Idea Statica
  • Stal
  • Beton
  • BIM i przepływy pracy
  • Wsparcie i nauka
  • Cennik
  • Firma
  • Przegląd stali
  • Projektowanie połączeń
  • Projektowanie elementów
  • Projektowanie parametryczne
  • Studium przypadków – stal
  • Przegląd betonu
  • Ściany i strefy nieciągłości
  • Projektowanie zakotwień
  • Elementy & przekroje
  • Studium przypadków – beton
  • Przegląd BIM
  • Obsługiwane integracje
  • Checkbot
  • Viewer
  • API
  • Centrum wsparcia
  • E-learning i certyfikacja
  • Blog
  • Pliki do pobrania i licencjonowanie
  • Plany
  • Bezpłatne narzędzie społecznościowe
  • Klienci korporacyjni
  • Studenci i wykładowcy
  • Ile zaoszczędzisz?
  • O nas
  • Kontakt
  • Badania i rozwój
  • Autoryzowani resellerzy
  • Poznaj naszych klientów
  • Stal
    Przegląd staliProjektowanie połączeńProjektowanie elementówProjektowanie parametryczneStudium przypadków – stal
  • Beton
    Przegląd betonuŚciany i strefy nieciągłościProjektowanie zakotwieńElementy & przekrojeStudium przypadków – beton
  • BIM i przepływy pracy
    Przegląd BIMObsługiwane integracjeCheckbotViewerAPI
  • Wsparcie i nauka
    Centrum wsparciaE-learning i certyfikacjaBlogPliki do pobrania i licencjonowanie
  • Cennik
    PlanyBezpłatne narzędzie społecznościoweKlienci korporacyjniStudenci i wykładowcyIle zaoszczędzisz?
  • Firma
    O nasKontaktBadania i rozwójAutoryzowani resellerzyPoznaj naszych klientów
14-dniowy okres próbny
14-dniowy okres próbny
  • Stal
  • Beton
  • BIM i przepływy pracy
  • Wsparcie i nauka
  • Cennik
  • Firma

Zapisz się do naszego newslettera

Firma

  • O nas
  • Partnerstwa
  • Kariera
  • Opatentowana technologia dla inżynierów konstruktorów

Zasoby

  • Projekty klientów
  • Studium przypadków
  • IDEA StatiCa Connection Library
  • Weryfikacja poprawności obliczeń

Prawne

  • IDEA StatiCa UMOWA LICENCYJNA UŻYTKOWNIKA KOŃCOWEGO
  • Globalna polityka prywatności
  • Warunki korzystania z usługi – IDEA StatiCa Viewer
  • Licencjonowanie

Pomoc

  • Kontakt
  • Prośba o wycenę
  • Dystrybutorzy
  • Pliki do pobrania
FacebookInstagramLinkedInYouTube

© IDEA StatiCa 2009-2026

Zaufany i używany na całym świecie przez inżynierów, producentów i konsultantów.

Centrum wsparciaPrzykłady weryfikacyjnePołączenie z rozszerzoną płytą czołową na moment – ASD
Połączenie z rozszerzoną płytą czołową na moment – ASD
SteelVerificationsAISC (USA)BoltsConnection

Połączenie z rozszerzoną płytą czołową na moment – ASD

Ten artykuł jest również dostępny w
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
Przetłumaczono przez AI z języka angielskiego

Dwa belki o przekroju W10×\times×26 są połączone ze sobą za pomocą rozszerzonego połączenia z płytą czołową na moment, czterośrubowego, usztywnionego. Płyty czołowe mają grubość 1/2'' i są połączone 3 rzędami śrub. Cała stal jest gatunku A572 Gr. 50 (fy = 50 ksi, fu = 65 ksi), a śruby są gatunku 3/4'' A325 (fyb =92 ksi, fub = 119,7 ksi). Połączenie jest obciążone maksymalnym momentem gnącym wyznaczonym na podstawie obliczeń ręcznych z wykorzystaniem Design guide 16 oraz AISC 360-16. 

Przekrój poprzeczny belki

Wymiary połączenia z płytą czołową

Przezroczysty model z wymiarami poszerzenia i przyłożonym obciążeniem

Obliczenia ręczne

Obliczenia ręczne są wykonywane zgodnie z Design guide 16: Flush and Extended Multiple-Row Moment End-Plate Connections – Rozdział 4: Extended End-Plate Design oraz AISC 360-16 – Rozdział J. Wymagane są następujące sprawdzenia normowe:

  • Nośność śrub na rozciąganie – AISC 360-16 – J3.6
  • Uplastycznienie płyty czołowej – Design guide 16
  • Nośność spoin – AISC 360-16 – J2.4

Przyjmuje się, że sprawdzenie nośności belek jest wykonywane oddzielnie.

Nośność śrub i uplastycznienie płyty czołowej

Nośność śrub na rozciąganie

Ab=πdb24=π⋅0.7524=0.442 in2A_b = \frac{\pi d_b^2}{4} = \frac{\pi \cdot 0.75^2}{4} = 0.442 \,\textrm{in}^2Ab​=4πdb2​​=4π⋅0.752​=0.442in2

Pt=Rn=FnAb=90⋅0.442=39.8 kipP_t = R_n = F_n A_b = 90 \cdot 0.442 = 39.8 \,\textrm{kip}Pt​=Rn​=Fn​Ab​=90⋅0.442=39.8kip

Wstępne naprężenie śruby dokręconej do oporu:

Tb=0.5⋅28=14 kipT_b = 0.5 \cdot 28 = 14 \,\textrm{kip}Tb​=0.5⋅28=14kip

Siły podważające

Siły podważające są wyznaczane zgodnie z Design guide 16 – Tabela 4-1:

Wewnętrzny rząd śrub:

ai=3.682(tpdb)3−0.085=3.682(0.50.75)3−0.085=1.006a_i = 3.682 \left ( \frac{t_p}{d_b} \right )^3 - 0.085 = 3.682 \left( \frac{0.5}{0.75} \right)^3 - 0.085 = 1.006ai​=3.682(db​tp​​)3−0.085=3.682(0.750.5​)3−0.085=1.006

w′=bp/2−(db+1/16)=5.787/2−(0.75+1/16)=2.081 inw' = b_p / 2 - (d_b + 1/16) = 5.787 / 2 - (0.75 + 1/16) = 2.081 \,\textrm{in}w′=bp​/2−(db​+1/16)=5.787/2−(0.75+1/16)=2.081in

Fi′=tp2Fpy(0.85bp2+0.80w′)+πdb3Ft84pf,iF'_i = \frac{t_p^2 F_{py} \left ( 0.85 \frac{b_p}{2} + 0.80 w' \right ) + \frac{\pi d_b^3 F_t}{8}}{4 p_{f,i}}Fi′​=4pf,i​tp2​Fpy​(0.852bp​​+0.80w′)+8πdb3​Ft​​​

Fi′=0.52⋅50(0.85⋅5.7872+0.80⋅2.081)+π⋅0.753⋅9084⋅1.759=9.446F'_i = \frac{0.5^2 \cdot 50 \left ( 0.85 \cdot \frac{5.787}{2} + 0.80 \cdot 2.081 \right ) + \frac{\pi \cdot 0.75^3 \cdot 90}{8}}{4 \cdot 1.759} = 9.446Fi′​=4⋅1.7590.52⋅50(0.85⋅25.787​+0.80⋅2.081)+8π⋅0.753⋅90​​=9.446

Qmax,i=w′tp24aiFpy2−3(Fi′w′tp)2Q_{max,i}= \frac{w' t_p^2}{4 a_i} \sqrt{F_{py}^2 -3 \left( \frac{F'_i}{w' t_p} \right)^2 }Qmax,i​=4ai​w′tp2​​Fpy2​−3(w′tp​Fi′​​)2​

Qmax,i=2.081⋅0.524⋅1.006502−3⋅(9.4462.081⋅0.5)2 =6.137 kipQ_{max,i}= \frac{2.081 \cdot 0.5^2}{4 \cdot 1.006} \sqrt{50^2 -3 \cdot \left( \frac{9.446}{2.081 \cdot 0.5} \right)^2 }  = 6.137 \,\textrm{kip}Qmax,i​=4⋅1.0062.081⋅0.52​502−3⋅(2.081⋅0.59.446​)2​ =6.137kip

Zewnętrzny rząd śrub:

ao=3.682(tpdb)3−0.085=3.682(0.50.75)3−0.085=1.006a_o = 3.682 \left ( \frac{t_p}{d_b} \right )^3 - 0.085 = 3.682 \left( \frac{0.5}{0.75} \right)^3 - 0.085 = 1.006ao​=3.682(db​tp​​)3−0.085=3.682(0.750.5​)3−0.085=1.006

w′=bp/2−(db+1/16)=5.787/2−(0.75+1/16)=2.081 inw' = b_p / 2 - (d_b + 1/16) = 5.787 / 2 - (0.75 + 1/16) = 2.081 \,\textrm{in}w′=bp​/2−(db​+1/16)=5.787/2−(0.75+1/16)=2.081in

Fo′=tp2Fpy(0.85bp2+0.80w′)+πdb3Ft84pf,oF'_o = \frac{t_p^2 F_{py} \left ( 0.85 \frac{b_p}{2} + 0.80 w' \right ) + \frac{\pi d_b^3 F_t}{8}}{4 p_{f,o}}Fo′​=4pf,o​tp2​Fpy​(0.852bp​​+0.80w′)+8πdb3​Ft​​​

Fo′=0.52⋅50(0.85⋅5.7872+0.80⋅2.081)+π⋅0.753⋅9084⋅2=8.308F'_o = \frac{0.5^2 \cdot 50 \left ( 0.85 \cdot \frac{5.787}{2} + 0.80 \cdot 2.081 \right ) + \frac{\pi \cdot 0.75^3 \cdot 90}{8}}{4 \cdot 2} = 8.308Fo′​=4⋅20.52⋅50(0.85⋅25.787​+0.80⋅2.081)+8π⋅0.753⋅90​​=8.308

Qmax,i=w′tp24aoFpy2−3(Fo′w′tp)2Q_{max,i}= \frac{w' t_p^2}{4 a_o} \sqrt{F_{py}^2 -3 \left( \frac{F'_o}{w' t_p} \right)^2 }Qmax,i​=4ao​w′tp2​​Fpy2​−3(w′tp​Fo′​​)2​

Qmax,i=2.081⋅0.524⋅1.006502−3⋅(8.3082.081⋅0.5)2 =6.212 kipQ_{max,i}= \frac{2.081 \cdot 0.5^2}{4 \cdot 1.006} \sqrt{50^2 -3 \cdot \left( \frac{8.308}{2.081 \cdot 0.5} \right)^2 }  = 6.212 \,\textrm{kip}Qmax,i​=4⋅1.0062.081⋅0.52​502−3⋅(2.081⋅0.58.308​)2​ =6.212kip 

Uplastycznienie płyty czołowej

s=12bpg=125.787⋅3.387=2.214 ins=\frac{1}{2} \sqrt{b_p g} = \frac{1}{2} \sqrt{5.787 \cdot 3.387} = 2.214 \,\textrm{in}s=21​bp​g​=21​5.787⋅3.387​=2.214in

Wymiar s jest większy niż wymiar de, zatem obowiązuje przypadek 2.

Mechanizm uplastycznienia płyty czołowej (Design guide 16)

Y=bp2[h1(1pf,i+1s)+ho(1pf,o+12s)]+2g[h1(pf,i+s)+ho(de+pf,o)]Y = \frac{b_p}{2} \left[ h_1 \left( \frac{1}{p_{f,i}} + \frac{1}{s} \right) + h_o \left( \frac{1}{p_{f,o}} + \frac{1}{2s} \right) \right] + \frac{2}{g} [h_1 (p_{f,i}+s) + h_o (d_e + p_{f,o})]Y=2bp​​[h1​(pf,i​1​+s1​)+ho​(pf,o​1​+2s1​)]+g2​[h1​(pf,i​+s)+ho​(de​+pf,o​)]

Y=5.7872[8.115(11.759+12.214)+12.315(12+12⋅2.214)]+23.387[8.115(1.759+2.214)+12.315(1.5+2)]=94.310 inY = \frac{5.787}{2} \left[ 8.115 \left( \frac{1}{1.759} + \frac{1}{2.214} \right) + 12.315 \left( \frac{1}{2} + \frac{1}{2\cdot 2.214} \right) \right] + \frac{2}{3.387} [8.115 (1.759+2.214) + 12.315 (1.5 + 2)] = 94.310 \,\textrm{in}Y=25.787​[8.115(1.7591​+2.2141​)+12.315(21​+2⋅2.2141​)]+3.3872​[8.115(1.759+2.214)+12.315(1.5+2)]=94.310in

MnΩ=MplΩ=Fpytp2YΩ=500.52⋅94.3101.67=705.911 kip-in\frac{M_n}{\Omega} = \frac{M_{pl}}{\Omega} = \frac{F_{py} t_p^2 Y}{\Omega} = \frac{50 0.5^2 \cdot 94.310}{1.67} = 705.911\,\textrm{kip-in}ΩMn​​=ΩMpl​​=ΩFpy​tp2​Y​=1.67500.52⋅94.310​=705.911kip-in

Zerwanie śrub z uwzględnieniem sił podważających

MnΩ=1342.42=671.198 kip\frac{M_n}{\Omega} =\frac{1342.4}{2} = 671.198 \,\textrm{kip}ΩMn​​=21342.4​=671.198kip

Zerwanie śrub bez uwzględnienia sił podważających

MnΩ=2Pt(do+d1)Ω2⋅39.8⋅(12.095+7.895)2=795.602 kip\frac{M_n}{\Omega} =\frac{2P_t(d_o+d_1)}{\Omega}\frac{2\cdot 39.8 \cdot (12.095+7.895)}{2} = 795.602 \,\textrm{kip}ΩMn​​=Ω2Pt​(do​+d1​)​22⋅39.8⋅(12.095+7.895)​=795.602kip

Decydującą postacią zniszczenia jest ta o najmniejszej nośności, tj. zerwanie śrub z uwzględnieniem sił podważających, MnΩ=671.198 kip\frac{M_n}{\Omega}=671.198 \,\textrm{kip}ΩMn​​=671.198kip.

Nośność spoin

W obliczeniach ręcznych przyjmuje się, że efektywna spoina przenosząca moment gnący ma kształt krzyża złożonego ze spoiny usztywnienia do przedłużenia płyty czołowej (l = 3,5 in, w = 1/4''), spoiny pasa do płyty czołowej (l = 5,787 in, w = 1/4'') oraz spoiny szacowanej efektywnej części środnika do płyty czołowej (l = 3,5 in, w= 1/4''). Środek ciężkości takiego krzyża leży wygodnie na poziomie pasa belki, a zatem ramię wynosi 9,874 in. Krzyżowy układ spoin musi przenieść siłę Mu/9,874 = 671/9,874 = 68 kip.

Awe=1/4⋅2⋅(3.5+5.787+3.5)/(2)=4.52 in2A_{we} = 1/4 \cdot 2\cdot (3.5+5.787+3.5) / \sqrt(2)=4.52\,\textrm{in}^2Awe​=1/4⋅2⋅(3.5+5.787+3.5)/(​2)=4.52in2

Fnw=0.6FEXX(1+0.5sin⁡1.5θ)=0.6⋅70⋅(1+0.5sin⁡1.540∘)=53 ksiF_{nw} = 0.6 F_{EXX} (1+0.5 \sin^{1.5} \theta) = 0.6 \cdot 70 \cdot (1+0.5 \sin^{1.5} 40^\circ) = 53 \,\textrm{ksi}Fnw​=0.6FEXX​(1+0.5sin1.5θ)=0.6⋅70⋅(1+0.5sin1.540∘)=53ksi

Rn/Ω=FnwAwe/Ω=53⋅4.52/2=119.78 kipR_n/\Omega = F_{nw} A_{we} / \Omega = 53 \cdot 4.52 / 2= 119.78 \,\textrm{kip}Rn​/Ω=Fnw​Awe​/Ω=53⋅4.52/2=119.78kip

Nośność spoin jest wystarczająca.

Nośność spoin ściskanych nie jest tu sprawdzana, ponieważ zakłada się, że obciążenia są przenoszone przez bezpośredni kontakt.

Sprawdzenie normowe w IDEA StatiCa

W IDEA StatiCa Connection wszystkie siły podważające i linie uplastycznienia są wyznaczane automatycznie metodą elementów skończonych. Siły w śrubach są pokazywane z uwzględnieniem sił podważających. Punkt obrotu jest również obliczany automatycznie i nie wymaga szacowania. Wszystkie spoiny są sprawdzane, a przenoszenie sił przez kontakt nie jest zakładane. Rozwiązaniem alternatywnym byłoby ustawienie kontaktu lub spoiny czołowej zamiast spoiny pachwinowej.

Naprężenie von Misesa

Odkształcenie plastyczne, przyłożone obciążenie i siły w śrubach na modelu odkształconym (skala 10×\times×)

Szczegół odkształcenia płyty czołowej (skala 20×\times×)

Sprawdzenie naprężeń i odkształceń w blachach

Sprawdzenie śrub

Sprawdzenie spoin

Sztywność można również łatwo ocenić w IDEA StatiCa Connection. To połączenie jest bliskie granicy między sztywnym a podatnym. Granica zależy od długości połączonej belki.

Sztywność złącza

Porównanie

IDEA StatiCa Connection daje te same wyniki co obliczenia ręczne. Śruby są wykorzystane w 99,7%, płyty czołowe ulegają uplastycznieniu, odkształcenie plastyczne wynosi 1,8%, co oznacza, że postać zniszczenia polegająca na uplastycznieniu płyty czołowej jest bliska wyczerpania nośności. Odkształcona postać jest zgodna z założoną deformacją w Design Guide 16. Stopień wykorzystania równy 100% odpowiada momentowi gnącemu 673 kip-in (różnica 0,3%).

Otwórz w przeglądarcePobierz

Załączone pliki do pobrania

  • AISC.pdf (PDF, 1.2 MB)