Конструкция соединения колонны

Расчет соединения колонны с AISC 360 начинается с одного вопроса: сустав готов нести нагрузку? Если концы колонны фрезерованы и подходят для подшипников, осевое сжатие переходит прямо из верхней колонны в нижнюю, а соединительные пластины должны нести только момент, сдвиг и любое напряжение. Фланцевые пластины воспринимают момент как пару растяжения и сжатия., перегородки выдерживают сдвиг, и каждая группа болтов, сечение плиты и колонны на этом пути проверяется выше и ниже стыка.

На этой странице от начала до конца работает одно настоящее соединение колонны с болтовым соединением.: верхняя колонна W14x90, соединенная с нижней колонной W14x211, с участием 1000 кип сжатия, 50 Кип напряжения, а 150 кип-сдвиг и 100 момент кип-футов, предназначен для AISC 360-16 LRFD и Руководство AISC, 15-е издание. Каждый фланец имеет 1/2 через 14.5 во фланцевой пластине с шестью 1 болты A490, критичные к скольжению, с каждой стороны соединения, две линии болтов одновременно 11.5 в ширине в три ряда. В сети есть пара 7/8 в веб-пластинах, 6 в широком, с четырьмя 1 болты A490, критичные к скольжению, с каждой стороны. Каждое уравнение записано с его номерами, в том же порядке, что и лист расчета AISC SkyCiv Connection Design модуль производит для него.

ПОПРОБУЙТЕ НАШ БЕСПЛАТНЫЙ ИНСТРУМЕНТ СЕЙЧАС КУПИТЬ МОДУЛЬ КОНСТРУКЦИИ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

Что такое соединение колонны?

Соединение колонны соединяет две части колонны встык.. Колонны обычно сращиваются через каждые два-три этажа., немного выше уровня пола, потому что это при условии, что колонну можно доставить и установить как единое целое.. Поднимаясь по зданию, в секции часто становится светлее., вот в чем дело: тяжелый W14x211 внизу несет на себе этажи над ним, а W14x90 выше несёт меньше.

В болтовом соединении колонны, фланцевые пластины перекрывают соединение на внешней стороне обоих фланцев, и пара веб-пластинок переплетается через паутину. Две колонки имеют разную глубину., таким образом, наполнители или прокладки заполняют зазор между более мелкой колонной и пластинами.. Вы можете проверить эту конфигурацию в Калькулятор соединения колонн. Полки и перегородки проверяются так же, как и у соединение балки, и Калькулятор болтового соединения охватывает более простые соединения внахлестку.

Высота соединения фланцев. В 1/2 во фланцевой пластине имеется две линии болтов на одной стороне. 11 1/2 в норме, 1 1/2 от каждого края пластины, и три ряда болтов с каждой стороны соединения на 3 в пространстве, с участием 1 3/4 на конечных расстояниях. Концы колонны пригодны для выдерживания.

Раздел А-А. В 7/8 в полотнах пластины располагаются на обеих сторонах полотна (НС/ФС), с двумя рядами по два болта с каждой стороны соединения на 3 в пространстве и 1 1/2 по краевому и конечному расстоянию. Прокладки заполняют каждый зазор между колоннами и пластинами..

Конструкция соединения колонны: шаги с первого взгляда

Сначала нагрузки распределяются: компрессия идет на подшипник, и момент, напряжение и сдвиг передаются пластинам. Затем проверяется соединение фланцевой пластины в нижнем столбце и в верхнем столбце., с последующим соединением пластины стенки.

1. Проверьте пределы детализации болтов фланцевой пластины..
2. Найдите коэффициент заполнения и проверьте скольжение фланцевых болтов, чувствительных к скольжению..
3. Проверьте подшипник болта и наличие задира на фланцевой пластине..
4. Проверьте подшипник болта и наличие задира на фланце колонны..
5. Проверьте блок на сдвиг фланцевой пластины на предмет трех шаблонов вырыва..
6. Проверка блока на сдвиг фланца колонны.
7. Проверьте текучесть при растяжении и разрыв фланцевой пластины..
8. Проверка разрыва колонны при растяжении, со сдвиговым запаздыванием.
9. Проверьте изгиб колонны в отверстиях для болтов фланца..
10. Проверьте фланцевую пластину на сжатие..
11. Повторите проверку фланцев для верхней колонны..
12. Проверьте пределы детализации болтов стенки пластины..
13. Проверьте проскальзывание группы болтов стенки под действием сдвига и осевой нагрузки..
14. Проверить подшипники болтов на перегородках на предмет среза., осевая нагрузка и их взаимодействие.
15. Проверить подшипник болта на стенке колонны на срез, осевая нагрузка и их взаимодействие.
16. Проверьте сдвиг блока перегородок на сдвиг., осевая нагрузка и их взаимодействие.
17. Проверка блока на сдвиг стенки колонны на осевую нагрузку.
18. Проверьте сдвиговую текучесть и сдвиговое разрушение перегородок..
19. Проверьте податливость при растяжении и разрыв перемычек..
20. Проверка разрыва стенки колонны при растяжении, со сдвиговым запаздыванием.
21. Проверьте стенки пластин на сжатие..
22. Повторите веб-проверку для верхнего столбца..

Проектирование входных данных для этого примера

Код дизайна: AISC. 360-16 LRFD. Свойства раздела взяты из руководства AISC..

 

 

 

В колонне болты располагаются вдоль элемента., который вертикальный. В отчете сохраняется название соединения балок., Итак “болтовые колонны” фланцевого соединения представляют собой три ряда болтов, сложенных в каждой колонне., и “горизонтальный” Расстояние до края — это конечное расстояние до конца пластины или конца колонны..

Краевые расстояния по фланцу определяются калибром.. В 14.5 в тарелке с 11.5 в калибровочных листьях [mathin] (14.5 – 11.5)/2 = 1.5\,in [mathin] с каждой стороны, и то же самое делает 14.5 во фланце W14x90. В нижнем столбце используется ширина полки W14x211. 15 3/4 в, так [mathin] L_{ev,c} = (15.75 – 11.5)/2 = 2.125\,in [mathin].

Как распределяются нагрузки при стыке колонны

Концы колонны фрезерованы и подходят для подшипников., какая заметка о высоте. Aisc 360-16 J1.4 позволяет сжатию проходить через готовое соединение подшипника., поэтому пластины для сращивания не нужно носить с собой. Несущая способность фрезерованной поверхности составляет J7., с опорной поверхностью меньшей колонны:

[math] C_{u,brg} = \min\left( C_{u},\, \phi\, 1.8\, F_{y}\, A_{brg} \right) = \min\left( (1000\,kip),\, (0.75) \times 1.8 \times (50\,ksi) \times (26.125\,in^{2}) \right) = 1000\,kip [math]

Несущая площадь 26.125 дюйм² — это две полки и стенка W14x90 от его номинальных размеров., [mathin] 2 \times 14.5 \times 0.71 + (14 – 2 \times 0.71) \times 0.44 = 26.125\,in^{2} [mathin], поэтому он не учитывает филе, которое 26.5 в² табличная площадь включает. Все 1000 тысяча сжатий переходит в подшипник, поэтому сжатие, оставшееся для перемычек, равно нулю.:

[math] C_{web} = 0\,kip [math]

Момент преобразуется в пару фланцевых сил с помощью рычага более мелкой верхней колонны., [mathin] d – t_{f} = 14 – 0.71 = 13.29\,in [mathin]. Сила сжимающего фланца - это всего лишь пара моментов., потому что от подшипника не осталось сжатия:

[math] C_{flange} = \frac{C_{u} – C_{u,brg} – C_{web}}{2} + \frac{M_{u}}{d_{uc} – t_{f,uc}} = \frac{(1000\,kip) – (1000\,kip) – (0\,kip)}{2} + \frac{(100\,kip\text{-}ft)}{(14\,in) – (0.71\,in)} = 90.293\,kip [math]

Напряжение не может пройти через подшипник, поэтому он распределяется между фланцами и стенкой. Сеть берет на себя долю 50 кип пропорционален площади полотна по общей площади, [mathin] T_{web} = 9.9423\,kip [mathin], а фланцы берут на себя остальное, половина каждого:

[math] T_{flange} = \frac{T_{u} – T_{web}}{2} + \frac{M_{u}}{d_{uc} – t_{f,uc}} = \frac{(50\,kip) – (9.9423\,kip)}{2} + \frac{(100\,kip\text{-}ft)}{(14\,in) – (0.71\,in)} = 110.32\,kip [math]

[math] P_{flange} = \max\left( T_{flange},\, C_{flange} \right) = \max\left( (110.32\,kip),\, (90.293\,kip) \right) = 110.32\,kip [math]

Перегородки несут на себе полный сдвиг плюс долю натяжения перемычки.. Их результат используется для проверки проскальзывания болта стенки.:

[math] P_{web} = 9.9423\,kip, \quad R_{u} = \sqrt{V_{u}^{2} + P_{web}^{2}} = \sqrt{(150\,kip)^{2} + (9.9423\,kip)^{2}} = 150.33\,kip [math]

Подшипник здесь имеет большое значение. Без этого, каждая фланцевая пластина должна была бы нести половину 1000 кип на вершине момента, пара, что это 1/2 в пластине и шести болтах не обошлось. Примечание о пригодности к эксплуатации на чертеже является частью дизайна., не деталь изготовления.

Часть 1: Соединение фланцевой пластины на нижней стойке

шаг 1: Ограничения детализации для болтов фланцевой пластины (Aisc 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

Фланцевые болты должны располагаться достаточно далеко друг от друга, чтобы их можно было затянуть, и достаточно близко друг к другу, чтобы действовать как группа., и каждый болт требует достаточного краевого расстояния как на пластине, так и на фланце колонны..

В пластине есть большие отверстия., поэтому в Таблице J3.5 добавлено 1/8 в таблице J3.4 минимальное краевое расстояние 1.25 в, дающий 1.375 на тарелке. Фланец колонны имеет стандартные отверстия и крепится 1.25 в.

Прочность на единицу размера сварного шва 1.375 в / 1.5 в = 0.917 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Расстояние от края фланцевой пластины определяет. С 11.5 в измерении на 14.5 в тарелке, каждая линия болта сидит 1.5 от края тарелки, Только 1/8 больше, чем минимум негабаритного отверстия.

шаг 2: Критическая прочность болта на фланце, критичная к скольжению (Aisc 360-16 J3.8, Ручной стол 14-3)

Пластины имеют большие отверстия., какой AISC 360-16 J3.2 допускается только в соединениях, критических для скольжения.. Группа болтов должна сопротивляться силе фланца за счет трения., без соскальзывания в подшипник. Наполнители между пластиной и колонной снижают сопротивление скольжению., поэтому сначала определяется толщина наполнителя.

Толщина наполнителя и коэффициент наполнителя

Глубина детализации [mathin] d_{det,lc} = 15.75\,in [mathin] для W14x211 и [mathin] d_{det,uc} = 14\,in [mathin] для W14x90, глубины округлены до ближайшего 1/16 в том, что в Руководстве AISC для детализации перечислены. Фланцевые пластины ровно лежат на более глубокой нижней стойке., так что с этой стороны наполнитель нулевой (Ручной стол 14-3, Случаи I-A и I-B):

[math] t_{f} = \left\lceil \frac{\max\left( d_{det,uc} – d_{det,lc},\, 0 \right)}{2} + 0.125\,in \right\rceil_{0.125\,in} \text{ if } d_{det,lc} – d_{det,uc} \lt 0.25\,in, \text{ otherwise } 0 [math]

[math] t_{f} = 0\,in, \quad h_{f} = 1.0 [math]

Без наполнителя, коэффициент наполнителя [mathin] h_{f} [mathin] является 1.0.

Сопротивление скольжению

куда [mathin] \phi = 0.85 [mathin] для негабаритных отверстий, [mathin] \mu = 0.5 [mathin] для облицовочных поверхностей класса B, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin], [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin] для 1 в болте А490, [mathin] N_{s} = 1 [mathin] плоскость скольжения, и 2 линии болтов по 3 ряды болтов:

[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 (1) \times (64\,kip) \times (1) \times (2) \times (3) [math]

[math] \phi R_{n} = 184.42\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 110.32 кип / 184.42 кип = 0.598 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

шаг 3: Подшипник болта и вырыв на фланцевой пластине (Aisc 360-16 J3.10)

Каждый болт опирается на сторону своего отверстия в пластине.. Концевой болт может вырваться к концу пластины., и остальные к дыре перед ними. В отверстии увеличенного размера размер отверстия равен [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin]:

[math] l_{c1} = L_{eh,fp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.75\,in) – \frac{(1.25\,in)}{2} = 1.125\,in, \quad l_{c2} = s_{c} – d_{h} = (3\,in) – (1.25\,in) = 1.75\,in [math]

куда [mathin] t_{fp} = 0.5\,in [mathin], [mathin] F_{up} = 65\,ksi [mathin] и [mathin] \phi = 0.75 [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 1.125\,in,\, 2.4\,in\right)(0.5\,in)(65\,ksi)(2) + \min\left(1.2 \times 1.75\,in,\, 2.4\,in\right)(0.5\,in)(65\,ksi)(2)(3 – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 270.56\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 110.32 кип / 270.56 кип = 0.408 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

шаг 4: Подшипник болта и вырыв на фланце колонны (Aisc 360-16 J3.10)

В той же проверке на фланце колонны используются стандартные отверстия., [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], и 1.56 в толстом фланце W14x211:

[math] l_{c1} = L_{eh,c} – \frac{d_{h}}{2} = (1.75\,in) – \frac{(1.125\,in)}{2} = 1.1875\,in, \quad l_{c2} = s_{c} – d_{h} = (3\,in) – (1.125\,in) = 1.875\,in [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times 1.1875\,in,\, 2.4\,in\right)(1.56\,in)(65\,ksi)(2) + \min\left(1.2 \times 1.875\,in,\, 2.4\,in\right)(1.56\,in)(65\,ksi)(2)(3 – 1) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 901.19\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 110.32 кип / 901.19 кип = 0.122 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Нижний полка колонны более чем в три раза превышает толщину пластины., так что пеленг на колонну с этой стороны не беспокоит.

шаг 5: Блоковый сдвиг фланцевой пластины (Aisc 360-16 J4.3)

Блок фланцевой пластины может вырваться вокруг болтов: срез по линиям болтов до конца пластины, и напряжение поперек пластины. В отчете проверяются три шаблона и выбирается наименьший. В каждом, размер отверстия для чистой площади [mathin] d_{h} + 1/16\,in [mathin].

L-образный узор

Одна плоскость среза вдоль линии болта, и напряжение поперек этой линии до дальнего края пластины:

[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] = (0.5\,in) \times \left[ 0 + 11.5\,in + 1.5\,in – 1.5(1.3125\,in) \right] = 5.5156\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = (0.5\,in) \times \left[ 1.75\,in + 2(3\,in) \right] = 3.875\,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] = (0.5\,in) \times \left[ 7.75\,in – 2.5(1.3125\,in) \right] = 2.2344\,in^{2} [math]

[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 2.2344 + 1 \times 65 \times 5.5156 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 3.875 + 1 \times 65 \times 5.5156 \right) = 334.24\,kip [math]

U-образный узор

Две плоскости среза вдоль обеих линий болтов, и напряжение через зазор между ними:

[math] A_{gv} = 2t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 7.75\,in^{2}, \quad A_{nv} = 4.4687\,in^{2} [math]

[math] A_{nt} = t_{fp} \left[ (n_{r} – 2)\, s_{r} + g_{a} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.5\,in) \times \left[ 11.5\,in – 1.3125\,in \right] = 5.0938\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 4.4687 + 1 \times 65 \times 5.0938 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 7.75 + 1 \times 65 \times 5.0938 \right) = 379.03\,kip [math]

2L-образный узор

Две плоскости среза вдоль обеих линий болтов, и натяжение от каждой линии до края пластины:

[math] A_{nt} = 2t_{fp} \left[ L_{ev,fp} – 0.5\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1\,in) \times \left[ 1.5\,in – 0.5(1.3125\,in) \right] = 0.84375\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 4.4687 + 1 \times 65 \times 0.84375 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 7.75 + 1 \times 65 \times 0.84375 \right) = 171.84\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 334.24\,kip,\, 379.03\,kip,\, 171.84\,kip \right) = 171.84\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 110.32 кип / 171.84 кип = 0.642 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Модель 2L управляет. Широкий 11.5 в калибре возникает большая зона напряжения между линиями болтов, что помогает моделям L и U, но остается только 1.5 в полосе вне каждой строки. После того, как полуотверстие выйдет наружу, блок 2L имеет менее 0.85 дюйм² площади чистого натяжения.

шаг 6: Блоковый сдвиг полки колонны (Aisc 360-16 J4.3)

Фланец колонны может вырваться таким же образом.. Его края являются кончиками фланцев., поэтому применим шаблон 2L: срез по обеим линиям болтов до конца колонны, и натяжение от каждой линии болта до кончика фланца.

[math] A_{nt} = t_{f,lc} \left[ b_{f,lc} – g_{a} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.56\,in) \times \left[ 15.8\,in – 11.5\,in – 1.1875\,in \right] = 4.8555\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2t_{f,lc} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 2 \times (1.56\,in) \times \left[ 1.75\,in + 2(3\,in) \right] = 24.18\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{f,lc} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 14.918\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 14.918 + 1 \times 65 \times 4.8555 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 24.18 + 1 \times 65 \times 4.8555 \right) = 673.04\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 110.32 кип / 673.04 кип = 0.164 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

шаг 7: Податливость при растяжении и разрыв фланцевой пластины (Aisc 360-16 J4.1)

Фланцевая пластина передает всю силу фланца на соединение., поэтому его общая часть не должна поддаваться, а чистая часть через два отверстия не должна разрываться..

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yp}\, t_{fp}\, b_{fp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.5\,in) \times (14.5\,in) = 326.25\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{up}\, t_{fp} \left[ b_{fp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.5\,in) \times \left[ 14.5\,in – 2 \times (1.3125\,in) \right] = 289.45\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 326.25\,kip,\, 289.45\,kip \right) = 289.45\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 110.32 кип / 289.45 кип = 0.381 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

шаг 8: Разрыв колонны при растяжении, со сдвиговым запаздыванием (Aisc 360-16 Д3, J4.1)

Фланцевая сила также должна проникнуть в колонну.. Только фланец прикручен болтами., поэтому в отчете половина колонны рассматривается как тройник и применяется сдвиговая задержка из Таблицы D3.1., Дело 2. Центр тяжести тройника [mathin] \bar{y} = 1.5842\,in [mathin] с внешней стороны фланца, а длина соединения [mathin] l = (n_{c} – 1)\, s_{c} = 6\,in [mathin]:

[math] U = 1 – \frac{\bar{y}}{l} = 1 – \frac{1.5842\,in}{6\,in} = 0.73606 [math]

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{u}\, U \left[ 0.5\, A_{lc} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{f,lc} \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.73606) \times \left[ 0.5 \times (62\,in^{2}) – 2 \times (1.1875\,in) \times (1.56\,in) \right] [math]

[math] \phi R_{n} = 979.43\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 110.32 кип / 979.43 кип = 0.113 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Три ряда болтов дают 6 по длине соединения, поэтому коэффициент сдвиговой задержки падает примерно до 0.74. Короткое соединение на глубоком тройнике теряет большую часть своей чистой площади из-за сдвигового запаздывания, чем длинное..

шаг 9: Изгиб колонны в местах отверстий под болты (Aisc 360-16 Ф13.1)

Отверстия под болты в растянутом фланце могут снизить прочность колонны на изгиб.. F13.1 сравнивает предел прочности чистого фланца на разрыв с пределом текучести полного фланца, чтобы решить, соответствуют ли они.

[math] A_{fg} = b_{f,lc}\, t_{f,lc} = (15.8\,in) \times (1.56\,in) = 24.648\,in^{2} [math]

[math] A_{fn} = A_{fg} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{f,lc} = (24.648\,in^{2}) – 2 \times (1.1875\,in) \times (1.56\,in) = 20.943\,in^{2} [math]

Соотношение [mathin] F_{y}/F_{u} = 50/65 = 0.76923 [mathin] не более чем 0.8, так [mathin] Y_{t} = 1.0 [mathin]:

[math] F_{u}\, A_{fn} = (65\,ksi) \times (20.943\,in^{2}) = 1361.3\,kip \ge Y_{t}\, F_{y}\, A_{fg} = (1) \times (50\,ksi) \times (24.648\,in^{2}) = 1232.4\,kip [math]

Так как [mathin] F_{u} A_{fn} [mathin] не меньше, чем [mathin] Y_{t} F_{y} A_{fg} [mathin], предельное состояние разрыва при растяжении не применяется, и отверстия не ограничивают изгиб. Колонна сохраняет пластический момент:

[math] M_{n} = F_{y}\, Z_{x} = (50\,ksi) \times (390\,in^{3}) = 1625\,kip\text{-}ft [math]

Этот момент преобразуется в силу фланца, действующую на собственное плечо рычага колонны., так что ее можно сравнить с фланцевой силой:

[math] \phi R_{n} = \frac{\phi\, M_{n}}{d_{lc} – t_{f,lc}} = \frac{(0.9) \times (1625\,kip\text{-}ft)}{(15.7\,in) – (1.56\,in)} = 1241.2\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 110.32 кип / 1241.2 кип = 0.089 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

шаг 10: Прочность на сжатие фланцевой пластины (Aisc 360-16 J4.4, E3)

На стороне сжатия момента, фланцевая пластина проходит между ближайшими болтами выше и ниже соединения в виде короткой колонны. Его потребность в сжатии 90.293 кип момент пара из разделения нагрузки, потому что осевое сжатие происходит через подшипник.

С [mathin] K = 1.2 [mathin], [mathin] L_{b} = 3.5\,in [mathin] и [mathin] r = t_{fp}/\sqrt{12} [mathin]:

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

КЛ/р выше 25, поэтому J4.4 отправляет табличку в главу E. Тонкость ниже [mathin] 4.71\sqrt{E/F_{y}} = 113.43 [mathin], итак уравнение. применяется E3-2:

[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_{yp}/F_{e}} F_{yp} = 0.658^{(50/338.03)} \times (50\,ksi) = 46.998\,ksi [math]

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{cr}\, t_{fp}\, b_{fp} = (0.9) \times (46.998\,ksi) \times (0.5\,in) \times (14.5\,in) = 306.66\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 90.293 кип / 306.66 кип = 0.294 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Выпучивание занимает всего около 6% от предела текучести при такой гибкости. Более тонкая пластина или более длинная нераскрепленная длина будут стоить дороже., поскольку r падает с толщиной пластины.

шаг 11: Соединение фланцевой пластины на верхней стойке

На модели W14x90 используется та же фланцевая пластина и расположение болтов., так что пластина проверяет (подшипник на пластине, блоковый сдвиг пластины, растяжение и сжатие пластины) дают те же результаты, что и в нижнем столбце. Три вещи меняются: полка колонны тоньше 0.71 в, минимальное значение падает до 4.875 в, и теперь есть наполнитель.

Наполнитель на верхней колонке

W14x90 это 1.75 меньше, чем у W14x211, поэтому фланцевые пластины отходят от фланцев и требуют наполнителя с каждой стороны.. Отчет измеряет его с помощью таблицы вручную. 14-3, Случаи I-A и I-C:

[math] t_{f} = \left\lfloor \frac{d_{det,lc} – d_{det,uc}}{2} – 0.125\,in \right\rfloor_{0.125\,in} \text{ if } d_{det,lc} – d_{det,uc} \gt 0.625\,in, \text{ otherwise } 0 [math]

[math] t_{f} = 0.625\,in [math]

Любой наполнитель толще 1/8 в падает коэффициент наполнителя до 0.85, что занимает 15% убрать сопротивление скольжению:

[math] h_{f} = 1.0 \text{ if } t_{f} \le 0.125\,in, \text{ otherwise } 0.85 \quad \Rightarrow \quad h_{f} = 0.85 [math]

[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (0.85) \times (64\,kip) \times (1) \times (2) \times (3) = 156.75\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 110.32 кип / 156.75 кип = 0.704 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Это высшая проверка прочности фланца.. Те же шесть болтов имеют DCR 0.598 в нижнем столбце и 0.704 в верхней колонке, и единственная разница - это коэффициент наполнителя.

Другие проверки в верхнем столбце

Фланец W14x90 такой же 14.5 по ширине как тарелка, поэтому его краевое расстояние также равно 1.5 в. Фланец колонны имеет стандартные отверстия и 1.25 минимум, поэтому его соотношение 0.833. Расстояние до края фланцевой пластины по-прежнему влияет на детализацию. 0.917.

Блочный сдвиг фланца колонны – это наивысшая проверка колонны с этой стороны на 0.422. Натяжная планка 2L на W14x90 предназначена только 1.5 в ширину с каждой стороны и 0.71 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной..

Часть 2: Соединение пластины полотна на нижней колонне

шаг 12: Ограничения детализации для болтов стенки пластины (Aisc 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)

Расположение болтов со стенкой должно соответствовать тем же правилам расстояния и краевого расстояния, что и полка., а перемычки должны быть достаточно глубокими, чтобы соответствовать минимальной глубине соединения, но при этом попадать между фланцами колонны..

Прочность на единицу размера сварного шва 1.375 в / 1.5 в = 0.917 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Оба расстояния до края перемычки составляют 1.5 в сравнении с минимумом негабаритного отверстия 1.375 в. В 6 в тарелке точно 1.5 + 3 + 1.5 в, так что запасной ширины нет.

шаг 13: Критическая прочность болта на перемычке, критичная к скольжению (Aisc 360-16 J3.8)

Болты перемычки объединяют сдвиг и натяжение перемычки., поэтому проверка скольжения использует их результат, 150.33 кип . Болты критичны к скольжению, поскольку в перегородках имеются отверстия увеличенного размера..

Полка нижней колонны более толстая., поэтому на этой стороне нет наполнителя. Использование детализации толщины полотна, 7/16 для W14x90 и 1 за W14x211:

[math] t_{f} = \max\left( \frac{tw_{det,uc} – tw_{det,lc}}{2},\, 0 \right) = \max\left( \frac{(0.4375\,in) – (1\,in)}{2},\, 0 \right) = 0\,in, \quad h_{f} = 1 [math]

куда [mathin] \phi = 0.85 [mathin], [mathin] \mu = 0.5 [mathin], [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin], [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin], и [mathin] N_{s} = 2 [mathin] плоскости скольжения, поскольку на каждой стороне стенки имеется пластина стенки:

[math] \phi R_{n} = \phi\, \mu\, D_{u}\, h_{f}\, T_{b}\, N_{s}\, n_{r}\, n_{c} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (1) \times (64\,kip) \times (2) \times (2) \times (2) = 245.89\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 150.33 кип / 245.89 кип = 0.611 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

шаг 14: Болтовая опора на перегородках (Aisc 360-16 J3.10)

Отверстия в перегородке нагружаются одновременно в двух направлениях.: через колонну срезом, и вдоль колонны натяжением перемычки. Подшипник и вырыв проверяются отдельно в каждом направлении, а затем объединяются.. Обе пластины работают вместе, так что толщина [mathin] 2t_{wp} = 1.75\,in [mathin], а коэффициент группы болтов равен [mathin] C = 4 [mathin] потому что нагрузка концентрическая.

Направление сдвига

[math] l_{c1} = L_{ev,wp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.5\,in) – \frac{(1.25\,in)}{2} = 0.875\,in, \quad l_{c2} = s_{r} – d_{h} = (3\,in) – (1.25\,in) = 1.75\,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_{r} – 1 \right) \right] \frac{C}{n_{r}} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.05\,in,\, 2.4\,in\right)(1.75\,in)(65\,ksi) + \min\left(2.1\,in,\, 2.4\,in\right)(1.75\,in)(65\,ksi)(2 – 1) \right] \times \frac{4}{2} = 537.47\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 150 кип / 537.47 кип = 0.279 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Осевое направление

Конечное расстояние на перегородке также 1.5 в, поэтому световые расстояния и прочность такие же, как и в направлении сдвига.:

[math] l_{c1} = L_{eh,wp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.5\,in) – \frac{(1.25\,in)}{2} = 0.875\,in, \quad l_{c2} = s_{c} – d_{h} = 1.75\,in, \quad \phi R_{n} = 537.47\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 9.9423 кип / 537.47 кип = 0.018 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Взаимодействие

[math] \left( \frac{V_{u}}{\phi R_{n,v}} \right)^{2} + \left( \frac{P_{web}}{\phi R_{n,a}} \right)^{2} = \left( \frac{150}{537.47} \right)^{2} + \left( \frac{9.9423}{537.47} \right)^{2} = 0.078231 [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 0.078 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

шаг 15: Болт-подшипник на стенке колонны (Aisc 360-16 J3.10)

Стенка колонны имеет стандартные отверстия, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], и является 0.98 толстый на W14x211.

Направление сдвига

Поперек колонны с обеих сторон болтов имеется перемычка., поэтому каждый болт использует свободное расстояние между отверстиями, [mathin] l_{c2} = 3 – 1.125 = 1.875\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{w,lc}\, F_{u,lc}\, C = (0.75) \times \min\left(2.25\,in,\, 2.4\,in\right) \times (0.98\,in) \times (65\,ksi) \times (4) = 429.98\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 150 кип / 429.98 кип = 0.349 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Осевое направление

Вдоль колонны, ряд болтов, ближайший к концу колонны, вырывается к нему, с участием [mathin] l_{c1} = L_{eh,c} – d_{h}/2 = 1.5 – 0.5625 = 0.9375\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.125\,in,\, 2.4\,in\right)(0.98\,in)(65\,ksi) + \min\left(2.25\,in,\, 2.4\,in\right)(0.98\,in)(65\,ksi)(2 – 1) \right] \times \frac{4}{2} = 322.48\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 9.9423 кип / 322.48 кип = 0.031 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Взаимодействие

[math] \left( \frac{150}{429.98} \right)^{2} + \left( \frac{9.9423}{322.48} \right)^{2} = 0.12265 [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 0.123 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

шаг 16: Блочный сдвиг перегородок (Aisc 360-16 J4.3)

Блок перегородок может вырваться под действием сдвига или под действием осевой силы.. Каждое направление имеет свою схему отрыва., и эти два соотношения объединяются так же, как и для подшипников..

Сдвиговая нагрузка

Блок срезается вдоль внешнего ряда болтов до края пластины и разрывается под напряжением поперек колонн болтов до конца пластины.:

[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] = (1.75\,in) \times \left[ 3\,in + 1.5\,in – 1.5(1.3125\,in) \right] = 4.4297\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2t_{wp} \left[ L_{ev,wp} + (n_{r} – 1)\, s_{r} \right] = (1.75\,in) \times \left[ 1.5\,in + 3\,in \right] = 7.875\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{wp} \left[ b_{wp} – L_{ev,wp} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.75\,in) \times \left[ 6\,in – 1.5\,in – 1.5(1.3125\,in) \right] = 4.4297\,in^{2} [math]

При использовании двух колонн болтов растягивающее напряжение по всему блоку неравномерно., так [mathin] U_{bs} = 0.5 [mathin]:

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 4.4297 + 0.5 \times 65 \times 4.4297 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 7.875 + 0.5 \times 65 \times 4.4297 \right) = 237.54\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 150 кип / 237.54 кип = 0.631 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Осевая нагрузка

В образце L, блок рвется под напряжением поперек рядов болтов и выходит за край пластины, и срезается вдоль одного ряда болтов до конца пластины:

[math] A_{nt} = 4.4297\,in^{2}, \quad A_{gv} = 2t_{wp} \left[ L_{eh,wp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 7.875\,in^{2}, \quad A_{nv} = 2t_{wp} \left[ L_{wp} – L_{eh,c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 4.4297\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,L} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 4.4297 + 1 \times 65 \times 4.4297 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 7.875 + 1 \times 65 \times 4.4297 \right) = 345.52\,kip [math]

В У (или С) шаблон, блок между двумя рядами болтов выдвигается, стрижка по обоим рядам:

[math] A_{nt} = 2t_{wp} \left[ (n_{r} – 1)\, s_{r} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.75\,in) \times \left[ 3\,in – 1.3125\,in \right] = 2.9531\,in^{2}, \quad A_{gv} = 15.75\,in^{2}, \quad A_{nv} = 8.8594\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,U} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 8.8594 + 1 \times 65 \times 2.9531 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 15.75 + 1 \times 65 \times 2.9531 \right) = 403.1\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 345.52\,kip,\, 403.1\,kip \right) = 345.52\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 9.9423 кип / 345.52 кип = 0.029 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Взаимодействие

[math] \left( \frac{150}{237.54} \right)^{2} + \left( \frac{9.9423}{345.52} \right)^{2} = 0.39958 [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 0.400 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Почти все из 0.400 происходит от термина сдвига. Осевой член добавляет около 0.001.

шаг 17: Блокирующий сдвиг стенки колонны (Aisc 360-16 J4.3)

Под осевым напряжением, блок стенки колонны вокруг болтов может вырваться из конца колонны: напряжение между двумя рядами болтов, и срезаем вдоль обоих рядов до конца колонны. Это шаблон C.

[math] A_{nt} = t_{w,lc} \left[ (n_{r} – 1)\, s_{r} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.98\,in) \times \left[ 3\,in – 1.1875\,in \right] = 1.7762\,in^{2} [math]

[math] A_{gv} = 2t_{w,lc} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 2 \times (0.98\,in) \times \left[ 1.5\,in + 3\,in \right] = 8.82\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = 2t_{w,lc} \left[ (n_{c} – 1)\, s_{c} + L_{eh,c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 5.3288\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 5.3288 + 1 \times 65 \times 1.7762 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 8.82 + 1 \times 65 \times 1.7762 \right) = 242.46\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 9.9423 кип / 242.46 кип = 0.041 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

шаг 18: Податливость при сдвиге и разрушение перегородок при сдвиге (Aisc 360-16 J4.2)

Две перемычки несут полную 150 допустимый сдвиг поперек места соединения. Их общее сечение не должно поддаваться сдвигу., и их чистое сечение через отверстия для болтов не должно разрываться.

Податливость к сдвигу (уравнение. J4-3)

[math] A_{gv} = b_{wp} \times 2t_{wp} = (6\,in) \times (1.75\,in) = 10.5\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{yp}\, A_{gv} = (1) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (10.5\,in^{2}) = 315\,kip [math]

Сдвиговый разрыв (уравнение. J4-4)

[math] A_{nv} = 2t_{wp} \left[ b_{wp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1.75\,in) \times \left[ 6\,in – 2 \times (1.3125\,in) \right] = 5.9062\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sr} = \phi\, 0.6\, F_{up}\, A_{nv} = (0.75) \times 0.6 \times (65\,ksi) \times (5.9062\,in^{2}) = 172.76\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 315\,kip,\, 172.76\,kip \right) = 172.76\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 150 кип / 172.76 кип = 0.868 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Это самая высокая проверка прочности всего соединения колонны.. Два негабаритных отверстия принимают 2.625 из 6 в тарелке, больше, чем 40% его ширины, поэтому чистый разрыв сечения намного ниже предела текучести при сдвиге. Более глубокая стенка с третьим рядом болтов., или более толстые пластины, добавил бы чистую площадь напрямую.

шаг 19: Податливость при растяжении и разрыв перемычек (Aisc 360-16 J4.1)

В случае напряжения, перемычки несут 9.9423 пропустите силу паутины через сустав в качестве натяжного элемента.

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yp}\, 2t_{wp}\, b_{wp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (1.75\,in) \times (6\,in) = 472.5\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{up}\, 2t_{wp} \left[ b_{wp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (1.75\,in) \times \left[ 6\,in – 2 \times (1.3125\,in) \right] = 287.93\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 9.9423 кип / 287.93 кип = 0.035 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

шаг 20: Разрыв стенки колонны при растяжении, со сдвиговым запаздыванием (Aisc 360-16 Д3, J4.1)

Натяжение полотна также должно попасть в колонну.. Только паутина прикручена, поэтому фланцы отстают в восприятии напряжения, и вся секция колонны проверяется с помощью коэффициента сдвиговой задержки из таблицы D3.1., Дело 2. В отчете используются [mathin] \bar{x} = 3.2088\,in [mathin] для W14x211 и коэффициент сдвиговой задержки [mathin] U = 0.175 [mathin]:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{u,lc}\, U \left[ A_{lc} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{w,lc} \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.175) \times \left[ 62\,in^{2} – 2 \times (1.1875\,in) \times (0.98\,in) \right] = 509.08\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 9.9423 кип / 509.08 кип = 0.020 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Вот [mathin] \bar{x} [mathin] больше, чем 3 по длине соединения, так [mathin] 1 – \bar{x}/l [mathin] было бы отрицательно, и вместо этого в отчете используется низкий U. DCR пока только 0.020.

шаг 21: Прочность на сжатие перегородок (Aisc 360-16 J4.4)

При сжатии перегородки будут действовать как короткие колонны поперек стыка.. Каждая пластина может сгибаться самостоятельно., поэтому радиус инерции равен единице 7/8 в тарелке. С [mathin] K = 1.2 [mathin] и [mathin] L_{b} = 3\,in [mathin]:

[math] \frac{K L}{r} = \frac{(1.2) \times (3\,in)}{(0.875\,in) / \sqrt{12}} = 14.252 \le 25 [math]

КЛ/р не более 25, итак уравнение. J4-6 применяется, и пластины достигают полной текучести без коробления:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{yp}\, 2t_{wp}\, b_{wp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (1.75\,in) \times (6\,in) = 472.5\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 0 кип / 472.5 кип = 0.000 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Требование равно нулю, поскольку все сжатие осуществляется через подшипники на фрезерованных концах.. Проверка по-прежнему имеет значение, если соединение не готово к нагрузке., потому что тогда пластины будут выдерживать сжатие.

шаг 22: Соединение пластины полотна на верхней колонне

Стенки и расположение болтов такие же, как у W14x90., так что пластина проверяет (опираясь на пластины, блоковый сдвиг пластин, сдвиг пластины, растяжение и сжатие) дают те же результаты, что и в нижнем столбце. Проверки полотна колонны изменяются, поскольку полотно W14x90 предназначено только для 0.44 Вы можете заметить, что основное отличие заключается в соединении полок балки с опорной колонной..

Тонкая паутина тоже нуждается в наполнителе. С детализацией толщины полотна 1 в и 7/16 в:

[math] t_{f} = \max\left( \frac{tw_{det,lc} – tw_{det,uc}}{2},\, 0 \right) = \max\left( \frac{(1\,in) – (0.4375\,in)}{2},\, 0 \right) = 0.28125\,in [math]

Наполнитель толще 1/8 в, так [mathin] h_{f} = 0.85 [mathin]:

[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (0.85) \times (64\,kip) \times (2) \times (2) \times (2) = 209\,kip [math]

Прочность на единицу размера сварного шва 150.33 кип / 209 кип = 0.719 < 1.0, Прочность на единицу размера сварного шва

Опираясь на тонкое полотно W14x90, вы получаете самую высокую проверку полотна колонны., в 0.777 в сдвиге. Его паутина вдвое тоньше, чем у W14x211., и несущая способность пропорциональна толщине.

Сводка проверок проекта

Соединение фланцевой пластины

Соединение веб-пластины

Соединение столбцов проходит все проверки. Самый высокий коэффициент, 0.917, детализирует: Расстояние до края каждой пластины равно 1.5 против 1.375 минимум в негабаритном отверстии, что означает, что пластины близки к минимальному коду, не перенапряжен. О проверках на прочность, сдвиговое разрушение перегородок регулируется при 0.868 с обеих сторон. Далее переходим к тонкому полотну W14x90 на 0.777, проскальзывание верхних болтов перемычки при 0.719 и проскальзывание верхних фланцевых болтов при 0.704, последние два с 0.85 коэффициент наполнителя.

Что изменить, если проверка не удалась

• Разрыв перегородки при сдвиге или сдвиг блока: сделайте перемычки глубже и добавьте ряд болтов, или используйте более толстые пластины. У W14x90 между фланцами есть место для более глубокой пластины..
• Опора на перемычку верхней колонны: добавьте болты, чтобы распределить сдвиг, или увеличьте конечное расстояние до конца колонны. В 0.44 в сети W14x90 это слабая сторона.
• Проскальзывание болтов на верхней стойке: добавить ряд болтов, или разработать наполнитель, чтобы можно было использовать полное сопротивление скольжению. Фактор наполнителя 0.85 затраты 15% прочности скольжения как на полке, так и на стенке.
• Срез блока фланцевой пластины: здесь действует шаблон 2L, поэтому кромочные полосы за пределами линий болтов являются слабым звеном. Добавьте линии болтов, чтобы расширить их., пока манометр остается выше минимума, или возьми более толстую тарелку. Добавление рядов болтов также удлиняет плоскости среза..
• Детализация расстояния до края: Расстояние до края пластины 1/8 выше минимума негабаритного отверстия. Более узкая ширина или более широкая перемычка увеличивают запас прочности..
• Сжатие пластины: уменьшите длину без раскосов, затянув расположение болтов рядом с соединением, или используйте более толстые пластины, чтобы снизить KL/r.. Если соединение не готово к нагрузке, пластины несут всю нагрузку, и эта проверка обычно решает.
• Подшипник на фрезерованных концах: если сжатие превышает несущую способность меньшей колонны, лишнее уходит в тарелки, так что сначала проверь распределение нагрузки.

Часто задаваемые вопросы

Почему соединительные пластины не выдерживают 1000 КИП сжатия?

Концы колонны фрезерованы и подходят для подшипников.. Aisc 360-16 J1.4 позволяет сжатию в готовом стыке колонны передаваться прямым подшипником., а несущая способность конца W14x90 намного превышает 1000 кип . Пластины несут только вторую пару, сдвиг и напряжение. Им по-прежнему приходится удерживать колонны на одной линии и противостоять любому напряжению, вызванному подъемом или разворотом., вот почему J1.4 требует достаточно материала для сращивания, чтобы все детали оставались на месте..

Как распределяется нагрузка между полками и стенками в стыке колонны??

Перегородки принимают на себя весь сдвиг.. Осевое натяжение разделено по площади: Сеть занимает свою долю общей площади, Вот 9.9423 кип 50 кип , а фланцы берут на себя остальное, половина каждого. Момент полностью передается фланцам как пара растяжения и сжатия.. В этом примере каждая фланцевая пластина имеет 110.32 напрячься и 90.293 провал при сжатии.

Зачем нужны филлеры, и почему они имеют значение для болтов?

W14x90 это 1.75 меньше, чем у W14x211, и его паутина вполовину тоньше, поэтому пластины не могут сидеть ровно на обеих колоннах. Филлеры заполняют пробел в меньшем столбце.. Наполнитель добавляет поверхность, которая может скользить., так что AISC 360-16 J3.8 снижает сопротивление скольжению благодаря коэффициенту заполнения 0.85 когда наполнитель толще 1/8 в. В этом примере этот коэффициент берет болты фланца верхней колонны из DCR 0.598 в 0.704.

Почему скольжение соединительных болтов критично??

Полка и перегородки имеют отверстия увеличенного размера., что дает монтажнику возможность выровнять две колонны. Aisc 360-16 J3.2 допускает отверстия увеличенного размера только в соединениях, критичных к скольжению.. Болты, обеспечивающие скольжение, также удерживают соединение от смещения при изменении момента под действием ветра или сейсмической нагрузки..

Где должно быть место стыка колонны?

Соединения колонн обычно размещаются примерно 4 футов над полом. На этой высоте монтажник может дотянуться до места соединения с пола., и соединительные пластины остаются в стороне от соединений балок на уровне пола.

Соответствует ли этот пример 15-му изданию AISC или Руководству AISC 16-го издания??

Это следует за AISC 360-16 и Руководство AISC, 15-е издание., который написан вокруг этой спецификации. Руководство AISC, 16-е издание, сочетается с более поздним изданием. 360-22 Спецификация. Номера пунктов и некоторые положения, включая коэффициент заполнения для болтов, чувствительных к скольжению, изменено в новой редакции, поэтому проверьте ссылки на версию, которую использует ваш проект..

Как это изменится для AISC ASD вместо LRFD??

Предельные состояния и номинальная прочность одинаковы.. С помощью AISC ASD вы сравниваете силы на уровне эксплуатации с номинальной прочностью, разделенной на коэффициент запаса прочности, а не умножая на коэффициент сопротивления.. Коэффициент сопротивления 0.75 становится фактором безопасности 2.00, 0.90 становится 1.67, и 1.00 становится 1.50. Сочетания нагрузок тоже меняются., поэтому силы на фланце и перегородке ниже.

Бесплатное проектирование соединения колонны

Каждое число на этой странице получено из одного решения. Выберите конфигурацию соединения колонн, введите свои два столбца, тарелки, болты, сжатие, напряжение, сдвиг и момент, и просмотрите каждую из этих проверок в своем браузере. Нечего устанавливать.

РАЗРАБОТАЙТЕ СОЕДИНЕНИЕ БЕСПЛАТНО

Модуль SkyCiv Connection Design — это программное обеспечение для проектирования соединений, лежащее в основе этого примера.. Он дает вам полный отчет о расчетах с каждым уравнением и вашими числами в нем., как шаги выше, плюс каждая емкость и DCR, для AISC 360-16 (ЛРФД и АСД) и, как 4100:2020. В калькулятор болтов самостоятельно покрывает проверки затворной группы, и момент соединения на странице описаны типы балок и колонн.

КУПИТЬ МОДУЛЬ КОНСТРУКЦИИ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

Ссылки

• Aisc 360-16, Спецификация для зданий из конструкционной стали: Б4.3б, Д3 (Таблица D3.1), E3 (уравнение. Е3-1, Е3-2, Е3-4), Ф2.1, Ф13.1, J1.4, J3.2, J3.3, J3.4 (Таблица J3.4), J3.5 (Таблица J3.5), J3.8 (уравнение. J3-4), J3.10 (уравнение. J3-6а, J3-6c), J4.1 (уравнение. J4-1, J4-2), J4.2 (уравнение. J4-3, J4-4), J4.3 (уравнение. Дж4-5), J4.4 (уравнение. J4-6), J7.
• Руководство по стальным конструкциям AISC, 15й выпуск: Часть 1 свойства сечения и детализирующие размеры; Стол 14-3, наполнители для сращивания колонн.
• Проектирование стальных соединений с использованием AISC 360-16
• Болты в дизайне соединений SkyCiv