مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز پنجشنبه ۲۴ آبان ۱۳۹۷

دستورالعمل طراحی بادبند قائم H شکل در قابهای CBF (به بال یا جان ستون) بر مبنای ضوابط AISC 360, AISC 341 و مبحث 10 مقررات ملی ساختمان همراه با ارائه یک مثال جامع Instructions Of Designing H-Type Vertical Bracing In CBF Frames Based On AISC 360, AISC 341 & 10th National Building Code Of Iran, With A Comprehensive Example

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و خارجی بوده که به پشتوانه تجارب کسب شده در مگا پروژه های مختلف توسط جمعی از مهندسین متخصص کشور به رشته تحریر درآمده اند.

امیدواریم دانش و تجربه بکارگرفته شده در تهیه این مجموعه مورد توجه مهندسان، مجریان و علاقمندان گرامی قرار گیرد.

محتوای فایل به زبان انگلیسی می باشد.



No. of pages: 53

Part of the Guideline:


Scope

This procedure covers the design of H type vertical bracing connection to beam column joint in Ordinary Concentrically Braced Frames (OCBF) as well as Special Concentrically Braced Frames (SCBF).

Objective

This document will provide a unique methodology for designing of H type vertical bracing connection to the intersection of beam column in concentric braced frames. In this procedure it is assumed that the connection will be attached to the web or the flange of column. Two main categories of concentric braced frames, ordinary and special, are considered and the connection design method in these frames is investigated. The requirements for the design of connection are referred from two main standards: 1- National Building Code (NBC), Part 10, Design and Construction of Steel Structures, 1387 revision. 2- ANSI/AISC 360-10, Specification of Structural Steel Buildings and ANSI/AISC 340-10, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings.

Reference

All Specifications

National Building Code, Part 10, Design and Construction of Steel Structures, 1387

ANSI/AISC 360-10, Specification of Structural Steel Buildings

ANSI/AISC 341-10, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings

AISC Design Examples version 14.0, 2011

AISC Seismic Design Manual

ASCE/SEI 7-10 Minimum Design Loads for Buildings and Other Loads

AISC Steel Design Guide 4, Extended End-Plate Moment Connections, 2004

Definitions

Brace: The diagonal member of a frame which is designed to supply frame lateral stability in seismic or wind loads.

Gusset Plate: The plate which is used for connecting the brace to beam-column intersection.

Brace End Plate: The Plate which is welded to brace in steel structure construction factory.

Gusset End Plate: The Plate which is welded to gusset plate in steel structure construction factory.

Stiffener: Several plates are used in different locations of this connection as stiffeners. Their role is preventing local buckling and edge buckling of gusset plate, or control the bending of both end plates.

OCBF: Ordinary Concentric Braced Frame

SCBF: Special Concentric Braced Frame

Design Considerations

There are different ways for connecting H-Type braces to beam column joint. In this procedure, using bolted end plate is decided according to installation consideration. The brace will be connected through complete penetration welds to the brace end plate. The gusset is welded to beam flange and column web or flange as well. In addition, an end plate called gusset end plate will weld to gusset plate. These connections may be welded in the steel structure construction factory. During the installation of the steel structure in its permanent location, brace end plate will tighten to gusset end plate through high strength bolts. Figure 1 illustrates the different parts of this connection.

To design the mentioned connection, connection load capacity shall be calculated at first. After that, design of bolt connection between two end plates will be designed. Proportioning the dimensions of end plates and their welding to both brace and gusset plate are prominent issues that need special consideration. Furthermore, necessity of utilizing stiffener plates shall be checked for both end plates. Required welds of gusset plate to beam and column will dictate its dimensions. In addition, its thickness shall accommodate loads that gusset plate may carry. The design of required stiffeners for gusset plate and controlling the adequacy of beam and column for connecting the gusset will accomplish the matter.  Flowchart of different design steps is demonstrated in figure 2.

General Requirements

NBC Requirements

According to NBC standard, all the bolts utilized in SCBF systems shall be installed as pretensioned high strength bolts. Bolt holes shall be standard hole as well.

AISC Requirements

Bolts:

Bolt holes shall be standard or short-slotted holes perpendicular to the applied load.

All bolts shall be installed as pretensioned high strength bolts.

In the bolted connection used in this procedure, the load effects due to seismic are transferred by tension of bolts are compression bearing of end plates, so the connection surfaces are permitted to have coating with slip coefficient less than that of a Class A faying surface according to AISC-360.

Welds:

Filler metal of welds at beam to column connections for SCBF systems shall be demand critical according to specifications of table 1. In addition, the beam to column connection in the SCBF system shall be able to accommodate rotations as 0.025 rad. Otherwise, it should be designed for minimum of 1.1RyZbFy and 1.1*S(RyZcFy) in LRFD method and the same values divided by 1.5 for ASD one. In above equations Ry is ratio of the expected yield stress to the specified minimum yield stress. For ASTM A36 materials it is equal to 1.5 for hot-rolled sections and 1.3 for sections consist of plates. Zb and Zc are plastic section modulus of beam and column respectively. It should be noted that design of this connection is beyond the scope of this procedure.


مشخصات

مشخصات

تاریخ درج: ۱۳۹۷/۵/۹ منبع: دیتاسرا

خرید آنلاین

خرید آنلاین

عنوان: Instructions Of Designing H-Type Vertical Bracing In CBF Frames Based On AISC 360, AISC 341 & 10th National Building Code Of Iran, With A Comprehensive Example حجم: 658.13 کیلوبایت قیمت: 15000 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

نمای مطلب

محدوده

این روش طرح اتصال H-type عمودی به اتصال به ستون پرتو را در فریم های معمولی مرطوب مرکب (OCBF) را به عنوان چارچوب ویژه محور مرکزی (SCBF ) پوشش می دهد .

هدف، واقعگرایانه

Th سند یک روش منحصر به فرد برای طراحی اتصال هیدرولیکی عمودی به تقاطع ستون پرتو در فریم های متخلخل متمرکز ارائه می دهد. در این روش فرض می شود اتصال به وب یا فلنج ستون متصل شود. دو دسته اصلی از محورهای متحرک متحرک، عادی و ویژه، در نظر گرفته شده و روش طراحی ارتباط در این فریم ها مورد بررسی قرار گرفته است. 1- کد ملی ساختمان (NBC)، قسمت 10، طراحی و ساخت و ساز سازه های فلزی، 1387 نسخه: الزامات مورد نیاز برای طراحی اتصال عبارتند از: FR ای متر دو استاندارد اصلی اشاره شده است. 2- ANSI / AISC 360-10، مشخصات سازه های فولادی ساختمان و ANSI / AISC 340-10، شرایط لرزه ای برای ساختمان های فولادی سازه.

ارجاع

همه مشخصات

ساختمان ساختمان ملی، بخش 10، طراحی و ساخت سازه های فولادی، 1387

ANSI / AISC 360-10، مشخصات سازه های فولادی ساختمان

ANSI / AISC 34 1 -10، مقررات لرزه ای برای ساختمان های فولادی سازه

نمونه های طراحی AISC نسخه 14.0، 2011

راهنمای طراحی لرزه ای AISC

ASCE / SEI 7-10 حداقل بارهای طراحی برای ساختمانها و بارهای دیگر

AISC راهنمای طراحی فولاد 4، اتصالات لحظه ای تمدید پایان، 2004

تعاریف

Brace: عضو مورب یک قاب که برای تامین ثبات جانبی قاب در بارهای لرزه ای یا باد طراحی شده است.

صفحات Gusset: صفحه ای است که برای اتصال متصل به ستون پرتو ستون استفاده می شود.

ورق برس: ورق که به کارخانه ساخت و ساز فولاد جوش داده شده است.

ورق پایان گلاست: ورق که در کارخانه سازه ساخت فولاد جوش داده شده است.

سفتفنر: چندین صفحه در مکان های مختلف این اتصال به عنوان سفت کننده ها استفاده می شود. نقش آنها جلوگیری از انقباض موضعی و لرزش لبه صفحات روغنی یا کنترل خمیدگی هر دو صفحه پایان است.

OCBF: قاب معمولی غول پیکر

SCBF: محور مرکزی متصل به قاب

ملاحظات طراحی

روش های مختلفی برای اتصال پرانتزهای H-Type به ستون پرتو ستون وجود دارد. در این روش، با استفاده از بولد پایان صفحه بر اساس تصمیم گیری نصب تصمیم می گیرد. سیم پیچ از طریق جوش کامل نفوذ به انتهای صفحه متصل می شود. خمش به سمت ورق فلنج و ورق ستون یا فلنج نیز جوش داده شده است . علاوه بر این، یک صفحه پایانی به نام "پایه گس" نامیده می شود و به ورقه گودال جوش می شود. این اتصالات ممکن است در کارخانه سازه ساخت فولاد جوش داده شود. در هنگام نصب سازه فولادی در محل دائمی آن، ورق انتهای پایه با پیچ و مهره های با مقاومت بالا به انتهای نوار پایه متصل می شود. شکل 1 قسمت های مختلف این اتصال را نشان می دهد.

برای طراحی اتصال ذکر شده، ظرفیت بار اتصال باید در ابتدا محاسبه شود. پس از آن، طراحی اتصال پیچ بین دو صفحه پایان طراحی خواهد شد. همبستگی ابعاد صفحات پایان و جوشکاری آنها در هر دو صفحه و بشکه، مسائل برجسته است که نیاز به توجه خاص دارند. علاوه بر این، ضرورت استفاده از صفحات سفتنر برای هر دو صفحه پایانی بررسی می شود. جوش های مورد نیاز از ورق گاست به ستون و ستون ابعاد آن را تعیین می کند. علاوه بر این، ضخامت آن باید بارهایی باشد که ممکن است صفحه پلاستیکی حمل کند. طراحی سفت کننده های مورد نیاز برای صفحات لولایی و کنترل کفایت پرتو و ستون برای اتصال به لولا باعث می شود که ماده مورد نظر قرار گیرد. نمودار جریان مراحل طراحی متفاوت در شکل 2 نشان داده شده است .

عمومی مورد نیاز

NBC مورد نیاز

طبق استاندارد NBC، کلیه پیچ ها در سیستم های SCBF مورد استفاده قرار می گیرند. حفره های پیچ باید سوراخ استاندارد نیز باشد.

AISC مورد نیاز

پیچ ها:

سوراخ پیچ ها باید سوراخ های استاندارد و یا کوتاه به صورت عمودی به بار اعمال شود.

کلیه پیچ ها باید به عنوان پیچ و مهره های با قدرت بالا نصب شوند.

در اتصال پیچ و مهره مورد استفاده در این روش، اثرات بار به علت لرزه ای توسط تنش پیچ ها منتقل می شود، برداشت فشاری از صفحات پایان، به طوری که سطوح اتصال اجازه می دهد پوشش با ضریب لغزش کمتر از سطح Faying کلاس A با توجه به به AISC-360.

جوش:

فولاد پر شده از اتصالات پرتو به ستون برای سیستم های SCBF باید تقاضای بحرانی با توجه به مشخصات جدول 1 باشد. علاوه بر این، پرتو به اتصال ستون در سیستم SCBF باید قادر به چرخش به عنوان 0.025 راد باشد. در غیر این صورت، باید برای حداقل 1.1RyZbFy و 1.1 * S (RyZcFy) در روش LRFD طراحی شده و مقادیر مشابه برای 1.5 ASD 1 تقسیم شده است . در معادلات فوق، Ry نسبت استرس عملکرد مورد انتظار به حداقل استرس تنزیل مشخص شده است. برای مواد ASTM A36 برابر با 1.5 برای نورد گرم و 1.3 برای مقاطع شامل صفحات. Zb و Zc به ترتیب مدول پلاستیکی بخش پرتو و ستون هستند. لازم به ذکر است که طراحی این اتصال فراتر از محدوده این روش است.

مراحل طراحی

مرحله 1. ظرفیت بارگیری اتصال

اولین گام برای طراحی اتصال، تعیین ظرفیت بار آن است. ظرفیت اتصال در بخش ساختمان ملی (NBC) بخش 10 و استانداردهای AISC به شرح زیر است:

NBC استاندارد

طبق گفته NBC، قسمت 10، بخش 3، ظرفیت بار اتصال براکت در فریم های متصل شده به طور متمرکز می تواند بر اساس معادلات زیر محاسبه شود:

فریم های ویژه محور مرکب (SCBF)

- مقاومت کششی:

حداقل (a) و (b) به شرح زیر است:

FyeAg در LRFD و 0.6FyeAg در روش ASD

حداکثر اثر بار که می تواند به برس بر اساس تجزیه و تحلیل منتقل شود

در معادلات فوق، Fye است عملکرد عملکرد مورد انتظار برابر با 1.5Fy و Ag ناحیه مقطع عرضی brace

-تعریف مقاومت فشرده:

1.1FyeZ در LRFD و 0.6 * 1.1FyeZ در روش ASD. Z مدول بخش پلاستیکی بند است

توجه: اتصالات Brace که می تواند مقاومت کششی نیروی کششی فوق را داشته باشد و می تواند چرخش های مرتبط با تغییر شکل پس از بچسبی باشد، نیازی به این نیاز نیست. تست نشان داد که در صورتی که از یک ورقه ژل تک استفاده می شود، چرخش را می توان تا زمانی که انتهای پایه با حداقل دو برابر ضخامت خمیدگی از یک خط عمود بر محور براکت، که در آن صفحه ورق می تواند توسط پرتو، ستون یا دیگر مفصل بند (خط Fold) . شرایط در شکل 3 نشان داده شده است.

F igure 3 - هندسه ورق ماسه ای برای جایگزینی چرخش های خمشی پست

-بدون قابلیت فشرده سازی:

1.25Pn برای LRFD و 1.25FaAg برای روش ASD. در این معادلات فتوسنتز مقاومت فشاری اسمی است و فا تنش فشاری مجاز از بخش بند است که محاسبه خواهد شد به شرح زیر است:

مقاومت فشاری اسمی (Pn):

اگر حداکثر l = KL / r از brace کمتر از 4.71 (E / Fy) 0.5:

اگر حداکثر l = KL / r از brace بیش از 4.71 (E / Fy) 0.5:

در این معادلات Fe استرس استحکام انقباض ایلر است:

استرس فشرده قابل اعمال (فا):

اگر حداکثر l = KL / r از brace کمتر از 6440 / ( E / Fy) 0.5:

اگر حداکثر l = KL / r از brace بیش از 6440 / (Fy) 0.5:

( 7 )

نکته: طول پایه ای که برای محاسبه فا یا Pn مورد استفاده قرار می گیرد نباید از فاصله تا انتهای پایه به انتهای پایه برسد.

فریم های معمولی محکم بادی (OCBF)

قدرت مورد نیاز برای اتصال حداقل (a) و (b) به شرح زیر است:

FYAg در LRFD و 0.6FyAg در روش ASD

حداکثر اثر بار که می تواند به برس بر اساس تجزیه و تحلیل منتقل شود

استاندارد AISC

فریم های ویژه محور مرکب (SCBF)

قدرت مورد نیاز در تنش، فشرده سازی و انعطاف پذیری همانطور که در ذیل ذکر شد. این نقاط قوت مورد نیاز اجازه داده می شود به طور مستقل بدون تعامل مورد توجه قرار گیرد.

- مقاومت کششی:

حداقل (a) و (b) به شرح زیر است:

RyFyAg در LRFD و RyFyAg / 1.5 در روش ASD

حداکثر اثر بار که می تواند به برس بر اساس تجزیه و تحلیل منتقل شود

در معادلات فوق، R y ، نسبت استرس عملکرد مورد انتظار به حداقل استرس تنزیل مشخص شده است. برای مواد ASTM A36 برابر با 1.5 برای بخش های برش گرم و 1.3 برای مقاطع تقویت شده از صفحات. اگر مواد دیگری غیر از ASTM A36 استفاده شود لطفا به جدول A3.1 از ASCE-341-10. Ag ناحیه مقطع عرضی بخش برشی است .

-تعریف مقاومت فشرده:

1.1RyMp در LRFD و 1.1RyMp / 1.5 در روش ASD. Mp مقاومت خمشی پلاستیکی اسمی است که می تواند به عنوان ZFy محاسبه شود.

نکته: همانطور که در بخش 6.1.1 ذکر شد، اگر انتهای پایه با حداقل دو بار از ضخامت کمربند از خط برابر که در شکل 3 نشان داده شده است، جدا شود، اتصال می تواند چرخش های مرتبط با تغییر شکل پس از بکینگ و نیازی به این نیاز نیست.

-بدون قابلیت فشرده سازی:

1.1RyFyAg یا 1.1 * 1.4RyFcreAg که کمتر برای LRFD و 1.1RyFyAg / 1.5 یا 1.1 * 1.4RyFcreAg / 1.5 است که برای روش ASD کمتر است. در این معادلات، Fcre استرس استرس بحرانی است که می تواند به صورت زیر محاسبه شود:

اگر حداکثر l = KL / r از brace کمتر از 4.71 (E / Fy) 0.5:

اگر حداکثر l = KL / r از brace بیش از 4.71 (E / Fy) 0.5:

در این معادلات Fe استرس استحکام انقباض ایلر است:

نکته: طول پایه ای که برای محاسبه Fcre مورد استفاده قرار می گیرد نباید بیش از فاصله از انتهای پایه تا انتهای پایه باشد.

فریم های معمولی محکم بادی (OCBF)

استحکام مورد نیاز اتصال بر اساس بار لرزه ای تقویت شده بر اثر بار است اما نیازی به تجدید نظر در موارد زیر نیست:

- مقاومت کششی:

RyFyAg در LRFD و RyFyAg / 1.5 در روش ASD

-بدون قابلیت فشرده سازی:

RyFyAg یا 1.1 * 1.4RyFcreAg که کمتر برای LRFD و RyFyAg / 1.5 یا 1.4RyFcreAg / 1.5 است که برای روش ASD کمتر است.

در نهایت ما به مقاومت کششی مورد نیاز به عنوان P t و مقاومت فشاری مورد نیاز به عنوان P c اشاره خواهیم کرد. علاوه بر این، صفحات مناسب پلاستیکی برای تنظیم چرخش های مرتبط با تغییر شکل های بتنی بعد از بچینگ در اینجا ارائه می شود، بنابراین در این روش نیاز به نیروی انعطاف نادیده گرفته می شود.

مرحله 2. طراحی OLT B C onnection ب etween E دوم lates P

اتصالات پیچ و مهره بین پایه و انتهای پلاستیکی برای اتصالات مورد نیاز استحکام کششی مورد نیاز ( P t) به شرح زیر طراحی شده است:

NBC استاندارد M ethod

ASD:

استحکام کششی هر پیچ: Rt = FtAb

تعداد پیچ ​​های مورد نیاز: N = Pt / Rt

LRFD:

استحکام کششی هر پیچ: ∅ Rnt = ∅ FntAb

تعداد پیچ ​​های مورد نیاز: N = Pt / ∅ Rnt

Ab نام ناحیه تنفسی ناحیه ای از پیچ است که برابر با π db 2/4 است که در آن db قطر اسمی پیچ است. Ft و Fnt، استحکام کششی مجاز و قدرت اسمی بولت ها می تواند بر اساس جدول 2 محاسبه شود . در این جدول Fu حداقل استحکام کششی پیچ مشخص شده است. ∅ عامل مقاومت برای روش LRFD است و برابر با 0.75 است.

جدول 2 : مقاومت کششی قابل اعمال و مقاومت اسمی پیچ برای استاندارد NBC

AISC استاندارد M etho د

ASD:

استحکام کششی هر پیچ: Rn / Ω = FnAb / Ω

تعداد پیچ ​​های مورد نیاز: N = Pt / (Rn / Ω)

LRFD:

استحکام کششی هر پیچ: ∅ Rn = ∅ FnAb

تعداد پیچ ​​های مورد نیاز: N = Pt / ∅ Rn

آب اسمی منطقه بدن unthreatened از پیچ است که به π دسی بل 2/4 که در آن دسی بل قطر اسمی پیچ برابر است. Fn، مقاومت اسمی پیچ و مهره، می تواند بر اساس جدول 3 محاسبه شود . Ω عامل ایمنی برای روش ASD ad برابر با 2 است؛ ∅ عامل مقاومت برای روش LRFD است و برابر با 0.75 است.

جدول 3 : مقاومت اسمی پیچ برای استاندارد AISC

مرحله 3. ابعاد بازدید کنندگان از E دوم lates P

بعد ها هر دو صفحه پایان یعنی صفحه پایان خشتک بند پایان صفحه خواهد شد با توجه به تعداد پیچ و مهره مورد نیاز است که در مرحله محاسبه شد تعیین می شود. 2 و فاصله بین آنها مورد نیاز است . علاوه بر این، به اندازه بخش بند باید در نظر گرفته شود نیز هست.

NBC استاندارد B post D istances

فاصله بین مراکز پیچ و مهره یعنی پیچ و مهره ("g" در شکل 4) و زمین پیچ و مهره به ردیف مجاور ( "سرب" اگر شکل 5) نباید کمتر از 3D ب که در آن د ب قطر اسمی پیچ است. علاوه بر این، فاصله بین مرکز پیچ و لبه های صفحه (" de " یا " d'e" در شکل 4) باید بیش از 2d باشد.

شکل 4 - ابعاد بین مراکز پیچ و مهره با توجه به NBC قسمت 10

استاندارد AISC B post D istances

با توجه به AISC 360 تی وی بین مراکز از پیچ و مهره پیچ و مهره یعنی دام ( "g" در شکل 5) فاصله نباید کمتر از B 3D که در آن د ب هیچ قطر minal از پیچ است. علاوه بر این، حداکثر مقدار g محدود به عرض فلنج براکت به همراه AISC DG-4 نیز می باشد. پیچ پیچ را به سطل پیچ و مهره مجاور (Pb) بیش از 3d ب خواهد بود فاصله از مرکز پیچ را به لبه بخش بند یعنی PFO و PFI در شکل 5 توصیه می شود به بیشتر از د ب 12 میلی متر برای پیچ و مهره تا قطر 25mm و د ب 18 میلی متر برای پیچ و مهره با قطر بزرگتر. علاوه بر این، فاصله بین مرکز پیچ و لبه های صفحه ("de" یا "d'e" در شکل 5) باید بیش از 2d ب باشد.

عرض ورق پایان ( b p در شکل 5) توصیه می شود که به عنوان عرض فلنج به همراه 25 میلی متر انتخاب شود. بدیهی است که طول انتهای صفحه بر اساس تعداد ردیف های مورد نیاز و فاصله های استاندارد بین آنها انتخاب شده است.

مرحله 4. ضخامت E و P دیر

در روش های مختلف برای تعیین ضخامت صفحات پایه چندین روش توصیه می شود. در میان آنها سه روش برای طراحی ضخامت بشقاب های انتهایی انتخاب شده اند: Thornton، Krishnamurthy و Murry و Meng. هر روش دارای برخی محدودیت ها و مزایا است که در ادامه مورد بحث قرار می گیرد.

Thornton M ethod

ضخامت ورق گالوانیزه تعیین خواهد شد تا بتوان لحظه خمشی را که از عمل خشمگینی از صفحه ارائه می شود، قرار گیرد. P rying عمل و نیروهای مرتبط با آن خواهد شد بر اساس روش تورنتون محاسبه می شود. این روش عمومی است و می تواند برای تمام انواع ورق های پایه با ترتیبات پیچ و مهره های مختلف استفاده شود. با این حال، ضخامت صفحات بر اساس آن محاسبه خواهد شد از دو روش دیگر بیشتر است. پارامترهای مورد نیاز برای این محاسبه در شکل 6 نشان داده شده است. ضخامت ورق نازک گاست در نظر گرفته خواهد شد برابر با پانل پایه gusset.

در معادلات فوق ذکر شده، Pc و Pt ظرفیت فشاری و کششی اتصالات هستند. Af و Ag محدوده فلنج و ناحیه ناخالصی بخش تراشکاری Ft و Fnt استحکام کششی مجاز و قدرت اسمی پیچ ها به ترتیب با توجه به مرحله 2، n تعداد ستون های پیچ و dh قطر سوراخ است که به عنوان db، قطر پیچ و مهره ، علاوه بر پاکسازی تفکیک سوراخ به عنوان 2 میلیمتر در هر دو استاندارد AISC و NBC ذکر شده است. لازم به ذکر است که در معادله (13) فرض بر این است که چهار پیچ در اطراف فلنج بخش قرار دارند؛ در غیر این صورت، F برابر با T است که به تعداد بولت های ذکر شده تقسیم می شود. پس از محاسبه لحظه خمشی طراحی صفحه پایان، ضخامت آن بر اساس روش طراحی به شرح زیر تعیین می شود:

ASD:

LRFD:

در این معادلات b b = b p / n. معادلات مشابه برای هر دو استاندارد NBC و AISC هستند.

Krishnamurthy M ethod

این نزدیک شدن با برخی از آزمایش های تجربی که توسط Krishnamurthy انجام شده است پشتیبانی می شود. محاسبه بر اساس تعیین نیروی عمل خشونت است، اما این نیرو در معادلات مربوط به صراحت محاسبه نمی شود. این تکنیک را می توان برای تمام انواع صفحات پایه و همچنین همان قبلی استفاده کرد. معادلات از روش الکترونیکی هفتم به شرح زیر هستند:

در معادلات فوق ذکر شده، Pc و Pt ظرفیت فشاری و کششی اتصالات هستند. AF، Aw و نقره منطقه فلنج، منطقه وب و مساحت کلی بخش بند هستند، PFO فاصله از مرکز پیچ و مهره به لبه بخش بند است که در شکل 6 نشان داده شده، دسی بل، قطر پیچ است. یک F به اندازه جوش بین فلنج بند و صفحه پایان است که در مرحله 5. علاوه بر این، BF و جفت باز تعیین می شود می فلنج و پایان عرض ورق تجدید و احیای روحیه به ترتیب است. پس از محاسبه لحظه خمشی طراحی ورق نهایی، ضخامت آن نیز معادلات بر اساس (24) یا (25) تعیین می شود. کلسیم پارامتر ثابت مربوط به تنش عملکرد فولاد و نوع پیچ به عنوان جدول 4 است .

جدول 4 : پارامتر Ca برای روش Krishnamurthy

Murry از و منگ M ethod (عملکرد L را INE heory T)

در این رویکرد، قدرت پایانه صفحه با استفاده از تجزیه و تحلیل خطی تعیین می شود. تجزیه و تحلیل خط تولید می تواند با دو روش مختلف انجام شود: کار مجازی یا روش انرژی، و روش تعادل. روش کار مجازی روش ترجیحی برای تجزیه و تحلیل صفحات فولادی است و برای توسعه معادلات پیش بینی برای قدرت پایه استفاده می شود. روش کار مجازی یک روش انرژی است که نتیجه یک راه حل بالایی برای قدرت صفحه می دهد. برای تعیین الگوی خط عملکرد کنترل برای یک صفحه، باید الگوهای مختلف خط عملکرد را در نظر گرفت. الگویی که کمترین کنترل بار شکست را تولید می کند و به عنوان پایین ترین حد مجاز حد بالا محسوب می شود. استفاده از تئوری خط تولید برای تعیین مقاومت یک صفحه پایه به سه مرحله اصلی نیاز دارد: فرض یک الگوی خط عملکرد، تولید معادلات برای کار داخلی و خارجی و حل برابری کار داخلی و خارجی.

همانطور که این روش به طور گسترده در روش "اتصال پرتو به ستون به ستون (به روش ورق نهایی تمدید فلنج ستون)"، برای جزئیات بیشتر و معادلات محاسبه، به "II-1550-913" مراجعه کنید.

مرحله 5. جوش B مسابقه را به E و P دیر کند

وب بند برای پایان دادن به ورق اتصال ممکن است با استفاده از جوش فیله یا کامل جوش نفوذ مشترک ساخته شده است. جوش فیله باید در اندازه ای باشد برای توسعه قدرت کامل از وب سایت بند در تنش در نزدیکی پیچ و مهره در داخل. اگر اندازه جوش فیله بزرگ باشد، جوشکاری نفوذ کامل (CJP) ممکن است مقرون به صرفه تر باشد. وب بند به جوش پایان بشقاب باید قبل از فلنج بند برای پایان دادن به ورق جوش نصب شود. این توالی برای جلوگیری از ایجاد تنش های اضافی در فلنج براکت به جوش های پایان صفحه با توجه به انقباض جوش های وب مورد استفاده قرار می گیرد.

جوش شیار نفوذ کامل (CJP) برای فلنج براکت برای پایان دادن به صفحه، به ویژه در براده های SCBF توصیه می شود. برای فلنج های نازک تر از 10 میلی متر جوش فلزی در هر دو طرف فلنج نیز قابل قبول است. جوش CJP باید به گونه ای که ریشه جوش است که در سمت وب بند فلنج ساخته شده است. جوش فلنج عمق 45 درجه ای و باز شدن ریشه کم است. ریشه جوش باید توسط جوش فلزی 8 میلی متری نصب شده در طرف وب فلنج نصب شود. مهمتر از همه، سوراخهای دسترسی جوش در web brace should not be used. هنگامی که جوش پشتی نصب می شود، ریشه جوشکاری شیار باید به فلز جامد جوش داده شده و جوش شیار قرار داده شود. یک استثناء در این روش، جوش در منطقه فلنج به طور مستقیم بالای ترمز است وب پشت سر گذاشتن ریشه لازم نیست. این استثنا لازم است، زیرا در ناحیه بالای web brace ، جوش فیله پشتی موجود نیست. خلاصه ای از روش جوشکاری است که در F igure 7 ارائه شده است.

اگر جوش CJP برای فلنج یا جیب بند استفاده می شود، محاسبات اضافی لازم نیست؛ در غیر این صورت، حداقل اندازه جوش فلزی باید به صورت زیر تعیین شود :

در معادلات فوق، Pc و Pt ظرفیت فشاری و کششی اتصالات هستند. Af، Aw و Ag به ترتیب، منطقه فلنج، منطقه وب و ناحیه برشی است. پس از محاسبه نیروهای فلنج و وب ، اندازه جوش بر اساس استاندارد استفاده می شود.

NBC استاندارد F illet W elds

ASD:

LRFD :

در این معادلات، af و aw اندازه فلنج و جوش فیبر وب را به انتهای صفحه می رسانند. F EXX پرکننده فلز قدرت طبقه بندی است، BF عرض فلنج بند و d -2k ارتفاع خالص از وب سایت بند است. علاوه بر این، طبق استاندارد NBC، φ به عنوان ضریب بازرسی فرآیند جوشکاری به عنوان جدول 5 درنظر گرفته می شود .

جدول 5 : ضریب بازرسی بر اساس استاندارد NBC

علاوه بر توصیه های بالا، حداکثر اندازه جوش باید در هر مورد به ضخامت ورق یا فلنج محدود شود . حداقل اندازه جوش فیلیپس برای اتصال بخش ترمز به انتهای صفحه بر اساس جدول 6 تعیین می شود .

جدول 6 : حداقل اندازه جوش فیله بر اساس استاندارد NBC

AISC استاندارد F illet W elds

ASD:

LRFD:

در این معادلات، af و aw اندازه فلنج و جوش فیبر وب را به انتهای صفحه می رسانند. F EXX پرکننده فلز قدرت طبقه بندی است، BF عرض فلنج بند و d -2k ارتفاع از وب سایت بند است.

علاوه بر این، حداکثر اندازه جوش باید در هر مورد به وب یا ضخامت فلنج محدود شود. حداقل اندازه جوش فیلیپس برای اتصال بخش ترمز به انتهای صفحه طبق جدول 7 تعیین می شود .

جدول 7 : حداقل اندازه جوش فیله بر اساس استاندارد AISC

مرحله 6: تضعیف کنندگان مسابقه B به E و P پایان نامه C

سه نوع سفت کننده در شکل 8 نشان داده شده است. با توجه به استاندارد AISC، استفاده از سفتنر 1 برای تمام صفحات پایه توصیه می شود. اگر سفتنر 1 مورد استفاده قرار نگیرد، قطعات ورق نهایی بالا و پایین تر از فلنج بالا و پایین تر باید برای شکستگی و پارگی برش مورد بررسی قرار گیرد. برای جزئیات بیشتر مراجعه کنید . حداقل ضخامت توصیه شده برای این سفتنر برابر و یا بیشتر از ضخامت ورقه یاب است.

در صفحات انتهایی که بیش از یک ردیف پیچ ها مورد نیاز در بالای یا پایین فلنج های ترمز و ترمز است، استفاده از سفتنر 2 توصیه می شود؛ در غیر این صورت، معادلات عمل خسته کننده و محاسبات ضخامت صفحات در مرحله 4 باید تجدید نظر شود. ضخامت این سفتنر را می توان برابر با سفتنر 1 دانست.

جوش های CJP یا جوش های فلزی را می توان برای اتصال سفت کننده ها 1 و 2 به ترتیب و پانل پایان استفاده کرد. به طور کلی جوش فیبر در اینجا توصیه می شود، مخصوصا برای سفت کننده های نازک تر از 10 میلی متر. حداکثر و حداقل اندازه جوش های فیله بر اساس مرحله 5 تعیین می شود.

Stiffener 3 می تواند برای صفحات گسترده ای که در آن بیش از یک ستون پیچ ها در هر طرف وب کم استفاده می شود استفاده شود. سفتنر از فلنج براکت تا انتهای صفحه لبه گسترش یافته است. ضخامت این سفتنر برابر است با فلنج باله 1 و جوش CJP برای ادغام آن با فلنج براکت استفاده می شود. جوش سفتنر برای پایان دادن به صفحه همانند سفت کننده ها 1 و 2 است.

برای هر سه نوع سخت افزاری ذکر شده، ارتفاع بشقاب (hst) براساس هندسه بشقاب پایان تعیین می شود. حداقل طول هر سفت کننده ( l st) برحسب معادله ( 43 ) محاسبه خواهد شد :

علاوه بر توصیه های بالا، ضخامت هر سه نوع سخت افزاری ذکر شده باید با معادله (44) برای جلوگیری از انقباض محلی آن بررسی شود.

برای تسهیل جوشکاری سفتنر، صفحات سفتنر باید در فلنج براکت و در انتهای ورق پایان با فرود تقریبا 25 میلیمتر ختم شود. فرود ها نقطه پایانی ثابت برای صفحه سفتنر و جوش را فراهم می کند. سفتنر باید در جایی که آن را با فلنج براکت و پانل پایان بدست می آورد تا فاصله بین سفتنر و فلنج جوش را بپوشاند. شکل 9 طرح بندی توصیه شده از هندسه سفتننده صفحه پایان را نشان می دهد.

مرحله 7. ضخامت G usset P late

ضخامت ورق گالوانیزه باید تعیین شود تا بتوان نیروهای کششی و فشاری را که در مرحله 1 مشخص شده است، در نظر بگیریم. در این مرحله ضخامت بر اساس نیروی کششی تعیین می شود. . علاوه بر این، مقاومت بشقاب در برابر خم شدن فشاری در مرحله 12 بررسی خواهد شد .

برای هر دو استاندارد NBC و AISC، حداقل ضخامت ورق روغنی در خط که در آن به انتهای صفحه به صورت زیر محاسبه می شود محاسبه می شود :

ASD:

LRFD:

در این معادلات، Pt ظرفیت کششی اتصالات پایه است و l p طول انتهای پلاستیکی است.

مرحله 8. جوشکاری G usset P دیر به E دوم خود را در اواخر P

جوش ورق گالوانیزه به صفحه پایان آن برای حداکثر ظرفیت اتصال کششی و فشرده سازی طراحی شده است. شکل 10 نشان دهنده این جوش است. همانطور که در مرحله 5 مورد بحث قرار گرفت، اندازه جوش نباید از ورق خمشی یا ضخامت صفحات پایان یابد. بر اساس استاندارد طراحی، NBC یا AISC، جداول 4 یا 5، حداقل اندازه این جوش را تعیین می کنند.

شکل 10- جوشکاری را به انتهای صفحه برسانید

NBC Standard F illet W eld D esign for G usset to E nd P late

ASD)

LRFD)

در معادلات (4 7 ) و (4 8 )، P حداکثر Pt و Pc، ag و l p اندازه و طول gusset برای پایان دادن به جوش ورق فلزی است. FEXX استحکام طبقه بندی فلز پرکننده است و φ ضریب بازرسی فرآیند جوشکاری است که در جدول 5 نشان داده شده است .

طراحی آجیل استاندارد AISC برای Welding Gusset تا پایان

ASD)

LRFD)

در معادلات (4 9 ) و ( 50 ) P حداکثر Pt و Pc، ag و l p اندازه و طول gusset برای پایان دادن به ورق فلزی اجازه جوشکاری و F EXX است که قدرت طبقه بندی فلز پرکننده است .

مرحله 9. گاست E ND P tiffeners اواخر S

Stiffeners 2 و 3 همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است، به عنوان سفت کننده های صفحات خمشی استفاده می شود. ضخامت این سفت کننده ها و جوشکاری آنها به صفحات خمشی بر اساس مرحله 6 این روش طراحی می شود.

به همین ترتیب استحکام باند پایه پایه، ارتفاع پایه های بتونی پایه گسسته بر اساس هندسه صفحات پایه تعیین می شود. طول و ضخامت سخت خواهد شد با معادله S (43) و (44) و همچنین محاسبه می شود.

مرحله 10. Gusset P late W elding به B eam و C olumn

چهار روش مختلف در مراجع مختلف برای طراحی جوشکاری صفحات گلوله به ستون و پرتو اشاره شده است. در این روش یک روش نیروی یکنواخت که توسط Thornton توسعه داده شده توضیح داده شده و مورد استفاده قرار گرفته است.

در روش یکنواخت، آن را ترجیح داده است که گسترش نیروی است که از طریق خشتک مرکز صفحه عبور می کند همزمان با نقطه تقاطع تیرها و ستون به عنوان آن را در شکل 1 نشان داده شده است 1. I t نیاز دارد که معادله ( 51 ) برای α و β مناسب است که centerroid plate را به دست می دهند.

در معادله فوق، eB و ec به نصف ارتفاع بخش های پرتو و ستون بر اساس شکل 1 1 می باشند . لازم به ذکر است که در صورتی که gusset c به وب ستون اضافه شود، پارامتر ec به صفر می رسد. همانطور که دو پارامتر ناشناخته در معادله ( 51 ) وجود دارد، باید یکی از آنها را فرض کنیم و دیگری را محاسبه کنیم. در پایان این مرحله لازم است که فرضیه های ما را برای α و β بررسی کنیم .

داشتن کال CULATED پارامترهای هندسی از ورق اتصال، نیروهای برای طراحی جوشکاری خشتک به پرتو و ستون (HB، VB، HC و VC با توجه به شکل 1 2) خواهد شد بر اساس معادلات (52) به (56) تعیین می شود.

در معادله فوق معادله P حداکثر Pc و Pt، ظرفیت فشاری و کششی اتصالات پایه است.

NBC Standard F illet W eld D esign

محاسبه اندازه جوش فیله برای اتصال پشم شیشه به پرده:

ASD)

LRFD)

محاسبه اندازه جوش فیله برای اتصال gusset به ستون وب:

ASD)

LRFD)

در این معادلات، ah و av به ترتیب به ترتیب به ترمو و ستون جوش داده شده است. همچنین، LH و LV طول جوش های گلاس به پرتو و ستون است. FEXX است که قدرت طبقه بندی فلز پرکننده است . علاوه بر این، طبق استاندارد NBC، φ به عنوان ضریب بازرسی فرآیند جوشکاری به عنوان جدول 5 درنظر گرفته می شود .

لازم به ذکر است که حداکثر اندازه هر دو ستون و جوش های پرتو نباید از هر ضخامت هر قسمت متصل شود . حداقل اندازه جوش ممکن است توسط t توان 6 بررسی شود .

طراحی استاندارد فلزی شکل AISC

محاسبه اندازه جوش فیله برای اتصال پشم شیشه به پرده:

ASD)

LRFD)

محاسبه اندازه جوش فیله برای اتصال gusset به ستون وب:

ASD)

LRFD)

در این معادلات، ah و av به ترتیب به ترتیب به ترمو و ستون جوش داده شده است. همچنین، LH و LV طول جوش های گلاس به پرتو و ستون است. FEXX است که قدرت طبقه بندی فلز پرکننده است. لطفا توجه داشته باشید که حداکثر اندازه هر دو ستون و جوش پرتو نباید بیش از ضخامت هر یک از قطعات اتصال باشد. حداقل اندازه جوش ممکن است توسط جدول 7 بررسی شود .

توجه: اگر اندازه جوش برای اتصال قطعات مناسب نبود، ما می توانیم فرض ما را برای α یا β تغییر دهیم و دوباره این گام را محاسبه کنیم.

گام 11 گسست P imensions اواخر D

با توجه به ابعاد پانل پایه ای که در مرحله 3 مشخص شده است، ابعاد سفت کننده های صفحات پایه گسنت در مرحله 9 و طول پلاستیکی پلاستیکی به ترانک و ستون، lh و lv در مرحله 10، طراح باید ابعاد صفحه پلاستیکی را تعیین می کند. همانطور که ​​در مرحله 1 تاکید شده و در شکل 3 نشان داده شده است، سختی کننده های صفحات پایه باید با حداقل دو برابر ضخامت روکش از یک خط عمود بر محور براکت جدا شوند که در آن صفحه پلاستیکی می تواند از طریق پرتو، ستون ، یا سایر مفصل بند (Fold Line). این وضعیت در شکل 13 نشان داده شده است.

مرحله 12. کمانش G usset P اواخر

در مرحله 7، ضخامت ورق گالوانیزه، tg، به گونه ای تعریف شد که بتوان آن را به استحکام کششی اتصال متصل کرد. برای اتصال در سیستم های SCBF، مقاومت فشاری اتصال نیز باید در صفحه خمشی بررسی شود. برای این منظور، یک ستون با عرض LP، ضخامت TG و ارتفاع LG که در شکل نشان داده شده 14 در نظر گرفته شده است.

استحکام فشاری ستون در شکل 14 باید از ظرفیت اتصالات مطابق معادلات زیر بیشتر باشد. در محاسبه طول موثر (Kl g / r) ستون، K برابر با 1.2 است و r برابر با 0.3tg است.

NBC استاندارد B uckling ESIGN D

ASD:

اگر l = K lg / r ستون کمتر از 6440 / (E / Fy) 0.5:

اگر l = K lg / r ستون بیش از 6440 / (Fy) 0.5:

طراحی آرم استاندارد AISC

در آن Fcr را می توان از طریق معادلات (86) تا (89) محاسبه کرد.

اگر ضخامت gusset قادر به جاذب نیروی فشرده نیست، Tg باید در مرحله 7 دوباره محاسبه شود یا یک جفت سفت کننده با توجه به شکل 1 5 اعمال شود . طول سفت کننده ها و محل آن بر روی صفحات روغنی بر اساس محدودیت های مرحله 11 تعیین می شود. علاوه بر این، نسبت ضخامت صفحات به ارتفاع آن می تواند با معادله (44) بررسی شود. حداقل اندازه جوشکاری بین سفت کننده ها و پلاستیکی به مقادیر جدول 5 و 6 می پردازد.

گام 13. کمانش G usset P اواخر F dges REE E

طول لبه های آزاد ورق gusset، le1 و le2 با توجه به شکل 16، باید با معادله (90) برای جلوگیری از خم شدن محلی در قسمت لبه ها بررسی شود. اگر معادله رضایت نداشته باشد، برای هر لبه باید یک سفتنر به عنوان شکل 16 نشان داده شود. طول سخت گیرها با توجه به محدودیت های مرحله 11 تعیین می شود. علاوه بر این، نسبت ضخامت سفت کننده به ارتفاع آن ممکن است بررسی شده توسط معادله (44).

مرحله 14. کنترل olumn C برای بار متمرکز

در فریم هایی که gusset به وب ستون متصل است، برای کنترل ضخامت وب برای حالت های مختلف پارگی باید توجه خاصی به خود جلب کرد. اگر چه هیچ کنترل خاصی در AISC یا NBC تعیین نشده است، دو جفت سفت کننده ها توصیه می شود که در شکل 17 نشان داده شوند. ابعاد سفت کننده ها براساس پیکربندی ستون محاسبه می شود و ضخامت آن می تواند با معادله (44) بررسی شود. سفت کننده ها می توانند مورد استفاده قرار گیرند تا طول مورد نیاز را برای جوشکاری ستون که در مرحله 10 نیز محاسبه شده است، ارائه دهد.

جایی که گیربکس به فلنج ستون متصل است، کنترل برای فلنج ستون و وب در برابر بارهای متمرکز مورد نیاز است. نیروی مورد استفاده برای این مرحله برابر HC است که در مرحله 10 معرفی شده است. طبق استاندارد طراحی، معادلات زیر باید کنترل شوند.

NBC استاندارد C ontrolized L oad C ontrol

در معادلات فوق ذکر شده، tfc، twc فلنج ستون و ضخامت وب است، bfc ستون فلنج عرض، dc است ارتفاع بخش ستون، hc ارتفاع شیشه ای ستون است که برابر dc -2 k c است که k c فیله است شعاع flange ستون ، lv طول gusset است که در نهایت متصل به فلنج ستون و H ارتفاع خالص داستان است. لازم به ذکر است که در معادلات (91) تا (93) نیروها باید در kgf و ابعاد در cm اعمال شوند.

LRFD)

در معادلات فوق، همه پارامترها همانند روش ASD هستند. Cr برابر با 6.62 * 107 kgf / cm2 است.

اگر یکی از معادلات (91) تا (93) یا (94) تا (97) رضایت نداشته باشد، یک جفت سفت کننده ها باید به وب ستون متصل شود، سفتنر به عنوان ستون با طول موثر 0.75hc طراحی و یک مقطع متشکل از سفت کننده ها و یک نوار از نوار ستون با عرض 12twc. عرض سفتنر با توجه به هندسه ستون متناسب و ارتفاع آن توصیه می شود که برابر با عمق کامل وب ستون باشد. جوش سفت کننده به ورق ستون و فلنج باید تفاوت بین H C و قدرت موجود وب ستون را منتقل کند. ضخامت سفت کننده توصیه می شود که بیشتر از عرض آن تقسیم بر 15 باشد.

کنترل بار کنترل غلظت استاندارد AISC

ASD)

در معادلات فوق ذکر شده، tfc، twc فلنج ستون و ضخامت وب است، bfc ستون فلنج عرض است، dc ارتفاع ستون است، hc ارتفاع روشن وب است که برابر dc -2 k c است که k c شعاع فیله است flange ستون، lv طول صفحه ی gusset متصل به فلنج ستون است و H ارتفاع خالص داستان است. لازم به ذکر است که در معادلات (91) تا (93) نیروها باید در kgf و ابعاد در cm اعمال شوند. Cr برابر با 6.62 * 107 kgf / cm2 است.

اگر یکی از معادلات (98) تا (101) یا (102) تا (105) رضایت نداشته باشد، یک جفت سفت کننده ها باید به ستون یونی متصل شود، سفتنر به عنوان ستون با طول موثر 0.75hc طراحی و یک مقطع متشکل از سفت کننده ها و یک نوار از نوار ستون با عرض 12twc. عرض سفتنر با توجه به هندسه ستون متناسب و ارتفاع آن توصیه می شود که برابر با عمق کامل وب ستون باشد. جوش سفت کننده به ورق ستون و فلنج باید تفاوت بین HC و قدرت موجود در ستون وب را بیان کند. ضخامت سفت کننده توصیه می شود که بیشتر از عرض آن تقسیم بر 16 باشد.

مرحله 15. کنترل B eam برای بار غلیظ

پرتو پرتو باید برای بار متمرکز تحمیل شده از صفحه خمشی بررسی شود. نیروی متمرکز VB است که در مرحله 10 محاسبه شده است. طبق استاندارد طراحی، کنترل های مورد نیاز می توانند با استفاده از معادلات (91) تا (105) در مرحله 14 توضیح داده شوند. در این معادلات، lv باید با lh، طول جوشکاری افقی جوشکاری به پرتو. تمام پارامترهای هندسی پرتو به جای ابعاد ستون در معادلات استفاده می شود.

طراحی E xample

بخش HEA240 در سیستم SCBF همانطور که در شکل 18 نشان داده شده است استفاده می شود. پارامترهای اتصال آن به ستون پرتو پرتو با توجه به روش LRFD استاندارد AISC را تعیین می کند. مواد پرتو، ستون و برس ASTM A36 است. پیچ های ASTM A325 و الکترود E70 است.

خواص بخش:

مرحله 1. ظرفیت بارگیری اتصال

استحکام کششی: Pt = RyFyAg = 1.5 * 2400 * 76.8 * 10-3 = 276.5 تن

- مقاومت فشرده: 0

-بدون قابلیت فشرده سازی:

مرحله 2 . طراحی B OLT C onnection B etween E ND P lates

مرحله 3 . ابعاد صفحات پایان

ما تصمیم گرفتیم 16M24 را در 4 ردیف و 4 ستون بر اساس شکل 19 تنظیم کنیم.

در این شکل از کنترل های زیر کنترل می شود:

فاصله بین مراکز پیچ و مهره> 3d b = 3 * 2.4 = 7.2 سانتی متر

فاصله مراکز پیچ و مهره به لبه های صفحه 2d b = 2 * 2.4 = 4.8 سانتی متر

فاصله مرکز پیچ و مهره با لبه های ترمز> d b +1 . 2 c m = 2 . 4 + 1 . 2 = 3 . 6 سانتیمتر

عرض صفحه> bf + 2.5cm = 24 + 2.5 = 26.5 سانتی متر

در نهایت اندازه بشقاب 43cm (l) * 32.5cm (w) انتخاب شده است.

مرحله 4. ضخامت ورق های پایان

روش تورنتون

روش Krishnamurthy

ماری و مگ روش

این روش نمی تواند برای ترتیبات مورد نظر ما مورد استفاده قرار گیرد.

با توجه به روش Krishnamurthy دو صفحه پایان با ضخامت 35mm استفاده می شود.

مرحله 5. جوش براکت به انتهای آن

با توجه به توصیه های AISC برای اتصالات SCBF، جوش CJP برای اتصال فلنج های ترمز به پانل پایان استفاده می شود. جوش فلزی برای اتصال فلنج براکت به صورت زیر محاسبه می شود:

حداکثر اندازه جوش پذیری برابر با ضخامت وب 0.75 سانتی متر است بنابراین 1. اندازه 11 سانتی متر جوش در دسترس نیست. با این حال ما می توانیم جوش CJP را برای اتصال web brace به پایان دادن به صفحه و همچنین فلنج آن استفاده کنیم.

گام هفتم: سختگیران برای اتصال برس به پایه

با توجه به شکل 20، سفتنرها 1 و 3 برای این صفحه استفاده می شود. ارتفاع هر سفت کننده در شکل 20 نشان داده شده است. حداقل طول و ضخامت آنها به صورت زیر محاسبه می شود:

ضخامت سفتنر 1 توصیه می شود که برابر با یا بیشتر از web brace باشد، بنابراین یک صفحه 0.8cm استفاده می شود. برای سفتنر 3، یک ورق ضخامت 1.2 میلی متر استفاده می شود که برابر با ضخامت فلنج برس است. طول سفتنر 1 و 3 به ترتیب 20 سانتی متر و 10 سانتی متر انتخاب شده است. اندازه جوش سفتنر برای پایان دادن به صفحه می تواند بر اساس سختی گیرها و ضخامت صفحات پایان نیز تعیین شود. ما برای هر دوی آنها از جوش فولادی 0.8cm استفاده می کنیم.

مرحله 7 . ضخامت ورق Gusset

گام هشتم جوش ورق گالوانیزه به انتهای آن

M aximum اندازه جوش = 3cm وجود دارد

حداقل اندازه جوش = 0.8 سانتی متر

مرحله 9. پایه گسست پایه

دو جفت سفت کننده در مقابل سفتنر 2 استفاده می شود که در مرحله 6 استفاده می شود.

hst = (32.5-3) / 2 = 15cm

25 * 15 * 1.2cm سفتنر با ابعاد 0.8cm جوش استفاده خواهد شد d.

مرحله 10. جوشکاری ورق گالوانیزه به ستون و پرتو

با توجه به نیروهای محاسبه شده فوق، می توانیم اندازه مورد نیاز جوش را بین گلاس و پرتو و ستون محاسبه کنیم:

جوشکاری برای پرتو:

مرحله 11. ابعاد پلاستیکی Gusset

با توجه به ابعاد صفحات پایه، سفت کننده ها و صفحات خمشی و طول جوشکاری مورد نیاز بین صفحات تنظیم شده و پانل یا ستون، ابعاد صفحات خمشی در شکل 21 مشخص شده و در شکل 21 نشان داده شده است. پایان سفت کننده صفحات خمشی با حداقل فاصله 2tg از ورق برابر ورق. این مقدار در این مثال برابر 60 میلی متر است که در شکل 21 راضی است.



Scope

This procedure covers the design of H type vertical bracing connection to beam column joint in Ordinary Concentrically Braced Frames (OCBF) as well as Special Concentrically Braced Frames (SCBF).

Objective

This document will provide a unique methodology for designing of H type vertical bracing connection to the intersection of beam column in concentric braced frames. In this procedure it is assumed that the connection will be attached to the web or the flange of column. Two main categories of concentric braced frames, ordinary and special, are considered and the connection design method in these frames is investigated. The requirements for the design of connection are referred from two main standards: 1- National Building Code (NBC), Part 10, Design and Construction of Steel Structures, 1387 revision. 2- ANSI/AISC 360-10, Specification of Structural Steel Buildings and ANSI/AISC 340-10, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings.

Reference

All Specifications

National Building Code, Part 10, Design and Construction of Steel Structures, 1387

ANSI/AISC 360-10, Specification of Structural Steel Buildings

ANSI/AISC 341-10, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings

AISC Design Examples version 14.0, 2011

AISC Seismic Design Manual

ASCE/SEI 7-10 Minimum Design Loads for Buildings and Other Loads

AISC Steel Design Guide 4, Extended End-Plate Moment Connections, 2004

Definitions

Brace: The diagonal member of a frame which is designed to supply frame lateral stability in seismic or wind loads.

Gusset Plate: The plate which is used for connecting the brace to beam-column intersection.

Brace End Plate: The Plate which is welded to brace in steel structure construction factory.

Gusset End Plate: The Plate which is welded to gusset plate in steel structure construction factory.

Stiffener: Several plates are used in different locations of this connection as stiffeners. Their role is preventing local buckling and edge buckling of gusset plate, or control the bending of both end plates.

OCBF: Ordinary Concentric Braced Frame

SCBF: Special Concentric Braced Frame

Design Considerations

There are different ways for connecting H-Type braces to beam column joint. In this procedure, using bolted end plate is decided according to installation consideration. The brace will be connected through complete penetration welds to the brace end plate. The gusset is welded to beam flange and column web or flange as well. In addition, an end plate called gusset end plate will weld to gusset plate. These connections may be welded in the steel structure construction factory. During the installation of the steel structure in its permanent location, brace end plate will tighten to gusset end plate through high strength bolts. Figure 1 illustrates the different parts of this connection.

To design the mentioned connection, connection load capacity shall be calculated at first. After that, design of bolt connection between two end plates will be designed. Proportioning the dimensions of end plates and their welding to both brace and gusset plate are prominent issues that need special consideration. Furthermore, necessity of utilizing stiffener plates shall be checked for both end plates. Required welds of gusset plate to beam and column will dictate its dimensions. In addition, its thickness shall accommodate loads that gusset plate may carry. The design of required stiffeners for gusset plate and controlling the adequacy of beam and column for connecting the gusset will accomplish the matter.  Flowchart of different design steps is demonstrated in figure 2.

General Requirements

NBC Requirements

According to NBC standard, all the bolts utilized in SCBF systems shall be installed as pretensioned high strength bolts. Bolt holes shall be standard hole as well.

AISC Requirements

Bolts:

Bolt holes shall be standard or short-slotted holes perpendicular to the applied load.

All bolts shall be installed as pretensioned high strength bolts.

In the bolted connection used in this procedure, the load effects due to seismic are transferred by tension of bolts are compression bearing of end plates, so the connection surfaces are permitted to have coating with slip coefficient less than that of a Class A faying surface according to AISC-360.

Welds:

Filler metal of welds at beam to column connections for SCBF systems shall be demand critical according to specifications of table 1. In addition, the beam to column connection in the SCBF system shall be able to accommodate rotations as 0.025 rad. Otherwise, it should be designed for minimum of 1.1RyZbFy and 1.1*S(RyZcFy) in LRFD method and the same values divided by 1.5 for ASD one. In above equations Ry is ratio of the expected yield stress to the specified minimum yield stress. For ASTM A36 materials it is equal to 1.5 for hot-rolled sections and 1.3 for sections consist of plates. Zb and Zc are plastic section modulus of beam and column respectively. It should be noted that design of this connection is beyond the scope of this procedure.

Design Steps

Step 1. Connection Load Capacity

The first step for designing a connection, is determining its load capacity. Connection capacity in National Building Code (NBC) part 10 and AISC standards are as below:

NBC Standard

According to NBC, part 10, section 3, load capacity of brace connection in concentrically braced frames may be calculated according to following equations:

Special Concentrically Braced Frames (SCBF)

-Required Tensile Strength:

Minimum of the (a) and (b) as follow:

FyeAg in LRFD and 0.6FyeAg in ASD method

The maximum load effect that can be transferred to the brace according to the analysis

In above equations Fye is the expected yield strength equal to 1.5Fy and Ag is the gross cross-sectional area of the brace

-Required Flexural Strength:

1.1FyeZ in LRFD and 0.6*1.1FyeZ in ASD method. Z is plastic section modulus of the brace

Note: Brace connections that can withstand abovementioned tensile force and can accommodate the rotations associated with brace post-bucking deformations need not meet this requirement. Testing has demonstrated that where a single gusset plate is used, the rotation can be accommodated as long as the brace end is separated by at least two times the gusset thickness from a line perpendicular to the brace axis about which the gusset plate may bend unrestrained by the beam, column, or other brace joint (Fold Line). The condition is illustrated in figure 3.

Figure 3 – geometry of gusset plate for accommodation of post buckling rotations

-Required Compressive Strength:

1.25Pn for LRFD and 1.25FaAg for ASD method. In these equations Pn is nominal compressive strength and Fa is allowable compressive stress of brace section that will be calculated as follow:

Nominal Compressive Strength (Pn):

If maximum l=KL/r of brace is less than 4.71(E/Fy)0.5 :

If maximum l=KL/r of brace is more than 4.71(E/Fy)0.5 :

In these equations Fe is Euler buckling stress:

Allowable Compressive Stress (Fa):

If maximum l=KL/r of brace is less than 6440/(E/Fy)0.5 :

If maximum l=KL/r of brace is more than 6440/(Fy)0.5 :

(7)

Note: the brace length used for calculation of Fa or Pn shall not exceed the distance from brace end to brace end.

Ordinary Concentrically Braced Frames (OCBF)

The required strength for the connection is the minimum of (a) and (b) as follow:

FyAg in LRFD and 0.6FyAg in ASD method

The maximum load effect that can be transferred to the brace according to the analysis

AISC Standard

Special Concentrically Braced Frames (SCBF)

The required strength in tension, compression and flexure are as mentioned below. These required strengths are permitted to be considered independently without interaction.

-Required Tensile Strength:

Minimum of the (a) and (b) as follow:

RyFyAg in LRFD and RyFyAg/1.5 in ASD method

The maximum load effect that can be transferred to the brace according to the analysis

In above equations Ry is ratio of the expected yield stress to the specified minimum yield stress. For ASTM A36 materials it is equal to 1.5 for hot-rolled brace sections and 1.3 for braced sections consist of plates. If another material other than ASTM A36 is used please refer to Table A3.1 of ASCE-341-10. Ag is the gross cross-sectional area of the brace section.

-Required Flexural Strength:

1.1RyMp in LRFD and 1.1RyMp /1.5 in ASD method. Mp is nominal plastic flexural strength of brace section which can be calculated as ZFy.

Note: As it was noted in section 6.1.1, if the brace end is separated by at least two times the gusset thickness from the fold line that is indicated in figure 3, the connection can accommodate the rotations associated with brace post-bucking deformations and need not meet this requirement.

-Required Compressive Strength:

1.1RyFyAg or 1.1*1.4RyFcreAg which is lesser for LRFD and 1.1RyFyAg/1.5 or 1.1*1.4RyFcreAg/1.5 which is lesser for ASD method. In these equations Fcre is brace critical stress which can be calculated as follow:

If maximum l=KL/r of brace is less than 4.71(E/Fy)0.5 :

If maximum l=KL/r of brace is more than 4.71(E/Fy)0.5 :

In these equations Fe is Euler buckling stress:

Note: the brace length used for calculation of Fcre shall not exceed the distance from brace end to brace end.

Ordinary Concentrically Braced Frames (OCBF)

The required strength of connection is the load effect based on the amplified seismic load, but need not exceed the following:

-Required Tensile Strength:

RyFyAg in LRFD and RyFyAg/1.5 in ASD method

-Required Compressive Strength:

RyFyAg or 1.1*1.4RyFcreAg which is lesser for LRFD and RyFyAg/1.5 or 1.4RyFcreAg/1.5 which is lesser for ASD method.

Hereafter we will refer to Required Tensile Strength as Pt and to Required Compressive Strength as Pc. In addition, appropriate gusset plate detailing for accommodating the rotations associated with brace post-bucking deformations will be provided here, therefore in this procedure Required Flexural Strength is neglected.

Step 2. Design of Bolt Connection between End Plates

The bolted connection between brace and gusset end plates will be designed for connection required tensile strength (Pt) as follow:

NBC Standard Method

ASD:

Tensile strength of each bolt: Rt=FtAb

Number of required bolts: N=Pt/Rt

LRFD:

Tensile strength of each bolt: ∅Rnt=∅FntAb

Number of required bolts: N=Pt/∅Rnt

Ab is nominal unthreatened body area of bolt that is equal to πdb2/4 in which db is nominal diameter of the bolt. Ft and Fnt , allowable tensile strength and nominal strength of bolts respectively, can be calculated according to table 2. In this table, Fu is the specified minimum tensile strength of the bolt. ∅ is resistance factor for LRFD method and is equal to 0.75.

Table 2: Allowable tensile strength and nominal strength of bolts for NBC standard

AISC Standard Method

ASD:

Tensile strength of each bolt: Rn/Ω=FnAb/Ω

Number of required bolts: N=Pt/(Rn/Ω)

LRFD:

Tensile strength of each bolt: ∅Rn=∅FnAb

Number of required bolts: N=Pt/∅Rn

Ab is nominal unthreatened body area of bolt that is equal to πdb2/4 in which db is nominal diameter of the bolt. Fn , nominal strength of bolts, can be calculated according to table 3. Ω is safety factor for ASD method ad is equal to 2, as well; ∅ is resistance factor for LRFD method and is equal to 0.75.

Table 3: Nominal strength of bolts for AISC standard

Step 3. Dimensions of End Plates

The dimensions of both end plates i.e. gusset end plate and brace end plate will be determined according to number of required bolts that was calculated in step. 2 and required distances between them. In addition, the size of brace section shall be considered as well.

NBC Standard Bolt Distances

The distance between centers of bolts i.e. bolt gage ("g" in figure 4) and bolt pitch to adjacent row ("Pb" if figure 5) shall not be less than 3db in which the db is nominal diameter of the bolt. Furthermore, the distance between center of bolt and plate edges ("de" or "d'e" in figure 4) should be more than 2d.

Figure 4 – dimension between bolt centers according to NBC-part 10

AISC Standard Bolt Distances

According to AISC 360 the distance between centers of bolts i.e. bolt gage ("g" in figure 5) shall not be less than 3db in which the db is nominal diameter of the bolt. In addition the maximum value of g is limited to width of brace flange in accordance with AISC DG-4, as well. Bolt pitch to adjacent bolt row (Pb) will be more than 3db. The distance from center of bolt to edge of brace section i.e. Pfo and Pfi in figure 5 are recommended to be greater than db+12 mm for bolts up to 25mm diameter and db+18 mm for larger diameter bolts. Furthermore, the distance between center of bolt and plate edges ("de" or "d'e" in figure 5) should be more than 2db.

The width of end plate (bp in figure 5) is recommended to select as brace section flange width plus 25 mm. Obviously, the length of end plate is selected according to number of required bolt rows and standard distances between them.

Step 4. Thickness of End Plate

Several methods are recommended in different references for determination of end plate thickness. Among them, three methods are selected for design of end plate thickness: Thornton, Krishnamurthy and Murry and Meng. Each method has some limitations and benefits which will be discussed in follow.

Thornton Method

The gusset end plate thickness will be determined to can accommodate flexural moment which is provided from prying action of plate. Prying action and its related forces will be calculated based on Thornton method. This method is general and can be used for all kind of end plates with different bolt arrangements. However, the plate thickness calculated based on it will be greater than other two methods. Required parameters for this calculation are illustrated in figure 6. The thickness of gusset end plate will be considered equal to the gusset end plate.

In above-mentioned equations Pc and Pt are Compressive and tensile capacity of connection respectively. Af and Ag are flange area and gross area of brace section, Ft and Fnt are allowable tensile strength and nominal strength of bolts respectively according to step 2, n is number of bolt columns and dh is hole diameter which is calculated as db, bolt diameter, plus clearance. The hole clearance is noted as 2 mm in both AISC and NBC standards. It should be noted that in equation (13) four bolts are assumed to be located around the section flange; otherwise, F will be equal to T divided by number of mentioned bolts. After calculation of design flexural moment of end plate, its thickness is determined based on design method as follow:

ASD:

LRFD:

In these equations bb=bp/n. The equations are similar for both NBC and AISC standards.

Krishnamurthy Method

This approached is supported with some experimental tests which have been performed by Krishnamurthy. The calculation is based on determining the prying action force, but this force is not calculated in related equations explicitly. This technique can be used for all kind of end plates as well as previous one. Equations of the method are as below:

In above-mentioned equations Pc and Pt are Compressive and tensile capacity of connection respectively. Af , Aw and Ag are flange area, web area and gross area of brace section, Pfo is the distance from center of bolt to edge of brace section as shown in figure 6, db, is the bolt diameter. af is the size of weld between brace flange and end plate that will be determined in step 5. In addition, bf and bp are brace flange and end plate width respectively. After calculation of design flexural moment of end plate, its thickness is determined based equations (24) or (25) as well. Ca is constant parameter relevant to steel yield stress and type of bolt as table 4.

Table 4: Ca parameter for Krishnamurthy method

Murry and Meng Method (Yield Line Theory)

In this approach, the end plate strength is determined using yield line analysis. Yield line analysis can be performed by two different methods: the virtual work or energy method, and the equilibrium method. The virtual work method is the preferred method for analysis of steel plates and was used to develop the prediction equations for end plate strength. The virtual work method is an energy method that results in an upper bound solution for the plate strength. To determine the controlling yield line pattern for a plate, various yield line patterns must be considered. The pattern that produces the lowest failure load controls and is considered the lowest upper bound solution. The application of yield line theory to determine the strength of an end plate requires three basic steps: assumption of a yield line pattern, generation of equations for internal and external work, and solution of internal and external work equality.

As this method is widely discussed in "beam to column moment connection (to column flange extended end plate) procedure", for more detail and calculation equations, refer to "II-1550-913".

Step 5. Weld of Brace to its End Plate

The brace web to end-plate connection may be made using either fillet welds or complete joint penetration welds. The fillet welds should be sized to develop the full strength of the brace web in tension near the inside bolts. If the fillet weld size becomes large, a Complete Joint Penetration (CJP) weld may be more economical. The brace web to end-plate weld should be installed before brace flange to end-plate welds. This sequence is used to avoid inducing additional stresses in the brace flange to end-plate welds due to shrinkage of the web welds.

Complete Joint Penetration (CJP) groove weld is recommended for brace flange to end plate, especially in SCBF braces. For flanges thinner than 10mm fillet welds on both sides of flange is acceptable as well.  The CJP weld should be made such that the root of the weld is on the brace web side of the flange. The flange weld has a full depth 45-degree bevel and a minimal root opening. The root of the weld should be backed by a 8mm fillet weld installed on the web side of the flange. Most importantly, weld access holes in the brace web should not be used. Once the backing weld is installed, the root of the groove weld should be backgouged to solid weld metal and the groove weld placed. One exception to this procedure is welds in the area of the flange directly above the brace web; backgouging of the root is not required. This exception is necessary because, in the area above the brace web, the backing fillet weld is not present. A summary of the welding procedure is presented in figure 7.

If CJP weld is used for flange or web of the brace, no additional calculation is required; otherwise, the minimum size of fillet weld shall be determined as follow:

In above equations Pc and Pt are compressive and tensile capacity of connection respectively. Af , Aw and Ag are flange area, web area and gross area of brace section respectively. After calculation of flange and web forces, the size of weld will be calculated according to using standard.

NBC Standard Fillet Welds

ASD:

LRFD:

In these equations, af and aw are size of flange and web fillet welds to the end plate. FEXX is the filler metal classification strength, bf is the width of brace flange and d-2k is the net height of brace web. In addition, according to NBC standard, ϕ as the coefficient of welding process inspection shall be considered as per table 5.

Table 5: Inspection coefficient based on NBC standard

In addition to above recommendations, maximum weld size shall be limited to web or flange thicknesses in each case. Minimum size of fillet welds for connecting the brace section to end plate will be determined according to table 6.

Table 6: Minimum size of fillet welds based on NBC standard

AISC Standard Fillet Welds

ASD:

LRFD:

In these equations, af and aw are size of flange and web fillet welds to the end plate. FEXX is the filler metal classification strength, bf is the width of brace flange and d-2k is the height of brace web.

Additionally, maximum weld size shall be limited to web or flange thicknesses in each case. Minimum size of fillet welds for connecting the brace section to end plate will be determined according to table 7.

Table 7: Minimum size of fillet welds based on AISC standard

Step 6. Stiffeners for Brace to End Plate Connection

Three kinds of stiffeners are illustrated in figure 8 for brace end plate. According to AISC standard, utilizing stiffener 1 is recommended for all end plates. If the stiffener 1 is not used, the end plate portions above and below brace top and bottom flanges shall be checked for shear yielding and shear rupture. For more detail see reference 8. The minimum recommended thickness for this stiffener is equal to or more than brace web thickness.

In end plates that more than one row of bolts is required above or below the top and bottom flanges of brace, applying stiffener 2 is advisable; otherwise, the prying action equations and end plate thickness calculations in step 4 shall be revised. The thickness of this stiffener can be considered equal to stiffener 1.

CJP or fillet welds can be used for connecting stiffeners 1 and 2 to the brace and the end plate. Generally fillet weld is recommended here, especially for stiffeners thinner than 10 mm. maximum and minimum size of fillet welds will be determined according to step 5.

Stiffener 3 may be used for wide end plates in which more than one column of bolts are used in each side of brace web. The stiffener is extended from brace flange to end plate edge. The thickness of this stiffener is equal to brace flange one and CJP weld is applied for integration of it with brace flange. Welding of the stiffener to end plate is the same as stiffeners 1 and 2.

For all three types of mentioned stiffeners, the height of plate (hst) is determined based on the end plate geometry. Minimum length of each stiffener (lst) will be calculated according to equation (43):

In addition to above recommendations, thickness of all three kind of mentioned stiffeners shall be checked by equation (44) to prevent its local buckling.

To facilitate welding of the stiffener, the stiffener plates should be terminated at the brace flange and at the end of the end plate with landings approximately 25 mm long. The landings provide a consistent termination point for the stiffener plate and the welds. The stiffener should be clipped where it meets the brace flange and end plate to provide clearance between the stiffener and the brace flange weld. Figure 9 illustrates the recommended layout of the end plate stiffener geometry.

Step 7. Thickness of Gusset Plate

The thickness of gusset plate shall be determined to can accommodate tensile and compressive forces which were specified in step 1. As we need total length of gusset plate to control its buckling in compressive force, in this step the thickness will be determined based on tensile force. Furthermore, strength of plate against compressive buckling will be checked in step 12.

For both NBC and AISC standards the minimum thickness of gusset plate will be calculated in the line where it is attached to gusset end plate as follow:

ASD:

LRFD:

In these equations Pt is the tensile capacity of brace connection and lp is the length of gusset end plate.

Step 8. Welding of Gusset Plate to its End Plate

Welding of gusset plate to its end plate will be designed for maximum of tensile and compressive capacity of connection. Figure 10 is indicating this weld. As it was discussed in step 5, the size of weld shall not exceed the gusset plate or the end plate thickness. Based on design standard, NBC or AISC, tables 4 or 5 dictate the minimum size of this weld.

Figure 10 – welding the gusset to its end plate

NBC Standard Fillet Weld Design for Gusset to End Plate

ASD)

LRFD)

In equations (47) and (48), P is maximum of Pt and Pc, ag and lp are the size and the length of gusset to end plate fillet weld. FEXX is the filler metal classification strength, and ϕ is the coefficient of welding process inspection as per table 5.

AISC Standard Fillet Weld Design for Gusset to End Plate

ASD)

LRFD)

In equations (49) and (50), P is maximum of Pt and Pc, ag and lp are the size and the length of gusset to end plate fillet weld and FEXX is the filler metal classification strength.

Step 9. Gusset End Plate Stiffeners

Stiffeners 2 and 3 as were illustrated in figure 8 will be used as gusset plate stiffeners. The thickness of this stiffeners and their welding to gusset plate will be designed according to step 6 of this procedure.

Similar to brace end plate stiffeners, the height of gusset end plate stiffeners will be determined based on geometry of end plates. The length and thickness of stiffeners will be calculated with equations (43) and (44) as well.

Step 10. Gusset Plate Welding to Beam and Column

Four different methods are referred in different references for design of gusset plate welding to beam and columns. In this procedure Uniform Force Method which is developed by Thornton has been explained and utilized.

In the uniform method, it is preferred that the extension of the force which passes through gusset plate centroid coincide with the intersection point of beam and column as it is illustrated in figure 11. It requires that equation (51) satisfies for α and β which locate the gusset plate centroid.

In above equation, eB and ec are half of the height of beam and column sections according to figure 11. It should be noted that in the case that the gusset is connected to column web, the ec parameter is equal to zero. As there is two unknown parameters in equation (51) we should assume one of them and calculate the other. At the end of this step, it is required to re-check our assumptions for α and β.

Having calculated the geometric parameters of gusset plate, forces for design of gusset welding to beam and columns (HB, VB, HC and VC according to figure 12) will be determined based on equations (52) to (56).

In above-mentioned equation P is the maximum of Pc and Pt, compressive and tensile capacities of the brace connection.

NBC Standard Fillet Weld Design

Calculating the size of fillet weld for connection of gusset to beam:

ASD)

LRFD)

Calculating the size of fillet weld for connection of gusset to column web:

ASD)

LRFD)

In these equations, ah and av are size of gusset welds to the beam and the column respectively. As well, lh and lv are length of gusset welds to the beam and the column. FEXX is the filler metal classification strength. In addition, according to NBC standard, ϕ as the coefficient of welding process inspection shall be considered as per table 5.

It should be noted that maximum size of both column and beam welds shall not exceed the thickness of each connecting parts. The minimum size of welds may be checked by table 6.

AISC Standard Fillet Weld Design

Calculating the size of fillet weld for connection of gusset to beam:

ASD)

LRFD)

Calculating the size of fillet weld for connection of gusset to column web:

ASD)

LRFD)

In these equations, ah and av are size of gusset welds to the beam and the column respectively. As well, lh and lv are length of gusset welds to the beam and the column. FEXX is the filler metal classification strength. Please note that the maximum size of both column and beam welds shall not exceed the thickness of each connecting parts. The minimum size of welds may be checked by table 7.

Note: if the size of weld was not appropriate for connecting parts, we can change our assumption for α or β and re-calculate this step.

Step 11. Gusset Plate Dimensions

Considering the dimension of gusset end plate which was determined in step 3, dimensions of gusset end plate stiffeners in step 9 and length of gusset plate welds to beam and column, lh and lv , in step 10 the designer shall determine the gusset plate dimension. As it was emphasized in step 1 and illustrated in figure 3, the gusset end plate stiffeners shall be separated by at least two times the gusset thickness from a line perpendicular to the brace axis about which the gusset plate may bend unrestrained by the beam, column, or other brace joint (Fold Line). This condition is denotes in figure 13.

Step 12. Buckling of Gusset Plate

In step 7, the thickness of gusset plate, tg , was determined in a way that it can accommodate tensile strength of connection. For connection in SCBF systems, compressive strength of connection shall be checked in gusset plate as well. For this purpose, a column with lp width, tg thickness and lg height that are illustrated in figure 14 is considered.

Compressive strength of the column in figure 14 shall be greater than compressive capacity of connection according to following equations. In calculation of effective length (Klg/r) of the column, K is equal to 1.2 and r is equal to 0.3tg .

NBC Standard Buckling Design

ASD:

If l=Klg/r of column is less than 6440/(E/Fy)0.5 :

If l=Klg/r of column is more than 6440/(Fy)0.5 :

AISC Standard Buckling Design

In that Fcr can be calculated through equations (86) to (89).

If the gusset thickness was not capable to accommodate compressive force, tg shall be re-calculated in step 7 or a pair of stiffeners will be applied according to figure 15. The length of stiffeners and its location on the gusset plate will be decided according to limitations of step 11. In addition, the ratio of plate thickness to its height may be checked by equation (44). Minimum size of welding between the stiffeners and gusset plate follows the values in tables 5 and 6.

Step 13. Buckling of Gusset Plate Free Edges

Length of free edges of gusset plate, le1 and le2 according to figure 16, shall be checked by equation (90) to avoid plate local buckling in edges region. If the equation was not satisfied, a stiffener shall be used for each edge as it is shown in figure 16. The length of stiffeners will be decided according to limitations of step 11. In addition, the ratio of stiffener thickness to its height may be checked by equation (44).

Step 14. Control of Column for Concentrated Load

In frames that the gusset is attached to column web, special consideration shall be taken to control the web thickness for different modes of rupture. Although no specific control is determined in AISC or NBC, two pairs of stiffeners are recommended to be utilized as shown in figure 17. The dimension of stiffeners will be calculated based on column configuration and its thickness may be checked by equation (44). The stiffeners can be used to provide required length of gusset to column weld that was calculated in step 10 as well.

Where the gusset is connected to column flange, the controls for column flange and web against concentrated loads is required. Utilized force for this step is equal to HC that was introduced in step 10. According to design standard, following equations shall be controlled.

NBC Standard Concentrated Load Control

In above-mentioned equations, tfc, twc are column flange and web thickness, bfc is column flange width, dc is column section height, hc is clear height of column web that is equal to dc-2kc that kc is the fillet radius of column flange, lv is length of gusset plate connected to column flange and H is the net height of story. It should be noted that in equations (91) to (93) forces should be applied in kgf and dimensions in cm.

LRFD)

In above equations, all parameters are the same as ASD method. Cr is equal to 6.62*107 kgf/cm2.

If one of the equations (91) to (93) or (94) to (97) was not satisfied, a pair of stiffeners shall be connected to column web, the stiffener will be designed as a column with effective length of 0.75hc and a cross section composed of stiffeners and a strip of column web having a width of 12twc. The stiffener width will be proportioned according to column geometry and its height is recommended to be equal to full depth of column web. The stiffener welds to column web and flange shall transmit the difference between HC and existing strength of column web. The stiffener thickness is recommended to be greater than its width divided by 15.

AISC Standard Concentrated Load Control

ASD)

In above-mentioned equations, tfc, twc are column flange and web thickness, bfc is column flange width, dc is column section height, hc is clear height of web that is equal to dc-2kc that kc is the fillet radius of column flange, lv is length of gusset plate connected to column flange and H is the net height of story. It should be noted that in equations (91) to (93) forces should be applied in kgf and dimensions in cm. Cr is equal to 6.62*107 kgf/cm2.

If one of the equations (98) to (101) or (102) to (105) was not satisfied, a pair of stiffeners shall be connected to column web, the stiffener will be designed as a column with effective length of 0.75hc and a cross section composed of stiffeners and a strip of column web having a width of 12twc. The stiffener width will be proportioned according to column geometry and its height is recommended to be equal to full depth of column web. The stiffener welds to column web and flange shall transmit the difference between HC and existing strength of column web. The stiffener thickness is recommended to be greater than its width divided by 16.

Step 15. Control of Beam for Concentrated Load

The beam web should be checked for concentrated load imposed from gusset plate. The concentrated force is VB that was calculated in step 10. According to design standard, the required controls can be done utilizing equations (91) to (105) described in step 14. In these equations lv should be substituted by lh , the length of gusset horizontal welding to the beam. All the geometric parameters of beam will be used instead of column dimensions in the equations.

Design Example

A HEA240 section is used in a SCBF system as it is shown in figure 18. Determine the parameters of its connection to beam column joint according to LRFD method of AISC standard. Beam, Column and Brace material is ASTM A36. Bolts are ASTM A325 and electrode is E70.

Section Properties:

Step 1. Connection Load Capacity

-Required Tensile Strength: Pt=RyFyAg=1.5*2400*76.8*10-3=276.5 ton

-Required Flexural Strength: 0

-Required Compressive Strength:

Step 2. Design of Bolt Connection Between End Plates

Step 3. Dimension of End Plates

we have decided to arrange 16M24 in 4 rows and 4 columns according to figure 19.

Following distance controls are required in this figure:

Distance between bolts centers > 3db=3*2.4=7.2 cm

Distance of bolts centers to edges of plate >2db=2*2.4=4.8 cm

Distance of bolts center to brace edges > db+1.2cm=2.4+1.2=3.6 cm

Width of Plate > bf+2.5cm=24+2.5=26.5 cm

Finally the plate dimension is selected 43cm (l) * 32.5cm (w).

Step 4. Thickness of End Plates

Thornton Method

Krishnamurthy Method

Murry and Meng Method

This method cannot be used for our selected bolt arrangements.

According to Krishnamurthy Method two end plates with 35mm thickness will be used.

Step 5. Weld of Brace to its End Plate

According to AISC recommendation for SCBF braces, CJP weld will be used for connecting the brace flanges to its end plate. Fillet weld for connecting the brace flange will be calculated as below:

Maximum allowable weld size is equal to web thickness 0.75 cm; therefore 1.11cm weld size is not available. However we can use CJP weld for connecting the brace web to end plate as well as its flange.

Step 6. Stiffeners for Brace to End Plate Connection

According to figure 20 stiffeners 1 and 3 will be used for this end plate. The height of each stiffener is illustrated in figure 20. Minimum length and thickness of them will be calculated as follow:

Thickness of stiffener 1 is recommended to be equal to or more than brace web, so a 0.8cm plate will be used. For stiffener 3 a 1.2mm thickness plate will be utilized which is equal to brace flange thickness. Lengths of stiffener 1 and 3 are selected 20 cm and 10 cm respectively. The size of stiffener welds to end plate can be determined according to stiffeners and end plate thicknesses as well. We use 0.8cm fillet weld for both of them.

Step 7. Thickness of Gusset Plate

Step 8. Welding of Gusset Plate to its End Plate

Maximum weld size = 3cm

Minimum weld size = 0.8 cm

Step 9. Gusset End Plate Stiffeners

Two pairs of stiffeners are used in front of stiffener 2 which was utilized in step 6.

hst = (32.5-3)/2= 15cm

A 25*15*1.2cm stiffener with 0.8cm weld size will be used.

Step 10. Gusset Plate Welding to Beam and Column

According to above-calculated forces, we can calculate required size of welding between gusset and beam and column:

Welding to beam:

Step 11. Gusset Plate Dimensions

According to dimension of end plates, stiffeners on the gusset plate and the length of required welding between gusset plate and the beam or the column, the dimensions of gusset plate are determined and illustrated in figure 21. Special care shall be taken to separate end of gusset plate stiffeners with minimum distance of 2tg from plate fold line. This value is equal to 60 mm in this example which is satisfied in figure 21.


 برچسب ها: 

Instructions Of Designing HType Vertical Bracing In CBF Frames Based On AISC 360 AISC 341 and 10th National Building Code Of Iran With A Comprehensive Example

دستورالعمل طراحی بادبند قائم H شکل در قابهای CBF (به بال یا جان ستون) بر مبنای ضوابط AISC 360 AISC 341 و مبحث 10 مقررات ملی ساختمان همراه با ارائه یک مثال جامع

دستورالعمل طراحی

طراحی بادبند تیر

دستور العمل طراحی

خرید طراحی بادبند تیر

فروش طراحی بادبند تیر

طراحی بادبند قائم تیر

خرید دستورالعمل طراحی

فروش دستورالعمل طراحی

خرید دستور العمل طراحی

فروش دستور العمل طراحی

دریافت طراحی بادبند تیر

دانلود دستورالعمل طراحی

دریافت دستورالعمل طراحی

دانلود طراحی بادبند تیر

دانلود دستور العمل طراحی

دریافت دستور العمل طراحی

دستوالعمل طراحی بادبند تیر

خرید طراحی بادبند قائم تیر

فروش طراحی بادبند قائم تیر

دستورالعمل طراحی بادبند تیر

دستورالعمل طراحی بادبند تیر

دریافت طراحی بادبند قائم تیر

دستور العمل طراحی بادبند تیر

دانلود طراحی بادبند قائم تیر

طراحی بادبند قائم تیر به ستون

طراحی بادبند قائم تیر به ستون

خرید دستوالعمل طراحی بادبند تیر

فروش دستوالعمل طراحی بادبند تیر

دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر

خرید دستورالعمل طراحی بادبند تیر

خرید دستورالعمل طراحی بادبند تیر

فروش دستورالعمل طراحی بادبند تیر

فروش دستورالعمل طراحی بادبند تیر

دستور العمل طراحی بادبند قائم تیر

خرید دستور العمل طراحی بادبند تیر

دانلود دستوالعمل طراحی بادبند تیر

دریافت دستوالعمل طراحی بادبند تیر

فروش دستور العمل طراحی بادبند تیر

فروش طراحی بادبند قائم تیر به ستون

فروش طراحی بادبند قائم تیر به ستون

دریافت دستورالعمل طراحی بادبند تیر

خرید طراحی بادبند قائم تیر به ستون

خرید طراحی بادبند قائم تیر به ستون

دانلود دستورالعمل طراحی بادبند تیر

دانلود دستورالعمل طراحی بادبند تیر

دریافت دستورالعمل طراحی بادبند تیر

دانلود دستور العمل طراحی بادبند تیر

دریافت دستور العمل طراحی بادبند تیر

طراحی بادبند قائم تیر به ستون H Type

دانلود طراحی بادبند قائم تیر به ستون

دانلود طراحی بادبند قائم تیر به ستون

دریافت طراحی بادبند قائم تیر به ستون

دریافت طراحی بادبند قائم تیر به ستون

خرید دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر

فروش دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر

خرید دستور العمل طراحی بادبند قائم تیر

فروش دستور العمل طراحی بادبند قائم تیر

دانلود دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر

دریافت دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر

دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون

دانلود دستور العمل طراحی بادبند قائم تیر

دریافت دستور العمل طراحی بادبند قائم تیر

دستور العمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون

خرید طراحی بادبند قائم تیر به ستون H Type

فروش طراحی بادبند قائم تیر به ستون H Type

دانلود طراحی بادبند قائم تیر به ستون H Type

دریافت طراحی بادبند قائم تیر به ستون H Type

خرید دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون

فروش دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون

خرید دستور العمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون

فروش دستور العمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون

دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون H Type

دانلود دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون

دریافت دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون

دریافت دستور العمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون

دانلود دستور العمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون

خرید دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون H Type

فروش دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون H Type

دانلود دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون H Type

دریافت دستورالعمل طراحی بادبند قائم تیر به ستون H Type

فایل اکسل جامع طراحی دیوار حائل (با در نظر گرفتن نیروی زلزله)
فايل پيوست

تک فایل اکسل طراحی دیوار حائل (با در نظر گرفتن نیروی زلزله) دیوار حائل یا سازه نگهبان بنایی است که به منظور تحمل بارهای جانبی ناشی از خاکریز پشت دیوار، سازه ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 7500 تومان
 مشخصات کلی: 

گروه: اکسل طراحی

2 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیون تجهیزات افقی، قائم و پیت (Air Separation Units, Heat Exchangers, Drums, Pits...)
فايل پيوست

2 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیونهای تجهیزات: Air Separation Units, Heat Exchangers, Horizontal & Vertical Drums, Pits پالایشگاه ها و مجتمعهای پتروشیمی مجموعه هایی متشکل از تجهیزات گوناگون صنعتی هستند؛ تجهیزاتی ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 9500 تومان
 مشخصات کلی: 

گروه: اکسل طراحی

3 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیون های تجهیزات دینامیک: Compressors & Pumps (reciprocating & centrifugal), Oil-Water Skid
فايل پيوست

3 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیونهای تجهیزات دینامیک: Compressors & Pumps (reciprocating & centrifugal), Oil / Water Skid در ساخت یک مجتمع پتروشیمی تجهیزات متعددی مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان
 مشخصات کلی: 

گروه: اکسل طراحی

دستورالعمل جامع آشنایی با اصول طراحی سکوهای ثابت فلزی دریایی
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 25000 تومان

دستورالعمل کاربردی و گام به گام طراحی سازه های باز بتنی (پایپ رک ها) و فونداسیون
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 15000 تومان

دستورالعمل طراحی سازه های فولادی به روش DIRECT ANALYSIS METHOD بر اساس آئین نامه AISC با استفاده از نرم افزارهای SAP و ETABS
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان

دستورالعمل طراحی فونداسیون های تجهیزات ارتعاشی (چرخشی، رفت و برگشتی)ـفارسی
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان

دستورالعمل طراحی فونداسیون های تجهیزات ارتعاشی (چرخشی، رفت و برگشتی)ـانگلیسی
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان

دستورالعمل نحوه طراحی وصله ستون با استفاده از ورق جان و بال، بهمراه یک مثال جامع طراحی
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان

دستورالعمل نحوه استفاده از اطلاعات گزارشهای مکانیک خاک جهت پروژه های واقع در خشکی
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 2500 تومان

تقویت کننده ی شبه تفاضلی کلاس-AB برمبنای اینورتر CMOS برای کاربردهای HF
فايل پيوست

 Abstract This paper presents a CMOS inverter-based c1ass-AB pseudo differential amplifier for HF applications using new sim pIe rail-to-rail CMFB circuit. The proposed circuit em ploys two CMOS inverters and the ... [ ادامه مطلب ]

انتشارات: IEEE
پرداخت و دانلود قیمت: 5000 تومان

روش جاروب رو به عقب، برای حل پخش بار در شبکه های توزیع
فايل پيوست

Abstract A methodology for the analysis of radial or weakly meshed distribution systems supplying voltage dependent loads is here developed. The solution process is iterative and, at each step, loads are ... [ ادامه مطلب ]

انتشارات: IEEE
پرداخت و دانلود قیمت: 8000 تومان

بازسازی سه بعدی و تشخیص چهره با استفاده از ICA مبتنی بر هسته و شبکه های عصبی
فايل پيوست

Abstract Kernel-based nonlinear characteristic extraction and classification algorithms are popular new research directions in machine learning. In this paper, we propose an improved photometric stereo scheme based on improved kernel-independent component ... [ ادامه مطلب ]

انتشارات: IEEE
پرداخت و دانلود قیمت: 9000 تومان

جمع کننده کامل 1 بیتی زیر آستانه ای در فناوری تراشه هاى نیمه هادى اکسید فلزى تکمیلى65 نانومتری
فايل پيوست

 Abstract In this paper a new full adder (FA) circuit optimized for ultra low power operation is proposed. The circuit is based on modified XOR gates operated in the subthreshold region ... [ ادامه مطلب ]

انتشارات: IEEE
پرداخت و دانلود قیمت: 5000 تومان

اصول حسابداری مالیات بر ارزش افزوده :مفاهیم و موضوعات
فايل پيوست

Abstract The Value Added Tax Accounting (VATA) is one of those newly emerged concepts, which were emphasized much in the context of VISION 2020 by the industry, business, profession, academic, administration, ... [ ادامه مطلب ]

انتشارات: IEEE
پرداخت و دانلود قیمت: 3000 تومان

تئوری محدودیت ها؛ ارزیابی مقایسه ای
فايل پيوست

 Abstract The worldwide economic reorganisation of the last decade has regularly been accompanied by appeals to concepts of lean manufacturing and flexible systems. These generally imply a scaling of productive and ... [ ادامه مطلب ]

انتشارات: IEEE
پرداخت و دانلود قیمت: 5000 تومان

روابط میان رقابت، واگذاری، تغییر سیستم های مدیریت حسابداری و عملکرد: یک مدل مسیر
فايل پيوست

Abstract This paper is concerned with an empirical investigation into the relations among competition, delegation, management accounting and control systems (MACS) change and organizational performance. It follows a standard contingency type ... [ ادامه مطلب ]

انتشارات: IEEE
پرداخت و دانلود قیمت: 8000 تومان

تاثیر فناوری اطلاعات بر روی بازدهی شرکت حسابداری
فايل پيوست

 Abstract In recent years, information technology (IT) has played a critical role in the services provided by the public accounting industry. However, no empirical research has evaluated the impact of IT ... [ ادامه مطلب ]

انتشارات: IEEE
پرداخت و دانلود قیمت: 7000 تومان

روند همگرایی هیئت استاندارهای حسابداری بین المللی و هیئت استاندارهای حسابداری مالی و نیاز به آموزش حسابداری مبتنی بر مفهوم
فايل پيوست

 Abstract The increasing globalization of the U.S. economy drives interest in international accounting standards. In this respect, the convergence process between the International Accounting Standards Board (IASB) and the Financial Accounting ... [ ادامه مطلب ]

انتشارات: IEEE
پرداخت و دانلود قیمت: 4000 تومان

تاثیر مرحله چرخه عمر سازمانی بر استفاده از هزینه یابی مبتبی بر فعالیت
فايل پيوست

Abstract This paper investigates if the use of an activity-based cost-accounting system differs among firms in different organizational life cycle stages. We apply the Miller and Friesen [Miller, D., Friesen, P.H., ... [ ادامه مطلب ]

انتشارات: IEEE
پرداخت و دانلود قیمت: 9000 تومان

ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
ایمیل:
support.datasara[AT]gmail[دات]com

Copyright © 2018