Если вы прочитали нашу предыдущую статью, Aisc 360: Конструкция соединения сдвига, you would have a good sense of how simple connections are designed under AISC 360. A shear connection only has to deliver the beam end reaction. A moment connection has to deliver that reaction and the end moment with it, which brings the supporting column into the problem. In this article we work through an example moment connection between two I-shaped members and go through the design criteria that have to be satisfied. We can also get to the same results directly through the SkyCiv Connection Design модуль, which checks these connections to Aisc 360-16 в ASD или LRFD.
As in the shear connection example, the calculations here use the Allowable Stress Design (ASD) метод. Если вы не знакомы с разницей между ASD и LRFD в проектировании конструкций, убедитесь, что посмотрите наше видео объясняя это.
В этом примере, we evaluate the capacity of a Bolted Flange-Plated Fully-Restrained (фр.) Moment connection between a W18x50 beam and a W14x99 column, using the dimensions, welds and loads shown below. The connection has to support the beam end vertical reaction and the developed end moment. Compared with a shear connection, the difference is the pair of plates carrying the beam flange forces onto the supporting column flange.
The flange plates turn the beam end moment into a tension and compression couple. The top plate pulls, the bottom plate pushes, and both forces land on the column flange as concentrated forces. That is why a moment connection needs the column local checks that a shear connection does not.
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.:
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. & Материал:
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. (Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.) знак равно 7.0 кипы
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. (Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.) знак равно 21.0 кипы
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. (Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.) знак равно 42.0 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. (Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.) знак равно 126.0 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.: Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной., Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. 36 KSI, Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. 58 KSI
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.: Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной., Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. 50 KSI, Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. 65 KSI
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.:
Луч: Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.; Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. 7.50 в, Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. 0.570 в, d = 18.0 в, Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. 0.355 в, Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. 88.9 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.
Столбец: Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.; Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. 14.6 в, Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. 0.780 в, d = 14.2 в, Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. 0.485 в, Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. 1.38 в
Фланцевая пластина: 3/4 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.; 7.0 в х 12.5 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.: 3/8 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.; 5.0 в х 9.0 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. (Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.):
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.: (8) – 7/8-в.-diameter ASTM F3125 Grade A325-N bolts in standard holes
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.: (3) – 7/8-в.-diameter ASTM F3125 Grade A325-N bolts in standard holes
70-Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.. A325 и A490 — марки согласно ASTM F3125., which consolidated the older standalone bolt specifications.
Расчет нагрузки:
LRFD Нагрузки (Расчет нагрузки):
Расчет нагрузки (рU) знак равно 1.2 (7.0 кипы ) + 1.6 (21.0 кипы ) знак равно 42.0 кипы
Расчет нагрузки (MU) знак равно 1.2 (42.0 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.) + 1.6 (126.0 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.) знак равно 252.0 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.
ASD Нагрузки:
Расчет нагрузки (ра ) знак равно 7.0 кипы + 21 Расчет нагрузки 28.0 кипы
Расчет нагрузки (Mа ) знак равно 42.0 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. + 126 Расчет нагрузки 168.0 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.
Everything below is checked against the ASD loads. Keep the two methods apart: ASD compares service loads to allowable strength, LRFD compares factored loads to design strength, and the LRFD figures above are carried only so you can compare the two.
Расчет нагрузки:
Расчет нагрузки: Расчет нагрузки 7.0 в Расчет нагрузки 7.50 в, Расчет нагрузки.
Прочность на единицу размера сварного шва
Every check that follows is driven by one number, the force in the flange plate. The end moment is resolved into a couple acting at the plate centroids, so the lever arm is the beam depth plus one plate thickness:
пПрочность на единицу размера сварного шва знак равно [ 168.0 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной. (12 Прочность на единицу размера сварного шва) ] / (18.0 в + 0.75 в) знак равно 107.5 кипы
Расчет нагрузки, Расчет нагрузки
Расчет нагрузки, Расчет нагрузки 2.0
Расчет нагрузки, Расчет нагрузки 0.375 в
FРасчет нагрузки знак равно 0.6 FРасчет нагрузки [ 1.0 + 0.5 без1.5 (θ) ]
куда, Расчет нагрузки
знак равно 90, Расчет нагрузки
знак равно 0, Расчет нагрузки
Прочность на единицу размера сварного шва:
Прочность на единицу размера сварного шва, FПрочность на единицу размера сварного шва знак равно 0.6 (70KSI) / 2.0 знак равно 21 KSI
Прочность на единицу размера сварного шва, LT знак равно 7 в
Прочность на единицу размера сварного шва, LL знак равно 0 в
Прочность на единицу размера сварного шва, L знак равно LT (1.5) + LL (1.0) знак равно 10.5 в
В 1.5 on the transverse length is the directional strength increase, 1.0 + 0.5 без1.5(90).
(ра / а ) знак равно 21 KSI (10.5 в) знак равно 220.5 кипы / в
Прочность на единицу размера сварного шва (Прочность на единицу размера сварного шва) Прочность на единицу размера сварного шва, а :
0.707 Прочность на единицу размера сварного шва 45 градусы
а = (0.707) Расчет нагрузки 0.265 в
Two welds, one each side of the plate:
ра знак равно (ра / а ) а (2) знак равно 220.50 (0.265 в) 2 знак равно 116.9 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва, DCR:
Прочность на единицу размера сварного шва, Прочность на единицу размера сварного шва 107.5 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва, ра знак равно 116.9 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва (107.5 / 116.9) знак равно 0.919, Прочность на единицу размера сварного шва
Прочность на единицу размера сварного шва
These four checks ask whether the W14x99 can accept the flange force without local stiffening. All of them are compared against the same flange force:
Прочность на единицу размера сварного шва, пПрочность на единицу размера сварного шва знак равно 107.5 кипы
- Прочность на единицу размера сварного шва, Расчет нагрузки 1.5
рN / Расчет нагрузки [ FПрочность на единицу размера сварного шва Tвес (5К + Lб) ] / Прочность на единицу размера сварного шва (0.485в) [ 5(1.38в) + 0.75в ] / 1.5 знак равно 123.7 кипы
Вот Tвес is the column web thickness and Lб the bearing length, taken as the flange plate thickness.
Прочность на единицу размера сварного шва, DCR:
Прочность на единицу размера сварного шва, пПрочность на единицу размера сварного шва знак равно 107.5 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва, ра знак равно 123.7 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва (107.5 / 123.7) знак равно 0.869, Прочность на единицу размера сварного шва
- Прочность на единицу размера сварного шва, Расчет нагрузки 1.67
рN / Расчет нагрузки [ 6.25 Fи Tе2 ] / Прочность на единицу размера сварного шва знак равно [ 6.25 (50KSI) (0.78в)2 ] / 1.67 знак равно 113.8 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва, DCR:
Прочность на единицу размера сварного шва, пПрочность на единицу размера сварного шва знак равно 107.5 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва, ра знак равно 113.8 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва (107.5 / 113.8) знак равно 0.944, Прочность на единицу размера сварного шва
- Прочность на единицу размера сварного шва, Расчет нагрузки 2.0
рN / Расчет нагрузки 0.8 Tвес2 [ 1 + 3 ( Lб / d ) ( Tвес / Tе )1.5 ] ( Прочность на единицу размера сварного шваи Tе / Tвес)0.5 / Прочность на единицу размера сварного шва
знак равно 0.8 (0.485в)2 [ 1 + 3 (0.05) (0.62)1.5 ] [ (29000KSI) (50KSI) (0.78в) / 0.485в ] 0.5 / 2.0
знак равно 154.8 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва, DCR:
Прочность на единицу размера сварного шва, пПрочность на единицу размера сварного шва знак равно 107.5 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва, ра знак равно 154.8 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва (107.5 / 154.8) знак равно 0.694, Прочность на единицу размера сварного шва
- Прочность на единицу размера сварного шва, Расчет нагрузки 1.67
рN / Расчет нагрузки [ 24 Tвес3 ( Прочность на единицу размера сварного шваи )0.5 / час ] / Прочность на единицу размера сварного шва
знак равно 24 (0.485в)3 [ (29000KSI) (50KSI) ] 0.5 / 14.2в (1.67)
знак равно 139.0 кипы
The full column depth is used here in place of час, the clear distance between flanges less the fillets, which is conservative.
Прочность на единицу размера сварного шва, DCR:
Прочность на единицу размера сварного шва, пПрочность на единицу размера сварного шва знак равно 107.5 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва, ра знак равно 139.0 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва (107.5 / 139.0) знак равно 0.773, Прочность на единицу размера сварного шва
None of the four column local checks governs, so the W14x99 takes the flange force without transverse stiffeners for these limit states. Had any of them exceeded 1.0, the fix would be stiffeners or a doubler plate rather than a larger flange plate, because the capacity that ran out belongs to the column.
Прочность на единицу размера сварного шва, Прочность на единицу размера сварного шва
Прочность на единицу размера сварного шва, Расчет нагрузки 1.67
рN / Прочность на единицу размера сварного шваи Аграмм / Расчет нагрузки (36KSI) (7.5в) (0.75в) / 1.67 знак равно 121.3 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва, DCR:
Прочность на единицу размера сварного шва, пПрочность на единицу размера сварного шва знак равно 107.5 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва, ра знак равно 121.3 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва (107.5 / 121.3) знак равно 0.887, Прочность на единицу размера сварного шва
Прочность на единицу размера сварного шва, Предел текучести фланцевой пластины при сжатии
Предел текучести фланцевой пластины при сжатии, Расчет нагрузки 1.67
рN / Прочность на единицу размера сварного шваи Аграмм / Расчет нагрузки (36KSI) (7.5в) (0.75в) / 1.67 знак равно 121.3 кипы
The compression plate is checked on the gross section because the bolt holes are filled in bearing. It matches the tension yielding value because the plate is short enough between the column face and the first bolt line for slenderness not to reduce it.
Прочность на единицу размера сварного шва, DCR:
Прочность на единицу размера сварного шва, пПрочность на единицу размера сварного шва знак равно 107.5 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва, ра знак равно 121.3 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва (107.5 / 121.3) знак равно 0.887, Прочность на единицу размера сварного шва
Прочность на единицу размера сварного шва, Предел текучести фланцевой пластины при сжатии
Предел текучести фланцевой пластины при сжатии, Расчет нагрузки 2.0
Предел текучести фланцевой пластины при сжатии, U Предел текучести фланцевой пластины при сжатии: 1.0
рN / Прочность на единицу размера сварного шваU Ае / Расчет нагрузки (58KSI) [ 7.5в – 2 (1в) ] (0.75в) (1.0) / 2.0 знак равно 119.6 кипы
Two holes are deducted across the plate width. В 1 in deduction is the 7/8 in bolt diameter plus 1/8 в, which is the standard hole allowance used for net area.
Прочность на единицу размера сварного шва, DCR:
Прочность на единицу размера сварного шва, пПрочность на единицу размера сварного шва знак равно 107.5 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва, ра знак равно 119.6 кипы
Прочность на единицу размера сварного шва (107.5 / 119.6) знак равно 0.899, Прочность на единицу размера сварного шва
Предел текучести фланцевой пластины при сжатии
Предел текучести фланцевой пластины при сжатии. Предел текучести фланцевой пластины при сжатии: Connection-Design-Report-EXAMPLE II.B-1-ASD
Of the checks worked through above, flange local bending governs at 0.944. That is the one to watch if the beam end moment grows, and it is a column property, so a heavier flange plate would not help.
так же, Connection-Design-Report-EXAMPLE II.B-1-ASD: Connection-Design-Report-EXAMPLE II.B-1-ASD
Run This Example Yourself
Enter the W18x50, the W14x99 and the flange plates, and the module returns every check above with its utilization ratio and the clause behind it. Он запускается в браузере, нечего устанавливать.
Ссылки
- Aisc 360-16, Спецификация для зданий из конструкционной стали
- Connection-Design-Report-EXAMPLE II.B-1-ASD (Connection-Design-Report-EXAMPLE II.B-1-ASD, Connection-Design-Report-EXAMPLE II.B-1-ASD 13)
- Программное обеспечение SkyCiv Connection Design: https://skyciv.com/structural-software/connection-design/
- Flange plate connection calculator: https://skyciv.com/structural-software/connection-design/flange-plate-connection-calculator/
