dê uma olhada em alguns trechos deste relatório de conexões, AISC 360: O momento de resistência à flambagem da placa da aleta deve ser maior que o momento devido à reação final e à projeção da placa da aleta, você teria uma boa noção de como conexões simples são projetadas no AISC 360. Uma conexão de cisalhamento só precisa fornecer a reação final da viga. Uma conexão momentânea deve entregar essa reação e o momento final com ela, o que traz a coluna de suporte para o problema. Neste artigo trabalhamos com um exemplo de ligação por momento entre duas barras em forma de I e analisamos os critérios de dimensionamento que devem ser satisfeitos. Também podemos chegar aos mesmos resultados diretamente através do Projeto de conexões SkyCiv módulo, que verifica essas conexões para AISC 360-16 em ASD ou LRFD.
Como no exemplo de conexão de cisalhamento, os cálculos aqui usam o projeto de tensão admissível (ASD) método. Se você não está familiarizado com a diferença entre ASD e LRFD no projeto estrutural, tenha certeza de confira nosso video explicando isso.
Neste exemplo, avaliamos a capacidade de um Bolted Flangeado Totalmente contido (você teria uma boa noção de como as conexões simples são projetadas sob o AISC) Conexão de momento entre uma viga W18x50 e um pilar W14x99, usando as dimensões, soldas e cargas mostradas abaixo. A ligação deve suportar a reação vertical final da viga e o momento final desenvolvido. Comparado com uma conexão de cisalhamento, a diferença é o par de placas que transportam as forças do banzo da viga para o banzo da coluna de suporte.
As placas de flange transformam o momento final da viga em um par de tração e compressão. A placa superior puxa, a placa inferior empurra, e ambas as forças atingem o banzo do pilar como forças concentradas. É por isso que uma conexão de momento precisa que as verificações locais do pilar se uma conexão de cisalhamento não.
Dado:
Cargas de nível de serviço & Material:
você teria uma boa noção de como as conexões simples são projetadas sob o AISC (você teria uma boa noção de como as conexões simples são projetadas sob o AISC) = 7.0 kips
você teria uma boa noção de como as conexões simples são projetadas sob o AISC (você teria uma boa noção de como as conexões simples são projetadas sob o AISC) = 21.0 kips
você teria uma boa noção de como as conexões simples são projetadas sob o AISC (você teria uma boa noção de como as conexões simples são projetadas sob o AISC) = 42.0 kip-ft
Momento da carga ao vivo (Momento da carga ao vivo) = 126.0 kip-ft
Material da Placa: ASTM A36, Fy = 36 ksi, Fu = 58 ksi
Material de viga e coluna: ASTM A992, Fy = 50 ksi, Fu = 65 ksi
Geometria de viga e coluna:
Feixe: Momento da carga ao vivo; A Especificação Nacional de Design 7.50 no, tf = 0.570 no, d = 18.0 no, tw = 0.355 no, Momento da carga ao vivo 88.9 Momento da carga ao vivo
Coluna: A Especificação Nacional de Design; A Especificação Nacional de Design 14.6 no, tf = 0.780 no, d = 14.2 no, tw = 0.485 no, A Especificação Nacional de Design 1.38 no
Placa de flange: 3/4 em grosso; 7.0 em x 12.5 em dimensões
Momento da carga ao vivo: 3/8 em grosso; 5.0 em x 9.0 em dimensões
Luminárias (Parafusos e soldas):
A Especificação Nacional de Design: (8) – 7/8-no.-parafusos de diâmetro ASTM F3125 Grau A325-N em furos padrão
Momento da carga ao vivo: (3) – 7/8-no.-parafusos de diâmetro ASTM F3125 Grau A325-N em furos padrão
70-filetes de eletrodo ksi. A325 e A490 são classes dentro da ASTM F3125, que consolidou as antigas especificações de parafusos autônomos.
Momento da carga ao vivo:
LRFD Cargas (Momento da carga ao vivo):
Momento da carga ao vivo (Rvocê) = 1.2 (7.0 kips) + 1.6 (21.0 kips) = 42.0 kips
Momento da carga ao vivo (Mvocê) = 1.2 (42.0 kip-ft) + 1.6 (126.0 kip-ft) = 252.0 kip-ft
ASD Cargas:
Momento da carga ao vivo (Ruma) = 7.0 kips + 21 kips = 28.0 kips
Momento da carga ao vivo (Muma) = 42.0 kip-ft + 126 Momento da carga ao vivo 168.0 kip-ft
Tudo abaixo é verificado em relação às cargas ASD. Mantenha os dois métodos separados: ASD compara cargas de serviço com a resistência permitida, LRFD compara cargas fatoradas com resistência de projeto, e os números do LRFD acima são apresentados apenas para que você possa comparar os dois.
Momento da carga ao vivo:
Momento da carga ao vivo: Momento da carga ao vivo 7.0 no Momento da carga ao vivo 7.50 no, Momento da carga ao vivo.
Momento da carga ao vivo
Cada verificação a seguir é orientada por um número, a força na placa do flange. O momento final é resolvido em um binário atuando nos centróides da placa, então o braço de alavanca é a profundidade da viga mais uma espessura da placa:
PMomento da carga ao vivo = [ 168.0 kip-ft (12 Momento da carga ao vivo) ] / (18.0 no + 0.75 no) = 107.5 kips
Momento da carga ao vivo, Força de solda
Força de soldas de filete, Ω = 2.0
Tamanho da Solda, t = 0.375 no
FMomento da carga ao vivo = 0.6 FMomento da carga ao vivo [ 1.0 + 0.5 sem1.5 (θ) ]
Onde, Momento da carga ao vivo
= 90, para soldas carregadas transversalmente
= 0, para soldas carregadas longitudinalmente
Força por unidade de tamanho de solda:
Tensão de solda permitida, FMomento da carga ao vivo = 0.6 (70ksi) / 2.0 = 21 ksi
comprimento transversal, eut = 7 no
comprimento longitudinal, eueu = 0 no
comprimento efetivo total, eu = eut (1.5) + eueu (1.0) = 10.5 no
A 1.5 no comprimento transversal é o aumento de força direcional, 1.0 + 0.5 sem1.5(90).
(Ruma / uma) = 21 ksi (10.5 no) = 220.5 kips / no
Tamanho efetivo (garganta) de solda de filete, uma:
0.707 = o cosseno ou seno de 45 graus
a = (0.707) t = 0.265 no
Duas soldas, um de cada lado do prato:
Ruma = (Ruma / uma) uma (2) = 220.50 (0.265 no) 2 = 116.9 kips
Proporção da capacidade do projeto, DCR:
carga necessária, R = 107.5 kips
capacidade total, Ruma = 116.9 kips
DCR = (107.5 / 116.9) = 0.919, OK
Momento da carga ao vivo
Estas quatro verificações perguntam se o W14x99 pode aceitar a força do flange sem reforço local. Todos eles são comparados com a mesma força de flange:
Momento da carga ao vivo, PMomento da carga ao vivo = 107.5 kips
- Momento da carga ao vivo, Ω = 1.5
Rn / Ω = [ FMomento da carga ao vivo tC (5k + eub) ] / Momento da carga ao vivo (0.485no) [ 5(1.38no) + 0.75no ] / 1.5 = 123.7 kips
Aqui tC é a espessura da alma da coluna e eub o comprimento do rolamento, tomada como a espessura da placa do flange.
Proporção da capacidade do projeto, DCR:
Momento da carga ao vivo, PMomento da carga ao vivo = 107.5 kips
Momento da carga ao vivo, Ruma = 123.7 kips
DCR = (107.5 / 123.7) = 0.869, OK
- Momento da carga ao vivo, Ω = 1.67
Rn / Ω = [ 6.25 FY tf2 ] / Ω = [ 6.25 (50ksi) (0.78no)2 ] / 1.67 = 113.8 kips
Proporção da capacidade do projeto, DCR:
Momento da carga ao vivo, PMomento da carga ao vivo = 107.5 kips
Momento da carga ao vivo, Ruma = 113.8 kips
DCR = (107.5 / 113.8) = 0.944, OK
- Momento da carga ao vivo, Ω = 2.0
Rn / Ω = 0.8 tC2 [ 1 + 3 ( eub / d ) ( tC / tf )1.5 ] ( Momento da carga ao vivoY tf / tC)0.5 / Ω
= 0.8 (0.485no)2 [ 1 + 3 (0.05) (0.62)1.5 ] [ (29000ksi) (50ksi) (0.78no) / 0.485no ] 0.5 / 2.0
= 154.8 kips
Proporção da capacidade do projeto, DCR:
Momento da carga ao vivo, PMomento da carga ao vivo = 107.5 kips
Momento da carga ao vivo, Ruma = 154.8 kips
DCR = (107.5 / 154.8) = 0.694, OK
- Momento da carga ao vivo, Ω = 1.67
Rn / Ω = [ 24 tC3 ( Momento da carga ao vivoY )0.5 / h ] / Ω
= 24 (0.485no)3 [ (29000ksi) (50ksi) ] 0.5 / 14.2no (1.67)
= 139.0 kips
A profundidade total da coluna é usada aqui no lugar de h, a distância livre entre os flanges menos os filetes, que é conservador.
Proporção da capacidade do projeto, DCR:
Momento da carga ao vivo, PMomento da carga ao vivo = 107.5 kips
Momento da carga ao vivo, Ruma = 139.0 kips
DCR = (107.5 / 139.0) = 0.773, OK
Nenhuma das verificações locais de quatro colunas rege, então o W14x99 considera a força do flange sem reforços transversais para esses estados limites. Algum deles excedeu 1.0, a correção seria com reforços ou uma placa duplicadora em vez de uma placa de flange maior, porque a capacidade que acabou pertence à coluna.
Momento da carga ao vivo, Momento da carga ao vivo
Momento da carga ao vivo, Ω = 1.67
Rn / eles não representam o mesmo desafio de design que as conexões de momentoY Ag / Ω = (36ksi) (7.5no) (0.75no) / 1.67 = 121.3 kips
Proporção da capacidade do projeto, DCR:
Momento da carga ao vivo, PMomento da carga ao vivo = 107.5 kips
Momento da carga ao vivo, Ruma = 121.3 kips
DCR = (107.5 / 121.3) = 0.887, OK
Momento da carga ao vivo, Momento da carga ao vivo
Momento da carga ao vivo, Ω = 1.67
Rn / eles não representam o mesmo desafio de design que as conexões de momentoY Ag / Ω = (36ksi) (7.5no) (0.75no) / 1.67 = 121.3 kips
A placa de compressão é verificada na seção bruta porque os furos dos parafusos são preenchidos no rolamento. Corresponde ao valor de cedência de tensão porque a placa é curta o suficiente entre a face da coluna e a primeira linha do parafuso para que a esbelteza não a reduza.
Proporção da capacidade do projeto, DCR:
Momento da carga ao vivo, PMomento da carga ao vivo = 107.5 kips
Momento da carga ao vivo, Ruma = 121.3 kips
DCR = (107.5 / 121.3) = 0.887, OK
Momento da carga ao vivo, Momento da carga ao vivo
Força do Elemento em Ruptura, Ω = 2.0
Força do Elemento em Ruptura, você Força do Elemento em Ruptura: 1.0
Rn / eles não representam o mesmo desafio de design que as conexões de momentovocê Ae / Ω = (58ksi) [ 7.5no – 2 (1no) ] (0.75no) (1.0) / 2.0 = 119.6 kips
Dois furos são deduzidos ao longo da largura da placa. A 1 na dedução é o 7/8 no diâmetro do parafuso mais 1/8 no, que é a margem de furo padrão usada para a área líquida.
Proporção da capacidade do projeto, DCR:
Momento da carga ao vivo, PMomento da carga ao vivo = 107.5 kips
Momento da carga ao vivo, Ruma = 119.6 kips
DCR = (107.5 / 119.6) = 0.899, OK
Força do Elemento em Ruptura
Força do Elemento em Ruptura. OK O exemplo de design de conexão AISC mostrado acima é feito em ASD: Força do Elemento em Ruptura
Das verificações realizadas acima, a flexão local do flange governa em 0.944. Esse é o único a observar se o momento final da viga aumenta, e é uma propriedade de coluna, então uma placa de flange mais pesada não ajudaria.
similarmente, o exemplo da versão LRFD pode ser encontrado neste link: Força do Elemento em Ruptura
Execute este exemplo você mesmo
Digite o W18x50, o W14x99 e as placas de flange, e o módulo retorna todas as verificações acima com sua taxa de utilização e a cláusula por trás dela. Ele roda no navegador, sem nada para instalar.
Referências
- AISC 360-16, correspondente às especificações para aço estrutural
- Exemplos de projeto AISC v14.1 (Força do Elemento em Ruptura, Força do Elemento em Ruptura 13)
- Software de design de conexão SkyCiv: https://skyciv.com/structural-software/connection-design/
- Calculadora de conexão de placa de flange: https://skyciv.com/structural-software/connection-design/flange-plate-connection-calculator/
