Gömme Uç Plaka Moment Bağlantı Tasarımı

AISC'ye hizalı uç plaka moment bağlantı tasarımı 360 ve AISC Tasarım Kılavuzu 39 üç şeye iniyor: flanş gerginliğini kaldırmadan taşıyacak kadar büyük cıvatalar, bu cıvataların etrafında sert kalacak kadar kalın bir uç plakası, ve her iki tarafa da kuvvet iletebilen kaynaklar ve bir kolon flanşı. Kiriş momenti ve eksenel yük eşdeğer momente dönüştürülür, ve cıvata çapı ve plaka kalınlığı, gergi cıvatalarının etrafındaki akma çizgisi desenine göre boyutlandırılmıştır.

Bu sayfa baştan sona tek bir gerçek hizalı uç plaka moment bağlantısı üzerinden çalışır: bir W14x211 kolonunun flanşına bir W21x101 kirişi bir 1 sekizli uç plakada 1 A490-N cıvatalarında, bir taşıyan 200 kip-ft anı, a 125 kip kesme ve 150 eksenel gerilim veya sıkıştırma miktarı. AISC'ye göre tasarlanmıştır 360-16 LRFD, AISC Kılavuzu 15. Baskı ve Tasarım Kılavuzu 39. Her denklem sayılarıyla yazılmıştır, AISC hesaplama tablosuyla aynı sırada SkyCiv Bağlantı Tasarımı modül bunun için üretir.

ÜCRETSİZ ARACIMI ŞİMDİ DENEYİN SATIN ALMA BAĞLANTISI TASARIM MODÜLÜ

Düz uçlu plaka moment bağlantısı nedir?

Uç plaka moment bağlantısı, atölyedeki bir kirişin ucuna kaynak yapılan ve sahada kolona cıvatalanan bir plakadır.. Gömme uç plakasında, plaka kiriş flanşlarında durur, böylece her cıvata flanşların arasına oturur. Uzatılmış bir uç plakada, plaka, gergi flanşının ötesine uzanır ve bunun dışında bir cıvata sırası taşır. Gömme versiyonun zemine sığması daha kolaydır ve kirişin dışına yapışan hiçbir şey yoktur., ancak cıvatalarının kaldıraç kolu daha kısadır, bu yüzden ılımlı anlara uygundur.

Bu bir an bağlantısı: Kaynaklar ve cıvatalar, eklemin tüm kiriş momentini kolona aktaracağı şekilde tasarlanmıştır, kiriş ucunun dönmesine izin vermek yerine. Daha sığ hale getirilen ve gövdeye kaynak yapılan aynı plaka yalnızca uç plaka kesme bağlantısıdır, ve her ikisi de kapsamındadır uç plaka bağlantı hesaplayıcısı. NS moment bağlantıları sayfa bunu şununla karşılaştırır: flanş plakası moment bağlantısı ve diğer ayrıntılar.

Yükseklik. Uç plakası W21x101'in ucuna kaynaklanmıştır ve her kiriş flanşının yanında iki cıvata sırası ile W14x211 kolon flanşına cıvatalanmıştır.

Bölüm A-A. Bir seferde dört sıra iki cıvata 7 1/2 ölçü olarak, 2 her flanşın iç yüzünden içeri girin ve 3 ayrı ayrı. Plaka uzanıyor 1 1/2 flanş kaynaklarının uyması için her bir flanşı geçmişte bırakın.

Gömme uç plaka moment bağlantı tasarımı: bir bakışta adımlar

Tasarım AISC Tasarım Kılavuzunu takip ediyor 39: ilk önce cıvataları ve plakayı boyutlandırın, daha sonra kaynakları kontrol edin, kesme ve kolondaki cıvatalar.

1. Kaynaklar için detay sınırlarını kontrol edin, cıvata ve plaka.
2. Eşdeğer momenti ve gerekli cıvata çapını bulun.
3. Akma çizgisi parametresini ve gerekli uç plaka kalınlığını bulun.
4. Kiriş flanşındaki köşe kaynaklarını kontrol edin.
5. Kaynaktaki kiriş flanşı ana metalini kontrol edin.
6. Kiriş ağındaki köşe kaynaklarını gerilim açısından kontrol edin.
7. Kaynak yerinde kiriş web taban metalini kontrol edin.
8. Kiriş ağındaki köşe kaynaklarını kesme açısından kontrol edin.
9. Cıvataları kesme sırasında kontrol edin.
10. Cıvata yatağını ve uç plakadaki yırtılmayı kontrol edin.
11. Kolon flanşındaki cıvata yatağını ve yırtılmayı kontrol edin.
12. Gergi cıvatalarındaki kolon flanşı bükülmesini kontrol edin.
13. Sıkıştırma flanşı kuvveti altındaki kolonu kontrol edin.

Bu örnek için tasarım girdileri

Tasarım kodu AISC'dir 360-16 LRFD, AISC Tasarım Kılavuzundaki uç plaka prosedürüyle 39. Bölüm özellikleri AISC Kılavuzundan alınmıştır.

 

 

Adım 1: Detaylandırma sınırları (AISC 360-16 J2.2b, J3.3, J3.4, J3.5)

Herhangi bir güç kontrolünden önce, bağlantı kurulabilir olmalı ve Tasarım Kılavuzunun arkasındaki varsayımlarla eşleşmelidir 39 denklemler. Kaynaklar en azından birleştirdikleri parçalar için minimum boyutta olmalıdır, Cıvatalar birbirinden yeterince uzakta ve kenarlardan yeterince uzakta olmalıdır, ve plaka flanş kaynaklarını alacak kadar derin olmalıdır.

Minimum köşe kaynağı boyutları Tablo J2.4'ten alınmıştır.: 5/16 flanşlar için, ince kısmın birleştiği yer 0.8 flanşlı, ve 3/16 için 0.5 internette. Minimum cıvata aralığı [mathin] 2\tfrac{2}{3} d_{b} [mathin] J3.3'ten, ve kenar mesafeleri Tablo J3.4'ten alınmıştır.. Uç plakanın yatay kısa yuvaları vardır, yani Tablo J3.5 şunu ekliyor: 1/8 yatay kenar mesafesine kadar, verme 1.375 içinde. Uç plakasındaki maksimum ölçü kiriş flanş genişliğidir, 12.3 içinde, böylece cıvatalar flanşın içinde kalır.

Minimum limit için oran, limitin gerçek değere oranıdır, ve maksimum olarak gerçek limit aşımıdır. Yönetim sırası plaka yüksekliğidir:

[math] DCR = \frac{d}{c} = \frac{(22.525)}{(23)} = 0.97935 [math]

DCR = 0.979 < 1.0, TAMAM MI

Minimum plaka yüksekliği 1.125 fazlasıyla 21.4 ışın derinliğinde, veya 0.5625 her flanşı geçmişte: için oda 7/16 flanş kaynağında artı 1/8 içinde. NS 23 tabakta verir 0.8 her iki tarafta, yani çok az şeyle geçiyor. Bu bir gömme plaka için normaldir, flanşların hemen ötesinde durması amaçlanıyor.

Adım 2: Gerekli cıvata çapı (AISC Tasarım Kılavuzu 39, Eşitlik. 3-30 ve 5-3a)

Gergi flanşının yanındaki cıvatalar anı gerilim olarak taşır. Tasarım Kılavuzu 39 onları herhangi bir zorlama kuvveti olmadan gerilme mukavemetlerine ulaşacak şekilde boyutlandırır, bu ancak uç plakanın sert kalacak kadar kalın yapılması durumunda mümkündür (Adım 3).

Eksenel gerilime eşdeğer moment

Eksenel gerilim, gergi cıvatalarını da çeker. Kılavuz, flanş merkezleri arasındaki mesafeye etki eden gerilimin yarısı kadar momenti ekler.:

[math] M_{u,eq} = M_{ux} + \frac{T_{u}}{2} \left( d_{bm} – t_{fb} \right) [math]

[math] M_{u,eq} = (200\,kip\text{-}ft) + \frac{(150\,kip)}{2} \times \left( (21.4\,in) – (0.8\,in) \right) = 328.75\,kip\text{-}ft [math]

Cıvata kaldıraç kolları

Germe cıvataları sıkıştırma flanşının merkezi etrafında döner. [mathin] h_{1} = 18.2\,in [mathin] oradan uzaktaki gergi cıvatası sırasına kadar olan mesafedir, o 2 gerilim flanşının içinde, ve [mathin] h_{2} = 15.2\,in [mathin] bir sonraki satıra olan mesafedir, 3 daha ileride. Var [mathin] n_{c} = 2 [mathin] her sıradaki cıvatalar:

[math] \sum_{i} n_{i} h_{i} = n_{c} \left( h_{1} + h_{2} \right) = 66.8\,in [math]

Gerekli cıvata çapı

Nerede [mathin] \phi = 0.75 [mathin] cıvata gerginliği için direnç faktörüdür ve [mathin] F_{nt} = 113\,ksi [mathin] bir A490 cıvatanın nominal çekme gerilimidir:

[math] d_{b,reqd} = \sqrt{\frac{4\, M_{u,eq}}{\pi\, \phi\, F_{nt} \sum_{i} n_{i} h_{i}}} [math]

[math] d_{b,reqd} = \sqrt{\frac{4 \times (328.75\,kip\text{-}ft)}{\pi \times (0.75) \times (113\,ksi) \times (66.8\,in)}} [math]

[math] d_{b,reqd} = 0.94193\,in [math]

[math] DCR = \frac{d_{b,reqd}}{d_{b}} = \frac{(0.94193\,in)}{(1\,in)} = 0.94193 [math]

DCR = 0.942 < 1.0, TAMAM MI

Eksenel gerilim artar 128.75 kip-ft 200 kip-ft anı, bu nedenle cıvata boyutunun büyük bir kısmını tahrik eder.

Adım 3: Gerekli uç plaka kalınlığı (AISC Tasarım Kılavuzu 39, Tablo 5-3 ve denklem. 5-5a)

Uç plakası gergi cıvatalarının etrafında bükülür. Tasarım Kılavuzu 39 Gücünü akma çizgisi deseninden alıyor: arızalandığında plakada oluşan menteşe çizgileri seti. Plaka daha sonra elastik kalacak kadar kalın hale getirilir., böylece cıvatalar meraklı görmez.

Verim hattı parametresi

Akma çizgisi eğimi cıvataların altındaki menteşe çizgilerini konumlandırır:

[math] s = \frac{\sqrt{b_{p}\, g}}{2} = \frac{\sqrt{(12.5\,in)(7.5\,in)}}{2} = 4.8412\,in [math]

Dört cıvatalı, düzleştirilmiş, takviye edilmemiş uç plakası için, Tablo 5-3 verir:

[math] Y_{p} = \frac{b_{p}}{2} \left( \frac{h_{1}}{p_{f}} + \frac{h_{2}}{s} \right) + \frac{2}{g} \left( h_{1} \left( p_{f} + \frac{3 s_{r}}{4} \right) + h_{2} \left( s + \frac{s_{r}}{4} \right) \right) + \frac{g}{2} [math]

İle [mathin] b_{p} = 12.5\,in [mathin], [mathin] g = 7.5\,in [mathin], [mathin] h_{1} = 18.2\,in [mathin], [mathin] h_{2} = 15.2\,in [mathin], [mathin] p_{f} = 2\,in [mathin], [mathin] s = 4.8412\,in [mathin] ve [mathin] s_{r} = 3\,in [mathin]:

[math] Y_{p} = 123.54\,in [math]

Gerekli plaka kalınlığı

Nerede [mathin] \gamma_{r} = 0.8 [mathin] Tasarım Kılavuzu 39 Gömme uç plakaları için azaltma faktörü, bağlantıyı tamamen kısıtlanmış halde tutan, [mathin] \phi = 0.9 [mathin] bükülme için direnç faktörüdür ve [mathin] F_{yp} = 50\,ksi [mathin]:

[math] t_{p,reqd} = \sqrt{\frac{1.10\, M_{u,eq}}{\gamma_{r}\, \phi\, F_{yp}\, Y_{p}}} [math]

[math] t_{p,reqd} = \sqrt{\frac{1.10 \times (328.75\,kip\text{-}ft)}{(0.8) \times (0.9) \times (50\,ksi) \times (123.54\,in)}} [math]

[math] t_{p,reqd} = 0.9878\,in [math]

[math] DCR = \frac{t_{p,reqd}}{t_{p}} = \frac{(0.9878\,in)}{(1\,in)} = 0.9878 [math]

DCR = 0.988 < 1.0, TAMAM MI

NS 1.10 faktör levhanın akma sınırı mukavemetini korur 10% talebin üstünde, böylece plaka sert kalır ve Adım'daki meraklı olmama varsayımı 2 tutar.

Adım 4: Kiriş flanşında köşe kaynağı (AISC Tasarım Kılavuzu 39 Eşitlik. 3-38a, AISC 360-16 J2.4)

Flanş kaynakları, flanş kuvvetini kirişten uç plakaya taşır. Flanşın her iki yüzünde köşe kaynaklarıdır, uzunluklarına dik olarak yüklendi.

Etkili kaynak uzunluğu

Dış kaynak flanşın tüm genişliği boyunca uzanır. İç kaynak her iki taraftaki ağdan kısa bir süre sonra durur, mesafeye göre [mathin] k_{1} = 1.4375\,in [mathin] ağ merkez çizgisinden flanş dolgusunun ucuna kadar:

[math] L_{w} = 2 \left( \min\left( b_{fb},\, b_{p} \right) \right) – 2 k_{1} [math]

[math] L_{w} = 2 \left( \min\left( (12.3\,in),\, (12.5\,in) \right) \right) – 2 (1.4375\,in) = 21.725\,in [math]

Flanş kuvveti

Flanş kuvveti, momentin flanş merkezleri arasındaki mesafeye bölünmesiyle elde edilen değerdir., artı daha büyük eksenel yükün yarısı. Tasarım Kılavuzu 39 ayrıca bir zemin hazırlıyor 60% flanşın akma dayanımının, yani kaynaklar, moment küçük olsa bile asla zayıf halka değildir:

[math] P_{fl} = \max\left( \frac{M_{ux}}{d_{bm} – t_{fb}} + \frac{\max\left( T_{u},\, C_{u} \right)}{2},\, 0.6\, F_{yb}\, b_{fb}\, t_{fb} \right) [math]

[math] P_{fl} = \max\left( \frac{(200\,kip\text{-}ft)}{(21.4\,in) – (0.8\,in)} + \frac{\max\left( (150\,kip),\, (150\,kip) \right)}{2},\, 0.6\,(50\,ksi)\,(12.3\,in)\,(0.8\,in) \right) [math]

[math] P_{fl} = 295.2\,kip [math]

Moment ve eksenel yük verir 191.5 kip, yani 60% katı 295.2 Kip yönetiyor.

Kaynak gücü

Nerede [mathin] F_{EXX} = 70\,ksi [mathin], [mathin] W_{1} = 0.4375\,in [mathin], [mathin] \phi = 0.75 [mathin], ve faktör 1.5 eksenine dik olarak yüklenen bir kaynak için J2.4 yönlü mukavemet artışıdır:

[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX} \left( \frac{\sqrt{2}}{2} W_{1} \right) L_{w}\, 1.5 [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75)\, 0.6\, (70\,ksi) \left( \frac{\sqrt{2}}{2} (0.4375\,in) \right) (21.725\,in)\, 1.5 [math]

[math] \phi R_{n} = 317.56\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{fl}}{\phi R_{n}} = \frac{(295.2\,kip)}{(317.56\,kip)} = 0.9296 [math]

DCR = 0.930 < 1.0, TAMAM MI

Adım 5: Kaynak yerinde kiriş flanşı ana metali (AISC 360-16 J4.1)

Kaynağın yanındaki flanş metali aynı kuvveti taşımalıdır. Gergi elemanı olarak kontrol edilir, teslim olma ve kopma, bir kaynak hattının uzunluğu boyunca, çünkü flanşın her iki yüzündeki kaynaklar aynı flanş parçasını yüklemektedir.

İle [mathin] 0.5 L_{w} = 10.863\,in [mathin] bir kaynak hattı için:

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yb}\, t_{fb}\, 0.5 L_{w} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.8\,in) \times (10.863\,in) = 391.05\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{ub}\, t_{fb}\, 0.5 L_{w} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.8\,in) \times (10.863\,in) = 423.64\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( \phi R_{n,ty},\, \phi R_{n,tr} \right) = \min\left( (391.05\,kip),\, (423.64\,kip) \right) = 391.05\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{fl}}{\phi R_{n}} = \frac{(295.2\,kip)}{(391.05\,kip)} = 0.75489 [math]

DCR = 0.755 < 1.0, TAMAM MI

Adım 6: Gerilmeli kiriş ağında köşe kaynağı (AISC Tasarım Kılavuzu 39 incir. 3-17, Eşitlik. 3-39 3-41a'ya)

Gergi cıvataları kiriş ağının hemen yanında bulunur, dolayısıyla kuvvetlerinin bir kısmı flanş yerine ağa gider. Gergi cıvatalarının yakınındaki ağ kaynaklarının bu kuvveti uç plakaya taşıması gerekir.

Gerilmede etkili kaynak uzunluğu

Yalnızca gergi cıvatalarının yakınındaki ağ kaynağı sayılır: flanş dolgusunun ucundan son gergi cıvatası sırası artısına kadar aşağıya doğru 6 içinde, ancak orta derinlikten daha fazla değil. İle [mathin] k_{det} = 2.0625\,in [mathin] ve [mathin] n_{rt} = 2 [mathin] gergin cıvata sıraları:

[math] L_{wt} = 2 \left( \min\left( p_{f} – \left( k_{det} – t_{fb} \right) + s_{r} \left( n_{rt} – 1 \right) + 6\,in,\, 0.5\, d_{bm} – k_{det} \right) \right) [math]

[math] L_{wt} = 2 \left( \min\left( (2\,in) – \left( (2.0625\,in) – (0.8\,in) \right) + (3\,in)\left( (2) – 1 \right) + 6\,(1\,in),\, 0.5\,(21.4\,in) – (2.0625\,in) \right) \right) [math]

[math] L_{wt} = 17.275\,in [math]

Orta derinlik sınırı burada geçerlidir.

Web kaynağına kuvvet uygulayın

Herşey [mathin] n_{t} = 4 [mathin] gergi cıvataları ağın yanındadır, Bu yüzden [mathin] n_{trib} = 4 [mathin] ve ağ tam gerilimli flanş kuvvetini alır. Yine bir zemin var, İşte 60% kaynak uzunluğu boyunca ağın akma dayanımının:

[math] P_{w} = \max\left( \frac{n_{trib}}{n_{t}} \left( \frac{M_{ux}}{d_{bm} – t_{fb}} + \frac{T_{u}}{2} \right),\, 0.6\, F_{yb} \left( 0.5 L_{wt} \right) t_{wb} \right) [math]

[math] P_{w} = \max\left( \frac{(4)}{(4)} \left( \frac{(200\,kip\text{-}ft)}{(21.4\,in) – (0.8\,in)} + \frac{(150\,kip)}{2} \right),\, 0.6\,(50\,ksi)\,(0.5\,(17.275\,in))\,(0.5\,in) \right) [math]

[math] P_{w} = 191.5\,kip [math]

Kaynak gücü

[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX} \left( \frac{\sqrt{2}}{2} W_{2} \right) L_{wt}\, 1.5 [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75)\, 0.6\, (70\,ksi) \left( \frac{\sqrt{2}}{2} (0.375\,in) \right) (17.275\,in)\, 1.5 = 216.44\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{w}}{\phi R_{n}} = \frac{(191.5\,kip)}{(216.44\,kip)} = 0.8848 [math]

DCR = 0.885 < 1.0, TAMAM MI

Adım 7: Kaynaktaki kiriş ağı ana metali (AISC 360-16 J4.1)

Germe kaynağının yanındaki ağ aynı taşıma kapasitesine sahip olmalıdır. 191.5 eğilmeden veya kopmadan kip. Flanşta olduğu gibi, uzunluk bir kaynak çizgisidir, [mathin] 0.5 L_{w} = 8.6375\,in [mathin].

[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yb}\, t_{wb}\, 0.5 L_{w} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.5\,in) \times (8.6375\,in) = 194.34\,kip [math]

[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{ub}\, t_{wb}\, 0.5 L_{w} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.5\,in) \times (8.6375\,in) = 210.54\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( (194.34\,kip),\, (210.54\,kip) \right) = 194.34\,kip [math]

[math] DCR = \frac{P_{w}}{\phi R_{n}} = \frac{(191.5\,kip)}{(194.34\,kip)} = 0.98539 [math]

DCR = 0.985 < 1.0, TAMAM MI

NS 1/2 web'de bu kontrolü sınırlayan şey budur. Daha büyük bir web kaynağı yardımcı olmaz, çünkü önce web'in kendisi sonuç verir.

Adım 8: Kiriş gövdesinde kesme durumunda köşe kaynağı (AISC 360-16 J2.4, AISC Manuel Denklem. 9-2)

Kiriş kesmesi ağ kaynakları yoluyla uç plakaya gider. Tasarım Kılavuzu 39 bunu Adımın gerilim bölgesi dışındaki ağ kaynağına atar 6.

Kesmede etkili kaynak uzunluğu

[math] L_{wv} = 2 \left( \min\left( d_{bm} – 2 k_{det} – 0.5 L_{wt},\, 0.5\, d_{bm} – k_{det} \right) \right) [math]

[math] L_{wv} = 2 \left( \min\left( (21.4\,in) – 2\,(2.0625\,in) – 0.5\,(17.275\,in),\, 0.5\,(21.4\,in) – (2.0625\,in) \right) \right) = 17.275\,in [math]

Kaynak boyutunda ana metal sınırı

Köşe kaynağı, kaynaklandığı metalden daha güçlü olamaz. Manuel Denklem. 9-2 en büyük kaynak boyutunu verir, bir inçin onaltıda biri kadar, ana metalin destekleyebileceği. Ağın her iki yüzünde de kaynaklar var, böylece her kaynak ağ kalınlığının yarısını alır:

[math] D_{max} = \frac{t_{p}\, F_{up} \le \frac{t_{wb}}{2}\, F_{ub}}{3.09\,kip/in \times F_{EXX}/F_{E70XX}} [math]

[math] D_{max} = \frac{(1\,in) \times (65\,ksi) \le (0.25\,in) \times (65\,ksi)}{(3.09\,kip/in) \times (1)} = 5.2589 [math]

Etkin kaynak boyutu bu nedenle [mathin] 5.2589/16 = 0.3287\,in [mathin], daha az 3/8 belirtilen.

Kaynak gücü

Kesme kaynak boyunca ilerler, yani yönlü bir artış yok:

[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX} \frac{\sqrt{2}}{2} \left( W_{2} \le \frac{D_{max}}{16} \right) L_{wv} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times 0.6 \times (70\,ksi) \times \frac{\sqrt{2}}{2} \times \left( (0.375\,in) \le \frac{(5.2589)}{(16)} \right) \times (17.275\,in) [math]

[math] \phi R_{n} = 126.47\,kip [math]

[math] DCR = \frac{V_{u}}{\phi R_{n}} = \frac{(125\,kip)}{(126.47\,kip)} = 0.98837 [math]

DCR = 0.988 < 1.0, TAMAM MI

Bu, bağlantının yönetim kontrolüdür, uç plaka kalınlığının hemen ilerisinde. Kapasite kiriş ağı tarafından ayarlanır, yani daha büyük bir kaynak hiçbir şey eklemez.

Adım 9: Cıvata kesme (AISC 360-16 J3.6)

Cıvatalar ayrıca uç plaka ile kolon flanşı arasındaki bağlantı boyunca kiriş kesme kuvvetini de taşır.. Rulman tipi A490-N cıvatalardır, kesme düzleminde bulunan dişlerle, yani her birinin nominal kayma gerilimi vardır [mathin] F_{nv} = 68\,ksi [mathin].

Nerede [mathin] \phi = 0.75 [mathin], [mathin] N_{s} = 1 [mathin] kesme düzlemi, ve [mathin] n_{v} = 12 [mathin] raporun kesmeye dirençli olarak saydığı cıvataların sayısıdır:

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{nv} \frac{\pi}{4} \left( d_{b} \right)^{2} N_{s}\, h_{f}\, n_{v} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times (68\,ksi) \times \frac{\pi}{4} \times \left( (1\,in) \right)^{2} \times (1) \times (1) \times (12) [math]

[math] \phi R_{n} = 480.66\,kip [math]

DCR = 125 kip / 480.66 kip = 0.260 < 1.0, TAMAM MI

Tasarım Kılavuzu 39 normalde kesmeyi sıkıştırma tarafındaki cıvatalara atar, çünkü gergi cıvataları zaten gergin çalışıyor. Cıvata makasının her iki durumda da burada çok fazla rezervi var.

Adım 10: Uç plakasında cıvata yatağı ve yırtılma (AISC 360-16 J3.10)

Her cıvata uç plakadaki deliğin kenarını iter. Plaka ya delikte deforme olur (rulman) veya bir şeridi bir sonraki deliğe doğru yırtar (yırtma). Kiriş kesmesi uç plakayı aşağı doğru iter, böylece her cıvata kendi deliğinin üst kenarına dayanır.

Yuvalar yatay olarak çalışır, böylece dikey yük karşılanır 1.125 yuva genişliğinde:

[math] l_{c2} = s_{r} – d_{h} = (3\,in) – (1.125\,in) = 1.875\,in [math]

İle [mathin] t_{p} = 1\,in [mathin], [mathin] F_{up} = 65\,ksi [mathin], [mathin] n_{v} = 12 [mathin] ve [mathin] \phi = 0.75 [mathin]:

[math] \phi R_{n,tearout} = \phi\, \min\left( 1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b} \right) t_{p}\, F_{up}\, n_{v} [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = (0.75) \times \min\left( 1.2 \times (1.875\,in),\, 2.4 \times (1\,in) \right) \times (1\,in) \times (65\,ksi) \times (12) [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = 1316.3\,kip [math]

DCR = 125 kip / 1316.3 kip = 0.095 < 1.0, TAMAM MI

Adım 11: Kolon flanşında cıvata yatağı ve yırtılma (AISC 360-16 J3.10)

Aynı kontrol kolon flanşı için de geçerlidir, standart delikleri olan ve 1.56 kalın:

[math] \phi R_{n,tearout} = \phi\, \min\left( 1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b} \right) t_{fs}\, F_{us}\, n_{v} [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = (0.75) \times \min\left( 1.2 \times (1.875\,in),\, 2.4 \times (1\,in) \right) \times (1.56\,in) \times (65\,ksi) \times (12) [math]

[math] \phi R_{n,tearout} = 2053.3\,kip [math]

DCR = 125 kip / 2053.3 kip = 0.061 < 1.0, TAMAM MI

Adım 12: Gergi cıvatalarında kolon flanşının bükülmesi (AISC Tasarım Kılavuzu 39, Tablo A-2 ve Denklem. 3-43)

Gergi cıvataları kolon flanşının yanı sıra uç plakayı da çeker, böylece kolon flanşı aynı tür akma çizgisi modeline göre bükülebilir. Çok ince ise, sütunun gergi cıvatalarında takviyelere veya destek plakalarına ihtiyacı vardır.

Kolon flanşının akma çizgisi adımı genişliğini kullanır:

[math] s = \frac{\sqrt{b_{fs}\, g}}{2} = \frac{\sqrt{(15.8\,in)(7.5\,in)}}{2} = 5.4429\,in [math]

Bağlantının üstünde ve altında devam eden, takviye edilmemiş bir kolon üzerinde dört cıvatalı bir desen için, Tablo A-2 şunları verir:, ile [mathin] c = 3\,in [mathin] (cıvata sıra aralığı, gömme plaka için):

[math] Y_{c} = \frac{b_{fs}}{2} \left( \frac{h_{1}}{s} + \frac{h_{2}}{s} \right) + \frac{2}{g} \left( h_{1} \left( s + \frac{3c}{4} \right) + h_{2} \left( s + \frac{c}{4} \right) \right) + \frac{g}{2} = 114.67\,in [math]

Kolon flanşının eğilme mukavemeti:

[math] M_{cf} = \phi\, F_{ys}\, t_{fs}^{2}\, Y_{c} = (0.9)\,(50\,ksi)\,(1.56\,in)^{2}\,(114.67\,in) = 1046.4\,kip\text{-}ft [math]

Aynı şeyle karşılaştırılıyor 1.10 uç plaka için kullanılan eşdeğer momentin çarpımı:

[math] DCR = \frac{1.1\, M_{u,eq}}{M_{cf}} = \frac{(361.62\,kip\text{-}ft)}{(1046.4\,kip\text{-}ft)} = 0.34558 [math]

DCR = 0.346 < 1.0, TAMAM MI

W14x211 flanşı 1.56 kalın, ve mukavemet kalınlığın karesiyle artar, yani sertleştiriciye gerek yok.

Adım 13: Sıkıştırma flanş kuvveti altındaki sütun (AISC 360-16 J10, AISC Tasarım Kılavuzu 39)

Kirişin sıkıştırma flanşı uç plakayı kolon flanşına iter. Bu konsantre kuvvetin kolon flanşı ve gövdesi tarafından yerel hasar olmadan taşınması gerekir., ve kolon gövde paneli bunu kesme kuvveti olarak taşımak zorundadır.

Sıkıştırma flanş kuvveti

[math] P_{fc} = \frac{M_{ux}}{d_{bm} – t_{fb}} + \frac{C_{u}}{2} = \frac{(200\,kip\text{-}ft)}{(21.4\,in) – (0.8\,in)} + \frac{(150\,kip)}{2} = 191.5\,kip [math]

Flanş yerel bükme (Eşitlik. J10-1)

[math] \phi R_{n,flb} = \phi\, 6.25\, F_{ys} \left( t_{fs} \right)^{2} = (0.9) \times 6.25 \times (50\,ksi) \times \left( (1.56\,in) \right)^{2} = 684.45\,kip [math]

Web sıkıştırma burkulması (Eşitlik. J10-8)

T sütunu boyutuyla, [mathin] T_{sup} = 10\,in [mathin], web derinliği ve [mathin] Q_{f} = 1 [mathin]:

[math] \phi R_{n,wcb} = \phi \left( \frac{24\, t_{ws}^{3} \sqrt{E\, F_{ys}}}{T_{sup}} \right) Q_{f} = (0.9) \times \left( \frac{24 \times (0.98\,in)^{3} \times \sqrt{(29000\,ksi) \times (50\,ksi)}}{(10\,in)} \right) \times (1) = 2448\,kip [math]

Rulman uzunluğu (Tasarım Kılavuzu 39 Eşitlik. 3-47)

Flanş kuvveti, kolona ulaşmadan önce flanş kaynaklarına ve uç plakaya yayılır.. Flanşın altında, yayılma plakanın kenarında durur. Bu mesafe [mathin] d_{pe} = 0.3625\,in [mathin]: NS 0.8 plakada flanşın ötesine uzanır, daha az 7/16 kaynakta.

[math] l_{b} = t_{fb} + 2 W_{1} + t_{p} + \min\left( d_{pe},\, t_{p} \right) [math]

[math] l_{b} = (0.8\,in) + 2\,(0.4375\,in) + (1\,in) + \min\left( (0.3625\,in),\, (1\,in) \right) = 3.0375\,in [math]

Web yerel sakatlığı (Eşitlik. J10-4)

[math] \phi R_{n,wlc} = \phi\, 0.8 \left( t_{ws} \right)^{2} \left[ 1 + 3 \left( \frac{l_{b}}{d_{sup}} \right) \left( \frac{t_{ws}}{t_{fs}} \right)^{1.5} \right] \sqrt{\frac{E\, F_{ys}\, t_{fs}}{t_{ws}}}\, Q_{f} [math]

[math] \phi R_{n,wlc} = (0.75) \times 0.8 \times \left( (0.98\,in) \right)^{2} \times \left[ 1 + 3 \times \left( \frac{(3.0375\,in)}{(15.7\,in)} \right) \times \left( \frac{(0.98\,in)}{(1.56\,in)} \right)^{1.5} \right] \times \sqrt{\frac{(29000\,ksi) \times (50\,ksi) \times (1.56\,in)}{(0.98\,in)}} \times (1) = 1128.5\,kip [math]

Web yerel getirisi (Tasarım Kılavuzu 39 Eşitlik. 3-46)

Nerede [mathin] C_{t} = 1 [mathin] çünkü bağlantı sütunun sonundan uzakta, ve [mathin] k_{des} = 2.16\,in [mathin]:

[math] \phi R_{n,wly} = \phi \left( 6\, C_{t}\, k_{des} + l_{b} \right) F_{ys}\, t_{ws} = (1)\,(6\,(1)\,(2.16\,in) + (3.0375\,in))\,(50\,ksi)\,(0.98\,in) = 783.88\,kip [math]

Web paneli bölgesi kesmesi (Eşitlik. J10-9)

[math] \phi R_{n,wpz} = \phi\, 0.6\, F_{ys}\, d_{sup}\, t_{ws} = (0.9) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (15.7\,in) \times (0.98\,in) = 415.42\,kip [math]

Yönetim sütunu gücü

[math] \phi R_{n} = \min\left( (684.45\,kip),\, (2448\,kip),\, (1128.5\,kip),\, (783.88\,kip),\, (415.42\,kip) \right) = 415.42\,kip [math]

DCR = 191.5 kip / 415.42 kip = 0.461 < 1.0, TAMAM MI

Panel bölgesi kesmesi kolonu yönetir. Ağır W14x211, bir ile 0.98 web'de ve bir 1.56 flanşlı, bu yük için takviye veya takviye plakasına gerek yoktur.

Tasarım kontrollerinin özeti

Gömme uç plakası her kontrolü geçer, içinde dördü var 3% kapasite. Kesme sırasında ağ kaynağı şu şekilde yönetilir: 0.98837, uç plaka kalınlığı ile 0.9878 hemen arkasında, daha sonra kiriş ağı ana metali 0.985 ve plaka yüksekliği 0.979. Cıvata kesme, rulman ve sütun kontrollerinin hepsinde çok fazla rezerv var, dolayısıyla bu bağlantının daha fazla yük taşımasını sağlayacak herhangi bir değişiklik kiriş ağı ve uç plakasıyla başlar.

Bir kontrol başarısız olursa ne değiştirilmelidir?

• Gerekli cıvata çapı: daha büyük bir cıvata kullanın, veya daha fazla cıvatanın gerilimi paylaşması için cıvata sütunları ekleyin. Yıkama plakası çalışamıyorsa, uzatılmış uç plakası, bir cıvata sırasını gergi flanşının dışına yerleştirir, kaldıraç kolunun daha uzun olduğu yer.
• Gerekli uç plaka kalınlığı: daha kalın bir plaka kullanın, veya akma çizgisi parametresini artırmak için ölçüm aletini veya cıvata flanşı ofsetini azaltın. Uzatılmış veya sertleştirilmiş uç plakası çok daha büyük bir akma çizgisi parametresi sağlar.
• Flanş kaynağı: kaynak boyutunu artırın, veya tam bir bağlantı nüfuziyeti kaynağı kullanın. NS 0.6 Fy zemini, flanş kaynağının flanş için boyutlandırıldığı anlamına gelir, an değil.
• Ağ kaynağı veya ağ esaslı metal: kiriş ağı genellikle sınırdır, yani daha büyük bir kaynak yardımcı olmuyor. Daha kalın ağlı bir kiriş, veya daha fazla web kaynak uzunluğuna sahip daha derin bir kiriş, yapar.
• Cıvata kesme veya yatak: daha büyük bir cıvata veya daha yüksek kalitede bir cıvata kullanın, veya cıvata satırları ekleyin.
• Kolon flanşı bükme: gergi cıvataları seviyesinde takviyeler ekleyin, veya daha kalın flanşlı daha ağır bir sütun kullanın.
• Sıkıştırılmış sütun: Yerel flanş ve gövde kontrolleri için sıkıştırma flanşının karşısına takviyeler ekleyin, veya panel bölgesi kesmesi için çiftleyici plaka.

Sıkça Sorulan Sorular

Gömme ve uzatılmış uç plaka moment bağlantısı arasındaki fark nedir??

Kiriş flanşlarında aynı hizada bir uç plakası durur, yani tüm cıvatalar flanşların arasındadır. Uzatılmış bir uç plakası, dışında bir cıvata sırası ile gergi flanşının ötesine uzanır. Dış sıranın daha uzun bir kaldıraç kolu vardır ve uzantı, akma çizgileri ekler, yani uzatılmış bir plaka çok daha büyük bir moment taşır. Bağlantının kiriş derinliği içinde kalması gereken yerlerde bir gömme plaka kullanılır, örneğin bir döşeme plakasının altında.

Cıvatalar neden meraklı olmayacak şekilde tasarlandı??

Tasarım Kılavuzu 39 uç plakalar için kalın plaka yaklaşımını kullanır: cıvataları çekme mukavemetlerine göre boyutlandırmayı sağlar, daha sonra uç plakayı sert kalacak kadar kalın hale getirir, yani meraklı güçler asla gelişmez. Bu nedenle öncelikle cıvata çapı kontrol edilir (Adım 2) ve ikinci plaka kalınlığı, bir ile 1.10 anın faktörü (Adım 3).

Nedir 0.8 Gömme uç plakaları için azaltma faktörü?

Gömme uç plakaları uzatılmış olanlardan daha esnektir. Tasarım Kılavuzu 39 akma çizgisi mukavemetini bir azaltma faktörü ile çarpar 0.8, böylece bağlantı tamamen sınırlandırılmış olarak kabul edilecek kadar sert olur. Faktör, Adım'daki levha kalınlığı denkleminin paydasında yer alır. 3, böylece gerekli plakayı daha kalın hale getirir.

Eksenel yük uç plaka tasarımını nasıl değiştirir??

Eksenel gerilim, gergi cıvatalarındaki gerilimi artırır. Kılavuz bunu eşdeğer bir ana dönüştürüyor, gerilimin yarısı çarpı flanş merkezleri arasındaki mesafe, ve onu ışın anına ekler: 200 kip-ft olur 328.75 kip-ft buraya. Eksenel sıkıştırma, sütunun Adımda dayanması gereken sıkıştırma flanşı kuvvetine değerinin yarısını ekler. 13.

Rulman tipi cıvatalarda neden kısa yarıklı deliklere izin veriliyor??

AISC 360-16 J3.2, yuva yük yönüne dik olduğunda rulman tipi bağlantılarda kısa yarıklı deliklere izin verir. Bu uç plakadaki yarıklar yataydır ve kesme dikeydir, böylece cıvatalar kayma açısından kritik olmak yerine A490-N olabilir. Yuvalar montajcıya bir miktar yatay uyum toleransı sağlar.

Bu örnek AISC 15. baskıya mı yoksa AISC 16. baskı Kılavuzuna mı uyuyor??

AISC'yi takip ediyor 360-16 ve AISC Kılavuzu 15. Baskı, bu Şartnamenin etrafında yazılı olan, Tasarım Kılavuzundaki uç plaka prosedürüyle 39. AISC 16. Baskı Kılavuzu daha sonraki sürümlerle eşleşir 360-22 Şartname. Yeni baskıda madde ve denklem numaraları değiştirildi, bu nedenle referansları projenizin kullandığı sürüme göre kontrol edin.

LRFD yerine AISC ASD için bu nasıl değişir??

Sınır durumları ve nominal güçler aynıdır. AISC ASD ile servis seviyesi kuvvetlerini, direnç faktörüyle çarpmak yerine, nominal mukavemetin güvenlik faktörüne bölünmesiyle karşılaştırırsınız. Bir direnç faktörü 0.75 bir güvenlik faktörü haline gelir 2.00, 0.90 olur 1.67, ve 1.00 olur 1.50. Yük kombinasyonları da değişiyor, yani şu an, kesme ve eksenel yük daha düşüktür.

Ücretsiz olarak düz uç plaka moment bağlantısı tasarlayın

Bu sayfadaki her sayı tek bir çözümden gelir. Uç plaka momenti konfigürasyonunu seçin, ışınına gir, sütun, cıvatalar, kaynaklar, an, kesme ve eksenel yük, ve bu kontrollerin her birini tarayıcınızda görün. Yüklenecek hiçbir şey yok.

ÜCRETSİZ BİR BAĞLANTI TASARLAYIN

SkyCiv Bağlantı Tasarımı modülü, bu örneğin arkasındaki bağlantı tasarımı yazılımıdır. Size her denklem ve içindeki sayılarla birlikte tam hesaplama raporu verir., yukarıdaki adımlar gibi, artı her kapasite ve DCR, AISC Bağlantı ve Taban Plakası Tasarımı 360-16 (LRFD ve ASD) ve benzeri 4100:2020. NS cıvata hesaplayıcı ve kaynak hesaplayıcı kapak cıvata grupları ve kaynak grupları kendi başlarına.

SATIN ALMA BAĞLANTISI TASARIM MODÜLÜ

Referanslar

• AISC 360-16, Kullanıcı iş akışını basitleştirmek ve hızlandırmak için UI İyileştirmeleri: J2.2b (Tablo J2.4), J2.4 (Eşitlik. J2-4), J3.2, J3.3, J3.4 (Tablo J3.4), J3.5 (Tablo J3.5), J3.6 (Eşitlik. J3-1), J3.10 (Eşitlik. J3-6a, J3-6c), J4.1 (Eşitlik. J4-1, J4-2), J4.2, J10.1 (Eşitlik. J10-1), J10.3 (Eşitlik. J10-4), J10.5 (Eşitlik. J10-8), J10.6 (Eşitlik. J10-9).
• AISC Tasarım Kılavuzu 39, Uç Plaka Moment Bağlantıları: Eşitlik. 3-30, 3-38a, 3-39 3-41a'ya, 3-43, 3-46, 3-47, 5-1, 5-3a, 5-5a; incir. 3-17; Tablo 5-3, Tablo A-2.
• AISC Çelik Konstrüksiyon Kılavuzu, 15th Baskı: Bölüm 1 bölüm özellikleri; Bölüm 9 Eşitlik. 9-2.
• AISC kullanarak çelik bağlantıların tasarımı 360-16
• Cıvatalar ve kaynaklar SkyCiv Bağlantı Tasarımında