Übersicht

Eine Scherverbindung ist eine Verbindung, die die Übertragung von Scherkräften zwischen zwei Elementen ermöglicht. Es ist eine Verbindung mit reiner Normalkraftbelastung (Zuggelenk), reine Scherbelastung, oder Kombination von Normal- und Scherkraft. Scherverbindungen sind im Allgemeinen die am häufigsten verwendeten Verbindungen. Sie werden normalerweise verwendet, um Balken mit anderen Balken oder Säulen zu verbinden. Solche Verbindungen übertragen Scherung, mit minimaler Drehsicherung, im Gegensatz zu Momentverbindungen. Dies kann dazu beitragen, die Abhängigkeit von Momentverbindungen zu verringern, die oft komplexer und kostspieliger sind. Scherverbinder werden normalerweise in Stahlkonstruktionen verwendet, wie Eisenbahnbrücken, Deckplatte, U-Bahn-Bahnsteige, etc... Hier sind einige Arten der Scherverbindungen:
  • Winkelverbindung (Bild 1)
  • Einplattenanschluss
  • WT-Verbindung
  • Sitzverbindung
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Bild 1. Beispiel einer Einzelwinkel-Scherverbindung
Eine der häufigsten Arten von Scherverbindungen sind die Winkel- / Plattenverbindungen, die entweder eine Winkelhalterung oder eine Platte verwenden, um den Flansch des Elternteils mit der Bahn des untergeordneten Elements zu verbinden. Scherverbindungen halten nicht viel Momentkräften stand, da sie sich etwas locker drehen können. Wenn die Verbindungen zur Drehung zugelassen sind, Die Verbindungen sollen nur Scherkräften widerstehen. Deshalb, Sie sind als Scherkonnektionen ausgelegt. Dies ist einer der Hauptunterschiede zwischen einer Scher- und einer Momentverbindung. Es ist anzumerken, dass geschweißte Scherverbindungen höheren Momentbelastungen standhalten als verschraubte.

Schritte zum Design

In diesem Abschnitt, Wir werden über einzelne Platte diskutieren (flaches Ende) Scherverbindungen (Bild 2). Lamellenplattenverbindungen sind wirtschaftlich herzustellen und einfach zu montieren. Diese Verbindungen sind auch beliebt, da sie die schnellsten Verbindungen sein können, um das Problem der gemeinsamen Schrauben in zweiseitigen Verbindungen zu errichten und zu überwinden.
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Bild 2. Einzelplattenscherverbindung
Das Verhalten von Einzelplattenscherverbindungen wird durch die Stützbedingungen beeinflusst, die idealisiert sind, entweder flexibel oder starr zu sein. Wenn der Balken von einem idealen flexiblen Träger wie einem Balken getragen wird, das ist torsionsfrei, dann wird die Balkenenddrehung vollständig durch Drehen des Trägers aufgenommen. Wenn der Balken jedoch von einer vollständig starren Stütze getragen wird, wie der Flansch einer W-förmigen Säule, dann bleibt die geschweißte Kante der Platte fest mit dem Grundelement verbunden, wenn sie durch eine Schwerkraft der Schwerkraft belastet wird, und die Drehung wird durch Verformung innerhalb der Verbindung ausgeglichen. In der idealen flexiblen Verbindung, Der Wendepunkt befindet sich an der Stirnseite des Stützelements; In der idealen starren Verbindung bewegt sich der Wendepunkt jedoch von der Fläche des Stützelements weg. Da sich "echte" Stützen selten genau so verhalten wie flexible oder starre Verbindungen, Redundante Entwurfsverfahren sind erforderlich, um einen sicheren und effizienten Entwurf zu gewährleisten. Eine typische Einzelplattenscherverbindung besteht aus drei Teilen: Unterstützung, Stecker und Balken. Die Stütze kann ein anderer Träger oder Träger sein, ein Säulenflansch, oder ein Spaltennetz (Bild 3). Der Verbinder kann entweder mit dem Träger und dem Träger verschraubt oder verschweißt sein. Ein Träger, Ein mit dem Träger verschraubter und mit dem Träger verschweißter Verbinder bildet eine „verschraubte“ Scherverbindung.
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Bild 3. Einzelplatten-Scherverbindungsbalken / Säule (links) und Strahl / Strahl (richtig)
Um fortzufahren, Wir müssen Grenzzustandsüberlegungen berücksichtigen. Die folgende Liste ist die 11 prüft (AISC-Standards) notwendig, um eine einzelne Plattenscherverbindung zu entwerfen:
  1. Schraubenscherung unter Berücksichtigung der Schraubenexzentrizität
  2. Materialtragfestigkeit der Schraubengruppe sowohl für die Platte als auch für die Trägerbahn
  3. Plattenscherung ergibt
  4. Plattenscherbruch
  5. Plattenblockscherung
  6. Biegenachgiebigkeit der Platte aufgrund von Biegung unter Verwendung des Kunststoffquerschnittsmoduls der Platte
  7. Plattenbiegebruch durch Biegung
  8. Schweißfestigkeit der Platte zum Stützelement
  9. Blockscherung für Käppenträger
  10. Biegefestigkeit des abgedeckten Abschnitts des Trägers
  11. Rotationsanforderung der Verbindung nur für starre Verbindungen
Um die genannten Kriterien erfüllen zu können, Wir müssen uns an die allgemeinen Anforderungen für Verbindungsplatten halten, Schrauben, und Schweißnähte. Die Mindesttragfähigkeit ist für alle Arten von Brüchen aller Verbindungskomponenten obligatorisch. Einige der Empfehlungen (Dies folgt sowohl australischen als auch amerikanischen Standards) Das kann gemacht werden, um es zu bestehen, sind die folgenden:
  • Kapazität der Bolzengruppe, die die Lamellenplatte mit der Bahn des getragenen Trägers verbindet
Die Tragfähigkeit pro Schraube muss aufgrund der direkten Scherung und des Moments größer sein als die resultierende Kraft auf die äußerste Schraube.
  • Festigkeit der Lamellenplatte am Netzabschnitt unter Lager und Scherung
Die Scherkapazität der Lamellenplatte muss größer sein als die Reaktion am Ende des Trägers. Der Elastizitätsmodul des Netzabschnitts der Lamellenplatte muss aufgrund der Endreaktion und der Projektion der Lamellenplatte größer sein als das Moment.
  • Stärke des abgestützten Trägers am Netzabschnitt
Die Scherkapazität des getragenen Trägers muss größer sein als die Reaktion am Ende des Trägers. Bei langen Lamellenplatten muss der Widerstand des Netzabschnitts größer sein als das aufgebrachte Moment.
  • Festigkeit der Schweißnaht, die die Lamellenplatte mit der Stützsäule verbindet
Die Beinlänge der Kehlnaht(s) muss größer sein als 0,8 mal die Dicke der Lamellenplatte.
  • Lokale Scherprüfung der Säulenbahn
Die lokale Scherkapazität der Säulenbahn muss größer sein als die Hälfte der Summe der Strahlendreaktionen auf beiden Seiten der Säulenbahn.
  • Knickfestigkeit langer Flossenplatten
Das Knickwiderstandsmoment der Lamellenplatte muss aufgrund der Endreaktion und der Projektion der Lamellenplatte größer sein als das Moment.
  • Strukturelle Integrität
Das Spannungsvermögen der Lamellenplatte und der Trägerbahn muss größer sein als die Bindekraft. Die Tragfähigkeit des Balkenstegs oder der Lamellenplatte muss größer sein als die Bindekraft und die Bindekapazität des Stützenstegs muss größer sein als die Bindekraft.

Scherverbindungsdesign (Gearbeitetes Beispiel)

In diesem Abschnitt, Wir werden ein Beispiel für eine Einzelplatten-Scherverbindung zeigen, Verwenden von SkyCiv Connection Design. Die Software zeigt die schrittweisen Berechnungen eines Scherverbindungsdesigns:
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Bild 4. Designcode definieren, Kategorie und Art der Scherverbindung
Durch Einstellen der Designfaktoren (Mitglied, Schrauben- und Schweißfaktoren), Der nächste Schritt im Entwurf ist das Erstellen einer Verbindungsbaugruppe (Bild 5) denen die Kräfte zugeordnet werden können (Bild 6) und das Verhalten der Einzelplattenscherverbindung kann simuliert werden.
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Bild 5. Konstruktionsfaktoren und Anschlussbaugruppe
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Bild 6. Zuweisen der Kräfte zu einem untergeordneten Mitglied
Nach der Simulation des Verhaltens der Einzelplattenscherverbindung, die Ergebnisse (Bild 7) wird in Übereinstimmung mit American Standard AISC gegeben 360-10 (14th Ausgabe).
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Bild 7. Ergebnisse
Die Software erstellt außerdem eine schrittweise Anleitung für die Berechnungen der Verbindungsscherkonstruktion als Referenz für den Benutzer. Klicken Sie auf das Symbol "Bericht", um die Entwurfsausgabe anzuzeigen. Für eine detaillierte Ansicht dieses Beispiels, Fühlen Sie sich frei, die detaillierten herunterzuladen Beispiel einer Scherverbindung Design - produziert von SkyCiv-Verbindung.