op de W14x90, dus de plaat controleert (op de plaat rusten, blokschaar van de plaat, plaatspanning en plaatcompressie) geef dezelfde resultaten als in de onderste kolom. Er veranderen drie dingen: de kolomflens is dunner 0.71 in, de minimumgauge daalt naar 4.875 in, en er is nu een vulmiddel.

Vuller op de bovenste kolom

De W14x90 wel 1.75 in ondieper dan de W14x211, dus de flensplaten staan ​​los van de flenzen en hebben aan elke kant een opvulling nodig. Het rapport wordt op maat gemaakt met Handmatige tabel 14-3, Gevallen I-A en I-C:

[math] t_{f} = \left\lfloor \frac{d_{det,lc} – d_{det,uc}}{2} – 0.125\,in \right\rfloor_{0.125\,in} \text{ if } d_{det,lc} – d_{det,uc} \gt 0.625\,in, \text{ otherwise } 0 [math]

[math] t_{f} = 0.625\,in [math]

Elk vulmiddel dikker dan 1/8 in daalt de vulfactor naar 0.85, wat duurt 15% van de slipweerstand:

[math] h_{f} = 1.0 \text{ if } t_{f} \le 0.125\,in, \text{ otherwise } 0.85 \quad \Rightarrow \quad h_{f} = 0.85 [math]

[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (0.85) \times (64\,kip) \times (1) \times (2) \times (3) = 156.75\,kip [math]

DCR = 110.32 kip / 156.75 kip = 0.704 < 1.0, OK

Dit is de hoogste flenssterktecontrole. Dezelfde zes bouten hebben een DCR van 0.598 in de onderste kolom en 0.704 bij de bovenste kolom, en het enige verschil is de vulfactor.

Overige controles in de bovenste kolom

De W14x90 flens is hetzelfde 14.5 in de breedte als de plaat, dus de randafstand is ook 1.5 in. De kolomflens heeft standaardgaten en een 1.25 minimaal, dus de verhouding is 0.833. De randafstand van de flensplaat bepaalt nog steeds de detaillering 0.917.

Blokafschuiving van de kolomflens is de hoogste kolomcontrole aan deze kant 0.422. De 2L spanstrip op de W14x90 is alleen 1.5 breed aan elke kant en 0.71 dik.

Een deel 2: Verbindingsplaat aan de onderste kolom

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 aan de minimale verbindingsdiepte te voldoen, maar toch tussen de kolomflenzen passen.

DCR = 1.375 in / 1.5 in = 0.917 < 1.0, OK

Beide lijfplaatrandafstanden zijn 1.5 tegen het overmaatse gat van minimaal 1.375 in. De 6 in plaat is precies 1.5 + 3 + 1.5 in, er is dus geen vrije breedte.

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

De lijfbouten dragen samen de schuifkracht en de lijfspanning, dus de slipcheck gebruikt hun resultaat, 150.33 kip. De bouten zijn slipkritisch omdat de lijfplaten overmaatse gaten hebben.

Het onderste kolomweb is het dikkere, er zit dus geen vulmiddel aan deze kant. Met behulp van de detailleringsbaandiktes, 7/16 in voor de W14x90 en 1 voor de W14x211:

[math] t_{f} = \max\left( \frac{tw_{det,uc} – tw_{det,lc}}{2},\, 0 \right) = \max\left( \frac{(0.4375\,in) – (1\,in)}{2},\, 0 \right) = 0\,in, \quad h_{f} = 1 [math]

Waarbij [mathin] \phi = 0.85 [mathin], [mathin] \mu = 0.5 [mathin], [mathin] D_{u} = 1.13 [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} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (1) \times (64\,kip) \times (2) \times (2) \times (2) = 245.89\,kip [math]

DCR = 150.33 kip / 245.89 kip = 0.611 < 1.0, OK

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

De gaten in de lijfplaat worden in twee richtingen tegelijk belast: over de kolom door de schaar, en langs de kolom door de baanspanning. Lager en uitscheuring worden in elke richting afzonderlijk gecontroleerd en vervolgens gecombineerd. Beide platen werken samen, dus de dikte is [mathin] 2t_{wp} = 1.75\,in [mathin], en de boutgroepcoëfficiënt is [mathin] C = 4 [mathin] omdat de belasting concentrisch is.

Afschuifrichting

[math] l_{c1} = L_{ev,wp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.5\,in) – \frac{(1.25\,in)}{2} = 0.875\,in, \quad l_{c2} = s_{r} – d_{h} = (3\,in) – (1.25\,in) = 1.75\,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_{r} – 1 \right) \right] \frac{C}{n_{r}} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.05\,in,\, 2.4\,in\right)(1.75\,in)(65\,ksi) + \min\left(2.1\,in,\, 2.4\,in\right)(1.75\,in)(65\,ksi)(2 – 1) \right] \times \frac{4}{2} = 537.47\,kip [math]

DCR = 150 kip / 537.47 kip = 0.279 < 1.0, OK

Axiale richting

De eindafstand op de lijfplaat is eveneens 1.5 in, dus de vrije afstanden en de sterkte zijn hetzelfde als in de afschuifrichting:

[math] l_{c1} = L_{eh,wp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.5\,in) – \frac{(1.25\,in)}{2} = 0.875\,in, \quad l_{c2} = s_{c} – d_{h} = 1.75\,in, \quad \phi R_{n} = 537.47\,kip [math]

DCR = 9.9423 kip / 537.47 kip = 0.018 < 1.0, OK

Interactie

[math] \left( \frac{V_{u}}{\phi R_{n,v}} \right)^{2} + \left( \frac{P_{web}}{\phi R_{n,a}} \right)^{2} = \left( \frac{150}{537.47} \right)^{2} + \left( \frac{9.9423}{537.47} \right)^{2} = 0.078231 [math]

DCR = 0.078 < 1.0, OK

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

Het kolomlijf is voorzien van standaard gaten, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], en is 0.98 dik op de W14x211.

Afschuifrichting

Over de kolom heen zit aan weerszijden van de bouten een lijf, dus elke bout gebruikt de vrije afstand tussen de gaten, [mathin] l_{c2} = 3 – 1.125 = 1.875\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{w,lc}\, F_{u,lc}\, C = (0.75) \times \min\left(2.25\,in,\, 2.4\,in\right) \times (0.98\,in) \times (65\,ksi) \times (4) = 429.98\,kip [math]

DCR = 150 kip / 429.98 kip = 0.349 < 1.0, OK

Axiale richting

Langs de kolom, de rij bouten die zich het dichtst bij het kolomuiteinde bevindt, scheurt ernaartoe uit, met [mathin] l_{c1} = L_{eh,c} – d_{h}/2 = 1.5 – 0.5625 = 0.9375\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.125\,in,\, 2.4\,in\right)(0.98\,in)(65\,ksi) + \min\left(2.25\,in,\, 2.4\,in\right)(0.98\,in)(65\,ksi)(2 – 1) \right] \times \frac{4}{2} = 322.48\,kip [math]

DCR = 9.9423 kip / 322.48 kip = 0.031 < 1.0, OK

Interactie

[math] \left( \frac{150}{429.98} \right)^{2} + \left( \frac{9.9423}{322.48} \right)^{2} = 0.12265 [math]

DCR = 0.123 < 1.0, OK

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

Een blok lijfplaten kan onder de afschuiving of onder de axiale kracht uitscheuren. Elke richting heeft zijn eigen uitscheurpatroon, en de twee verhoudingen worden op dezelfde manier gecombineerd als voor lager.

Afschuifbelasting

Het blok schuift langs de buitenste rij bouten naar de plaatrand en scheurt onder spanning over de boutkolommen naar het plaatuiteinde:

[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] = (1.75\,in) \times \left[ 3\,in + 1.5\,in – 1.5(1.3125\,in) \right] = 4.4297\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2t_{wp} \left[ L_{ev,wp} + (n_{r} – 1)\, s_{r} \right] = (1.75\,in) \times \left[ 1.5\,in + 3\,in \right] = 7.875\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{wp} \left[ b_{wp} – L_{ev,wp} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.75\,in) \times \left[ 6\,in – 1.5\,in – 1.5(1.3125\,in) \right] = 4.4297\,in^{2} [math]

Bij twee boutkolommen is de trekspanning over het blok niet uniform, Dus [mathin] U_{bs} = 0.5 [mathin]:

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 4.4297 + 0.5 \times 65 \times 4.4297 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 7.875 + 0.5 \times 65 \times 4.4297 \right) = 237.54\,kip [math]

DCR = 150 kip / 237.54 kip = 0.631 < 1.0, OK

Axiale belasting

In het L-patroon, het blok scheurt onder spanning over de boutrijen en uit de plaatrand, en knipt langs één rij bouten tot aan het plaatuiteinde:

[math] A_{nt} = 4.4297\,in^{2}, \quad A_{gv} = 2t_{wp} \left[ L_{eh,wp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 7.875\,in^{2}, \quad A_{nv} = 2t_{wp} \left[ L_{wp} – L_{eh,c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 4.4297\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,L} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 4.4297 + 1 \times 65 \times 4.4297 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 7.875 + 1 \times 65 \times 4.4297 \right) = 345.52\,kip [math]

In de U (of C) patroon, het blok tussen de twee rijen bouten wordt eruit getrokken, langs beide rijen knippen:

[math] A_{nt} = 2t_{wp} \left[ (n_{r} – 1)\, s_{r} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.75\,in) \times \left[ 3\,in – 1.3125\,in \right] = 2.9531\,in^{2}, \quad A_{gv} = 15.75\,in^{2}, \quad A_{nv} = 8.8594\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,U} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 8.8594 + 1 \times 65 \times 2.9531 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 15.75 + 1 \times 65 \times 2.9531 \right) = 403.1\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 345.52\,kip,\, 403.1\,kip \right) = 345.52\,kip [math]

DCR = 9.9423 kip / 345.52 kip = 0.029 < 1.0, OK

Interactie

[math] \left( \frac{150}{237.54} \right)^{2} + \left( \frac{9.9423}{345.52} \right)^{2} = 0.39958 [math]

DCR = 0.400 < 1.0, OK

Bijna alle 0.400 komt van de afschuifterm. De axiale term voegt ongeveer toe 0.001.

Stap 17: Blokafschuiving van het kolomlijf (AISC 360-16 J4.3)

Onder axiale spanning, een blok van het kolomlijf rond de bouten kan uit het kolomuiteinde worden getrokken: spanning tussen de twee rijen bouten, en schuif langs beide rijen tot het einde van de kolom. Dit is het C-patroon.

[math] A_{nt} = t_{w,lc} \left[ (n_{r} – 1)\, s_{r} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.98\,in) \times \left[ 3\,in – 1.1875\,in \right] = 1.7762\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2t_{w,lc} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 2 \times (0.98\,in) \times \left[ 1.5\,in + 3\,in \right] = 8.82\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{w,lc} \left[ (n_{c} – 1)\, s_{c} + L_{eh,c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 5.3288\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 5.3288 + 1 \times 65 \times 1.7762 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 8.82 + 1 \times 65 \times 1.7762 \right) = 242.46\,kip [math]

DCR = 9.9423 kip / 242.46 kip = 0.041 < 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 150 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} = b_{wp} \times 2t_{wp} = (6\,in) \times (1.75\,in) = 10.5\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{yp}\, A_{gv} = (1) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (10.5\,in^{2}) = 315\,kip [math]

Scheerbreuk (Eq. J4-4)

[math] A_{nv} = 2t_{wp} \left[ b_{wp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.75\,in) \times \left[ 6\,in – 2 \times (1.3125\,in) \right] = 5.9062\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sr} = \phi\, 0.6\, F_{up}\, A_{nv} = (0.75) \times 0.6 \times (65\,ksi) \times (5.9062\,in^{2}) = 172.76\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 315\,kip,\, 172.76\,kip \right) = 172.76\,kip [math]

DCR = 150 kip / 172.76 kip = 0.868 < 1.0, OK

Dit is de hoogste sterktecontrole in de gehele kolomverbinding. Twee extra grote gaten nemen 2.625 in uit een 6 in plaat, meer dan 40% van zijn breedte, dus de netto sectiebreuk ligt ver onder de afschuifopbrengst. Een diepere lijfplaat met een derde boutenrij, of dikkere platen, zou direct een nettooppervlakte toevoegen.

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

Onder de spanningskast, de lijfplaten dragen de 9.9423 kipwebkracht over het gewricht als trekorgaan.

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yp}\, 2t_{wp}\, b_{wp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (1.75\,in) \times (6\,in) = 472.5\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{up}\, 2t_{wp} \left[ b_{wp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (1.75\,in) \times \left[ 6\,in – 2 \times (1.3125\,in) \right] = 287.93\,kip [math]

DCR = 9.9423 kip / 287.93 kip = 0.035 < 1.0, OK

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

De baanspanning moet ook in de kolom komen. Alleen het web is vastgeschroefd, dus de flenzen blijven achter bij het opnemen van spanning, en de gehele kolomsectie wordt gecontroleerd met een afschuifvertragingsfactor uit Tabel D3.1, Geval 2. Het rapport gebruikt [mathin] \bar{x} = 3.2088\,in [mathin] voor de W14x211 en een afschuifvertragingsfactor van [mathin] U = 0.175 [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{u,lc}\, U \left[ A_{lc} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{w,lc} \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.175) \times \left[ 62\,in^{2} – 2 \times (1.1875\,in) \times (0.98\,in) \right] = 509.08\,kip [math]

DCR = 9.9423 kip / 509.08 kip = 0.020 < 1.0, OK

Hier [mathin] \bar{x} [mathin] is groter dan de 3 qua aansluitlengte, Dus [mathin] 1 – \bar{x}/l [mathin] negatief zou zijn, en het rapport gebruikt in plaats daarvan een lage U. De DCR is nog steeds alleen 0.020.

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

Onder compressie zouden de lijfplaten fungeren als korte kolommen over de verbinding. Elke plaat kan op zichzelf knikken, dus de draaistraal is die van één 7/8 in plaat. Met [mathin] K = 1.2 [mathin] en [mathin] L_{b} = 3\,in [mathin]:

[math] \frac{K L}{r} = \frac{(1.2) \times (3\,in)}{(0.875\,in) / \sqrt{12}} = 14.252 \le 25 [math]

KL/r is niet meer dan 25, dus vgl. J4-6 is van toepassing, en de platen bereiken volledige opbrengst zonder te knikken:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{yp}\, 2t_{wp}\, b_{wp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (1.75\,in) \times (6\,in) = 472.5\,kip [math]

DCR = 0 kip / 472.5 kip = 0.000 < 1.0, OK

De vraag is nul omdat alle compressie door het lager aan de gefreesde uiteinden gaat. De controle is nog steeds van belang als de verbinding nog niet klaar is om te dragen, omdat de platen dan de compressie zouden dragen.

Stap 22: Verbindingsplaat aan de bovenste kolom

De lijfplaten en de boutindeling zijn hetzelfde op de W14x90, dus de plaat controleert (invloed op de platen, blokafschuiving van de platen, plaat schaar, spanning en compressie) geef dezelfde resultaten als in de onderste kolom. De kolom webcontroles veranderen omdat de W14x90 web alleen is 0.44 dik.

Het dunne web heeft ook een vulmiddel nodig. Met detaillering van webdiktes van 1 in en 7/16 in:

[math] t_{f} = \max\left( \frac{tw_{det,lc} – tw_{det,uc}}{2},\, 0 \right) = \max\left( \frac{(1\,in) – (0.4375\,in)}{2},\, 0 \right) = 0.28125\,in [math]

Het vulmiddel is dikker dan 1/8 in, Dus [mathin] h_{f} = 0.85 [mathin]:

[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (0.85) \times (64\,kip) \times (2) \times (2) \times (2) = 209\,kip [math]

DCR = 150.33 kip / 209 kip = 0.719 < 1.0, OK

Steunend op het dunne W14x90-web is de lijfcontrole van de hoogste kolom, Bij 0.777 in afschuiving. Het web is minder dan half zo dik als dat van de W14x211, en de draagsterkte is evenredig met de dikte.

Samenvatting van ontwerpcontroles

Flensplaatverbinding

Webplaatverbinding

De kolomsplitsing doorstaat elke controle. De hoogste verhouding, 0.917, is detaillering: elke plaatrandafstand is 1.5 tegen de 1.375 in minimaal overmaatse gaten, wat betekent dat de platen dicht bij het codeminimum liggen, niet overbelast. Van de krachtcontroles, afschuifbreuk van de lijfplaten heerst bij 0.868 aan beide kanten. Vervolgens komt het dunne W14x90-web op 0.777, slip van de bovenste lijfbouten bij 0.719 en slip van de bovenste flensbouten bij 0.704, de laatste twee met de 0.85 vulfactor.

Wat u moet wijzigen als een controle mislukt

• Scheerbreuk van lijfplaat of blokschaar: maak de lijfplaten dieper en voeg een boutenrij toe, of gebruik dikkere platen. De W14x90 heeft ruimte tussen de flenzen voor een diepere plaat.
• Lager op het bovenste kolomlijf: voeg bouten toe om de afschuiving te spreiden, of vergroot de eindafstand tot het kolomuiteinde. De 0.44 in web van de W14x90 is de zwakke kant.
• Slip van de bouten bij de bovenste kolom: voeg een boutenrij toe, of ontwikkel het vulmiddel zodat de volledige slipweerstand kan worden benut. Een vulfactor van 0.85 kosten 15% van de slipsterkte op zowel de flens als het lijf.
• Flensplaatblokschaar: hier regeert het 2L-patroon, dus de randstrips buiten de boutlijnen zijn de zwakke schakel. Breng de boutlijnen naar binnen om ze te verbreden, zolang de meter boven het minimum blijft, of gebruik een dikkere plaat. Het toevoegen van boutrijen verlengt ook de afschuifvlakken.
• Detaillering van randafstanden: de plaatrandafstanden zitten 1/8 boven het minimum van het overmaatse gat. Een smallere maat of een bredere lijfplaat voegt marge toe.
• Plaatcompressie: verkort de niet-verstevigde lengte door de boutindeling nabij de verbinding aan te draaien, of gebruik dikkere platen om KL/r naar beneden te brengen. Als de verbinding nog niet klaar is om te dragen, de platen dragen alle compressie en deze controle zal meestal bepalend zijn.
• Lager aan de gefreesde uiteinden: als de compressie groter is dan de draagkracht van de kleinere kolom, het overschot gaat in de platen, Controleer dus eerst de belastingverdeling.

Veel Gestelde Vragen

Waarom dragen de lasplaten niet de 1000 kip-compressie?

De kolomuiteinden zijn gefreesd en geschikt om te dragen. AISC 360-16 J1.4 laat compressie in een voltooide kolomverbinding via directe lagering plaatsvinden, en de draagkracht van het W14x90-uiteinde is veel meer dan 1000 kip. De platen dragen alleen het tweede koppel, de afschuiving en de spanning. Ze moeten nog steeds de kolommen op één lijn houden en weerstand bieden aan elke spanning door opheffing of omkering, daarom vraagt ​​J1.4 om voldoende lasmateriaal om alle onderdelen op hun plaats te houden.

Hoe wordt de belasting verdeeld tussen de flensplaten en de lijfplaten in een kolomverbinding?

De lijfplaten dragen alle schuifkracht. Axiale spanning wordt opgesplitst per gebied: het web neemt zijn deel van het bruto oppervlak in beslag, hier 9.9423 kip van de 50 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 110.32 kip in spanning en 90.293 kip in compressie.

Waarom zijn fillers nodig?, en waarom zijn ze belangrijk voor de bouten?

De W14x90 wel 1.75 in ondieper dan de W14x211, en het web is minder dan half zo dik, zodat de platen niet plat op beide kolommen kunnen zitten. Vulstoffen vullen de opening in de kleinere kolom op. Een vulmiddel voegt een oppervlak toe dat kan wegglijden, dus AISC 360-16 J3.8 vermindert de slipweerstand met een vulfactor van 0.85 wanneer het vulmiddel dikker is dan 1/8 in. In dit voorbeeld neemt deze factor de flensbouten van de bovenste kolom uit een DCR van 0.598 naar 0.704.

Waarom zijn de verbindingsbouten slipkritiek??

De flens- en lijfplaten hebben overmaatse gaten, die de montageruimte geven om de twee kolommen op één lijn te brengen. AISC 360-16 J3.2 staat alleen overmaatse gaten toe in slipkritische verbindingen. Slipkritische bouten zorgen er ook voor dat de verbinding niet beweegt wanneer het moment omkeert onder wind- of seismische belasting.

Waar moet een kolomsplitsing worden geplaatst?

Kolomverbindingen worden meestal ongeveer geplaatst 4 meter boven de vloer. Op die hoogte kan de erector de las vanaf de vloer bereiken, en de lasplaten blijven vrij van de liggerverbindingen op vloerniveau.

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 kolomsplitsingsverbinding

Elk getal op deze pagina komt uit één oplossing. Kies de kolomsplitsingsconfiguratie, voer uw twee kolommen in, de platen, bouten, compressie, spanning, schaar en moment, 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, als de moment verbindingen pagina behandelt de typen ligger naar kolom.

AANKOOP VERBINDINGSONTWERMODULE

Referenties

• AISC 360-16, Specificatie voor constructieve stalen gebouwen: B4.3b, D3 (Tabel D3.1), E3 (Eq. E3-1, E3-2, E3-4), F2.1, F13.1, J1.4, J3.2, J3.3, J3.4 (Tabel J3.4), J3.5 (Tabel J3.5), J3.8 (Eq. J3-4), 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), J7.
• AISC-handleiding voor staalconstructie, 15e editie: Een deel 1 sectie-eigenschappen en detailafmetingen; Tafel 14-3, kolomlasvullers.
• Ontwerp van staalverbindingen met AISC 360-16
• Bouten in SkyCiv-verbindingsontwerp