การตรวจสอบตามมาตรฐานของชิ้นส่วนการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก (AISC)

CBFEM วิธี Component-Based Finite Element ผสมผสานข้อดีของวิธี Finite Element ทั่วไปและวิธี Component มาตรฐาน ความเค้นและแรงภายในที่คำนวณจากแบบจำลอง CBFEM ที่แม่นยำจะถูกนำไปใช้ในการตรวจสอบตามมาตรฐานของชิ้นส่วนทั้งหมด

ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นได้รับการตรวจสอบตามมาตรฐานตาม American Institute of Steel Construction (AISC) 360-16

การตรวจสอบตามมาตรฐานของแผ่นเหล็ก (AISC)

ความเค้นสมมูลที่ได้ (HMH, von Mises) และความเครียดพลาสติกจะถูกคำนวณบนแผ่นเหล็ก เมื่อถึงกำลังครากของเหล็ก (ในวิธี LRFD คูณด้วยตัวประกอบความต้านทานวัสดุ ϕ = 0.9 ในวิธี ASD หารด้วยตัวประกอบความปลอดภัยของวัสดุ Ω = 1.67 ซึ่งสามารถแก้ไขได้ใน Code setup) บนแผนภาพวัสดุแบบสองเส้นตรง จะทำการตรวจสอบความเครียดพลาสติกสมมูล ค่าขีดจำกัดที่ 5% ถูกแนะนำใน Eurocode (EN1993-1-5 App. C, Par. C8, Note 1) ค่านี้สามารถปรับเปลี่ยนได้ใน Code setup แต่การศึกษาการตรวจสอบความถูกต้องได้ดำเนินการสำหรับค่าที่แนะนำนี้

ชิ้นส่วนแผ่นเหล็กถูกแบ่งออกเป็นห้าชั้น และพฤติกรรมยืดหยุ่น/พลาสติกจะถูกตรวจสอบในแต่ละชั้น โปรแกรมจะแสดงผลลัพธ์ที่แย่ที่สุดจากทั้งหมด

วิธี CBFEM อาจให้ค่าความเค้นสูงกว่ากำลังครากเล็กน้อย สาเหตุมาจากความลาดเอียงเล็กน้อยของสาขาพลาสติกในแผนภาพความเค้น-ความเครียด ซึ่งใช้ในการวิเคราะห์เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของการคำนวณปฏิสัมพันธ์ ซึ่งไม่เป็นปัญหาสำหรับการออกแบบในทางปฏิบัติ ความเครียดพลาสติกสมมูลจะถูกเกินที่ความเค้นสูงกว่า และจุดต่อจะไม่ผ่านการตรวจสอบอยู่ดี

การตรวจสอบตามมาตรฐานของรอยเชื่อม (AISC)

รอยเชื่อมฟิลเลตได้รับการตรวจสอบตามมาตรฐาน AISC 360 - บทที่ J2 ความแข็งแรงของรอยเชื่อมร่อง CJP ถือว่าเท่ากับโลหะฐานและไม่ได้รับการตรวจสอบ

รอยเชื่อมฟิลเลต

กำลังออกแบบ ϕR_n และกำลังที่ยอมให้ R_n/Ω ของจุดต่อเชื่อมได้รับการประเมินในการตรวจสอบรอยเชื่อมของการเชื่อมต่อ

ϕ = 0.75    (การออกแบบด้วยปัจจัยแรงและความต้านทาน, LRFD, แก้ไขได้ใน Code setup)

Ω = 2.00    (การออกแบบด้วยกำลังที่ยอมให้, ASD, แก้ไขได้ใน Code setup)

กำลังที่ใช้ได้ของจุดต่อเชื่อมได้รับการประเมินตามมาตรฐาน AISC 360-16 – J2.4

R_n = F_nw A_we

F_nw = 0.6 F_EXX (1.0 + 0.5 sin^1.5θ )

โดยที่:

• F_nw – ความเค้นระบุของวัสดุรอยเชื่อม
• A_we – พื้นที่ประสิทธิผลของรอยเชื่อม
  • A_we = Lc*Th
• F_EXX – หมายเลขจำแนกประเภทอิเล็กโทรด กล่าวคือ กำลังดึงต่ำสุดที่กำหนด
• θ – มุมที่คำนวณระหว่างแกนตามยาวของรอยเชื่อมและทิศทางแรงลัพธ์ที่กระทำใน finite element ที่มีความเค้นสูงสุดของรอยเชื่อม

โปรดทราบว่าการเพิ่มกำลังตามทิศทางไม่ได้ใช้สำหรับรอยเชื่อมที่ขอบของหน้าตัดกลวงสี่เหลี่ยมถูกเชื่อมต่อ (AISC 360-16:2022 – J2.4.(2).

กำลังของโลหะฐานได้รับการประเมินหากเลือกตัวเลือกใน Code setup (กำลังของโลหะฐานที่หน้าหลอมรวม)

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-16 – J2.4 (J2-2)

โดยที่:

• F_nBM = 0.6 F_u – กำลังระบุของโลหะฐาน – AISC 360-16 – J4.2 (J4-4)
• \( A_{BM}=A_{we}\sqrt{2} \) – พื้นที่หน้าตัดของโลหะฐาน
• F_u – กำลังดึงต่ำสุดที่กำหนด

ค่าทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการตรวจสอบจะแสดงในตาราง

โดยที่:

• Xu – อิเล็กโทรดเชื่อมที่ใช้ 
• Th – ความหนาคอรอยเชื่อม (คำนวณจาก Ls)
• Ls – ขนาดขาเชื่อม (ผู้ใช้กำหนด)

• \(L\) – ความยาวรอยเชื่อมรวม
• \(L_c\) – ความยาวของ finite element รอยเชื่อมวิกฤต
• Loads – ผลของแรงกระทำวิกฤตสำหรับรอยเชื่อมที่พิจารณา
• \(F_n\) – แรงใน finite element รอยเชื่อมวิกฤต
• \(\phi\)Rn – กำลังต้านทานของรอยเชื่อม
• Ut – อัตราการใช้งานของ finite element รอยเชื่อมวิกฤต

แรง \(F_n\) และมุมรอยเชื่อม \(\theta\) ได้มาจากความเค้น \( \sigma_{\perp}, ,\ \tau_{\perp}, \, \tau_{\parallel}\) ความยาวและพื้นที่ประสิทธิผลของ finite element รอยเชื่อม ความเค้นเหล่านี้เป็นผลลัพธ์พื้นฐานของตัวแก้ finite element

ไดอะแกรมรอยเชื่อมแสดงความเค้นตามสูตรต่อไปนี้:

หากโลหะฐานถูกปิดใช้งาน (ใช้อิเล็กโทรดที่เข้าคู่กัน):

\[ \sigma = \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}} \]

หากโลหะฐานถูกเปิดใช้งาน (ไม่ใช้อิเล็กโทรดที่เข้าคู่กัน):

\[ \sigma = \max \left \{  \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}, \, \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{\sqrt{2} F_u / F_{EXX}} \right \} \]

หมายเหตุผู้ใช้: ใน IDEA StatiCa เมื่อกำหนดขนาดขาเชื่อมเป็น 0 จะใช้ค่าต่อไปนี้:

• สำหรับรอยเชื่อมฟิลเลตด้านเดียว ความหนาคอรอยเชื่อมเท่ากับแผ่นที่เชื่อมต่อที่บางกว่า
• สำหรับรอยเชื่อมฟิลเลตสองด้าน ความหนาคอรอยเชื่อมเท่ากับครึ่งหนึ่งของแผ่นที่เชื่อมต่อที่บางกว่า

รอยเชื่อมร่อง CJP

ตาราง J2.5 ของข้อกำหนด AISC ระบุเงื่อนไขการรับแรงสี่ประการที่อาจเกี่ยวข้องกับรอยเชื่อมร่อง และแสดงให้เห็นว่ากำลังของจุดต่อถูกควบคุมโดยโลหะฐาน หรือแรงไม่จำเป็นต้องพิจารณาในการออกแบบรอยเชื่อมที่เชื่อมต่อชิ้นส่วน ดังนั้น เมื่อรอยเชื่อมร่องแบบเจาะทะลุสมบูรณ์ (CJP) ทำด้วยโลหะเติมที่มีกำลังเข้าคู่กัน กำลังของการเชื่อมต่อจะถูกควบคุมโดยโลหะฐาน และไม่จำเป็นต้องตรวจสอบกำลังของรอยเชื่อม

รอยเชื่อมร่อง PJP

กำลังออกแบบ ϕR_n และกำลังที่ยอมให้ R_n/Ω ของรอยเชื่อมร่อง PJP ถูกกำหนดตามมาตรฐาน AISC 360-22 – ตาราง J2.5) โดยสมมติกรณีอนุรักษ์นิยมที่สุด – ประเภทแรงกระทำโดยแรงเฉือน 

ϕ = 0.75    (การออกแบบด้วยปัจจัยแรงและความต้านทาน, LRFD, แก้ไขได้ใน Code setup)

Ω = 2.00    (การออกแบบด้วยกำลังที่ยอมให้, ASD, แก้ไขได้ใน Code setup)

กำลังที่ใช้ได้ของจุดต่อเชื่อมได้รับการประเมินตามมาตรฐาน AISC 360-16 – J2.4

R_n = F_nw A_we

โดยที่:

• F_nw = 0.6 F_EXX – ความเค้นระบุของวัสดุรอยเชื่อม
• A_we – พื้นที่ประสิทธิผลของรอยเชื่อม
  • A_we = L_c E 
• F_EXX – หมายเลขจำแนกประเภทอิเล็กโทรด กล่าวคือ กำลังดึงต่ำสุดที่กำหนด
• L_c – ความยาวของ finite element รอยเชื่อมวิกฤต
• E – คอประสิทธิผลของรอยเชื่อม PJP

กำลังของโลหะฐานได้รับการประเมินหากเลือกตัวเลือกใน Code setup (กำลังของโลหะฐานที่หน้าหลอมรวม)

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-22 – J2.4 (J4)

โดยที่:

• F_nBM = 0.6 F_u – กำลังระบุของโลหะฐาน – AISC 360-22 – J4.2 (J4-4)
• \( A_{BM}=A_{we} \) – พื้นที่หน้าตัดของโลหะฐานที่สมมติให้เท่ากับพื้นที่ประสิทธิผลของรอยเชื่อม
• F_u – กำลังดึงต่ำสุดที่กำหนดของโลหะฐาน

การตรวจสอบตามมาตรฐานของสลักเกลียวและสลักเกลียวอัดแรง (AISC)

แรงในสลักเกลียวถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ด้วยวิธี Finite Element แรงดึงรวมถึงแรงงัด ความต้านทานของสลักเกลียวถูกตรวจสอบตาม AISC 360 - บทที่ J3

สลักเกลียว

ความแข็งแรงรับแรงดึงและแรงเฉือนของสลักเกลียว

ความแข็งแรงรับแรงดึงหรือแรงเฉือนในการออกแบบ ϕR_n และความแข็งแรงรับแรงดึงหรือแรงเฉือนที่ยอมให้ R_n/Ω ของสลักเกลียวแบบขันแน่นพอดีถูกกำหนดตามสภาวะขีดจำกัดของการแตกร้าวจากแรงดึงและการแตกร้าวจากแรงเฉือนดังนี้:

R_n = F_nA_b

ϕ = 0.75    (LRFD, แก้ไขได้ใน Code setup)

Ω = 2.00    (ASD, แก้ไขได้ใน Code setup)

โดยที่:

A_b – พื้นที่หน้าตัดเล็กสุดของสลักเกลียวหรือชิ้นส่วนที่มีเกลียว (ไม่รวมเกลียว)

F_n – ความเค้นดึงระบุ F_nt หรือความเค้นเฉือนระบุ F_nv จากตาราง J3.2

ความแข็งแรงรับแรงดึงที่ต้องการรวมถึงแรงดึงใดๆ ที่เกิดจากแรงงัดอันเนื่องมาจากการเสียรูปของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ

แรงดึงและแรงเฉือนรวมกันในการเชื่อมต่อแบบรับแรงกด

ความแข็งแรงรับแรงดึงที่ยอมให้ของสลักเกลียวที่รับแรงดึงและแรงเฉือนรวมกันถูกกำหนดตามสภาวะขีดจำกัดของการแตกร้าวจากแรงดึงและแรงเฉือนดังนี้:

R_n = F'_nt A_b    (AISC 360-16 J3-2)

ϕ = 0.75    (LRFD, แก้ไขได้ใน Code setup)

Ω = 2.00    (ASD, แก้ไขได้ใน Code setup)

\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} F_{nt}}{\phi F_{nv}} \)   (AISC 360-16 J3-3a LRFD)

\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} \Omega F_{nt}}{F_{nv}} \)    (AISC 360-16 J3-3b ASD)

โดยที่:

• F'_nt – ความเค้นดึงระบุที่ปรับแก้เพื่อรวมผลของความเค้นเฉือน
• F_nt – ความเค้นดึงระบุจากตาราง J3.2 ของ AISC 360-16
• F_nv – ความเค้นเฉือนระบุจากตาราง J3.2 ของ AISC 360-16
• f_rv – ความเค้นเฉือนที่ต้องการโดยใช้การรวมแรงกระทำแบบ LRFD หรือ ASD ความเค้นเฉือนที่ยอมให้ของตัวยึดต้องมีค่าเท่ากับหรือมากกว่าความเค้นเฉือนที่ต้องการ f_rv

ความแข็งแรงรับแรงกดที่รูสลักเกลียว

ความแข็งแรงรับแรงกดที่ยอมให้ ϕR_n และ R_n/Ω ที่รูสลักเกลียวถูกกำหนดสำหรับสภาวะขีดจำกัดของแรงกดดังนี้:

ϕ = 0.75    (LRFD, แก้ไขได้ใน Code setup)

Ω = 2.00    (ASD, แก้ไขได้ใน Code setup)

ความแข็งแรงรับแรงกดระบุของวัสดุที่เชื่อมต่อ R_n ถูกกำหนดดังนี้:

สำหรับสลักเกลียวในการเชื่อมต่อที่มีรูมาตรฐาน:

R_n = 1.2 l_c t F_u ≤ 2.4 d t F_u    (AISC 360-16 J3-6a, J3-6a, c)

สำหรับสลักเกลียวในการเชื่อมต่อที่มีรูแบบสล็อต:

R_n = 1.0 l_c t F_u ≤ 2.0 d t F_u    (AISC 360-16 J3-6a, J3-6e, f)

โดยที่:

• F_u – ความแข็งแรงรับแรงดึงขั้นต่ำที่ระบุของวัสดุที่เชื่อมต่อ
• d – เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสลักเกลียว
• l_c – ระยะว่างในทิศทางของแรง ระหว่างขอบรูและขอบรูที่อยู่ติดกันหรือขอบของวัสดุ
• t – ความหนาของวัสดุที่เชื่อมต่อ

สลักเกลียวอัดแรง

ความต้านทานการลื่นในการออกแบบของสลักเกลียวอัดแรงชั้น A325 หรือ A490 โดยรวมผลของแรงดึง Ft

แรงอัดแรงที่ใช้ตาม AISC 360-10 ตาราง J3.1

T_b = 0.7 f_ub A_s

ความต้านทานการลื่นในการออกแบบต่อสลักเกลียวหนึ่งตัว AISC 360-10 ข้อ J3.8

R_n = k_SC μ D_u h_f T_b n_s

อัตราการใช้งานในแรงเฉือน [%]:

U_ts = V / ϕR_n    (LRFD)

U_ts = Ω V / R_n    (ASD)

โดยที่:

• A_s – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักเกลียว
• f_ub – ความแข็งแรงรับแรงดึงสูงสุด
• \( k_{SC}=1-\frac{F_t}{D_u T_b n_b} \)   – ตัวประกอบสำหรับแรงดึงและแรงเฉือนรวมกัน (LRFD) (J3-5a)
• \( k_{SC}=1-\frac{1.5 F_t}{D_u T_b n_b} \)     – ตัวประกอบสำหรับแรงดึงและแรงเฉือนรวมกัน (ASD) (J3-5b)
• μ – ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเฉลี่ย แก้ไขได้ใน Code setup
• D_u = 1.13 – ตัวคูณที่สะท้อนอัตราส่วนของแรงอัดแรงสลักเกลียวเฉลี่ยที่ติดตั้งจริงต่อแรงอัดแรงขั้นต่ำที่ระบุ
• h_f = 1.0 – ตัวประกอบสำหรับแผ่นรอง
• n_s – จำนวนผิวสัมผัสแรงเสียดทาน การตรวจสอบคำนวณสำหรับแต่ละผิวสัมผัสแยกกัน
• V – แรงเฉือนที่กระทำบนสลักเกลียว
• ϕ = 1.0 – ตัวประกอบความต้านทานสำหรับรูขนาดมาตรฐาน (LRFD) แก้ไขได้ใน Code setup
• ϕ = 0.7 – ตัวประกอบความต้านทานสำหรับรูแบบสล็อต (LRFD)
• Ω = 1.5 – ตัวประกอบความต้านทานสำหรับรูขนาดมาตรฐาน (ASD) แก้ไขได้ใน Code setup
• Ω = 2.14 – ตัวประกอบความต้านทานสำหรับรูแบบสล็อต (ASD)

การตรวจสอบตามมาตรฐานของบล็อกคอนกรีต (AISC)

คอนกรีตใต้แผ่นฐานถูกจำลองด้วยดินฐานรากแบบ Winkler ที่มีความแข็งสม่ำเสมอ ซึ่งให้ค่าความเค้นสัมผัส ค่าความเค้นเฉลี่ยที่บริเวณรับแรงที่สัมผัสกับแผ่นฐานจะถูกใช้สำหรับการตรวจสอบแรงอัด

Concrete รับแรงอัด

การออกแบบ Concrete กำลังรับแรงรองรับในการอัดถูกออกแบบตาม AISC 360-16 หมวด J8 เมื่อพื้นผิวรองรับของ Concrete มีขนาดใหญ่กว่าแผ่นฐาน กำลังรับแรงรองรับในการออกแบบถูกกำหนดเป็น

\[ f_{p(max)}=0.85 f_c \sqrt{\frac{A_2}{A_1}} \le 1.7 f'_c \]

โดยที่:

• f'_c – กำลังอัดของ Concrete
• A₁ – พื้นที่แผ่นฐานที่สัมผัสกับพื้นผิว Concrete (พื้นที่ผิวบนของรูปทรงกรวยตัด)
• A₂ – พื้นผิวรองรับของ Concrete (พื้นที่ล่างของรูปทรงกรวยตัดที่มีรูปทรงเรขาคณิตคล้ายกัน โดยมีความลาดชัน 1 แนวดิ่งต่อ 2 แนวนอน)

การประเมิน Concrete ในการรับแรงรองรับมีดังนี้

σ ≤ ϕ_c f_p(max) สำหรับ LRFD

σ ≤ f_p(max) / Ω_c สำหรับ ASD

โดยที่:

• σ – ความเค้นอัดเฉลี่ยใต้แผ่นฐาน
• ϕ_c = 0.65 – ตัวประกอบความต้านทานสำหรับ Concrete
• Ω_c = 2.31 – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับ Concrete

การถ่ายแรงเฉือน

แรงเฉือนสามารถถ่ายได้ผ่านหนึ่งในตัวเลือกเหล่านี้:

• เดือยรับแรงเฉือน,
• แรงเสียดทาน,
• สลักยึดฐาน

เดือยรับแรงเฉือน

มีเฉพาะ LRFD เท่านั้น แรงเฉือนถูกถ่ายผ่านเดือยรับแรงเฉือน จำเป็นต้องตรวจสอบ Concrete รับแรงรองรับ และหากไม่มีการจัดเหล็กเสริมเพื่อพัฒนากำลังที่ต้องการ ต้องตรวจสอบการแตกหักของ Concrete ด้วย

กำลังรับแรงรองรับ ของเดือยรับแรงเฉือนต่อ Concrete ถูกกำหนดตาม ACI 349-01 – B.4.5 และ ACI 349-01 RB11 เป็น:

ϕP_br = ϕ 1.3 f'_c A₁ + ϕ K_c (N_y – P_a)

โดยที่:

• ϕ = 0.7 – ตัวประกอบลดกำลังสำหรับการรับแรงรองรับบน Concrete ตาม ACI 349
• f'_c – กำลังอัดของ Concrete
• A₁ – พื้นที่ฉายของเดือยรับแรงเฉือนที่ฝังในทิศทางของแรง ไม่รวมส่วนของเดือยที่สัมผัสกับวัสดุรองพื้นเหนือชิ้นส่วน Concrete
• K_c = 1.6 – สัมประสิทธิ์การจำกัด
• N_y = n A_se F_y – กำลังครากของสลักที่รับแรงดึง
• P_a – แรงแกนภายนอก

กำลังต้านทานการแตกหักของ Concrete ของเดือยรับแรงเฉือนตาม ACI 349 – B11 คือ:

\[ \phi V_{cb} = A_{Vc} 4 \phi \sqrt{f'_c} \]

โดยที่:

• ϕ = 0.85 – ตัวประกอบลดกำลังสำหรับแรงเฉือนตาม ACI 349
• A_Vc – พื้นที่ความเค้นประสิทธิผลที่กำหนดโดยการฉายระนาบ 45° จากขอบรับแรงของเดือยรับแรงเฉือนไปยังพื้นผิวอิสระในทิศทางของแรงเฉือน โดยไม่รวมพื้นที่รับแรงของเดือยรับแรงเฉือนออกจากพื้นที่ฉาย

หากการตรวจสอบความต้านทานการแตกหักของ Concrete ใน Code setup ถูกปิดใช้งาน ผู้ใช้จะได้รับค่าแรงที่ต้องถ่ายผ่าน Concrete เสริมเหล็ก

แรงเสียดทาน

แรงเฉือนถูกถ่ายผ่านแรงเสียดทาน กำลังต้านทานแรงเฉือนถูกกำหนดเป็น:

ϕ_c V_r = ϕ_c μ C    (LRFD)

V_r / Ω_c =μ C / Ω_c    (ASD)

โดยที่:

• ϕ_c = 0.65 – ตัวประกอบความต้านทาน (LRFD)
• Ω_c = 2.31 – ตัวประกอบความปลอดภัย (ASD)
• μ = 0.4 – สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างแผ่นฐานและ Concrete (ค่าที่แนะนำ 0.4 ใน AISC Design guide 7 – 9.2 และ ACI 349 – B.6.1.4 สามารถแก้ไขได้ใน Code setup)
• C – แรงอัด

สลักยึดฐาน

หากแรงเฉือนถูกถ่ายผ่านสลักยึดฐานเท่านั้น แรงเฉือนที่กระทำต่อสลักแต่ละตัวจะถูกกำหนดโดย FEA และสลักยึดฐานจะถูกประเมินตาม ACI 318-14 ตามที่อธิบายในบทต่อไปนี้

การจัดวางรายละเอียดของสลักเกลียวและรอยเชื่อม (AISC)

สลักเกลียว

ระยะห่างขั้นต่ำระหว่างสลักเกลียวและระยะจากศูนย์กลางสลักเกลียวถึงขอบของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อจะถูกตรวจสอบ ระยะห่างขั้นต่ำ 2.66 เท่า (แก้ไขได้ใน Code setup) ของเส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียวระหว่างศูนย์กลางสลักเกลียวจะถูกตรวจสอบตาม AISC 360-16 – J.3.3 ระยะขั้นต่ำจากศูนย์กลางสลักเกลียวถึงขอบของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อจะถูกตรวจสอบตาม AISC 360-16 – J.3.4 โดยค่าต่างๆ อยู่ใน Table J3.4 และ J3.4M

รอยเชื่อม

ขนาดรอยเชื่อมขั้นต่ำและขั้นสูง และความยาวที่เพียงพอของรอยเชื่อมจะถูกตรวจสอบ

ขนาดรอยเชื่อมสูงสุดจะถูกตรวจสอบตาม AISC 360-16 – J2.2b สำหรับแผ่นเหล็กที่ขนานกับแผ่นเหล็กที่เชื่อมด้วยรอยเชื่อมฟิลเลตแบบขอบถึงผิว

• สำหรับความหนาแผ่นเหล็กน้อยกว่า 1/4 in ขนาดรอยเชื่อมไม่ควรเกินความหนาของแผ่นเหล็ก
• สำหรับความหนาแผ่นเหล็กเท่ากับหรือมากกว่า 1/4 in ขนาดรอยเชื่อมไม่ควรเกินความหนาของแผ่นเหล็ก −1/16 in

ตัวอย่างรอยเชื่อมที่มีการตรวจสอบความหนาสูงสุดแสดงในรูปต่อไปนี้

ขนาดขั้นต่ำของรอยเชื่อมฟิลเลตจะถูกตรวจสอบตาม Table J2.4:

• สำหรับ \(t_p \le 1/4\,\textrm{in}\) ขนาดรอยเชื่อมควรมากกว่าหรือเท่ากับ 1/8 in
• สำหรับ \(1/4\,\textrm{in}< t_p \le 1/2\,\textrm{in}\) ขนาดรอยเชื่อมควรมากกว่าหรือเท่ากับ 3/16 in
• สำหรับ \(1/2\,\textrm{in}< t_p \le 3/4\,\textrm{in}\) ขนาดรอยเชื่อมควรมากกว่าหรือเท่ากับ 1/4 in
• สำหรับ \(3/4\,\textrm{in}< t_p\) ขนาดรอยเชื่อมควรมากกว่าหรือเท่ากับ 5/16 in

โดยที่ \(t_p\) คือความหนาของแผ่นเหล็กที่บางกว่า

ความยาวขั้นต่ำของรอยเชื่อมฟิลเลตไม่ควรน้อยกว่าสี่เท่าของขนาดรอยเชื่อมตาม J2.2b (c)

ความหนาคอประสิทธิผลขั้นต่ำของรอยเชื่อมร่อง PJP จะถูกกำหนดตาม AISC 360-22 – Table J2.3:

พุก

ระยะห่างระหว่างพุกควรมากกว่าสี่เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางพุกตาม ACI 318-14 – 17.7.1

ระยะขั้นต่ำจากขอบแผ่นเหล็กให้ปฏิบัติตามกฎเดียวกับสลักเกลียว

การจำแนกประเภทจุดต่อโครงสร้างเหล็ก (AISC)

จุดต่อถูกจำแนกประเภทตามความแข็งของจุดต่อเป็น:

• แข็ง – จุดต่อที่มีการเปลี่ยนแปลงมุมระหว่างชิ้นส่วนน้อยมากจนไม่มีนัยสำคัญ
• กึ่งแข็ง – จุดต่อที่ถือว่ามีความสามารถในการต้านทานการดัดในระดับที่เชื่อถือได้และทราบค่า
• Simple – จุดต่อที่ไม่เกิดโมเมนต์ดัด

จุดต่อถูกจำแนกประเภทตามคำอธิบายใน AISC 360-16, Cl. B3.4.

• แข็ง – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \ge 20 \)
• กึ่งแข็ง – \( 2 < \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} < 20 \)
• Simple – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \le 2 \)

โดยที่:

• S_j,ini – ความแข็งเริ่มต้นของจุดต่อ โดยถือว่าความแข็งของจุดต่อเป็นเชิงเส้นจนถึง 2/3 ของ M_j,Rd
• L_b – ความยาวทางทฤษฎีของชิ้นส่วนที่วิเคราะห์
• E – โมดูลัสความยืดหยุ่นของ Young
• I_b – โมเมนต์ความเฉื่อยของชิ้นส่วนที่วิเคราะห์
• M_j,Rd – ค่าการออกแบบความต้านทานโมเมนต์ของจุดต่อ

การออกแบบตามความสามารถรับแรง (AISC)

การออกแบบตามความสามารถรับแรงเป็นส่วนหนึ่งของการตรวจสอบแผ่นดินไหว และช่วยให้มั่นใจว่าจุดต่อมีความสามารถในการเสียรูปที่เพียงพอ

วัตถุประสงค์ของการออกแบบตามความสามารถรับแรงคือการยืนยันว่าอาคารมีพฤติกรรมเหนียวที่ควบคุมได้ เพื่อหลีกเลี่ยงการพังทลายในแผ่นดินไหวระดับการออกแบบ คาดว่า Plastic hinge จะเกิดขึ้นในชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน และชิ้นส่วนที่ไม่กระจายพลังงานทั้งหมดของจุดต่อต้องสามารถถ่ายแรงได้อย่างปลอดภัยอันเนื่องมาจากการครากในชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน ชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานโดยทั่วไปคือคานในโครงต้านทานโมเมนต์ แต่อาจเป็นแผ่นปลายก็ได้ ไม่ใช้ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน ตัวประกอบสองตัวถูกกำหนดให้กับกำลังครากของชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน:

• R_y – อัตราส่วนของกำลังครากที่น่าจะเป็นต่อกำลังครากขั้นต่ำ – AISC 341-16 – Table A3.1; แก้ไขได้ในวัสดุ
• \( C_{pr}=\frac{F_y+F_u}{2\bullet F_y} \le 1.2 \) – ตัวประกอบการแข็งตัวจากความเครียด

กำลังสูงสุดของชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานถูกเพิ่มขึ้นด้วยตัวประกอบ R_t – อัตราส่วนของกำลังดึงที่น่าจะเป็นต่อกำลังดึงขั้นต่ำ – AISC 341-16 – Table A3.1; แก้ไขได้ในวัสดุ

ไดอะแกรมวัสดุถูกปรับเปลี่ยนตามรูปต่อไปนี้:

กำลังที่เพิ่มขึ้นของชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานช่วยให้สามารถป้อนแรงกระทำที่ทำให้ Plastic hinge เกิดขึ้นในชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน ในกรณีของโครงต้านทานโมเมนต์และคานเป็นชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน คานควรถูกกระทำโดย M_y = C_prR_yF_yZ_pl,y และแรงเฉือนที่สอดคล้องกันV_z = –2 M_y / L_h, โดยที่:

• F_y – กำลังครากลักษณะเฉพาะ
• Z_pl,y – โมดูลัสหน้าตัดพลาสติก
• L_h – ระยะห่างระหว่าง Plastic hinge บนคาน

ในกรณีของจุดต่อที่ไม่สมมาตร คานควรถูกกระทำโดยทั้งโมเมนต์ดัดบวกและลบ พร้อมกับแรงเฉือนที่สอดคล้องกัน

แผ่นของชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานถูกยกเว้นจากการตรวจสอบ