Как спроектировать сдвиговое соединение

Соединение, работающее на сдвиг, - это соединение, которое позволяет передавать усилия сдвига между двумя элементами.. Это связь с чисто нормальной силовой нагрузкой. (натяжное соединение), чистая сдвиговая нагрузка, или сочетание нормальной и поперечной силы. Соединения, работающие на сдвиг, обычно являются наиболее часто используемыми соединениями.. Обычно они используются для соединения балок с другими балками или колоннами.. Такие соединения передают сдвиг, с минимальным ограничением вращения, в отличие от моментальных связей. Это может помочь снизить зависимость от моментальных соединений., которые часто бывают более сложными и дорогостоящими. Соединители, работающие на сдвиг, обычно используются в сборных стальных конструкциях., такие как железнодорожные мосты, плита настила, платформы метро, и т.д... Вот несколько типов соединений на сдвиг:

• Угловое соединение (Картина 1)
• Соединение с одной пластиной
• WT соединение
• Сидячая связь

  Картина 1. Пример одноуглового соединения, работающего на сдвигОдним из наиболее распространенных типов соединений, работающих на срез, являются соединения угол / пластина., которые используют угловой кронштейн или пластину для соединения фланца родительского элемента с стенкой дочернего элемента. Соединения, работающие на сдвиг, не противостоят большим силам момента, поскольку они допускают некоторую слабость для вращения. Если соединения разрешены для вращения, соединения должны выдерживать только поперечные силы. Следовательно, они спроектированы как сдвиговые соединения. Это одно из основных различий между соединением сдвига и момента.. Стоит отметить, что сварные соединения, работающие на сдвиг, выдерживают более высокие моментные нагрузки, чем болтовые..

Шаги к дизайну

В этой секции, мы обсудим одну тарелку (плоский конец) соединения сдвига (Картина 2). Соединения пластин оребрения экономичны в изготовлении и просты в установке.. Эти соединения также популярны, поскольку они могут быть самыми быстрыми соединениями для установки и преодолеть проблему общих болтов в двусторонних соединениях. Картина 2. Однопластинчатое соединение, работающее на сдвигНа поведение сдвиговых соединений с одной пластиной влияют условия опоры., которые идеализируются как гибкие или жесткие. Если балка поддерживается идеальной гибкой опорой, например балкой, который торсионно неограничен, тогда поворот конца балки полностью компенсируется вращением опоры. Однако, если балка поддерживается полностью жесткой опорой, например, фланец W-образной колонны, тогда сварной край пластины будет оставаться прочно связанным с родительским элементом при нагрузке силой гравитационного сдвига, а вращение компенсируется деформацией внутри соединения. В идеальном гибком соединении, точка перегиба находится на поверхности опорного элемента; но в идеальной жесткой связи точка перегиба отходит от поверхности опорного элемента. Поскольку «настоящие» опоры редко ведут себя точно так же, как гибкие или жесткие соединения., избыточные процедуры проектирования необходимы для обеспечения безопасного и эффективного проектирования. Типичное однопластинчатое соединение, работающее на сдвиг, состоит из трех частей.: служба поддержки, соединитель и балка. Опора может быть другой балкой или балкой., фланец колонны, или полотно столбца (Картина 3). Соединитель может быть прикручен или приварен к опоре и балке.. Например, соединитель, прикрепленный болтами к опоре и приваренный к балке, образует «болтово-сварное» соединение сдвига.   Картина 3. Соединительная балка / колонна с одной пластиной (осталось) и балка / балка (право)Чтобы продолжить, мы должны учитывать соображения предельного состояния. В следующем списке ниже представлены 11 проверки (Стандарты AISC) необходимо для проектирования однопластинчатого соединения, работающего на сдвиг:

1. Сдвиг болта с учетом эксцентриситета болта
2. Несущая способность материала группы болтов как для плиты, так и для стенки балки
3. Податливость пластин при сдвиге
4. Пластина излома при сдвиге
5. Пластинчатые блоки сдвига
6. Податливость пластины при изгибе при изгибе с использованием модуля упругости пластического сечения пластины
7. Изгиб пластины из-за изгиба
8. Прочность сварки пластины с опорным элементом
9. Блочные ножницы для продольной балки
10. Податливость при изгибе фасонной секции балки
11. Требование вращения только для жестких соединений

Попробуйте SkyCiv Connection Design Чтобы пройти указанные критерии, мы должны придерживаться общих требований к соединительным пластинам, болты, и сварные швы. Минимальная несущая способность обязательна для всех типов трещин всех компонентов соединения.. Некоторые рекомендации (который соответствует как австралийским, так и американским стандартам) что можно сделать, чтобы это прошло, следующие:

• Мощность затворной группы, соединяющая пластину ребра на полотно поддерживаемого луча

Несущая способность на болт должна быть больше результирующей силы на крайний болт из-за прямого сдвига и момента..

• Прочность ребристой пластины в сетчатом сечении под опорой и сдвигом

Сдвиговая способность пластины оребрения должна быть больше, чем реакция на конце балки.. Модуль упругости чистого сечения пластины оребрения должен быть больше, чем момент, обусловленный реакцией конца и выступом пластины оребрения..

• Прочность балки в чистой секции

Прочность на сдвиг поддерживаемой балки должна быть больше, чем реакция на конце балки.. Для длинных пластин с оребрением сопротивление чистого сечения должно быть больше приложенного момента..

• Прочность сварного шва соединения с пластинчатыми ребрами с опорной колонной

Длина участка углового шва(s) должно быть больше чем 0,8 раза больше толщины пластины оребрения.

• Проверка местного сдвига стенки колонны

Местная сдвиговая способность стенки колонны должна быть больше половины суммы торцевых реакций балки с каждой стороны стенки колонны..

• Устойчивость к короблению длинных пластин с ребрами

Момент сопротивления продольному изгибу пластины оребрения должен быть больше, чем момент из-за реакции конца и выступа пластины оребрения..

• Целостность конструкции

Усилие натяжения пластины оребрения и стенки балки должно быть больше, чем сила связи.. Несущая способность стенки балки или пластины оребрения должна быть больше, чем сила связи, а способность связывания стенки колонны должна быть больше, чем сила связи..

Конструкция соединения сдвига (Пример работы)

В этой секции, мы покажем пример соединения с одной пластиной на сдвиг, с использованием SkyCiv Connection Design. Программа покажет пошаговые расчеты конструкции соединения, работающего на сдвиг.: Скачать рабочий пример Картина 4. Определение кода дизайна, категория и тип срезного соединенияУстановив расчетные коэффициенты (член, факторы болта и сварного шва), следующий этап проектирования - создание соединительной сборки (Картина 5) к которому могут быть отнесены силы (Картина 6) и поведение сдвигового соединения с одной пластиной можно моделировать. Рисунок 5 - Конструктивные особенности и соединение в сборе  Картина 6. Назначение сил дочернему элементуПосле моделирования поведения сдвигового соединения с одной пластиной, результаты (Картина 7) будет выдаваться в соответствии с американским стандартом AISC 360-10 (14й выпуск). Картина 7. Полученные результатыПрограммное обеспечение также предоставит пошаговое руководство по расчетам конструкции сдвига соединения для справки пользователя.. Щелкните значок «Отчет», чтобы просмотреть результаты разработки.. Для подробного просмотра этого рабочего примера, не стесняйтесь скачать подробную рабочий пример соединения сдвига дизайн - произведено SkyCiv Connection. Попробуй сегодня!