Если вы прочитали нашу предыдущую статью, Aisc 360: Конструкция соединения сдвига, вы бы имели хорошее представление о том, как устроены простые соединения в AISC. 360. Сдвиговое соединение должно обеспечивать только реакцию конца балки.. Моментная связь должна вызвать эту реакцию и конечный момент вместе с ней., что приводит к проблеме с опорной колонной. В этой статье мы рассмотрим пример моментного соединения между двумя I-образными элементами и рассмотрим критерии проектирования, которые должны быть удовлетворены.. Мы также можем получить те же результаты непосредственно через SkyCiv Connection Design модуль, который проверяет эти соединения на Aisc 360-16 в ASD или LRFD.
Как и в примере со сдвиговым соединением, в расчетах здесь используется расчет допустимых напряжений. (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, оцениваем мощность болтового соединения с фланцевым покрытием Полностью сдержанный (фр.) Момент соединения между балкой W18x50 и колонной W14x99, используя размеры, сварные швы и нагрузки показаны ниже. Соединение должно выдерживать вертикальную реакцию конца балки и развиваемый конечный момент.. По сравнению со сдвиговым соединением, разница заключается в паре пластин, передающих силы полки балки на полку опорной колонны..
Полочные пластины превращают концевой момент балки в пару растяжения и сжатия.. Верхняя пластина тянется, нижняя пластина толкает, и обе силы воздействуют на полку колонны как сосредоточенные силы.. Вот почему моментное соединение требует локальных проверок колонны, в отличие от сдвигового соединения..
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.-диаметр Болты ASTM F3125 класса A325-N в стандартных отверстиях
Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.: (3) – 7/8-в.-диаметр Болты ASTM F3125 класса A325-N в стандартных отверстиях
70-Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной.. A325 и A490 — марки согласно ASTM F3125., который объединил старые спецификации отдельных болтов.
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.
Все, что ниже, проверено на соответствие нагрузкам АСД.. Разделите эти два метода: ASD сравнивает эксплуатационные нагрузки с допустимой прочностью, LRFD сравнивает учтенные нагрузки с расчетной прочностью, и приведенные выше цифры LRFD приведены только для того, чтобы вы могли сравнить два.
Расчет нагрузки:
Расчет нагрузки: Расчет нагрузки 7.0 в Расчет нагрузки 7.50 в, Расчет нагрузки.
Прочность на единицу размера сварного шва
Каждая последующая проверка определяется одним числом, сила во фланцевой пластине. Конечный момент разлагается на пару, действующую в центрах тяжести пластины, таким образом, плечо рычага равно глубине балки плюс толщина одной пластины.:
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 по поперечной длине - увеличение направленной силы, 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
Два сварных шва, по одному с каждой стороны тарелки:
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
Эти четыре проверки позволяют выяснить, может ли W14x99 воспринимать силу фланца без местного усиления.. Все они сравниваются с одной и той же силой фланца.:
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 - толщина стенки колонны и Lб длина подшипника, принимается за толщину полочной пластины.
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
Здесь вместо час, расстояние в свету между фланцами за вычетом галтелей, который является консервативным.
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
Ни одна из четырех колонок локальных проверок не имеет решающего значения., поэтому W14x99 воспринимает усилие на полке без поперечных ребер жесткости для этих предельных состояний.. Если бы кто-нибудь из них превысил 1.0, исправлением могут быть ребра жесткости или двойная пластина, а не фланцевая пластина большего размера., потому что емкость, которая закончилась, принадлежит колонне.
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
Прижимную пластину проверяют на общем разрезе, так как отверстия под болты заполнены подшипником.. Оно соответствует значению текучести при растяжении, поскольку пластина достаточно коротка между торцом колонны и первой линией болта, чтобы обеспечить гибкость и не уменьшать ее..
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
Два отверстия вычитаются по ширине пластины. В 1 в вычете - это 7/8 по диаметру болта плюс 1/8 в, что представляет собой стандартный припуск на отверстие, используемый для чистой площади.
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
Из проверок, проработанных выше, местный изгиб фланца регулируется при 0.944. Именно за ним следует следить, если растет конечный момент балки., и это свойство столбца, так что более тяжелая фланцевая пластина не поможет.
так же, Connection-Design-Report-EXAMPLE II.B-1-ASD: Connection-Design-Report-EXAMPLE II.B-1-ASD
Запустите этот пример самостоятельно
Введите W18x50, W14x99 и фланцевые пластины, и модуль возвращает каждую приведенную выше проверку с ее коэффициентом использования и стоящим за ней предложением.. 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/
- Калькулятор соединения фланцевых пластин: https://skyciv.com/structural-software/connection-design/flange-plate-connection-calculator/
