AISC Bağlantı Tasarımı Örneği
AISC Bağlantı Tasarımı Örneği. I şeklindeki bölümler arasındaki kesme bağlantıları, çelik tasarımdaki en yaygın bağlantılardan bazılarıdır. AISC'ye göre gerekli tasarım kontrollerini anlamaya yardımcı olmak için 360, bu makale onları açıklamak için bir tasarım örneği kullanacak. Bu tür bir bağlantıyla, Ayrıca, bu örneğin sonuçlarına hızlı bir şekilde ulaşabiliriz. SkyCiv Bağlantı Tasarımı modül. İle ilgili ek makaleye göz attığınızdan emin olun. bir anlık bağlantı tasarlamak.
Burada sunulan hesaplamalar İzin Verilebilir Gerilme Tasarımını kullanacaktır. (ASD) yöntem. Yapısal tasarımda ASD ve LRFD arasındaki farkı bilmiyorsanız, emin ol videomuza göz atın bunu açıklamak.
AISC Bağlantı Tasarımı Örneği
Bu örnek için, W16x50 kiriş ve W14x90 kolon arasındaki tek plakalı bağlantı kapasitesini aşağıda gösterilen boyutları ve cıvataları kullanarak değerlendireceğiz.. Bu bağlantının kiriş ucu reaksiyonlarını destekleyebilmesi gerekir.
Verilen:
Servis Seviyesi Yükleri & Malzeme:
Ölü Yükten Tepki (RD) = 8.0 kips
Canlı Yükten Tepki (RL) = 25.0 kips
Plaka Malzemesi: ASTM A36, Fy = 36 ksi, Fu = 58 ksi
Kiriş ve Kolon Malzemesi: ASTM A992, Fy = 50 ksi, Fu = 65 ksi
Kiriş ve Kolon Geometrisi:
Işın: G16x50; tw = 0.380 içinde, d = 16.3 içinde., t f = 0.630 içinde
Sütun: W14x90; tf = 0.710 içinde.
Kesme Plakası: 1/4 kalın; 4 1/2 x içinde 11 boyutlarda
Fikstür (Cıvatalar ve Kaynaklar):
(4) – 3/4-içinde.-standart deliklerde çap ASTM A325-N cıvatalar
70-ksi elektrot filetoları
Yük Hesaplama:
LRFD:
Nihai Tepki (Ru) = 1.2(8.0 kips ) + 1.6(25.0 kips ) = 49.6 kips
ASD:
İzin Verilen Tepki (Dışarı) = 8.0 kips + 25 kips = 33.0 kips
SkyCiv Bağlantı Tasarımı yazılımını kullanma, Bağlantının farklı kısımları artık AISC Bölüm J kontrollerine göre kontrol edilecektir. 360:
Web Plakası Kesme Verimi (W14x90)
İzin Verilen Kesme Kapasitesi:İzin Verilen Kesme Kapasitesi: Ω = 1.5
Rav = (0.6 Fy Agv / Ω) = [ 0.6 (36 ksi) (0.25 içinde) 11.5 içinde / 1.5 ] = 41.4 kips
Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
gerekli kesme, Rv = 33.0 kips
genel kapasite, Rav = 41.4 kips
DCR = (33.0 / 41.4) = 0.797, TAMAM MI
W14x90 Flanşlı Web Plakası, Kaynak Dayanımı
Radyus Kaynaklarının Dayanımı: Ω = 2.0
Kaynak Boyutu, t = 0.1875 içinde
Benim adım = 0.6 FEXX
Benim adım = 0.6 FEXX [ 1.0 + 0.5 günah ^ 1.5 θ ]
θ = yükün kaynak ekseniyle yaptığı açı
= 90, enine yüklü kaynaklar için
= 0, boyuna yüklü kaynaklar için
Kaynak birim boyutu başına mukavemet:Kaynak birim boyutu başına mukavemet:
İzin verilen kaynak gerilimi, Faw = [ 0.6 (70) / 2.0 ] = 21 ksi
enine uzunluk, lt = 0 içinde
boyuna uzunluk, ll = 23 içinde
toplam efektif uzunluk, l = lt (1.5) + ll (1.0) = 0 (1.5) + 23 (1.0) = 23 içinde
(Dışarı / t) = 483 kips / içinde
Etkili boyut (boğaz) fileto kaynağı, a:
0.707 = 45 derecenin kosinüs veya sinüsü
a = (0.707) t = 0.133 içinde
Dışarı = (Ra / t) t = 483 (0.133 içinde) = 64.2 kips
Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
gerekli yük, R = 33.0 kips
genel kapasite, Ra = 64.2 kips
DCR = (33.0 / 64.2) = 0.514, TAMAM MI
Web Plakası Kesme Kırılması (G16x50)
İzin Verilen Kesme Kapasitesi: Ω = 2.0
Net derinliğin hesaplanması:
toplam cıvata deliği uzunluğu(s) = 0.875 içinde (4) = 3.5 içinde
net derinlik, dnet = 11.5 içinde - [ 0.875 içinde (4) ] = 8.0 içinde
Rav = (0.6 Fy anv / Ω) = [ 0.6 (58 ksi) (0.25 içinde) 8 içinde / 2.0 ] = 34.8 kips
Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
gerekli kesme, Rv = 33.0 kips
genel kapasite, Rav = 34.8 kips
DCR = (33.0 / 34.8) = 0.948, TAMAM MI
W16x50 Web'e Web Plakası, Blok Kesme Kırılma Dayanımı
Blok Kesme Dayanımı: Ω = 2.0
(Dışarı / Ω) = (Ubs Fu Karınca / Ω) + min [ 0.6 Fy Agv , 0.6 Fu Anv ] / Ω
Gerginlik Kopma Bileşeni: Ubs= 1.0 (tekdüze gerilim)
(Ubs Fu Karınca / Ω) = [ 1.0 (58 ksi) (1.0625 içinde) (0.25 içinde) / 2.0 ] = 30.8 kips / in (0.25 içinde) = 7.7 kips
Kesme Akma Bileşeni: 0.6 Fy Agv
(0.6 Fy Agv / Ω) = [ 0.6 (36 ksi) (10.25 içinde) / 2.0 ] (0.25) = 110.7 kips / in (0.25 içinde) = 27.7 kips
Kesme Kırılma Bileşeni: 0.6 Fu Anv
(0.6 Fu Anv / Ω) = [ 0.6 (58 ksi) (7.1875 içinde) / 2.0 ] (0.25 içinde) = 125.1 kips / in (0.25 içinde) = 31.3 kips
Toplam Blok Kesme Kapasitesi:Toplam Blok Kesme Kapasitesi:
(Dışarı / Ω)= 7.7 kips + min [ 27.7 kips , 31.3 kips ] = 35.4 kips
Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
gerekli kesme, Rv = 33.0 kips
genel kapasite, Rav = 35.4 kips
DCR = (33.0 / 35.4) = 0.933, TAMAM MI
W16x50 Web'e Web Plakası, AISC Bağlantı Tasarımı Örneği, AISC Bağlantı Tasarımı Örneği
1. Cıvataların Kesme Dayanımı: Ω = 2.0
AISC Bağlantı Tasarımı Örneği 0.768 içinde
Nominal Kesme Dayanımı, Fnv = 54 ksi
Nominal Kesme Dayanımı (cıvata başına), Rnv = 0.6 Fnv Nereden = 0.6 (54 ksi) 0.463 AISC Bağlantı Tasarımı Örneği 25.0 kips
(Rnv / Ω) = 12,5 kip / cıvata
2. Standart Cıvata Deliklerinin Taşıma Dayanımı: Ω = 2.0
(Servis yükü seviyesinde cıvata deliği deformasyonunun göz ardı edilmesi)
kenar mesafesi, the = 0.84 içinde
(açık)bitişik deliğe olan mesafe, lc = 2.19 içinde
Kenar mesafesi, bir sonraki cıvata deliğine komşu mesafeden daha az olduğu için, kenar mesafesi kontrol edecek:
(Rnb / Ω) = (1.2 lc t Fu / Ω) ≤ (2.4 d t Fu / Ω)
Dış cıvata için (dışarı fırlamak), lc = 0.84 içinde:
Rnb = 1.2 lc t Fu = 1.2 (0.84 içinde) 0.25 içinde (58 ksi) = 18.4 kips
(Rnb / Ω) = 9.2 kips
İç cıvata için (dışarı fırlamak), lc = 2.19 içinde:
Rnb = 1.2 lc t Fu = 1.2 (2.19 içinde) 0.25 içinde (58 ksi) = 47.6 kips
(Rnb / Ω) = 23.8 kips
Genel yatak için (cıvata deliği uzaması):
Rnb = 2.4 AISC Bağlantı Tasarımı Örneği Fu = 2.4 (0.8125 içinde) 0.25 içinde (58 ksi) = 33.4 kips
(Rnb / Ω) = 16.7 kips
Rulman cıvata kaymasını kontrol edecek 9.2 kips < 12.5 kips
3. Bolt Grubu Kapasitesi
Minimum dikkate alındığında: cıvata kesme kapasitesi, iç ve dış cıvata deliklerinde yatak ve yırtılma.
a). Dış cıvata kapasitesi (yukarıda belirtildiği gibi):
(dış cıvata) , Rab = 9.2 kips / cıvata
b). İç cıvata kapasitesi (yukarıda belirtildiği gibi):
(iç cıvata) , Rab = 12.5 kips / cıvata
c). Grup olarak cıvataların kapasitesi: kapasitelerin toplamı a). ve B).
Rab = 1 (9.2 kips / cıvata) + 3 (12.5 kips / cıvata) = 46.7 kips
Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
gerekli kesme, R = 33.0 kips
genel kapasite, Rab = 46.7 kips
DCR = (33.0 / 46.7) = 0.707, TAMAM MI
Web Öğesi Kesme Kırılması (G16x50)
İzin Verilen Kesme Kapasitesi: Ω = 2.0
Net derinliğin hesaplanması:Net derinliğin hesaplanması:
toplam cıvata deliği uzunluğu(s) = 0.875 içinde (4) = 3.5 içinde
net derinlik, dnet = 16,3 - [ 0.875 içinde (4) ] = 12.8 içinde
Rav = (0.6 Fy anv / Ω) = [ 0.6 (58 ksi) (0.38 içinde) 12.8 / 2.0 ] = 84.6 kips
Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
gerekli kesme, Rv = 33.0 kips
genel kapasite, Rav = 84.6 kips
DCR = (33.0 / 84.6) = 0.390, TAMAM MI
Web Öğesi, Cıvata Grubu Kesme ve Yatak Kontrolü
1. Cıvataların Kesme Dayanımı: Ω = 2.0
AISC Bağlantı Tasarımı Örneği 0.768 içinde
Nominal Kesme Dayanımı, Fnv = 54 ksi
Nominal Kesme Dayanımı (cıvata başına), Rnv = 0.6 Fnv Nereden = 0.6 (54 ksi) 0.463 AISC Bağlantı Tasarımı Örneği 25.0 kips
(Rnv / Ω) = 12,5 kip
2. Standart Cıvata Deliklerinin Taşıma Dayanımı: Ω = 2.0
(Servis yükü seviyesinde cıvata deliği deformasyonunun göz ardı edilmesi)
kenar mesafesi, the = 0.84 içinde
(açık) bitişik deliğe olan mesafe, lc = 2.19 içinde
Kenar mesafesi, bir sonraki cıvata deliğine komşu mesafeden daha az olduğu için, kenar mesafesi kontrol edecek.
(Rnb / Ω) = (1.2 lc t Fu / Ω) ≤ (2.4 d t Fu / Ω)
Dış cıvata için (dışarı fırlamak), lc = 0.84 içinde:
Rnb = 1.2 lc t Fu = 1.2(0.84 içinde) 0.38 içinde (58 ksi) = 27.9 kips
(Rnb / Ω) = 13.9 kips
İç cıvata için (dışarı fırlamak), lc = 2.19 içinde:
Rnb = 1.2 lc t Fu = 1.2 (2.19 içinde) 0.38 içinde (58 ksi) = 72.3 kips
(Rnb / Ω) = 36.2 kips
Genel yatak için (cıvata deliği uzaması):
Rnb = 2.4 AISC Bağlantı Tasarımı Örneği Fu = 2.4 (0.8125 içinde) 0.38 içinde (58 kksi) = 50.8 kips
(Rnb / Ω) = 25.4 kips
Cıvata kayması, yatağı kontrol edecek 12.5 kips < 13.9 kips
3. Bolt Grubu Kapasitesi
Minimum dikkate alındığında: cıvata kesme kapasitesi, iç ve dış cıvata deliklerinde yatak ve yırtılma.
a). Dış cıvata kapasitesi (yukarıda belirtildiği gibi):
(dış cıvata), Rab = 12.5 kips / cıvata
b). İç cıvata kapasitesi (yukarıda belirtildiği gibi):
(iç cıvata), Rab = 12.5 kips / cıvata
c). Grup olarak cıvataların kapasitesi: kapasitelerin toplamı a). ve B)
Rab = 12.5 kips + 3(12.5 kips ) = 50.0 kips
Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
gerekli kesme, R = 33.0 kips
genel kapasite, Rab = 50.0 kips
DCR = (33.0 / 50.0) = 0.660, TAMAM MI
Alternatif olarak, Zaten deneyimli bir mühendisseniz ve basit bir kesme bağlantısı için tasarım sürecine aşinaysanız, süreç önemli ölçüde kısaltılabilir, AISC'de sunulan tasarım tabloları sayesinde 360 Tasarım Kılavuzu:
Cıvata Makası, Kaynak Makası, ve Cıvata Yatağı, Kesme Akma, Kesme Kırılması, ve Plakanın Blok Kesme Kırılması
Dört sıra cıvata deneyin, 1/4-içinde. levha kalınlığı, ve 3/16-in. köşe kaynağı boyutu.
AISC Kılavuz Tablo 10-10a'dan:
LRFD
Rn = 52.2 kips > 49.6 kips , TAMAM MI
ASD
Rn = 34.8 kips > 33.0 kips = Ra, TAMAM MI
Kiriş Ağı için Cıvata Yatağı
Blok kayma kopması, kesme esnemesi ve kayma kopması, kesilmemiş bir bölüm için kontrol etmeyecektir.
AISC Kılavuz Tablosundan 10-1, başlanmamış bir bölüm için, kiriş ağının mevcut gücü:
LRFD
Rn = 351 kips / in. (0.380 içinde.) = 133 kips > 49.6 kips = Ru, TAMAM MI
ASD
Rn = 234 kips / in. (0.380 içinde.) = 88.9 kips > 33.0 kips = Ra, TAMAM MI
AISC Bağlantı Tasarımı Örneği (pdf versiyonu burada mevcuttur: ASD Bağlantı Tasarım Raporu.pdf ). benzer şekilde, LRFD sürüm örneği bu bağlantıda bulunabilir: LRFD Bağlantı Tasarımı.pdf.
REFERANSLAR:
AISC 360 Şartname Yapısal Çelik Yapılar
AISC Tasarım Örnekleri v14.1 (ÖRNEK II.A-17, sayfa IIA-60 61)
SkyCiv Bağlantı Tasarım Yazılımı: https://skyciv.com/structural-software/connection-design/
