Cıvatalardaki kuvvetler sonlu elemanlar analizi ile belirlenir. Çekme kuvvetleri, kaldıraç kuvvetlerini de içerir. Cıvata dirençleri AISC 360 - Bölüm J3'e göre kontrol edilir.
Cıvatalar
Cıvataların çekme ve kesme dayanımı
Sıkıştırılmış bir cıvatanın tasarım çekme veya kesme dayanımı, ϕRn, ve izin verilen çekme veya kesme dayanımı, Rn/Ω, çekme kopması ve kesme kopması sınır durumlarına göre aşağıdaki şekilde belirlenir:
Rn = FnAb
ϕ = 0.75 (LRFD, Kod kurulumunda düzenlenebilir)
Ω = 2.00 (ASD, Kod kurulumunda düzenlenebilir)
burada:
Ab – cıvata veya dişli parçanın nominal dişsiz gövde alanı
Fn – Tablo J3.2'den nominal çekme gerilmesi, Fnt, veya kesme gerilmesi, Fnv
Gerekli çekme dayanımı, bağlanan parçaların deformasyonundan kaynaklanan kaldıraç etkisinden doğan çekmeyi de içerir.
Yataklamalı bağlantı tipinde birleşik çekme ve kesme
Birleşik çekme ve kesmaya maruz kalan bir cıvatanın mevcut çekme dayanımı, çekme ve kesme kopması sınır durumlarına göre aşağıdaki şekilde belirlenir:
Rn = F'nt Ab (AISC 360-16 J3-2)
ϕ = 0.75 (LRFD, Kod kurulumunda düzenlenebilir)
Ω = 2.00 (ASD, Kod kurulumunda düzenlenebilir)
\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} F_{nt}}{\phi F_{nv}} \) (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)
burada:
- F'nt – kesme gerilmesinin etkilerini içerecek şekilde değiştirilmiş nominal çekme gerilmesi
- Fnt – AISC 360-16 Tablo J3.2'den nominal çekme gerilmesi
- Fnv – AISC 360-16 Tablo J3.2'den nominal kesme gerilmesi
- frv – LRFD veya ASD yük kombinasyonları kullanılarak hesaplanan gerekli kesme gerilmesi. Bağlantı elemanının mevcut kesme gerilmesi, gerekli kesme gerilmesi frv'ye eşit veya daha büyük olmalıdır
Cıvata deliklerinde yatak dayanımı
Cıvata deliklerindeki mevcut yatak dayanımları, ϕRn ve Rn/Ω, yatak sınır durumu için aşağıdaki şekilde belirlenir:
ϕ = 0.75 (LRFD, Kod kurulumunda düzenlenebilir)
Ω = 2.00 (ASD, Kod kurulumunda düzenlenebilir)
Bağlanan malzemenin nominal yatak dayanımı, Rn, aşağıdaki şekilde belirlenir:
Standart delikli bir bağlantıdaki cıvata için:
Rn = 1.2 lc t Fu ≤ 2.4 d t Fu (AISC 360-16 J3-6a, J3-6a, c)
Uzun delikli bir bağlantıdaki cıvata için:
Rn = 1.0 lc t Fu ≤ 2.0 d t Fu (AISC 360-16 J3-6a, J3-6e, f)
burada:
- Fu – bağlanan malzemenin belirtilen minimum çekme dayanımı
- d – nominal cıvata çapı
- lc – kuvvet yönünde, delik kenarı ile bitişik delik kenarı veya malzeme kenarı arasındaki net mesafe
- t – bağlanan malzemenin kalınlığı
Ön yüklemeli cıvatalar
Çekme kuvveti Ft etkisi ile ön yüklemeli A325 veya A490 sınıfı cıvatanın tasarım kayma direnci
Kullanılacak ön yükleme kuvveti AISC 360-10 Tablo J3.1.
Tb = 0.7 fub As
Cıvata başına tasarım kayma direnci AISC 360-10 mad. J3.8
Rn = kSC μ Du hf Tb ns
Kesmede kullanım oranı [%]:
Uts = V / ϕRn (LRFD)
Uts = Ω V / Rn (ASD)
burada:
- As – cıvatanın çekme gerilmesi alanı
- fub – nihai çekme dayanımı
- \( k_{SC}=1-\frac{F_t}{D_u T_b n_b} \) – birleşik çekme ve kesme için katsayı (LRFD) (J3-5a)
- \( k_{SC}=1-\frac{1.5 F_t}{D_u T_b n_b} \) – birleşik çekme ve kesme için katsayı (ASD) (J3-5b)
- μ – Kod kurulumunda düzenlenebilir ortalama kayma sürtünme katsayısı
- Du = 1.13 – monte edilmiş cıvata ön yükünün ortalamasının belirtilen minimum cıvata ön yüküne oranını yansıtan çarpan
- hf = 1.0 – dolgu plakaları için katsayı
- ns – sürtünme yüzeyi sayısı; Kontrol her sürtünme yüzeyi için ayrı ayrı hesaplanır
- V – cıvataya etkiyen kesme kuvveti
- ϕ = 1.0 – standart boyutlu delikler için direnç faktörü (LRFD), Kod kurulumunda düzenlenebilir
- ϕ = 0.7 – uzun delikler için direnç faktörü (LRFD)
- Ω = 1.5 – standart boyutlu delikler için direnç faktörü (ASD), Kod kurulumunda düzenlenebilir
- Ω = 2.14 – uzun delikler için direnç faktörü (ASD)