Idea Statica
  • Metal
  • Concrete
  • Legături BIM
  • Support tehnic
  • Prețuri
  • Compania
  • Prezentare generală a oțelului
  • Proiectarea conexiunii
  • Design membru
  • Proiectare parametrică
  • Steel case studies
  • Pereți și regiuni D
  • Design de ancorare
  • Elemente și secțiuni transversale
  • Studii de caz concrete
  • Checkbot
  • Integrări acceptate
  • Prezentare generală BIM
  • Vizualizator
  • API-uri
  • Centrul de asistență
  • E-learning și certificare
  • Blog
  • Descărcări și licențe
  • Planuri
  • Instrument gratuit pentru comunitate
  • Clienți de tip Enterprise
  • Studenți și profesori
  • Contact
  • Blog
  • Cercetare și dezvoltare
  • Distribuitori autorizați
  • Metal
    Prezentare generală a oțeluluiProiectarea conexiuniiDesign membruProiectare parametricăSteel case studies
  • Concrete
    Pereți și regiuni DDesign de ancorareElemente și secțiuni transversaleStudii de caz concrete
  • Legături BIM
    CheckbotIntegrări acceptatePrezentare generală BIMVizualizatorAPI-uri
  • Support tehnic
    Centrul de asistențăE-learning și certificareBlogDescărcări și licențe
  • Prețuri
    PlanuriInstrument gratuit pentru comunitateClienți de tip EnterpriseStudenți și profesori
  • Compania
    ContactBlogCercetare și dezvoltareDistribuitori autorizați
Probă gratuită de 14 zile
Probă gratuită de 14 zile
  • Metal
  • Concrete
  • Legături BIM
  • Support tehnic
  • Prețuri
  • Compania

Abonați-vă la newsletter-ul nostru

Companie

  • Despre noi
  • Parteneriate
  • Cariere
  • Tehnologie brevetată pentru ingineri structuriști

Resurse

  • Proiecte ale clienților
  • Studii de caz
  • IDEA StatiCa Connection Library
  • Cărți de verificare

Legal

  • ACORD DE LICENȚĂ PENTRU UTILIZATORUL FINAL IDEA StatiCa
  • Politica globală de confidențialitate
  • Termeni și Condiții de Utilizare – IDEA StatiCa Viewer
  • Licențiere

Ajutor

  • Contact
  • Solicitare ofertă
  • Distribuitori
  • Descărcări
FacebookInstagramLinkedInYouTube

© IDEA StatiCa 2009-2026

Folosit și de încredere la nivel mondial de ingineri, fabricanți și consultanți.

Centrul de SuportExemple de verificareÎmbinare cu placă de capăt extinsă cu moment încovoietor – ASD
Îmbinare cu placă de capăt extinsă cu moment încovoietor – ASD
SteelVerificationsAISC (USA)BoltsConnection

Îmbinare cu placă de capăt extinsă cu moment încovoietor – ASD

Acest articol este disponibil și în
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
Tradus automat din engleză

Două grinzi cu secțiunea transversală W10×\times×26 sunt conectate între ele printr-o îmbinare cu placă de capăt extinsă cu moment încovoietor, cu patru șuruburi și rigidizare. Plăcile de capăt au grosimea de 1/2'' și sunt conectate prin 3 rânduri de șuruburi. Oțelul este de calitate A572 Gr. 50 (fy = 50 ksi, fu = 65 ksi), iar șuruburile sunt de 3/4'' calitate A325 (fyb =92 ksi, fub = 119.7 ksi). Îmbinarea este încărcată cu momentul încovoietor maxim determinat prin calcul manual folosind Design guide 16 și AISC 360-16. 

Secțiunea transversală a grinzii

Dimensiunile îmbinării cu placă de capăt

Model transparent cu dimensiunile elementului de lărgire și încărcarea aplicată

Calcul manual

Calculul manual este efectuat conform Design guide 16: Flush and Extended Multiple-Row Moment End-Plate Connections – Capitolul 4: Extended End-Plate Design și AISC 360-16 – Capitolul J. Sunt necesare următoarele verificări:

  • Rezistența șuruburilor la întindere – AISC 360-16 – J3.6
  • Curgerea plăcii de capăt – Design guide 16
  • Rezistența sudurilor – AISC 360-16 – J2.4

Se presupune că verificarea grinzilor este efectuată separat.

Rezistența la curgere a șuruburilor și a plăcii de capăt

Rezistența la întindere a șuruburilor

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

Pretensionarea șurubului strâns la contact:

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

Efectul de pârghie

Forțele de pârghie sunt determinate conform Design guide 16 – Tabelul 4-1:

Rândul interior de șuruburi:

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

Rândul exterior de șuruburi:

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 

Curgerea plăcii de capăt

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

Dimensiunea s este mai mare decât dimensiunea de, prin urmare se aplică cazul 2.

Mecanismul de curgere al plăcii de capăt (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

Ruperea șuruburilor cu efect de pârghie

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

Ruperea șuruburilor fără efect de pârghie

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

Modul de cedare determinant este cel cu rezistența cea mai mică, respectiv ruperea șuruburilor cu efect de pârghie, MnΩ=671.198 kip\frac{M_n}{\Omega}=671.198 \,\textrm{kip}ΩMn​​=671.198kip.

Rezistența sudurilor

În calculul manual, se presupune că sudura eficace care transferă momentul încovoietor este o sudură în cruce alcătuită din sudura elementului de rigidizare la extensia plăcii de capăt (l = 3.5 in, w = 1/4''), sudura tălpii la placa de capăt (l = 5.787 in, w = 1/4'') și sudura porțiunii efective estimate a inimii la placa de capăt (l = 3.5 in, w= 1/4''). Centrul de greutate al acestei suduri în cruce se află convenabil la nivelul tălpii grinzii, astfel brațul de pârghie este de 9.874 in. Sudura în cruce trebuie să transfere forța 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

Rezistența sudurilor este suficientă.

Rezistența sudurilor comprimate nu este verificată aici, deoarece se presupune că încărcările sunt transferate prin contact direct.

Verificarea în IDEA StatiCa

În IDEA StatiCa Connection, toate forțele de pârghie și liniile de curgere sunt determinate automat prin analiza cu Metoda Elementelor Finite. Forțele din șuruburi sunt afișate cu includerea forțelor de pârghie. Punctul de rotație este, de asemenea, calculat automat și nu necesită estimări. Toate sudurile sunt verificate și nu se presupune niciun transfer de forță prin contact. O alternativă ar fi setarea contactului sau a sudurii cap la cap în locul sudurii de colț.

Tensiunea Von Mises

Deformația plastică, încărcarea aplicată și forțele din șuruburi pe modelul deformat (scară 10×\times×)

Detaliu al deformației plăcii de capăt (scară 20×\times×)

Verificarea tensiunilor și deformațiilor în plăci

Verificarea șuruburilor

Verificarea sudurilor

Rigiditatea poate fi, de asemenea, evaluată cu ușurință în IDEA StatiCa Connection. Această îmbinare se află aproape de limita dintre rigid și semi-rigid. Limita depinde de lungimea grinzii conectate.

Rigiditatea rostului

Comparație

IDEA StatiCa Connection furnizează aceleași rezultate ca și calculul manual. Șuruburile sunt utilizate la 99,7%, plăcile de capăt curg, deformația plastică este de 1,8%, ceea ce înseamnă că modul de cedare prin curgerea plăcii de capăt este aproape atins. Forma deformată coincide cu deformația presupusă în Design Guide 16. Gradul de utilizare de 100% corespunde unui moment încovoietor de 673 kip-in (diferență de 0,3%).

Deschide în VizualizatorDescărcare

Descărcări atașate

  • AISC.pdf (PDF, 1.2 MB)