AISC 360: Moment Bağlantı Tasarım Örneği

Önceki makalemizi okuduysanız, AISC 360: Kesme Bağlantısı Tasarımı, AISC altında bağlantıların ne kadar basit tasarlandığına dair iyi bir fikir sahibi olursunuz 360. Bir kesme bağlantısının yalnızca kiriş ucu reaksiyonunu sağlaması gerekir. Bir anlık bağlantı bu tepkiyi ve onunla birlikte bitiş anını iletmelidir, bu da destekleyici sütunu soruna sokar. Bu makalede, iki I şeklindeki eleman arasındaki örnek moment bağlantısı üzerinde çalışıyoruz ve yerine getirilmesi gereken tasarım kriterlerini inceliyoruz.. Aynı sonuçlara doğrudan şu şekilde de ulaşabiliriz: SkyCiv Bağlantı Tasarımı modül, bu bağlantıları kontrol eden AISC 360-16 ASD veya LRFD'de.

Kesme bağlantısı örneğinde olduğu gibi, buradaki hesaplamalarda İzin Verilen Gerilim Tasarımı kullanılmaktadır (ASD) yöntem. Yapısal tasarımda ASD ve LRFD arasındaki farkı bilmiyorsanız, emin ol videomuza göz atın bunu açıklamak.

ÜCRETSİZ ARACIMI ŞİMDİ DENEYİN SATIN ALMA BAĞLANTISI TASARIM MODÜLÜ

Bu örnekte, Cıvatalı kapasiteyi değerlendiriyoruz Flanş Kaplamalı Tamamen Kısıtlanmış (moment bağlantıları ile aynı tasarım zorluğunu oluşturmazlar) An bağlantısı W18x50 kiriş ile W14x99 sütunu arasında, boyutları kullanma, aşağıda gösterilen kaynaklar ve yükler. Bağlantı, kiriş ucu dikey reaksiyonunu ve geliştirilmiş uç momentini desteklemelidir.. Kesme bağlantısıyla karşılaştırıldığında, fark, kiriş flanşı kuvvetlerini destekleyici kolon flanşına taşıyan plaka çiftidir.

Flanş plakaları kiriş uç momentini çekme ve basma çiftine dönüştürür. Üst plaka çekiyor, alt plaka itiyor, ve her iki kuvvet de kolon flanşına yoğunlaşmış kuvvetler olarak iner. Bu nedenle bir moment bağlantısının, kesme bağlantısının yapılmadığını sütun yerel kontrollerine ihtiyacı vardır..

Verilen:

Servis Seviyesi Yükleri & Malzeme:

Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. (Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.) = 7.0 kips
Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. (Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.) = 21.0 kips

Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. (Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.) = 42.0 acı
Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. (Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.) = 126.0 acı

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: Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.; Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. 7.50 içinde, tf = 0.570 içinde, d = 18.0 içinde, tw = 0.355 içinde, Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. 88.9 Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.
Sütun: Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.; Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. 14.6 içinde, tf = 0.780 içinde, d = 14.2 içinde, tw = 0.485 içinde, Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. 1.38 içinde
Flanş Plakası: 3/4 kalın; 7.0 x içinde 12.5 boyutlarda
Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.: 3/8 kalın; 5.0 x içinde 9.0 boyutlarda

Fikstür (Cıvatalar ve Kaynaklar):
Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.: (8) – 7/8-içinde.-standart deliklerde çaplı ASTM F3125 Sınıf A325-N cıvatalar
Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.: (3) – 7/8-içinde.-standart deliklerde çaplı ASTM F3125 Sınıf A325-N cıvatalar

70-ksi elektrot filetoları. A325 ve A490, ASTM F3125 kapsamındaki kalitelerdir, eski bağımsız cıvata özelliklerini birleştiren.

Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.:

LRFD Yükler (Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.):

Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. (R_sen) = 1.2 (7.0 kips ) + 1.6 (21.0 kips ) = 42.0 kips
Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. (M_sen) = 1.2 (42.0 acı) + 1.6 (126.0 acı) = 252.0 acı

ASD Yükler:

Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. (R_a) = 7.0 kips + 21 kips = 28.0 kips
Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. (M_a) = 42.0 acı + 126 Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. 168.0 acı

Aşağıdaki her şey ASD yüklerine göre kontrol edilir. İki yöntemi ayrı tutun: ASD, servis yüklerini izin verilen güçle karşılaştırır, LRFD, faktörlü yükleri tasarım gücüyle karşılaştırır, ve yukarıdaki LRFD rakamları yalnızca ikisini karşılaştırabilmeniz için verilmiştir.

Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.:
Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.: Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. 7.0 içinde Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. 7.50 içinde, Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz..

 

Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.
Takip eden her kontrol bir numara tarafından yönlendirilir, flanş plakasındaki kuvvet. Bitiş anı, plaka merkezlerinde hareket eden bir çift olarak çözümlenir, yani kaldıraç kolu kiriş derinliği artı bir plaka kalınlığıdır:
P_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} = [ 168.0 acı (12 Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.) ] / (18.0 içinde + 0.75 içinde) = 107.5 kips

 

Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz., Kaynak Dayanımı
Radyus Kaynaklarının Dayanımı, Ω = 2.0
Kaynak Boyutu, t = 0.375 içinde
F_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} = 0.6 F_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} [ 1.0 + 0.5 olmadan^1.5 (θ) ]
Nerede, Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.
= 90, enine yüklü kaynaklar için
= 0, boyuna yüklü kaynaklar için

Kaynak birim boyutu başına mukavemet:
İzin verilen kaynak gerilimi, F_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} = 0.6 (70ksi) / 2.0 = 21 ksi
enine uzunluk, l_t = 7 içinde
boyuna uzunluk, l_l = 0 içinde
toplam efektif uzunluk, l = l_t (1.5) + l_l (1.0) = 10.5 içinde
NS 1.5 enine uzunlukta yönsel kuvvet artışıdır, 1.0 + 0.5 olmadan^1.5(90).
(R_a / a) = 21 ksi (10.5 içinde) = 220.5 kips / içinde

Etkili boyut (boğaz) fileto kaynağı, a:
0.707 Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. 45 derece
a = (0.707) t = 0.265 içinde

İki kaynak, tabağın her iki tarafında birer tane:
R_a = (R_a / a) a (2) = 220.50 (0.265 içinde) 2 = 116.9 kips
Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
gerekli yük, R = 107.5 kips
genel kapasite, R_a = 116.9 kips
DCR = (107.5 / 116.9) = 0.919, TAMAM MI

 

Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.
Bu dört kontrol, W14x99'un yerel takviye olmadan flanş kuvvetini kabul edip edemeyeceğini sorar. Hepsi aynı flanş kuvvetiyle karşılaştırılır:

Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz., P_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} = 107.5 kips

• Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz., Ω = 1.5
  R_n / Ω = [ F_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} t_w (5k + l_b) ] / Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz. (0.485içinde) [ 5(1.38içinde) + 0.75içinde ] / 1.5 = 123.7 kips
  Buraya t_w kolon ağ kalınlığı ve l_b rulman uzunluğu, flanş plakası kalınlığı olarak alınır.
  Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
  Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz., P_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} = 107.5 kips
  Genel kapasite, R_a = 123.7 kips
  DCR = (107.5 / 123.7) = 0.869, TAMAM MI

• Genel kapasite, Ω = 1.67
  R_n / Ω = [ 6.25 F_Y t_f² ] / Ω = [ 6.25 (50ksi) (0.78içinde)² ] / 1.67 = 113.8 kips
  Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
  Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz., P_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} = 107.5 kips
  Genel kapasite, R_a = 113.8 kips
  DCR = (107.5 / 113.8) = 0.944, TAMAM MI

• Genel kapasite, Ω = 2.0
  R_n / Ω = 0.8 t_w² [ 1 + 3 ( l_b / d ) ( t_w / t_f )^1.5 ] ( Genel kapasite_Y t_f / t_w)^0.5 / Ω
  = 0.8 (0.485içinde)² [ 1 + 3 (0.05) (0.62)^1.5 ] [ (29000ksi) (50ksi) (0.78içinde) / 0.485içinde ] ^0.5 / 2.0
  = 154.8 kips
  Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
  Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz., P_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} = 107.5 kips
  Genel kapasite, R_a = 154.8 kips
  DCR = (107.5 / 154.8) = 0.694, TAMAM MI

• Genel kapasite, Ω = 1.67
  R_n / Ω = [ 24 t_w³ ( Genel kapasite_Y )^0.5 / h ] / Ω
  = 24 (0.485içinde)³ [ (29000ksi) (50ksi) ] ^0.5 / 14.2içinde (1.67)
  = 139.0 kips
  Burada yerine tam sütun derinliği kullanılmıştır. h, flanşlar arasındaki net mesafe daha az fileto, hangisi muhafazakar.
  Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
  Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz., P_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} = 107.5 kips
  Genel kapasite, R_a = 139.0 kips
  DCR = (107.5 / 139.0) = 0.773, TAMAM MI

Dört sütunlu yerel kontrollerin hiçbiri geçerli değildir, dolayısıyla W14x99, bu sınır durumları için enine takviyeler olmadan flanş kuvvetini alır. Bunlardan herhangi biri aşıldı mı 1.0, düzeltme, daha büyük bir flanş plakası yerine sertleştiriciler veya daha çift bir plaka olacaktır, çünkü biten kapasite sütuna aittir.

 

Genel kapasite, Genel kapasite
Genel kapasite, Ω = 1.67

R_n / moment bağlantıları ile aynı tasarım zorluğunu oluşturmazlar_Y Bir_g / Ω = (36ksi) (7.5içinde) (0.75içinde) / 1.67 = 121.3 kips

Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz., P_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} = 107.5 kips
Genel kapasite, R_a = 121.3 kips
DCR = (107.5 / 121.3) = 0.887, TAMAM MI

 

Genel kapasite, Genel kapasite
Genel kapasite, Ω = 1.67

R_n / moment bağlantıları ile aynı tasarım zorluğunu oluşturmazlar_Y Bir_g / Ω = (36ksi) (7.5içinde) (0.75içinde) / 1.67 = 121.3 kips

Cıvata delikleri rulmanda dolu olduğundan baskı plakası brüt kesitte kontrol edilir.. Plakanın kolon yüzü ile ilk cıvata çizgisi arasında narinliği azaltmayacak kadar kısa olması nedeniyle gerilim akma değeriyle eşleşir..

Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz., P_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} = 107.5 kips
Genel kapasite, R_a = 121.3 kips
DCR = (107.5 / 121.3) = 0.887, TAMAM MI

 

Genel kapasite, Genel kapasite
Genel kapasite, Ω = 2.0
Genel kapasite, U Genel kapasite: 1.0

R_n / moment bağlantıları ile aynı tasarım zorluğunu oluşturmazlar_sen Bir_e / Ω = (58ksi) [ 7.5içinde – 2 (1içinde) ] (0.75içinde) (1.0) / 2.0 = 119.6 kips

Plaka genişliği boyunca iki delik çıkarılır. NS 1 çıkarım olarak 7/8 cıvata çapı artı 1/8 içinde, net alan için kullanılan standart delik payıdır.

Tasarım kapasitesi oranı, DCR:
Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz., P_{Ana farkın, kiriş flanşlarının destek kolonuna bağlantısında yattığını fark edebilirsiniz.} = 107.5 kips
Genel kapasite, R_a = 119.6 kips
DCR = (107.5 / 119.6) = 0.899, TAMAM MI

 

Genel kapasite
Genel kapasite. Genel kapasite: Genel kapasite

Yukarıda üzerinde çalışılan kontrollerden, Flanş yerel bükülmesi şu aşamada geçerlidir: 0.944. Işın bitiş anı büyürse izlenecek olan budur, ve bu bir sütun özelliğidir, bu nedenle daha ağır bir flanş plakası yardımcı olmaz.

benzer şekilde, LRFD sürüm örneği bu bağlantıda bulunabilir: Genel kapasite

Bu Örneği Kendiniz Çalıştırın
W18x50'ye girin, W14x99 ve flanş plakaları, ve modül yukarıdaki her kontrolü kullanım oranı ve arkasındaki maddeyle birlikte döndürür. Tarayıcıda çalışır, kurulacak hiçbir şey olmadan.

ÜCRETSİZ ARACIMI ŞİMDİ DENEYİN SATIN ALMA BAĞLANTISI TASARIM MODÜLÜ

Referanslar

• AISC 360-16, Kullanıcı iş akışını basitleştirmek ve hızlandırmak için UI İyileştirmeleri
• AISC Tasarım Örnekleri v14.1 (ÖRNEK II.B-1, ÖRNEK II.B-1 13)
• SkyCiv Bağlantı Tasarım Yazılımı: https://skyciv.com/structural-software/connection-design/
• Flanş plakası bağlantı hesaplayıcısı: https://skyciv.com/structural-software/connection-design/flange-plate-connection-calculator/