Cıvata kesme mukavemeti, cıvatanın kendi eksenine dik bir düzlem boyunca kaymasına neden olmaya çalışan kuvvetlere direnme kapasitesidir.. Çoğu cıvatalı bağlantı, bağlantıda stabilite sağlamak için cıvataların kesme kapasitesine dayanır.. Örneğin, cıvatalı ek bağlantıları neredeyse tamamen kesme kuvvetlerine maruz kalır. SkyCiv Cıvata Kesme Dayanımı Hesaplayıcısı, birleşik kesme ve çekme yükleri için bireysel cıvata kuvvetlerinin ve kapasitelerinin hesaplanmasına yardımcı olmak üzere tasarlanmıştır..

Cıvatalar ayrı ayrı gerilim ve kesme kuvvetlerine direnme kapasitesine sahiptir. Her ne kadar teorik olarak cıvatalar da momentler ve sıkıştırma kuvvetleri alabilirse de, Cıvataların küçük bir kesit modülü vardır, bu da moment direncinin nispeten küçük olduğu ve bağlantı ayrıntılarının genellikle plakalar arası temas yoluyla çözülen sıkıştırma kuvvetlerine sahip olduğu anlamına gelir.

Dünyadaki tasarım standartlarının çoğu, cıvataların yalnızca bu tür yükleri taşıması beklendiğinden, yalnızca bir cıvatanın çekme ve kesme kapasitesini tanımlar..

Düzlem içi kuvvetler cıvata grubunda kesme yoluyla çözümlenir. Cıvata grubu, doğrudan düzlem içi kuvvetleri eşit olarak dağıtacak ve burulma kuvvetlerini cıvataların anlık dönme noktasına olan mesafeyle orantılı olacak şekilde modellenmiştir. (ICR) genellikle ağırlık merkezi olarak alınabilir. Bu nedenle, en yüksek kesme kuvvetine sahip cıvatalar her zaman ICR'den en uzaktaki cıvatalardır.

Tasarım cıvatası kesme kuvveti, düzlem içi yönlerin her birinde cıvata kesme kuvveti bulunarak ve daha sonra bunların sonuç kesme kuvveti olarak birleştirilmesiyle hesaplanabilir.. Tek bir cıvatanın cıvata kesme kapasitesi daha sonra grup içindeki tek bir cıvata için gelişen kritik cıvata kesme kuvveti ile karşılaştırılabilir..

Cıvata kesme mukavemeti genellikle aşağıdaki genel formülle hesaplanabilir:

V _f = 0.6 * f_uf * Bir

nerede:

• f_uf cıvatanın minimum çekme mukavemetidir
• A, bir cıvatanın kesiştiği kesit alanıdır

AS 4100 daha spesifik olarak aşağıdaki denklemle cıvata kesme mukavemetini hesaplar:

ϕV_f = ϕ * 0.62 * f_uf * k_r * k_üçüncü * (n_n * Bir_c + n_x * Bir_Ö)

nerede:

• ϕ = 0.8
• f_uf cıvatanın minimum çekme mukavemetidir
• k_r cıvatalı bindirme bağlantıları için bir azaltma faktörüdür
• k_üçüncü kalitenin azalan sünekliğini hesaba katan bir azaltma faktörüdür 10.9 cıvatalar
• n_n kesme düzlemini kesen dişlere sahip kesme düzlemlerinin sayısıdır
• Bir_c cıvataların dişleri boyunca kesit alanıdır (çekirdek olarak bilinir, cıvatanın küçük veya kök alanı)
• n_x kayma planını kesen dişsiz kesme düzlemlerinin sayısıdır
• Bir_Ö cıvatanın nominal düz sap alanıdır

Fveya bir derece 4.6 Minimum çekme dayanımına sahip M12 cıvata 400 MPa ile 1 Cıvata sapıyla kesişen kesme düzlemi kesme kapasitesini şu şekilde hesaplayabiliriz::

ϕVf = 0.8 * 0.62 * 400 MPa * 1 * 1* ( 0 * DM + 1 * 113 mm²) = 22.4 kN

EN 1993-1-8:2005 (EC3) cıvata kesme kapasitesini şu şekilde hesaplar::

F_v,Yol = bir_v * f_{beton ve harç dışındaki kazıklar için} * Bir * b_eğer / c_{Böylece mühendisler bu hesaplamaların tam olarak nasıl yapıldığını gözden geçirebilirler.}

nerede:

• a_v = 0.6 sınıf için 4.6, 5.6 ve 8.8 cıvatalar ve 0.5 aksi takdirde
• f_{beton ve harç dışındaki kazıklar için} cıvatanın nihai çekme mukavemeti nedir
• A, cıvatanın kesit alanıdır
  • bir = bir_s (cıvatanın çekme alanı) kesme düzlemi cıvata dişlerinden geçerse
  • bir = Ag (cıvatanın brüt kesit alanı) kesme düzlemi cıvata dişlerinden geçmiyorsa
• b_eğer cıvatalı bindirme bağlantıları için azaltma faktörü
• c_{Böylece mühendisler bu hesaplamaların tam olarak nasıl yapıldığını gözden geçirebilirler.} = 1.25

Bir derece için 4.6 Minimum çekme dayanımına sahip M12 cıvata 400 MPa ile 1 Cıvata sapıyla kesişen kesme düzlemi kesme kapasitesini şu şekilde hesaplayabiliriz::

ϕVf = 0.6 * 400 MPa * 113 DM * 1 / 1.25 = 21.7 kN

AISC 360-16 izin verilen mukavemet tasarımı için mevcut cıvata kesme kapasitesini hesaplar (ASD) gibi:

_{Rn / moment bağlantıları ile aynı tasarım zorluğunu oluşturmazlarnv * Birb / Ω}

_{yük ve direnç faktörü tasarımı için mevcut cıvata kesme kapasitesini hesaplar (LRFD) gibi:}

ϕ * R_n = ϕ * F_nv * Bir_b

nerede:

• ϕ = 0.75 LRFD tasarımı için
• Ω = 2 ASD tasarım yöntemi için
• F_nv Tablo J3.2'deki nominal kesme dayanımıdır, tipik:
  • Kesme düzlemi dişler içeriyorsa (N) sonra F_nv= 0.450 * F_sen
  • Kesme düzlemi dişleri hariç tutuyorsa (X) sonra F_nv= 0.563 * F_sen
  • _{nerede Fsen} cıvatanın nihai çekme mukavemeti nedir
• Bir_b cıvatanın brüt kesit alanıdır

A Grubu için (Fu = 120 ksi) 1" çaplı cıvata 1 cıvatanın sapıyla kesişen kesme düzlemi (X) kesme kapasitesini şu şekilde hesaplayabiliriz::

ϕ * rn = 0.75 * 0.563 * 120 * 1^ 2 * Pi / 4 = 39.8 kip

Rn / Ω = 0.563 * 120 * 1^ 2 * Pi / 4 / 2 = 26.5 kip

Kullanıcılar, küresel olarak farklı standartlar için SkyCiv QD Cıvata Grubu Kapasite Hesaplayıcısını kullanarak kendi cıvata kesme mukavemeti çizelgelerini oluşturabilirler..

Kullanıcı, proje gereksinimlerini eşleştirmek ve projeler için referans olarak kullanılabilecek bir dizi ortak kapasite oluşturmak için QD'deki girdileri belirtebilir.. Örneğin AS'nin üç çalıştırmasını kullanarak 4100:2020 Cıvata Grubu Kapasitesi basit bir tablo oluşturulmaya başlanabilir.

Cıvata gerginlik mukavemeti, bir cıvatanın çekmeye veya çekmeye karşı koyma kabiliyetini ifade eder. çekme kendi ekseni boyunca kuvvetler. Bu mukavemet, bir cıvata grubunun momentlere direnmesi gerektiğinde özellikle kritiktir; çünkü momentler genellikle dönme noktasından bir miktar kaldıraç kolu mesafesindeki çekme kuvvetlerini alan bir cıvata tarafından çözülür..

Cıvata kesme mukavemeti genellikle aşağıdaki genel denklemle hesaplanabilir:

N_tf = bir_s * f_uf

nerede:

• A, cıvatanın çekme gerilimi alanıdır
• f_uf cıvatanın minimum çekme mukavemetidir

Eksenel yüklerden kaynaklanan kuvvetlerin tüm cıvatalara eşit olarak dağıtıldığı kabul edilir.

Uygulanan momentlerden kaynaklanan kuvvetler plastik veya elastik analize göre dağıtılır.

Cıvatalarda çekme veya basma kuvvetleri gelişebilir, ancak gerçekte sıkıştırma kuvvetlerinin plakalar arası temasla çözülmesi beklendiğinden tasarım kontrolleri için yalnızca kritik çekme kuvveti benimsenir.

Maksimum cıvata gerginliği, eksenel yükleme ve momentler yoluyla gelişen cıvata gerginlik kuvvetlerinin birleşimiyle bulunabilir.. Tek bir cıvatanın cıvata gerginlik kapasitesi daha sonra grup içindeki tek bir cıvata için gelişen kritik cıvata gerginliğiyle karşılaştırılabilir..

Bir cıvata grubu, kuvvetlere tek tek cıvatalardan daha iyi direnç gösterebilir çünkü momentler, cıvataların gerilmesiyle çözülebilir (veya sıkıştırma) belirli bir kaldıraç kolu mesafesindeki kuvvetler. Bu, küçük kesit modülünü telafi etmek amacıyla momentleri çözmek için cıvataların gerilim kapasitesinden yararlanır..

Örneğin akma dayanımına sahip tek bir M12 cıvata 240 MPa ve çekme mukavemeti 400 MPa'nın bir değeri olurdu 0.04 kN.m moment kapasitesi. ancak, cıvatanın çekme kapasitesi vardır 27 kN (AS için 4100:2020) ve eğer iki M12 cıvatayı 0,5 cm aralıklarla birbirine bağlarsak 100 mm bir sorunu çözebiliriz 2.7 kN.m anı. Bu, bireysel bölümlerin moment kapasitesini kullandığımızdan 30 kat daha büyük bir moment kapasitesi sağlar..

AS 4100 cıvatanın çekme mukavemetini şu şekilde hesaplar::

ϕN_tf = ϕ * Bir_s * f_uf

nerede:

• ϕ = 0.8
• Bir_s cıvatanın çekme gerilimi alanıdır (AS'den 1275)
• f_uf cıvatanın minimum çekme mukavemetidir

Bir derece için 4.6 Minimum çekme dayanımına sahip M12 cıvata 400 MPa çekme kapasitesini şu şekilde hesaplayabiliriz::

ϕN_tf = 0.8 * 84.3 mm² * 400 MPa = 27 kN

Eurokod 3 cıvatanın çekme mukavemetini şu şekilde hesaplar::

F_t,Yol = k₂ * f_{beton ve harç dışındaki kazıklar için} * Bir_s * / c_{Böylece mühendisler bu hesaplamaların tam olarak nasıl yapıldığını gözden geçirebilirler.}

nerede:

• k2 0.63 havşa başlı cıvatalar için ve 0.9 aksi takdirde
• Bir_s cıvatanın çekme gerilimi alanıdır (AS'den 1275)
• f_{beton ve harç dışındaki kazıklar için} cıvatanın minimum çekme mukavemetidir
• c_{Böylece mühendisler bu hesaplamaların tam olarak nasıl yapıldığını gözden geçirebilirler.} = 1.25

Bir derece için 4.6 Minimum çekme dayanımına sahip M12 cıvata 400 MPa çekme kapasitesini şu şekilde hesaplayabiliriz::

F_t,Yol = 0.9 * 84.3 mm² * 400 MPa / 1.25 = 24.3 kN

AISC 360-16 izin verilen mukavemet tasarımı için mevcut cıvata gerginlik kapasitesini hesaplar (ASD) gibi:

_{Rn / moment bağlantıları ile aynı tasarım zorluğunu oluşturmazlarnt * Birb / Ω}

_{yük ve direnç faktörü tasarımı için mevcut cıvata gerginlik kapasitesini hesaplar (LRFD) gibi:}

ϕ * R_n = ϕ * F_nt * Bir_b

nerede:

• ϕ = 0.75 LRFD tasarımı için
• Ω = 2 ASD tasarım yöntemi için
• F_nt Tablo J3.2'deki nominal çekme mukavemetidir, tipik:
  • F_nt= 0.75 * F_sen
  • _{nerede Fsen} cıvatanın nihai çekme mukavemeti nedir
• Bir_b cıvatanın brüt kesit alanıdır

A Grubu için (Fu = 120 ksi) 1" çaplı cıvata 1 cıvatanın sapıyla kesişen kesme düzlemi (X) gerilim kapasitesini şu şekilde hesaplayabiliriz::

ϕ * rn = 0.75 * 0.75* 120 * 1^ 2 * Pi / 4 = 53 kip

Rn / Ω = 0.75* 120 * 1^ 2 * Pi / 4 / 2 = 35.3 kip

Cıvata kesme mukavemeti tablosuna benzer, Bir kullanıcı aynı zamanda bir proje için gerilim mukavemeti çizelgeleri oluşturmak amacıyla SkyCiv QD Cıvata Grubu Kapasite Hesaplayıcısını da kullanabilir.. Örneğin aşağıdaki grafik AS4100'ün üç çalışması kullanılarak oluşturulmuştur.:2020 Cıvata Grubu Kapasite Hesaplayıcı

Cıvata grubu modelleri genellikle sıkıştırma kuvvetlerini bağlantının sıkıştırma tarafındaki cıvatalara tahsis eder.

Ancak sıkıştırma kuvvetleri, genellikle plakalar arası temas yoluyla çözülmesi beklenir ve bağlantı ayrıntıları genellikle cıvataların yalnızca gerilim altında kenetleneceği anlamına gelir.

Bu nedenle i modellemesinde cıvata sıkıştırma kuvvetlerihesaplamaları basitleştirmeye yönelik bir idealleştirmedir, ancak sıkıştırma kuvvetlerini karşılamak için bir cıvataya gerçekten ihtiyaç duyuluyorsa bu, mühendis tarafından dikkate alınması gereken bir şeydir..

Cıvata sıkıştırma kuvvetleri, SkyCiv Cıvata Grubu Kapasite Hesaplayıcısı ile yük yönlerini tersine çevirerek ve ters modelde gerilim kuvvetini alarak bulunabilir.. Çekme kapasitesi kullanılarak sıkıştırma kapasitesi için bir üst sınır bulunabilir., ancak sıkıştırma kapasitesinin bükülme olasılığını hesaba katması gerekir.

Plakanın kesit kapasitesini azaltan cıvata delikleri nedeniyle plaka üzerinde blok kesme göçmesi mekanizması gelişebilir.

Genel olarak plakada kesilen cıvata delikleri nedeniyle plaka üzerinde çekme ve kesme kapasitesi için etkin alan azalmıştır..

Tipik olarak standartlar, bir levhanın çekme kapasitesinin, levhanın brüt alanının çeliğin akma dayanımı ile çarpılması yoluyla levha akma dayanımının hesaplanması yoluyla değerlendirilmesini gerektirir.. Cıvata delikleri mevcut olduğunda, plakaların gerilim kopma mukavemeti, levhanın net alanının çelik levhanın nihai çekme mukavemeti ile çarpılması suretiyle de değerlendirilmelidir.. Yani:

• Çekme akma kapasitesi = F_Y * Bir_g
• Çekme kopma kapasitesi = F_sen * Bir_n

Benzer şekilde levha kesme kapasitesi, çelik levhanın brüt alanının minimumunun aşağıdaki değerle çarpılmasıyla hesaplanır. 60% akma dayanımı ve çelik levhanın net alanının çarpımı 60% çelik levhanın nihai gerilim mukavemetinin. Yani:

• Kesme akma kapasitesi = 0.6 * F_Y * Bir_g
• Kesme yırtılma kapasitesi = 0.6 * F_sen * Bir_n

Ayrıca blok kesme olarak adlandırılan plaka üzerinde çekme ve kesmenin birleşik bir başarısızlığı da olabilir.. Tüm cıvata delikleri toplu olarak plakanın bir bölümünü söküyor. Olası blok kesme kırılma mekanizmaları aşağıdaki resimde gösterilmektedir.

Dünya çapındaki standartlarda kapasitenin nasıl hesaplandığı konusunda küçük farklılıklar vardır, ancak hepsi kesmede hasar gören alanın kapasitesi ile çekmede hasar gören alanın kapasitesinin birleştirilmesi şeklindeki aynı genel yaklaşımla hesaplanır..

Kesitteki çekme geriliminin üniform olmadığı durumlarda, blok kesme kuvvetinin çekme kapasitesi bileşeni tipik olarak şu şekilde azaltılır: 50%.

Eurocode blok yırtılmasını şu şekilde hesaplar::

• V _eff,Yol = 0.577 * F_Y * Bir_nv / c_{Böylece mühendisler bu hesaplamaların tam olarak nasıl yapıldığını gözden geçirebilirler.} + U_bs * F_sen * Bir_nt / c_{Böylece mühendisler bu hesaplamaların tam olarak nasıl yapıldığını gözden geçirebilirler.}

AISC 360-16 blok kesmeyi şu şekilde hesaplar::

• LRFD: ϕ R_n = ϕ (0.6 * F_sen * Bir_nv + U_bs * F_sen * Bir_nt) ≤ ϕ (0.6 F_Y * Bir_gv + U_bs * F_sen * Bir_nt)
• ASD: Rn / Ω = (0.6 * Fu * Yıl + Ubs * Fu * Karınca) / Ah ≤ (0.6 Fy * Ağv + Ubs * Fu * Karınca) / Ω

Avustralya Standardı blok kesmeyi şu şekilde hesaplar::

• ϕ R_bs = ϕ (0.6 * F_uc * Bir_nv + k_bs * F_uc * Bir_nt) ≤ ϕ (0.6 F_yc * Bir_gv + U_bs * F_sen * Bir_nt)

nerede:

• Bir_gv = Kopma anında kesmeye maruz kalan brüt alan
• Bir_nv = Kopma anında kesmeye maruz kalan net alan
• Bir_nt = Kopma anında gerilime maruz kalan net alan
• F_sen & F_uc = çelik levhanın minimum çekme mukavemeti
• F_Y & F_yc = çelik levhanın akma dayanımı
• k_bs & U_bs = düzgün olmayan gerilim için bir azaltma faktörü
  • 0.5 gerilim stresi eşit olmadığında
  • 1.0 gerilim stresi tekdüze olduğunda
• c_M0 = 1.0
• c_{Böylece mühendisler bu hesaplamaların tam olarak nasıl yapıldığını gözden geçirebilirler.} = 1.25
• ϕ = 0.75 hem AISC hem de AS için
• Ω = 2.00

Eurocode, net kesmeyi akma gerilimi ile birlikte kullanarak hesaplama için daha basit ve daha ihtiyatlı bir yöntem sunmaktadır..

SkyCiv, geniş bir Bulut Yapısal Analiz ve Mühendislik Tasarım Yazılımı yelpazesi sunar, dahil olmak üzere:

• AS / NZS 1664 Alüminyum Tasarım
• AS / NZS 4600 Aşık Tasarımı
• GİBİ 3600 Beton Perde Duvar Tasarımı
• GİBİ 2870 Sınıf Tasarımında Konut Döşeme
• AS / NZS 1576 İskele Tasarımı
• GİBİ 4055 Rüzgar Yükü Hesaplayıcı

Sürekli gelişen bir teknoloji şirketi olarak, Mühendislere iş süreçlerinde ve tasarımlarında zaman kazandırmak için mevcut iş akışlarını yenilemeye ve bunlara meydan okumaya kararlıyız.