主题:
RFEM 6 中的 AISC 角焊缝设计
注释:
面之间的焊缝应力可以使用 RFEM 6 中的应力-应变分析模块进行计算。 此外，可以输入根据相关规范确定的应力极限值，以确定焊缝的应力比。 本文将通过两个来自 AISC 第 1 卷的示例，按照规范 [1] 对角焊缝设计进行说明： 设计举例 [2].
论文摘要:
AISC 示例 J.1 角焊缝
如上面图 01 所示，一块 1/4 英寸厚的板被焊接到一块 3/8 英寸厚的板上。 板的强度为 ASTM A572 Grade 50。 焊缝： 70 ksi 焊条，焊脚尺寸 3/16 英寸，长 27 英寸。
连接的类型有T形、对接、角接、对接和搭接。 对于第一个示例，我们选择了搭接和单角接连接（图02）。 焊缝布置控制着焊缝布置在所连接面的顶部还是底部。 如果初始选择不正确，则会出现一条错误消息，建议反转方向。 请输入 3/16 英寸 x 0.707 = 0.13256 英寸作为焊缝尺寸。 首先，选择焊缝线，然后选择需要连接的两个面。 焊缝长度等于所选线的总长度。
在应力-应变分析文件夹下，线焊连接默认的配置可以被编辑（图03）。 停用不相关的应力类型。
极限应力可按LRFD设计中的AISC公式J2-4(不包括焊缝区域)计算。 然后将该值与由此产生的应力 s |j+s+w| 进行比较。
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φ |
LRFD 阻力系数 |
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β |
折减系数 = 1.2 - 0.002(27.0-in/0.1875-in) ≤ 1.0 |
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Fnw |
焊缝金属的公称应力, ksi |
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kds |
方向强度增加系数(纵向为1.0) |
使用【特殊选项】（图04）可以在焊缝长度上重新分布局部应力峰值。 为剪力和正常荷载选择“恒定”。 对于弯矩荷载，选择“无”可以忽略结果应力中不需要的弯矩。
可用的应力分析方法， 简化的 和 方向的， 按照欧洲规范 EN 1993-1-8 [3] 进行定义。 在本例中选择【简化】法。
计算完成后，从下拉菜单中选择线焊应力，可以查看应力结果(图05)。 在 AISC 示例中的应力比等于 200 kips/206 kips = 0.971。 这相当于 RFEM 中应力比为 1.0。
AISC 示例 J.2A 角焊缝
在第二个示例中，在梁翼缘的顶部焊接了一块 3/4 英寸厚的节点板（模型中假定有一个 1 英寸厚的翼缘和腹板）。 荷载与焊缝轴线呈 60° 角。 板的强度为 ASTM A572 Grade 50。 焊缝： 70 ksi的焊条，焊脚尺寸为5/16英寸，长为15.4英寸（图01）。
与上面显示的工作流程类似，创建一个新的线焊连接。 选择“T形连接”和“双角焊缝”(图06)。 请输入 5/16 英寸 x 0.707 = 0.221 英寸的焊缝焊缝尺寸。
因为使用了不同的极限应力，所以需要添加一个新的线焊连接配置。
根据 AISC 公式 J2-5 的方向强度增加系数可用于增加倾斜角焊缝的极限应力。
LRFD 设计的极限应力按照 AISC 公式 J2-4（不包括焊缝区域）：
RFEM 中的应力比为 1.0，验证了 AISC 示例中计算得出的所需长度。 除了应力外，还可以图形方式显示内力。 总的剪应力 W 乘以焊缝长度，可以得到总的作用荷载（图 07）。
注意，必须检查 AISC 对角焊缝的附加要求。 这包括最小和最大尺寸、最小长度、有效长度以及 AISC 第 J2.2b 节中介绍的其他限制。