Tek Plakalı Kesme Bağlantısı Nasıl Tasarlanır

To design a single plate shear connection (a shear tab) AISC'ye 360, you check the bolts, the plate and the weld against the beam end reaction. That means bolt shear, cıvata yatağı ve yırtılma, blok kesme, plate shear yielding and rupture, plaka bükülmesi, and weld strength, plus the detailing and ductility limits that keep the connection flexible enough to act as a simple support.

This page works through one real example from start to finish: a W18x35 beam framing into the flange of a W14x90 column, bir ile 50 kip LRFD reaksiyonu, üç 1 in A490-N bolts and a 1/2 tabakta, AISC'ye göre tasarlandı 360-16 ve AISC Kılavuzu 15. Baskı. 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

What is a single plate shear connection?

A single plate shear connection is a steel plate shop-welded to the supporting member and field-bolted to the web of the supported beam. It transfers the beam’s end shear, and it is classified as a simple connection under AISC 360-16 B3.4, bu nedenle momente direnmek yerine döndürmek için ayrıntılıdır. It is also called a shear tab or shear plate.

It is the most common kesme bağlantısı in US steel buildings because it needs one plate, one weld and one line of bolts, and the beam can be swung into place from the side during erection. The alternatives for the same job are the çift ​​açılı bağlantı, NS tek açılı bağlantı ve kesme uç plaka bağlantısı. You can check this one directly in the tek plaka bağlantı hesaplayıcısı.

Örnek bağlantının yüksekliği. The plate is welded to the column flange and bolted to the beam web, with the bolt line 2 kaynaktan içeri.

Bölüm A-A. Plakanın yatay kısa oluklu delikleri vardır ve 5/16 in fillet weld on both sides.

How do you design a single plate shear connection? Bir bakışta adımlar

1. Kirişteki detay sınırlarını kontrol edin: cıvata aralığı, kenar mesafeleri, plaka derinliği.
2. Find the bolt group shear strength with the instantaneous center of rotation.
3. Plaka sünekliğini kontrol edin: the plate must not be stronger than the bolts.
4. Cıvata yatağını ve plakadaki yırtılmayı kontrol edin.
5. Kiriş ağındaki cıvata yatağını ve yırtılmayı kontrol edin.
6. Kesmeyi birleştir, Etkin grup gücü için cıvata başına yatak ve yırtılma.
7. Plakanın blok kesmesini kontrol edin.
8. Plakanın kesme akmasını ve kesme kopmasını kontrol edin.
9. Check plate flexure using the double coped beam procedure.
10. Check shear and flexure interaction, for yielding and for rupture.
11. Destekteki detaylandırma sınırını kontrol edin.
12. Size the weld to develop the plate.
13. Check the weld strength to the column flange.

Bu örnek için tasarım girdileri

Tasarım kodu AISC'dir 360-16 LRFD. Bölüm özellikleri AISC Kılavuzundan alınmıştır.

 

 

Adım 1: Kiriş tarafındaki limitlerin detaylandırılması (AISC 360-16 J3.3, J3.4)

Herhangi bir güç kontrolünden önce, Cıvata düzeni oluşturulabilir olmalı ve mukavemet denklemlerinin ardındaki varsayımlarla eşleşmelidir.. Çok yakın cıvatalar delikler arasında yırtılır, çok yakın kenarlar yırtılıyor, ve çok kısa veya çok derin bir plaka bağlantının dönüş şeklini değiştirir.

Minimum cıvata aralığı [mathin] 2\tfrac{2}{3} d_{b} [mathin] J3.3'ten. Minimum kenar mesafesi 1 cıvatada 1 1/4 Tablo J3.4'ten. On the plate, the horizontal edge is measured across the short slot, so the Table J3.5 increment raises it to 1.375 içinde. Plaka derinliği kirişin T boyutunun en az yarısı kadar olmalıdır, böylece bağlantı kiriş ucunu destekleyecek kadar sert olur, and it must also fit inside the beam web.

[math] s_{min} = 2\tfrac{2}{3}\, d_{b} = 2.667 \times (1\,in) = 2.667\,in [math]

Minimum limit için oran, limitin gerçek değere oranıdır, ve maksimum olarak gerçek limit aşımıdır. The governing row is the plate horizontal edge distance:

[math] DCR = \frac{1.375\,in}{1.5\,in} = 0.917 [math]

DCR = 0.917 < 1.0, TAMAM MI

Adım 2: Anlık dönme merkezine göre cıvata grubu kesme mukavemeti (AISC 360-16 J3.6)

The beam reaction acts away from the bolt line, so the bolts carry a small moment as well as the shear. Anlık dönme merkezi (ICOR) yöntem, cıvata grubunun döndüğü noktayı bulur ve bunu bir C katsayısına dönüştürür, kaç tane cıvata var’ Grubun gerçekte sağladığı kesme mukavemeti.

Tasarımın tuhaflığı

The bolt line is 2 kaynaktan içeri, but the bolt group is designed for an eccentricity of 1 içinde, because AISC Manual Table 10-9 sets the design eccentricity for a conventional single plate connection, and for this bolt count and hole type it is half the weld-to-bolt distance:

[math] e = \frac{a}{2} = \frac{2\,in}{2} = 1\,in [math]

Bir cıvatanın gücü

[math] \phi r_{v} = \phi\, F_{nv}\, \frac{\pi}{4} d_{b}^{2}\, N_{s}\, h_{f} [math]

[math] \phi r_{v} = (0.75) \times (68\,ksi) \times \frac{\pi}{4} (1\,in)^{2} \times (1) \times (1) = 40.055\,kip [math]

Buraya [mathin] h_{f} = 1 [mathin] çünkü dolgu maddesi yok (AISC 360-16 J5.2(a)):

[math] h_{f} = 1 – 0.4 \left( t – 0.25\,in \right) = 1 – 0.4 \left( 0\,in – 0.25\,in \right) \le 1 \;\Rightarrow\; h_{f} = 1 [math]

Anlık merkezi bulma

cıvata 1 satırın en altında, aşağıdaki koordinatlarla. IC yinelemeyle bulunur, AISC Manuel Denklemin yük-deformasyon eğrisini kullanarak (7-1) sayfalarda 7-6 -e 7-8. NS ICOR kullanarak cıvata grubu hesaplaması bu yinelemeyi tam olarak yürütür.

Yineleme IC ile birleşir:

[math] x_{ic} = -5.7728\,in, \qquad y_{ic} = 3\,in [math]

Bu konumdaki cıvata reaksiyonları:

Bu, tasarımın geri kalanında kullanılan iki katsayıyı verir:

[math] C = 2.71 \qquad C’ = 5.889\,in [math]

C = 2.71 for three bolts means the 1 in eccentricity costs the group about 10% of its concentric strength. C’ tek başına anın katsayısıdır, Adımda süneklik kontrolü 3 kullanır.

Cıvata grubu gücü

[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{nv}\, \frac{\pi}{4} d_{b}^{2}\, N_{s}\, C\, h_{f} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times (68\,ksi) \times \frac{\pi}{4} (1\,in)^{2} \times (1) \times (2.71) \times (1) [math]

[math] \phi R_{n} = 108.55\,kip [math]

DCR = 50 kip / 108.55 kip = 0.461 < 1.0, TAMAM MI

Adım 3: Plaka sünekliği, maksimum plaka kalınlığı (AISC Manuel Denklem. 10-3, 10-4)

Kiriş saptıkça kesme tırnağının dönmesi gerekir. If the plate is stronger in bending than the bolts are in shear, plaka akmadan önce cıvatalar kırılıyor, bu ani bir durum, kırılgan başarısızlık. Plaka kalınlığının sınırlandırılması, plakanın ilk önce akmasını sağlar.

İlk, cıvata grubunun moment kuvveti, using C’ Adımdan 2:

[math] M_{max} = \frac{F_{nv}}{0.90}\, \frac{\pi}{4} d_{b}^{2}\, C’ [math]

[math] M_{max} = \frac{68\,ksi}{0.90} \times \frac{\pi}{4} (1\,in)^{2} \times (5.889\,in) = 29.122\,kip\text{-}ft [math]

Daha sonra plastik momenti aşmayan en kalın plaka:

[math] t_{max} = \frac{6\, M_{max}}{F_{yp}\, d_{p}^{2}} [math]

[math] t_{max} = \frac{6 \times (29.122\,kip\text{-}ft)}{(50\,ksi) \times (9\,in)^{2}} = 0.51772\,in [math]

DCR = 0.5 içinde / 0.51772 içinde = 0.966 < 1.0, TAMAM MI

Şurada: 0.966 this is the tightest strength check in the connection. Bir 5/8 in plate would fail it, even though a thicker plate looks “Daha güçlü”.

Adım 4: Tek plaka üzerinde cıvata yatağı ve yırtılma (AISC 360-16 J3.10)

Her cıvata plakadaki deliğin kenarını aşağı doğru iter. Plaka ya delikte deforme olur (rulman, sınırlı 2.4 d t Fu) veya bir şeridi bir sonraki deliğe veya alt kenara doğru yırtın (yırtma, 1.2 lc t Fu). The bottom bolt has the shortest clear distance, yani zayıf olan bu.

Kenar cıvatası için net mesafe, ile [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], the hole dimension across the member length:

[math] l_{c1} = L_{ev,pl} – \frac{d_{h}}{2} = 1.5\,in – \frac{1.125\,in}{2} = 0.9375\,in [math]

İç cıvatalar arasındaki mesafeyi temizleyin:

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

The bearing and tear-out strength of the group, scaled by C / n for the eccentricity:

[math] \phi R_{n} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{p} F_{up} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{p} F_{up} \left( n_{r} – 1 \right) \right] \frac{C}{n_{r}} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \left[ \min\left(1.125,\, 2.4\right)(0.5)(65) + \min\left(2.25,\, 2.4\right)(0.5)(65)(3 – 1) \right] \times \frac{2.71}{3} [math]

[math] \phi R_{n} = 123.86\,kip [math]

DCR = 50 kip / 123.86 kip = 0.404 < 1.0, TAMAM MI

Adım 5: Kiriş ağındaki cıvata yatağı ve yırtılma (AISC 360-16 J3.10)

Aynı kontrol kiriş ağı için de geçerlidir. The beam is not coped and its bottom flange is far below the bolts, yani yırtılacak bir kenar yok, ve her cıvata bir iç cıvata gibi dayanır.

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

[math] \phi R_{n} = \phi\, \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{wb} F_{ub}\, C [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \min\left(1.2 \times 1.875\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right) \times (0.3\,in) \times (65\,ksi) \times (2.71) [math]

[math] \phi R_{n} = 89.176\,kip [math]

DCR = 50 kip / 89.176 kip = 0.561 < 1.0, TAMAM MI

The beam web and the plate have the same tensile strength (65 ksi), fakat 0.3 web'de olduğundan daha incedir 1/2 tabakta, so the web has the lower capacity of the two.

Adım 6: Cıvata grubunun etkin gücü (AISC 360-16 J3.6 Açıklama)

Cıvata kesme, yataklama ve yırtılma gerçekte ayrı kontroller değildir. Her cıvata, içinden geçtiği her katta kendi kesme mukavemetinin ve taşıma veya kopma mukavemetinin en azını sağlar, ve grup gücü cıvata başına değerlerin toplamıdır.

The per-bolt bearing and tear-out strengths, for the plate edge bolt, a plate inner bolt and the beam web:

[math] \phi r_{n1e} = \phi\, \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{p} F_{up} = (0.75) \times \min\left(1.125\,in,\, 2.4\,in\right) \times (0.5\,in) \times (65\,ksi) = 27.422\,kip [math]

[math] \phi r_{n1i} = \phi\, \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{p} F_{up} = (0.75) \times \min\left(2.25\,in,\, 2.4\,in\right) \times (0.5\,in) \times (65\,ksi) = 54.844\,kip [math]

[math] \phi r_{n2} = \phi\, \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{wb} F_{ub} = (0.75) \times \min\left(2.25\,in,\, 2.4\,in\right) \times (0.3\,in) \times (65\,ksi) = 32.906\,kip [math]

Bolts are numbered from the top of the line here, yani cıvata 3 plakanın üzerindeki kenar cıvatası:

[math] \sum \phi r_{eff} = n_{1}\, \phi r_{eff,1} + n_{2}\, \phi r_{eff,2} = (2) \times (32.906\,kip) + (1) \times (27.422\,kip) = 93.234\,kip [math]

[math] \phi R_{n,eff} = \frac{C}{n_{r}} \sum \phi r_{eff} = \frac{2.71}{3} \times (93.234\,kip) = 84.222\,kip [math]

DCR = 50 kip / 84.222 kip = 0.594 < 1.0, TAMAM MI

None of the three bolts is limited by AISC bolt shear. Bearing in the beam web and tear-out at the bottom of the plate govern, which is typical when the bolts are high-strength and the plies are thin. Aynı bağlantıyı şurada da çalıştırabilirsiniz: ücretsiz bağlantı tasarımı hesaplayıcısı and change the bolt grade or the plate edge distance to see which bolt moves.

Adım 7: Tek plakanın blok kesmesi (AISC 360-16 J4.3)

A block of the plate can tear out along the bolt line: shear down the line of holes plus tension across the short leg to the plate’s free edge. Bir cıvata sütunu ile bu L şeklinde bir bloktur.

The net tension area uses the hole dimension along the member length, [mathin] d_{h} = 1.3125\,in [mathin], because the slots run horizontally. Her delik eklenir 1/16 Delme sırasında hasar için (B4.3):

[math] A_{nt} = t_{p} \left[ (n_{c}-1)\, s_{c} + L_{eh,pl} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]

[math] A_{nt} = (0.5\,in) \times \left[ (0)(0\,in) + 1.5\,in – (0.5)(1.3125\,in + 0.0625\,in) \right] = 0.40625\,in^{2} [math]

Gross and net shear areas, ile [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin] across the member length:

[math] A_{gv} = t_{p} \left[ L_{ev,pl} + (n_{r}-1)\, s_{r} \right] = (0.5\,in) \times \left[ 1.5\,in + (2)(3\,in) \right] = 3.75\,in^{2} [math]

[math] A_{nv} = t_{p} \left[ d_{p} – L_{ev,pl} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.5\,in) \times \left[ 9\,in – 1.5\,in – (2.5)(1.1875\,in) \right] = 2.2656\,in^{2} [math]

Blok kesme mukavemeti, ile [mathin] U_{bs} = 1 [mathin] düzgün gerginlik için:

[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 2.2656 + 1 \times 65 \times 0.40625 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 3.75 + 1 \times 65 \times 0.40625 \right) [math]

[math] \phi R_{n} = 86.074\,kip [math]

DCR = 50 kip / 86.074 kip = 0.581 < 1.0, TAMAM MI

Adım 8: Tek plakanın kesme akması ve kesme kopması (AISC 360-16 J4.2)

Reaksiyonun tamamı plakadan dikey kayma olarak geçer. Brüt kesit akmamalı, ve cıvata deliklerinden geçen net kısım kopmamalıdır.

Kesme akması (Eşitlik. J4-3)

[math] A_{gv} = d_{p}\, t_{p} = (9\,in) \times (0.5\,in) = 4.5\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{yp} A_{gv} = (1.00) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (4.5\,in^{2}) = 135\,kip [math]

Kesme yırtılması (Eşitlik. J4-4)

[math] A_{nv} = t_{p} \left[ d_{p} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.5\,in) \times \left[ 9\,in – 3 \times (1.1875\,in) \right] = 2.7188\,in^{2} [math]

[math] \phi R_{n,sr} = \phi\, 0.6\, F_{up} A_{nv} = (0.75) \times 0.6 \times (65\,ksi) \times (2.7188\,in^{2}) = 79.523\,kip [math]

[math] \phi R_{n} = \min\left( 135\,kip,\, 79.523\,kip \right) = 79.523\,kip [math]

DCR = 50 kip / 79.523 kip = 0.629 < 1.0, TAMAM MI

Adım 9: Çift başlıklı kiriş prosedürünü kullanarak plaka bükülmesi (AISC 360-16 F11.2)

Reaksiyon eylemleri 2 kaynaktan içeri, so the plate is a short cantilever in bending. derin bir, thin plate can buckle sideways before it yields. The AISC Manual handles this with the procedure for a coped beam coped at both flanges, flanşları kesilerek plakayı bir kiriş ağı gibi işlemek. The unbraced length is the weld-to-bolt distance, [mathin] L_{b} = 2\,in [mathin].

Flexural yielding and lateral-torsional buckling

İlk, confirm the plate is in the range where Eq. F11-2 geçerlidir:

[math] \frac{L_{b} d}{t^{2}} = \frac{(2\,in)(9\,in)}{(0.5\,in)^{2}} = 72 [math]

[math] \frac{0.08 E}{F_{y}} = \frac{0.08 \times 29000\,ksi}{50\,ksi} = 46.4 \lt 72 \le \frac{1.9 E}{F_{y}} = \frac{1.9 \times 29000\,ksi}{50\,ksi} = 1102 [math]

Plakanın kesit modülleri:

[math] Z = \frac{t_{p} d_{p}^{2}}{4} = \frac{(0.5\,in)(9\,in)^{2}}{4} = 10.125\,in^{3} \qquad S = \frac{t_{p} d_{p}^{2}}{6} = \frac{(0.5\,in)(9\,in)^{2}}{6} = 6.75\,in^{3} [math]

Yanal burulmalı burkulma modifikasyon faktörü, AISC Manuel Denklem. (9-15), with no cope ([mathin] d_{ct} = 0 [mathin]):

[math] C_{b} = \left[ 3 + \ln\left( \frac{L_{b}}{d_{p}} \right) \right] \left( 1 – \frac{d_{ct}}{d_{p}} \right) \ge 1.84 [math]

[math] C_{b} = \left[ 3 + \ln\left( \frac{2\,in}{9\,in} \right) \right] \times \left( 1 – \frac{0\,in}{9\,in} \right) \ge 1.84 \;\Rightarrow\; C_{b} = 1.84 [math]

[math] \phi M_{n} = \phi\, C_{b} \left[ 1.52 – 0.274 \left( \frac{L_{b} d}{t^{2}} \right) \left( \frac{F_{yp}}{E} \right) \right] F_{yp} S \le \phi\, F_{yp} Z [math]

[math] \phi M_{n} = (0.9)(1.84) \left[ 1.52 – 0.274 \times (72) \times \frac{50\,ksi}{29000\,ksi} \right] (50\,ksi)(6.75\,in^{3}) \le (0.9)(50\,ksi)(10.125\,in^{3}) [math]

[math] \phi M_{n} = 37.969\,kip\text{-}ft \;(455.6\,kip\text{-}in) [math]

Plastik moment kapağı geçerlidir, so the plate is not prone to buckling at this depth and thickness. As an equivalent shear at the bolt line:

[math] \phi V_{n,y} = \frac{\phi M_{n}}{L_{b}} = \frac{455.6\,kip\text{-}in}{2\,in} = 227.81\,kip [math]

Flexural rupture on the net section

The net plastic section modulus through the holes, from AISC Manual Part 15 Tablo 15-3:

[math] Z_{net} = \frac{t_{p} d_{p}^{2}}{4} – t_{p}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) s_{r} \left\lfloor \frac{n_{r}^{2}}{4} \right\rfloor – \left[ n_{r}\ \text{odd} \right] \frac{t_{p}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right)^{2}}{4} [math]

[math] Z_{net} = \frac{(0.5)(9)^{2}}{4} – (0.5)(1.1875)(3) \left\lfloor \frac{9}{4} \right\rfloor – (1) \frac{(0.5)(1.1875)^{2}}{4} = 6.3862\,in^{3} [math]

[math] \phi M_{n} = \phi\, F_{up} Z_{net} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (6.3862\,in^{3}) = 25.944\,kip\text{-}ft \;(311.3\,kip\text{-}in) [math]

[math] \phi V_{n,r} = \frac{\phi M_{n}}{L_{b}} = \frac{311.3\,kip\text{-}in}{2\,in} = 155.66\,kip [math]

[math] \phi V_{n} = \min\left( 227.81\,kip,\, 155.66\,kip \right) = 155.66\,kip [math]

DCR = 50 kip / 155.66 kip = 0.321 < 1.0, TAMAM MI

Adım 10: Tek plakanın kesme ve eğilme etkileşimi (AISC Kılavuz Parçası 10)

Plaka kesme ve eğilmeyi aynı anda aynı kesitte taşır, yani ikisinin birlikte kontrol edilmesi gerekiyor. Kılavuz döngüsel bir etkileşim kullanır, done once with the yielding strengths and once with the rupture strengths.

Verim

[math] \left( \frac{V_{u}}{\phi V_{n,y}} \right)^{2} + \left( \frac{V_{u}}{\phi R_{n,sy}} \right)^{2} = \left( \frac{50\,kip}{227.81\,kip} \right)^{2} + \left( \frac{50\,kip}{135\,kip} \right)^{2} = 0.185 [math]

DCR = 0.185 < 1.0, TAMAM MI

yırtılma

[math] \left( \frac{V_{u}}{\phi V_{n,r}} \right)^{2} + \left( \frac{V_{u}}{\phi R_{n,sr}} \right)^{2} = \left( \frac{50\,kip}{155.66\,kip} \right)^{2} + \left( \frac{50\,kip}{79.523\,kip} \right)^{2} = 0.498 [math]

DCR = 0.498 < 1.0, TAMAM MI

Adım 11: Destek tarafında detaylandırma sınırı

The fillet weld sits in the gap between the column flange and the end of the beam, so the weld cannot be larger than the beam clearance or the beam will not fit.

[math] DCR = \frac{W}{clr} = \frac{0.3125\,in}{0.5\,in} = 0.626 [math]

DCR = 0.626 < 1.0, TAMAM MI

Adım 12: Tek plakayı geliştirmek için kaynak gerekli (AISC Kılavuz Parçası 10)

Adımdaki süneklik kontrolü 3 önce plaka verimini sağlar. Bu yalnızca plaka arızalanmadan önce kaynak arızalanmazsa işe yarar. İki fileto kaynağı, her biri en azından 5/8 plaka kalınlığı, develop the plate’s strength.

[math] W_{min} = \frac{5}{8}\, t_{p} = \frac{5}{8} \times (0.5\,in) = 0.3125\,in [math]

DCR = 0.3125 içinde / 0.3125 içinde = 1.000, TAMAM MI

Tam olarak bir oran 1.000 is normal here. NS 5/16 in weld was picked from this rule, not from the load.

Adım 13: Fillet weld capacity to the column flange (AISC 360-16 J2.4)

Son, Kaynaklar reaksiyonun kendisini taşımalıdır. Güçleri büyüklüğüne bağlıdır, uzunluk ve yük yönü. Kaynağın her iki tarafındaki ana metal, here the plate and the column flange, kaynak boyutunun ne kadarının önemli olduğunu da sınırlayabilir.

Kaynak boyutunda ana metal sınırı (AISC Manuel Denklem. 9-2)

The largest weld size, bir inçin onaltıda biri kadar, daha ince bağlı parçanın destekleyebileceği. The plate is welded both sides, yani her kaynak için kalınlığının yarısı kullanılabilir:

[math] D_{max} = \frac{ \min\left( \frac{t_{p}}{2} F_{up},\; t_{fs} F_{us} \right) }{3.09\,kip/in \times \left( F_{EXX} / 70\,ksi \right)} = \frac{ \min\left( (0.25\,in)(65\,ksi),\; (0.71\,in)(65\,ksi) \right) }{(3.09\,kip/in)(1)} = 5.2589 [math]

So up to 5.26/16 in of weld size counts. NS 5/16 in weld is below that, so the full size is used.

Etkili uzunluk

İki satır kaynak, her biri uçlarda 2W azaltıldı:

[math] L_{w} = 2 \left( d_{p} – 2W \right) = 2 \times \left[ 9\,in – 2 \times (0.3125\,in) \right] = 16.75\,in [math]

Kaynak gücü

Yük kaynaklara paralel ilerler, Bu yüzden [mathin] \theta = 0 [mathin] ve yönlü bir artış yok:

[math] \phi R_{n} = \phi\, 0.6\, F_{EXX} \frac{\sqrt{2}}{2} \min\left( W,\, \frac{D_{max}}{16} \right) \left[ 1 + 0.5 \sin^{1.5}\theta \right] L_{w} [math]

[math] \phi R_{n} = (0.75) \times 0.6 \times (70\,ksi) \times \frac{\sqrt{2}}{2} \times (0.3125\,in) \times \left[ 1 + 0.5 \sin^{1.5}(0) \right] \times (16.75\,in) [math]

[math] \phi R_{n} = 116.59\,kip [math]

DCR = 50 kip / 116.59 kip = 0.429 < 1.0, TAMAM MI

Tasarım kontrollerinin özeti

Bağlantı her kontrolü geçiyor. Two ratios sit near 1.0, and neither one measures load against capacity. The weld-to-develop check is exactly 1.000 because the weld was sized from the 5/8 t rule, and the ductility check is 0.966 because a 1/2 in plate is just under the thickest plate that still yields before the bolts break. Yükü kapasiteyle karşılaştıran kontrollerden, shear rupture of the plate (0.629) is the highest, closely followed by the effective bolt group strength (0.594), which is set by bearing in the 0.3 in beam web and tear-out at the bottom of the plate.

Bir kontrol başarısız olursa ne değiştirilmelidir?

• Cıvata grubu kesme veya etkin mukavemet: cıvata satırı ekle, which raises C, veya daha büyük bir cıvata kullanın. Moving the bolt line closer to the weld reduces e and raises C.
• Süneklik (t_max): daha ince bir plaka kullanın, or a lower-strength plate grade. Daha kalın bir plaka bu kontrolü daha da kötüleştirir.
• Plaka üzerinde yırtılma: increase the vertical edge distance below the bottom bolt.
• Kiriş ağında rulman: this depends on the web thickness and grade, so add a bolt row or pick a heavier beam.
• Blok kesme, shear rupture or flexural rupture: make the plate deeper with another bolt row, or make it thicker if the ductility check has room.
• Weld to develop the plate: increase the weld to 5/8 plaka kalınlığı, provided it still fits within the beam clearance.

Sıkça Sorulan Sorular

Why is the bolt group designed for a 1 in eccentricity when the bolts are 2 kaynaktan içeri?

AISC Manuel Tablosu 10-9 sets the design eccentricity for a conventional single plate connection based on the number of bolts and the hole type. For this three-bolt connection it is half the distance from the weld line to the bolt line, Bu yüzden 2 in becomes 1 içinde. The weld is then designed for the reaction alone. This calibration comes from tests on real shear tabs, which rotate and shed most of the end moment.

What is the difference between the conventional and extended single plate configurations?

The conventional configuration covers a single vertical row of 2 -e 12 bolts with the bolt line no more than 3 1/2 kaynaktan içeri, plus the edge distance and thickness limits in Part 10 AISC Kılavuzunun. Within those limits, the simplified Table 10-9 approach in this example applies. Onların dışında herhangi bir şey, such as a longer plate reaching past a column flange to a deeper bolt line, is the extended configuration and needs a fuller analysis including plate buckling.

Why does the plate use short-slotted holes?

Horizontal short slots in the plate let the beam end rotate and give the erector some fit-up tolerance, both of which suit a simple connection. Because the slots run perpendicular to the vertical load, the bearing and tear-out checks use the hole dimension across the slot. The horizontal edge distance on the plate picks up a small increment from Table J3.5, which is why its limit is 1.375 in rather than 1.25 içinde.

Why is the fillet weld sized at 5/8 plaka kalınlığı?

The design relies on the plate yielding before anything brittle happens. İki fileto kaynağı, her biri 5/8 plaka kalınlığı, are strong enough to develop the plate, so the weld cannot become the weak link even if the plate yields. için 1/2 in plate that gives a 5/16 kaynakta, which is why that check lands at exactly 1.0.

Which check usually governs a shear tab?

For a typical shear tab with high-strength bolts, bearing or tear-out on the thinner ply and the ductility limit on plate thickness tend to govern rather than bolt shear. In this example the highest load ratio is plate shear rupture at 0.629, with the effective bolt group strength next at 0.594, controlled by bearing in the beam web. The ductility check sits at 0.966.

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. AISC 16. Baskı Kılavuzu daha sonraki sürümlerle eşleşir 360-22 Şartname. The limit states for a single plate shear connection are the same in both, ancak madde ve sayfa referansları hareket ediyor, bu nedenle bunları projenizin kullandığı sürümle karşılaştırın.

LRFD yerine AISC ASD için bu nasıl değişir??

Sınır durumları ve nominal güçler aynıdır. AISC ASD ile servis seviyesi reaksiyonunu, direnç faktörüyle çarpmak yerine, nominal mukavemetin güvenlik faktörüne bölünmesiyle karşılaştırırsınız. Bir direnç faktörü 0.75 bir güvenlik faktörü haline gelir 2.00, and shear yielding’s 1.00 olur 1.50. Yük kombinasyonları da değişiyor, yani talep daha düşük.

Is the column checked in this design?

The column flange enters through the weld base metal check in Step 13, where its thickness and tensile strength limit the usable weld size. In this example the plate, not the 0.71 in column flange, controls that limit. Column web and flange local limit states are not part of this single plate check.

Design a single plate shear connection for free

Bu sayfadaki her sayı tek bir çözümden gelir. Tek plaka konfigürasyonunu seçin, ışınına gir, destek, cıvatalar ve reaksiyon, 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 cıvata grubunu ve kaynak kontrollerini kendi başlarına kapsar.

SATIN ALMA BAĞLANTISI TASARIM MODÜLÜ

Referanslar

• AISC 360-16, Kullanıcı iş akışını basitleştirmek ve hızlandırmak için UI İyileştirmeleri: B3.4, B4.3, F11.2 (Eşitlik. F11-2), J2.4 (Eşitlik. J2-4), J3.3, J3.4 (Tablo J3.4), J3.5 (Tablo J3.5), J3.6 (Eşitlik. J3-1) ve Yorum, J3.10 (Eşitlik. J3-6a, J3-6c), J4.2 (Eşitlik. J4-3, J4-4), J4.3 (Eşitlik. J4-5), J5.2(a).
• AISC Çelik Konstrüksiyon Kılavuzu, 15th Baskı: Bölüm 7, sayfalar 7-6 -e 7-8 (Eşitlik. 7-1); Bölüm 9, Eşitlik. 9-2, 9-4 ve 9-15; Bölüm 10, Eşitlik. 10-3 ve 10-4, Tablo 10-9 ve sayfa 10-87; Bölüm 15, Tablo 15-3.
• ICOR kullanarak cıvata grubu hesaplaması
• AISC kullanarak çelik bağlantıların tasarımı 360-16
• Cıvatalar ve kaynaklar SkyCiv Bağlantı Tasarımında