Een afschuifverbinding ontwerpen

Een afschuifverbinding is een verbinding die de overdracht van afschuifkrachten tussen twee leden mogelijk maakt. Het is een verbinding met pure normale krachtbelasting (spanningsverbinding), pure afschuifbelasting, of combinatie van normale en dwarskracht. Afschuifverbindingen zijn over het algemeen de meest gebruikte verbindingen. Ze worden meestal gebruikt om liggers te verbinden met andere liggers of kolommen. Dergelijke verbindingen brengen afschuiving over, met minimale rotatiebeperking, in tegenstelling tot momentverbindingen. Dit kan helpen om de afhankelijkheid van momentverbindingen te verminderen, die vaak complexer en duurder zijn. Afschuifconnectoren worden normaal gesproken gebruikt in vervaardigde staalconstructies, zoals spoorbruggen, dekplaat, metro trein platforms, enzovoort... Hier zijn enkele soorten afschuifverbindingen:

• Hoekverbinding (Afbeelding 1)
• Enkele plaatverbinding
• WT-verbinding
• Zittende verbinding

  Afbeelding 1. Voorbeeld van een enkele hoekschuifverbindingEen van de meest voorkomende soorten afschuifverbindingen zijn de hoek- / plaatverbindingen, die ofwel een hoekbeugel of een plaat gebruiken om de flens van de ouder met het lijf van het onderliggende lid te verbinden. Afschuifverbindingen zijn niet bestand tegen veel momentkrachten omdat ze enige speling hebben om te roteren. Als de verbindingen roteerbaar zijn, de verbindingen zijn alleen bestand tegen afschuifkrachten. Daarom, ze zijn ontworpen als afschuifverbindingen. Het is een van de belangrijkste verschillen tussen een afschuiving en een momentverbinding. Het is vermeldenswaard dat gelaste afschuifverbindingen hogere momentbelastingen weerstaan ​​dan geschroefde verbindingen.

Stappen om te ontwerpen

In deze sectie, we zullen bespreken over enkele plaat (plat uiteinde) afschuifverbindingen (Afbeelding 2). Lamelplaatverbindingen zijn economisch te fabriceren en eenvoudig op te zetten. Deze verbindingen zijn ook populair, omdat ze de snelste verbindingen kunnen zijn om op te zetten en het probleem van gedeelde bouten in tweezijdige verbindingen kunnen overwinnen. Afbeelding 2. Enkele plaatschaarverbindingHet gedrag van afschuifverbindingen met enkele plaat wordt beïnvloed door de ondersteuningscondities, die geïdealiseerd worden als flexibel of star. Als de balk wordt ondersteund door een ideale flexibele ondersteuning zoals een balk, die torsie onbeperkt is, dan wordt de rotatie van het balkuiteinde geheel opgevangen door rotatie van de steun. Als de balk echter wordt ondersteund door een volledig stijve ondersteuning, zoals de flens van een W-vormige kolom, dan blijft de gelaste rand van de plaat stevig verbonden met het moederdeel wanneer deze wordt belast door een afschuifkracht door de zwaartekracht en wordt rotatie opgevangen door vervorming binnen de verbinding. In de ideale flexibele verbinding, het buigpunt bevindt zich aan de voorkant van het steunorgaan; maar bij de ideale stijve verbinding beweegt het buigpunt weg van het vlak van het steunorgaan. Omdat ‘echte’ dragers zich zelden precies gedragen als flexibele of starre verbindingen, overtollige ontwerpprocedures zijn nodig om een ​​veilig en efficiënt ontwerp te bieden. Een typische afschuifverbinding met een enkele plaat bestaat uit drie delen: ondersteuning, connector en balk. De ondersteuning kan een andere balk of ligger zijn, een kolomflens, of een kolomweb (Afbeelding 3). Het verbindingsstuk kan aan de steun en aan de balk worden vastgeschroefd of gelast. Bijvoorbeeld, een verbinder die aan de steun is vastgeschroefd en aan de balk is gelast, vormt een "geschroefd-gelaste" afschuifverbinding.   Afbeelding 3. Enkele plaat dwarsverbinding ligger / kolom (links) en straal / straal (Rechtsaf)Om door te gaan, we moeten overwegingen met betrekking tot grenstoestanden in overweging nemen. De volgende lijst hieronder zijn de 11 cheques (AISC-normen) nodig om een ​​enkele plaatschaarverbinding te ontwerpen:

1. Boutschuiving rekening houdend met de excentriciteit van de bout
2. Materiële draagkracht van de boutgroep voor zowel de plaat als de ligger
3. Plaatschaar geeft mee
4. Plaatschaarfractuur
5. Plaatblokschaar
6. Plaatbuiging als gevolg van buiging met behulp van de plastic sectie-modulus van de plaat
7. Buigbreuk van de plaat door buiging
8. Lassterkte van plaat tot steunelement
9. Blokschaar voor balken met rand
10. Buigsterkte van het gecorrigeerde deel van de balk
11. Rotatievraag van verbinding alleen voor starre verbindingen

Probeer SkyCiv Connection Design Om aan genoemde criteria te kunnen voldoen, we moeten voldoen aan algemene eisen voor het verbinden van platen, bouten, en lassen. Het minimale draagvermogen is verplicht voor alle soorten breuken van alle verbindingscomponenten. Enkele van de aanbevelingen (die zowel Australische als Amerikaanse normen volgt) die kunnen worden gemaakt om het te laten slagen, zijn de volgende:

• Capaciteit van de boutgroep die de vinplaat verbindt met het lijf van de ondersteunde ligger

Het draagvermogen per bout moet groter zijn dan de resulterende kracht op de buitenste bout door directe afschuiving en moment.

• Sterkte van de vinplaat bij het netgedeelte onder lager en afschuiving

De afschuifcapaciteit van de vinplaat moet groter zijn dan de reactie aan het einde van de balk. De elasticiteitsmodulus van het netgedeelte van de vinplaat moet groter zijn dan het moment vanwege de eindreactie en de projectie van de vinplaat.

• Sterkte van de ondersteunde balk bij het netgedeelte

De afschuifcapaciteit van de ondersteunde balk moet groter zijn dan de reactie aan het einde van de balk. Bij lange vinplaten moet de weerstand van het netgedeelte groter zijn dan het toegepaste moment.

• Sterkte van lasverbindende vinplaat met ondersteunende kolom

De beenlengte van de hoeklas(s) moet groter zijn dan 0,8 maal de dikte van de vinplaat.

• Lokale afschuifcontrole van kolomweb

De lokale afschuifcapaciteit van het kolomlijf moet groter zijn dan de helft van de som van de balkuiteinden aan weerszijden van het kolomlijf.

• Knikweerstand van lange vinplaten

Het knikweerstandsmoment van de vinplaat moet groter zijn dan het moment vanwege de eindreactie en de projectie van de vinplaat.

• Structurele integriteit

Het spanningsvermogen van de vinplaat en de balkbaan moet groter zijn dan de bindkracht. Het draagvermogen van de balklijf of vinplaat moet groter zijn dan de bindkracht en het bindvermogen van de kolomlijf moet groter zijn dan de bindkracht.

Shear Connection Design (Uitgewerkt voorbeeld)

In deze sectie, we zullen een voorbeeld van een enkele plaatschaarverbinding laten zien, met behulp van SkyCiv Connection Design. De software toont de stapsgewijze berekeningen van het ontwerp van een afschuifverbinding: Download een uitgewerkt voorbeeld Afbeelding 4. Ontwerpcode definiëren, categorie en type van de afschuifverbindingDoor de ontwerpfactoren te bepalen (lid, bout- en lasfactoren), de volgende stap in het ontwerp is het maken van een verbindingsconstructie (Afbeelding 5) waaraan de krachten kunnen worden toegewezen (Afbeelding 6) en het gedrag van de enkele plaatschuifverbinding kan worden gesimuleerd. Afbeelding 5. Ontwerpfactoren en verbindingsmontage  Afbeelding 6. De krachten toewijzen aan een kindlidNa het simuleren van het gedrag van een enkele plaatschuifverbinding, de resultaten (Afbeelding 7) wordt gegeven in overeenstemming met de Amerikaanse standaard AISC 360-10 (14e editie). Afbeelding 7. ResultatenDe software produceert ook een stapsgewijze handleiding van de berekeningen van het ontwerp van de verbindingsschaar ter referentie van de gebruiker. Klik op het pictogram 'Rapport' om de ontwerpuitvoer te bekijken. Voor een gedetailleerd overzicht van dit uitgewerkte voorbeeld, voel je vrij om de gedetailleerde te downloaden uitgewerkt voorbeeld van een afschuifverbinding ontwerp - gemaakt door SkyCiv-verbinding. Probeer het vandaag nog!