Projeto de conexão de emenda de feixe

Projeto de conexão de emenda de feixe para AISC 360 se resume a dividir o momento, cisalhamento e carga axial entre as placas de flange e as placas de alma, em seguida, verificando cada grupo de parafusos, seção de placa e viga pela qual a carga passa, em ambos os lados da junta. As placas do flange suportam o momento como um par de tração e compressão, além de sua parcela da carga axial. As placas da alma suportam o cisalhamento e o restante da carga axial.

Esta página funciona através de uma emenda de viga aparafusada real do início ao fim: um W27x84 emendado a um W27x94, com um 400 momento kip-ft, uma 250 cisalhamento kip e 300 kip de tensão axial ou compressão, projetado para AISC 360-16 LRFD e o Manual AISC 15ª Edição. Cada flange tem um 3/4 em placa de flange com 1 em parafusos A490 com deslizamento crítico, e a web tem um par de 1/2 em placas de teia com dez 1 em parafusos A490 com deslizamento crítico em cada lado da emenda. Cada equação é escrita com seus números, na mesma ordem que a planilha de cálculo AISC, o Projeto de conexões SkyCiv módulo produz para ele.

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O que é uma conexão de emenda de feixe?

Uma emenda de viga une dois segmentos de viga de ponta a ponta para que o membro se comporte como se fosse contínuo. Em uma emenda de viga aparafusada, placas de emenda envolvem a junta nos flanges e na alma e são aparafusadas em ambas as vigas. É usado quando uma viga é muito longa para ser transportada ou erguida inteira., ou quando a seção muda ao longo do vão, como acontece aqui de um W27x84 para um W27x94.

A emenda neste exemplo é uma emenda de momento completo: uma conexão de momento entre duas vigas e não entre uma viga e um pilar. As placas de flange funcionam exatamente como as placas de um conexão de momento de placa de flange, exceto que eles são aparafusados ​​a um flange da viga em ambas as extremidades, em vez de serem soldados a uma coluna. As placas da web ficam em ambas as faces da web, então os parafusos da alma estão em cisalhamento duplo. Você pode verificar esta configuração diretamente no calculadora de conexão de emenda de feixe. A calculadora de conexão de emenda aparafusada quanto pelo conexões de momento capa da página os tipos relacionados.

Plano da emenda do flange. A 3/4 na placa do flange tem duas linhas de parafusos em um 5 1/2 em calibre, seis colunas de parafusos no lado W27x84 e cinco no lado W27x94, tudo em 3 no espaçamento. As extremidades da viga são 1 em separado.

Seção A-A. As placas da web são 14 1/2 profundamente, com cinco fileiras de dois parafusos em cada lado da junta em 3 no espaçamento. As cargas são mostradas na emenda.

Projeto de conexão de emenda de feixe: os passos em resumo

As cargas são divididas entre os flanges e a alma primeiro. Em seguida, a emenda da placa do flange é verificada em ambos os lados da junta, e então a emenda da placa web.

1. Verifique os limites de detalhamento dos parafusos da placa do flange.
2. Encontre a força do flange e verifique o deslizamento dos parafusos do flange com deslizamento crítico.
3. Verifique o rolamento do parafuso e o rasgo na placa do flange.
4. Verifique o rolamento do parafuso e o rompimento do flange da viga.
5. Verifique o cisalhamento do bloco da placa do flange para três padrões de rasgamento.
6. Verifique o cisalhamento do bloco do flange da viga.
7. Verifique o rendimento de tensão e a ruptura da placa do flange.
8. Verifique a ruptura de tensão da viga, com atraso de cisalhamento.
9. Verifique a ruptura por flexão da viga nos furos dos parafusos do flange.
10. Verifique a placa do flange em compressão.
11. Repita as verificações do flange para a segunda viga.
12. Verifique os limites de detalhamento dos parafusos da placa de alma.
13. Verifique o deslizamento do grupo de parafusos de alma sob a resultante de cisalhamento e carga axial.
14. Verifique o rolamento do parafuso nas placas da alma quanto a cisalhamento, carga axial e sua interação.
15. Verifique o rolamento do parafuso na alma da viga quanto a cisalhamento, carga axial e sua interação.
16. Verifique o cisalhamento do bloco das placas da alma quanto a cisalhamento, carga axial e sua interação.
17. Verifique o cisalhamento do bloco da alma da viga quanto à carga axial.
18. Verifique o escoamento por cisalhamento e a ruptura por cisalhamento das placas de alma.
19. Verifique o rendimento de tensão e a ruptura das placas da alma.
20. Verifique a ruptura por tensão da alma da viga, com atraso de cisalhamento.
21. Verifique as placas da web em compressão.
22. Repita as verificações da alma para o segundo feixe.

Entradas de design para este exemplo

O código de projeto é AISC 360-16 LRFD. As propriedades da seção são do Manual AISC. A viga esquerda é a W27x84 e a viga direita é a W27x94.

 

 

 

Como a emenda da viga compartilha a carga entre os banzos e a alma

Antes de qualquer verificação, a emenda tem que decidir quais placas suportam qual carga. O relatório proporciona a carga axial à alma pela área da alma sobre a área bruta total da viga, e dá o restante da carga axial e todo o momento aos flanges. A teia também carrega todo o cisalhamento.

A força axial na alma é:

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

A força do flange é metade da carga axial restante mais o momento dividido pela distância entre os centróides do flange. [mathin] C_{bp} [mathin] é qualquer compressão realizada por apoio direto entre as extremidades da viga. As vigas são 1 em separado, então nada suporta e é zero:

[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]

Tensão e compressão são ambas 300 kip, então [mathin] T_{flange} [mathin] é o mesmo, e a força de projeto no flange é:

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

O relatório utiliza a profundidade e a espessura do flange do W27x84 para o braço de momento em ambos os lados. É o mais raso dos dois feixes, então seu braço de alavanca é mais curto e a força do flange é maior, o que é conservador para o lado W27x94.

Os parafusos da alma vêem o cisalhamento e a carga axial da alma juntos. Sua resultante é:

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

Papel 1: a emenda da placa do flange

Passos 1 para 10 verifique a placa do flange e o flange W27x84 no lado esquerdo para ver se há 266.52 força do flange kip. Passo 11 repete-os para o W27x94 à direita.

Passo 1: Limites de detalhamento dos parafusos da placa do flange (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

Antes de qualquer verificação de força, o layout do parafuso deve ser edificável e corresponder às suposições por trás das equações de resistência. Parafusos muito próximos rasgam entre os furos, e bordas muito próximas rasgam.

O espaçamento mínimo dos parafusos é [mathin] 2\tfrac{2}{3} d_{b} [mathin] de J3.3, e o máximo aqui é 6 no. A distância mínima da borda para um 1 no parafuso é 1 1/4 da Tabela J3.4, qual é o limite no banzo da viga, onde os furos são padrão. A placa do flange possui furos superdimensionados, então a Tabela J3.5 adiciona 1/8 in e seus limites de distância de borda são 1.375 no. O medidor tem seu próprio mínimo, de modo que as duas linhas dos parafusos se encaixem no flange com espaço para instalar os parafusos.

Para um limite mínimo, a relação é o limite sobre o real, e no máximo é real acima do limite. A linha governante é a distância da borda horizontal no banzo da viga, da extremidade da viga até a primeira coluna do parafuso:

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

DCR = 1.000 ≤ 1.0, OK

Uma proporção de 1.0 significa que a distância da borda está no mínimo do código, o que é comum no detalhamento. Uma distância curta da extremidade da viga também mantém curto o comprimento não contraventado da placa do flange na Etapa 10.

Passo 2: Deslizamento da resistência crítica do parafuso no flange (AISC 360-16 J3.8)

Os parafusos da placa do flange devem suportar a força do flange sem escorregar. Esses parafusos são críticos contra deslizamento porque a placa do flange tem furos superdimensionados, qual AISC 360-16 J3.2 permite apenas conexões críticas de escorregamento.

Onde [mathin] \phi = 0.85 [mathin] é o fator de resistência para furos superdimensionados, [mathin] \mu = 0.5 [mathin] é o coeficiente de deslizamento médio para superfícies de contato Classe B, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin] relaciona a pré-tensão média instalada com o mínimo especificado, [mathin] h_{f} = 0.85 [mathin] é o fator de preenchimento, [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin] é a pretensão mínima de um 1 no parafuso A490 da Tabela J3.1, e há [mathin] N_{s} = 1 [mathin] avião deslizante:

[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 define o fator de preenchimento em 1.0 quando não há enchimento ou um enchimento entre as camadas, e 0.85 por dois ou mais. O W27x84 é 0.2 em mais raso que o W27x94, então seus flanges ficam dentro do plano das placas do flange e precisam de embalagem. O relatório projeta esse lado para o 0.85 são influenciados principalmente pelas dimensões da sapata.

Passo 3: Rolamento do parafuso e remoção na placa do flange (AISC 360-16 J3.10)

Os parafusos de deslizamento crítico também devem funcionar como parafusos de rolamento, caso a junta escorregue. Cada parafuso empurra a borda do seu furo na placa. A placa se deforma no furo (rolamento de parafuso, limitado em 2.4 d t Fu) ou rasga uma tira para o próximo buraco ou para o final da placa (arrancar, 1.2 lc t Fu).

A distância livre para os parafusos finais, com [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin] para os buracos grandes, é:

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

Entre os outros parafusos:

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

O parafuso final em cada uma das duas linhas usa [mathin] l_{c1} [mathin], e os outros cinco em cada linha usam [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

Os parafusos finais são tampados por rolamentos em 2.4 d, porque o seu 2 7/8 no final a distância é longa. Os parafusos internos são limitados pelo rasgo entre os furos superdimensionados.

Passo 4: Rolamento do parafuso e remoção no flange da viga (AISC 360-16 J3.10)

A mesma verificação se aplica ao banzo da viga, que tem furos padrão ([mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin]) e é 0.64 em espessura no W27x84. Seus parafusos finais são apenas 1 1/4 a partir do final do feixe, então a lágrima os governa.

[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

Passo 5: Cisalhamento em bloco da placa do flange (AISC 360-16 J4.3)

Um bloco da placa do flange pode se romper ao longo das linhas dos parafusos: cisalhamento ao longo de uma linha de furos mais tensão na placa. Com duas linhas de parafusos, existem três maneiras de isso acontecer, e o mais fraco governa. Cada buraco adiciona 1/16 em caso de danos durante o soco (B4.3), e [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin] para os buracos grandes.

padrão L: um plano de cisalhamento, tensão através dos parafusos até uma borda

[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]

Com [mathin] U_{bs} = 1 [mathin] para tensão uniforme:

[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]

Padrão U: dois planos de cisalhamento, tensão entre as linhas dos parafusos

[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]

2padrão L: dois planos de cisalhamento, tensão de cada linha de parafuso até sua borda

[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]

Cisalhamento do bloco governante

[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

O padrão L governa porque possui apenas um plano de cisalhamento.

Passo 6: Cisalhamento em bloco do banzo da viga (AISC 360-16 J4.3)

O flange da viga pode rasgar da mesma maneira. O bloco crítico é o padrão 2L: as duas tiras externas do flange cortam ao longo das linhas do parafuso a partir da extremidade da viga e se afastam em tensão. O flange da viga possui furos padrão, [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

Passo 7: Cedência de tensão e ruptura da placa do flange (AISC 360-16 J4.1)

No flange de tensão, a placa do flange é um membro de tensão curto. Sua seção bruta não deve ceder, e sua seção líquida através da fileira de furos não deve romper.

Cedência de tensão (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]

Ruptura de tensão (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

Esta é a verificação governante para as placas de flange. Os buracos enormes levam 2.625 dentro de um 10 em prato, então a ruptura líquida da seção controla bem abaixo do rendimento bruto. Uma placa mais larga não é uma opção aqui porque a placa já corresponde ao 10 na largura do flange, então a solução é uma placa mais grossa.

Passo 8: Ruptura por tração da viga com cisalhamento (AISC 360-16 D3, J4.1)

A força do flange também deve entrar na viga. Metade do feixe, um WT feito de um flange e metade da alma, é tratado como o membro de tensão. Os parafusos conectam apenas o flange, então a web fica para trás na captação de estresse, e o fator de cisalhamento U reduz a área líquida efetiva.

Da Tabela D3.1 caso 2, Onde [mathin] \bar{y} = 3.5359\,in [mathin] é a distância do flange ao centróide do WT e l é o comprimento da conexão, da primeira coluna de parafusos até a última:

[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

Passo 9: Ruptura por flexão da viga nos furos dos parafusos do flange (AISC 360-16 F13.1)

Os furos dos parafusos retiram o material do flange de tensão da viga na emenda. F13.1 verifica se esses furos reduzem a resistência à flexão da viga, e se eles fizerem, por quanto.

Área bruta e líquida do flange de tensão

[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]

A ruptura por tração se aplica?

[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]

Porque [mathin] F_{u} A_{fn} \lt Y_{t} F_{y} A_{fg} [mathin] por uma pequena margem, o flange líquido rompe antes que o flange bruto ceda e o estado limite de ruptura por tração se aplique.

Resistência à flexão nos furos (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]

Como uma força de flange, comparar com [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

Passo 10: Resistência à compressão da placa do flange (AISC 360-16 J4.4)

No flange de compressão, a placa do flange é uma coluna curta no espaço entre as extremidades da viga. Se for suficientemente atarracado, atinge sua carga de rendimento sem flambagem, e AISC 360-16 J4.4 permite pular a verificação completa da coluna do Capítulo E.

O comprimento não contraventado é [mathin] L_{b} = 3.5\,in [mathin], a distância entre as primeiras colunas de parafusos em cada lado da junta: 1.25 na distância da borda, a 1 na lacuna, e 1.25 de novo. Com [mathin] K = 1.2 [mathin] (Tabela de comentários CA-7.1, rotação fixa em ambas as extremidades, tradução grátis de uma só vez) e [mathin] r = t_{fp} / \sqrt{12} [mathin] para uma placa retangular:

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

Como KL/r não é mais do que 25, Eq. J4-6 se aplica:

[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

Passo 11: Emenda da placa flangeada no lado W27x94

O lado direito da emenda carrega o mesmo 266.52 força do flange kip através da mesma placa, mas em um W27x94 com flange mais grosso (0.745 no) e uma coluna de parafuso a menos (cinco). Cada verificação nas etapas 1 para 10 é repetido com esses valores, e a tabela de detalhamento é idêntica.

A verificação de deslizamento é a que mais muda. O relatório usa [mathin] h_{f} = 1 [mathin] deste lado, o valor J3.8 para nenhum enchimento ou um enchimento, e cinco colunas de parafusos:

[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

A ruptura por flexão utiliza o flange W27x94 e o módulo de seção:

[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]

O outro lado direito resulta:

O lado direito tem cinco colunas de parafusos contra seis do lado esquerdo, então suas taxas de deslizamento e cisalhamento de bloco são maiores. As verificações da viga são menores porque o flange W27x94 é mais grosso. A tensão da placa do flange é a mesma 0.988 em ambos os lados, já que depende apenas da placa.

Papel 2: a emenda da placa web

Passos 12 para 21 verifique as duas placas da alma e a alma W27x84 no lado esquerdo, para o 250 cisalhamento kip e o 135.34 força axial da teia kip. Passo 22 cobre o lado W27x94. Porque a alma suporta carga axial e também cisalhamento, as verificações de cisalhamento do rolamento e do bloco são feitas em cada direção e depois combinadas.

Passo 12: Limites de detalhamento para parafusos da placa de alma (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

O layout do parafuso da alma deve atender às mesmas regras de espaçamento e distância da borda que o flange, e as placas da alma devem ser profundas o suficiente para estabilizar a alma da viga, mas caber entre os flanges.

As ranhuras curtas horizontais na placa são perpendiculares à borda vertical da placa., então a Tabela J3.5 adiciona 1/8 na distância da borda horizontal, dando 1.375 no. A distância da borda vertical permanece no valor da Tabela J3.4 de 1.25 no.

DCR = 1.000 ≤ 1.0, OK

Ambas as distâncias da borda da placa ficam no mínimo do código. Isso mantém as placas web compactas, o que importa para a verificação de compactação na Etapa 21.

Passo 13: Deslizamento da resistência crítica do parafuso na alma (AISC 360-16 J3.8)

Os parafusos da alma transportam o cisalhamento e a força axial da alma juntos, então a verificação do deslizamento usa sua resultante, 284.28 kip. Os parafusos são críticos contra deslizamento porque as placas possuem ranhuras curtas que correm paralelamente à carga axial.

Onde [mathin] \phi = 0.85 [mathin] para slots curtos paralelos à carga, [mathin] \mu = 0.3 [mathin] para superfícies de contato Classe A, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin], [mathin] h_{f} = 1 [mathin], [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin], e [mathin] N_{s} = 2 [mathin] planos deslizantes porque há uma placa de alma em cada face da alma:

[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

Dois planos de deslizamento duplicam a resistência ao deslizamento de cada parafuso, então dez parafusos são suficientes mesmo com o menor coeficiente de deslizamento Classe A.

Passo 14: Rolamento de parafuso nas placas da alma (AISC 360-16 J3.10)

Os furos da placa da alma são carregados em duas direções ao mesmo tempo: para baixo pelo cisalhamento e ao longo da viga pela força axial. O rolamento e o rompimento do parafuso são verificados separadamente em cada direção, usando as distâncias claras que se aplicam nessa direção, e depois combinado. Ambas as placas funcionam juntas, então a espessura é [mathin] 2t_{wp} = 1\,in [mathin].

Direção de cisalhamento

Do outro lado do slot, a dimensão do furo é [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin]. O parafuso inferior em cada coluna rasga em direção à borda inferior da placa, e os outros em direção ao buraco abaixo:

[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]

O colchete soma uma coluna de parafusos, e [mathin] C / n_{r} [mathin] escala para todo o grupo. A carga é concêntrica, então o coeficiente do grupo de parafusos C é o número de parafusos, 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

Direção axial

Ao longo da ranhura, a dimensão do furo é [mathin] d_{h} = 1.3125\,in [mathin]. O parafuso externo em cada linha rasga em direção à borda final da placa:

[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

Interação

As duas direções são combinadas como uma soma de quadrados, que trata a resistência do rolamento como uma interação circular para um parafuso carregado em um ângulo:

[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

Passo 15: Rolamento do parafuso na alma da viga (AISC 360-16 J3.10)

A teia da viga possui furos padrão, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], e é apenas 0.46 em espessura no W27x84, então é mais fraco no rolamento do que o par de placas.

Direção de cisalhamento

Abaixo de cada parafuso de alma há outro furo ou um longo trecho de alma até o flange inferior, então cada parafuso usa a distância livre entre os furos, [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

Direção axial

Ao longo da viga, a coluna do parafuso mais próxima da extremidade da viga rasga em direção a ela, com [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

Interação

[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

Passo 16: Cisalhamento em bloco das placas de alma (AISC 360-16 J4.3)

Um bloco das placas da alma pode rasgar sob o cisalhamento, sob a força axial, ou sob ambos. Cada direção é verificada com seu próprio padrão de rasgamento, e as duas relações são combinadas da mesma maneira que para rolamentos.

Carga de cisalhamento

O bloco corta ao longo da coluna interna do parafuso até a parte inferior das placas e rasga em tensão ao longo da linha inferior até a extremidade da placa. A área de tensão usa o comprimento da ranhura, [mathin] d_{h} = 1.3125\,in [mathin], e a área de cisalhamento usa a largura da ranhura, 1.125 no:

[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]

Com duas colunas de parafusos, a tensão de tração no bloco não é uniforme, então [mathin] U_{bs} = 0.5 [mathin], como o Manual AISC usa para grupos de parafusos de múltiplas colunas:

[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

Carga axial

Sob carga axial, o relatório verifica dois padrões. No padrão L, o bloco rasga sob tensão pelas fileiras de parafusos e sai pela borda inferior, e corta ao longo da linha superior do parafuso até a extremidade da placa:

[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]

No U (ou C) padrão, o bloco entre as fileiras de parafusos superior e inferior sai, cortando ao longo de ambas as linhas externas:

[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

Interação

[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

O termo de cisalhamento por si só contribui 0.755 do 0.845.

Passo 17: Cisalhamento em bloco da alma da viga (AISC 360-16 J4.3)

Sob carga axial, um bloco da alma da viga ao redor dos parafusos pode sair da extremidade da viga: tensão entre as fileiras de parafusos superior e inferior, e corte ao longo de ambas as fileiras até o final da viga. Este é o padrão C.

[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

Passo 18: Cedência por cisalhamento e ruptura por cisalhamento das placas da alma (AISC 360-16 J4.2)

As duas placas web carregam todo o 250 kip cisalhamento na emenda. Sua seção bruta não deve ceder ao cisalhamento, e sua seção líquida através dos furos dos parafusos não deve romper.

Cessamento ao cisalhamento (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]

Ruptura por cisalhamento (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

Esta é a verificação governante de toda a emenda da viga. Remova cinco buracos 41% da profundidade da placa, então a ruptura por cisalhamento da seção líquida está muito abaixo do escoamento por cisalhamento. Outra linha de parafusos ou uma placa mais profunda adicionaria área líquida diretamente.

Passo 19: Cedência de tensão e ruptura das placas da alma (AISC 360-16 J4.1)

Sob tensão axial, as placas da web carregam o 135.34 kip força da rede através da junta como um membro de tensão.

[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

Passo 20: Ruptura por tração da alma da viga com cisalhamento (AISC 360-16 D3, J4.1)

A força axial da alma também tem que entrar na viga. Aqui os parafusos conectam apenas a teia, então os flanges ficam para trás na absorção de tensão. Toda a seção larga do flange é o membro de tensão, e o fator de cisalhamento lag usa [mathin] \bar{x} = 1.3614\,in [mathin], a distância da teia ao centróide de metade da seção, sobre o 3 no comprimento da conexão:

[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

Passo 21: Resistência à compressão das placas da alma (AISC 360-16 J4.4, E3)

Sob compressão axial, as placas da alma abrangem o espaço entre as extremidades da viga como colunas curtas. Cada placa pode dobrar sozinha, então o raio de giração é o de um 1/2 em prato, enquanto a área é a de ambas as placas.

Com [mathin] K = 1.2 [mathin] e [mathin] L_{b} = 3.5\,in [mathin], o mesmo comprimento não contraventado que as placas de flange:

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

KL/r está acima 25, então J4.4 envia as placas para o Capítulo E. A magreza está abaixo [mathin] 4.71\sqrt{E/F_{y}} = 113.43 [mathin], então equação. E3-2 se aplica:

[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

A 1/2 em placas de rede são mais finas que o 3/4 em placas de flange, então eles cruzam o KL/r = 25 limite sobre o mesmo 3.5 de comprimento. A flambagem leva apenas cerca de 6% fora da resistência ao escoamento nesta esbeltez.

Passo 22: Emenda de placa de rede no lado W27x94

As placas da alma e o layout dos parafusos são os mesmos à direita, então a placa verifica (rolamento nas placas, cisalhamento em bloco das placas, o cisalhamento, tensão e compressão) dar os mesmos resultados que à esquerda. As verificações da alma da viga mudam porque a alma W27x94 é 0.49 em grosso, e a verificação de deslizamento usa [mathin] h_{f} = 0.85 [mathin] deste lado:

[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

Resumo das verificações de projeto

Emenda de placa de flange

Emenda de placa web

A emenda do feixe passa em todas as verificações. A ruptura por cisalhamento das placas da alma governa em 0.998 em ambos os lados, e a ruptura por tensão das placas do flange é a próxima em 0.988. Ambos são verificações de seção líquida através dos orifícios dos parafusos, então as placas, não os parafusos ou as vigas, são o que limitam esta emenda. As proporções de detalhamento de 1.000 significa que as distâncias das bordas estão no mínimo do código, não que a conexão esteja sobrecarregada.

O que mudar se uma verificação falhar

• Ruptura por cisalhamento da placa da alma ou cisalhamento em bloco: adicione uma linha de parafusos e torne as placas da alma mais profundas, ou use placas mais grossas.
• Ruptura de tensão da placa do flange: use uma placa de flange mais espessa. A placa já é tão larga quanto o flange da viga, então a largura não está disponível.
• Deslizamento do flange ou dos parafusos da alma: adicione uma coluna de parafuso, mudar para uma superfície de classe B na web, ou reduzir o número de enchimentos para que o fator de enchimento suba para 1.0.
• Corte de bloco ou rolamento no banzo ou alma da viga: aumentar a distância da borda na extremidade da viga, ou adicione colunas de parafusos para alongar os planos de cisalhamento.
• Tensão da viga ou ruptura por flexão nos furos: estes dependem da viga e do layout do furo, então use menos furos no flange, ou mova a emenda para um ponto de menor momento.
• Compressão de placa: encurte o comprimento não contraventado apertando a folga ou a distância da borda da viga, ou use placas mais grossas para diminuir o KL/r.

Perguntas frequentes

Como a carga é compartilhada entre as placas de flange e as placas de alma em uma emenda de viga?

As placas da alma suportam todo o cisalhamento. A carga axial é dividida por área: a web ocupa sua parte na área bruta, aqui 135.34 kip do 300 kip, e os flanges ficam com o resto, metade de cada. O momento vai inteiramente para os flanges como um par de tração e compressão. Neste exemplo, cada placa de flange carrega 266.52 kip.

Por que os parafusos de emenda são críticos contra deslizamento?

As placas de flange possuem furos superdimensionados e as placas de alma possuem ranhuras curtas paralelas à carga axial. Ambos dão ao montador espaço para encaixar as vigas, e AISC 360-16 J3.2 permite esses furos apenas em conexões críticas de deslizamento. Os parafusos com deslizamento crítico também evitam que a emenda se mova quando o momento ou a força axial inverte, então o feixe se comporta como contínuo.

Por que a verificação da placa da alma combina resultados de cisalhamento e axiais?

Os parafusos da alma são carregados diagonalmente, pelo cisalhamento vertical e pela força axial horizontal ao mesmo tempo. O relatório verifica o rolamento e o cisalhamento do bloco em cada direção por conta própria, em seguida, soma os quadrados das duas proporções. Um resultado abaixo 1.0 significa que a carga combinada está dentro da curva de interação circular. A verificação de escorregamento usa a força resultante diretamente.

Por que há uma lacuna entre as extremidades da viga?

A 1 na lacuna dá tolerância à ereção, então as vigas não precisam ser cortadas no comprimento exato. Porque as pontas não se tocam, nenhuma compressão passa pelo rolamento direto e tudo passa pelas placas de emenda. A folga também define o comprimento não contraventado das placas para a verificação de compressão.

O que acontece quando os dois feixes têm profundidades diferentes?

Os flanges da viga mais rasa ficam dentro do plano das placas do flange, então enchimentos ou calços são embalados para compensar a diferença. Enchimentos reduzem a resistência ao deslizamento, é por isso que AISC 360-16 J3.8 usa um fator de preenchimento de 0.85 quando há dois ou mais. Este exemplo também usa o braço de alavanca da viga mais rasa para encontrar a força do flange, que dá a força maior.

Este exemplo segue a 15ª edição do AISC ou o Manual da 16ª edição do AISC?

Segue AISC 360-16 e o Manual AISC 15ª Edição, que está escrito em torno dessa Especificação. O Manual AISC 16ª Edição combina com o posterior 360-22 Especificação. Números de cláusulas e algumas disposições, incluindo o fator de preenchimento para parafusos com deslizamento crítico, alterado na edição mais recente, então verifique as referências em relação à edição que seu projeto usa.

Como isso mudaria para AISC ASD em vez de LRFD?

Os estados limites e as resistências nominais são iguais. Com AISC ASD você compara as forças de nível de serviço com a resistência nominal dividida por um fator de segurança em vez de multiplicar por um fator de resistência. Um fator de resistência de 0.75 torna-se um fator de segurança de 2.00, 0.90 torna-se 1.67, e 1.00 torna-se 1.50. As combinações de carga também mudam, então as forças do flange e da alma são menores.

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Referências

• AISC 360-16, correspondente às especificações para aço estrutural: B4.3, D3 (Tabela D3.1), E3 (Eq. E3-2, E3-4), F13.1 (Eq. F13-1), J3.2, J3.3, J3.4 (Tabela J3.4), J3.5 (Tabela J3.5), J3.8 (Eq. J3-4, Tabela 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); Tabela de comentários CA-7.1.
• Manual de construção em aço AISC, 15ª edição: Papel 1 propriedades da seção.
• Dimensionamento de ligações metálicas utilizando AISC 360-16
• Parafusos no design de conexão SkyCiv