Baja Iyos.docx

DESAIN BAJA UNTUK ENGINEER DAN ARSITEK Tegangan geser karena torsi Fv =

Ttw J*

=

300 x 0,375 27,25

= 4.13 ksi

Aliran geser yang dibawa oleh lasan adalah reaksi di sebelah kanan.

Lokasi aliran geser nol di web: (2.56 ksi + 5.70 ksi) x S = 5.70 ksi x 0.375 in. S = 0.259 in. Contoh 8.15. Tentukan panjang las fillet intermiten yang diperlukan per kaki bagian untuk bagian pelat ditampilkan. Gunakan las fillet ukuran minimum E70. V = 200 kips; T = 40 ft-k.

Penyelesaian Vmax = 200 kips; T = 40 ft-kips

3Welds dalam praktek teknik umumnya berkelanjutan. Desain lasan intennittent disediakan sebagai latihan.

DESAIN BAJA UNTUK ENGINEER DAN ARSITEK Verifikasi bagian, dan lasan desain. 1 1 J = 3 [(14 in. x (2 in.)3) x 2 + (48 in. x (2 in.)3)] = 76,7 in. 4 200

fvV = 1

= 7,69 ksi

in. x 52 in. 40 𝑓𝑡−𝑘 𝑥 12 𝑖𝑛./ft x2 in

2

fvTn =

= 12,52 ksi

76,7 𝑖𝑛4 40 𝑓𝑡−𝑘 𝑥 12 𝑖𝑛./𝑓𝑡 x 0,5 in

fvTweb = = 3,13 ksi 76,7 𝑖𝑛4 fvwebtot = 7,69 ksi +3,13 ksi =10,82 ksi

Aliran geser di sisi kanan web: 1 1 1 q = 2 x [3(10.82 - 4.56) +2 (4.56») = 2.18 k/in. 5

Ukuran las minimum = 16 in. Fw = 5 x 0.928 k/in. = 4.64 k/in.

Panjang lasan yang dibutuhkan per kaki q = 2.18 k/in. X 12 in./ft = 26.16 k/ft 26,16 𝑘/𝑓𝑡 L= = 5,6 in. 𝑘 4,64 ./𝑓𝑡 𝑖𝑛

8.5 PUSAT GESER Seorang anggota yang prismatik memiliki sumbu geser tunggal yang bisa digunakan sebagai gaya diterapkan dari sudut manapun dan tidak ada momen memutar akan menghasilkan. Untuk setiap salib yang diberikan bagian, titik pada sumbu disebut pusat geser dari bagian tersebut. Jika diterapkan gaya melewati pusat geser, anggota hanya tunduk pada lentur menekankan. Pasukan yang digunakan jauh dari pusat geser mengembangkan momen puntir yang berputar di sekitar pusat geser. Pertimbangkan bagian dengan sumbu simetri yang dilintang secara transversal di pesawat sumbu, yaitu, flensa lebar yang dimuat di bidang web (Gambar 8.5a). Saya dapat dilihat bahwa gaya geser eksternal dan gaya geser internal yang disebabkan oleh aliran geser berada dalam ekuilibrium. Pertimbangkan sekarang saluran yang dimuat di centroid (Gambar 8.5b). Kekuatan-kekuatan berada dalam ekuilibrium, tetapi momen yang tidak seimbang telah berkembang karena aliran geser di flensa. Jika gaya eksternal diterapkan pada agak jauh dari centroid, momen bisa dibawa ke nol. Ini

Gambar 8.5. Aliran geser di bawah geser langsung dan pusat geser dari bagian umum.

titik aplikasi beban adalah pusat geser. Dapat dibuktikan bahwa jaraknya antara pusat geser dan pusat web diberikan oleh ∑I 𝑋 e = ∑ XI X

Di bagian properti AISCM, lokasi pusat geser dapat ditemukan untuk bagian saluran. Penting untuk dicatat bahwa, secara umum, pusat geser harus selalu berada pada poros simetri.

8.6 TORSI BAGIAN TERTUTUP Seorang anggota yang dikenai momen puntir dianggap sebagai bagian tertutup jika penampang melintang adalah tabung berdinding tipis kontinyu dari berbagai bentuk. Dengan ini kondisi, bagian tertutup dapat dianalisis menggunakan rumus Bredt (lihat Gambar.8.6). Untuk setiap bagian tertutup berdinding tipis, aliran geser diasumsikan konstan di seluruh pesawat. Menggambarkan aliran geser ini melalui tabung kontinyu bagian, Bredt mengembangkan formula T q = 2A dimana A adalah area yang dilingkupi oleh garis tengah dari kontur bagian. Itu tegangan geser pada titik mana pun dapat ditemukan oleh q T fv = t = 2 At di mana t adalah ketebalan bagian. Sudut putaran bagian tertutup berdinding tipis diberikan oleh ekspresi yang sama.

8.7 ANALISIS MEMBRANE Prandtl menunjukkan bahwa persamaan yang mengatur untuk masalah torsi adalah sama untuk itu dari selaput tipis membentang di penampang dan tunduk tekanan seragam. Jika kita memiliki tabung yang sesuai dengan garis luar dari bagian yang terpelintir, tutuplah tabung dengan selaput tipis yang direkatkan ke tabung, dan berikan tekanan ke bagian dalam; membran akan membelok, dan kami akan mencatat hal berikut: tegangan geser karena torsi sesuai dengan lereng membran, dan garis-garis geser yang sama sesuai dengan garis kontur, arah tegangan geser ke tangen pada garis kontur, dan torsi ke volume di bawah membran.

Gambar 8.7. Analogi membran dari (a) bagian terbuka dan (b) bagian tertutup.

Dalam kasus bagian tertutup, batas tabung akan berhubungan dengan batas material melilit, dan lubang akan diwakili oleh pelat menempel pada membran (Gambar 8.7). Dari sini, seseorang bisa mendapatkan intuisi yang sangat bagus pemahaman tentang kondisi stres anggota bengkok.

MASALAH MENJADI SOLVED 8.1. Untuk torsi yang diterapkan sebesar 15 in.-kips, tentukan tegangan geser maksimum untuk (a) batang baja berdiameter 2 inci dan (b) pipa baja yang memiliki diameter luar 2 masuk dan diameter dalam 2 in. 8.2. Untuk batang baja berdiameter 2-in.dan pipa baja berdiameter 2-in-diameter disebutkan dalam Soal 8.1, tentukan torsi maksimum yang diijinkan, dengan asumsi Baja A36. Anggota mana yang lebih efisien, yaitu, yang membawa lebih banyak torsi per berat unit? 8.3. Untuk torsi yang diterapkan 18 in.-kips, tentukan batang melingkar yang paling ringan diperlukan, dengan asumsi Fy = 50-ksi. 8.4. Untuk torsi yang diterapkan 18 in.-kips, tentukan berat standar yang paling ringan pipa, dengan asumsi baja A36. Untuk pipa yang dipilih, hitung sudut putaran jika Es = 29 X 106 psi; p. = 0,25, dan L = 10 ft. 8.5. Untuk torsi yang diterapkan sebesar 15 in.-kips, tentukan tegangan geser maksimum untuk (a) 2-in. oleh 2-in. bar baja persegi dan (b) I-in. oleh 4-in. baja persegi panjang bar. Gunakan baja A36. Tentukan sudut putaran untuk kedua bar jika L = 7 ft dan G = 11,6 X 106 psi. 8.6. Untuk dua batang yang disebutkan dalam Soal 8.5, tentukan yang diizinkan torsi dan rotasi yang sesuai dengan torsi tersebut jika sekarang jeruji dibuat aluminium dengan kekuatan geser yang diijinkan sebesar 11,2 ksi dan G = 3,86 X 103 ksi. Asumsikan perilaku elastis secara linear untuk aluminium. 8.7. Untuk bar yang ditampilkan, tentukan maksimum beban yang diperbolehkan P jika F "= 36 ksi dan G = 11,6 X 103 ksi.

8.8. Rancang bagian lebar-lebar yang paling ekonomis untuk penopang S.O-ft di mana beban 5 k diterapkan pada ujung bebas, 12 masuk. ke kanan web garis tengah. Asumsikan F "= 13,0 ksi dan Fb = 22 ksi. Abaikan berat balok dan kombinasi tegangan geser dan lentur. 8.9. Untuk balok yang ditunjukkan, tentukan tinggi maksimum yang diizinkan untuk panel facia beton jika beton ringan menimbang SO lb / ft2 digunakan. Itu sinar hanya didukung dan tertahan terhadap puntir pada penyangga. Ini lateral didukung hanya pada ujungnya saja.

8.11. Hitung konstanta torsional J * untuk bagian terbuka berikut: (a) W 18 X 50, (b) W 16 x 31, dan (c) C 12 x 20,7. 8.12. Untuk anggota yang dikenakan torsi 3,5 ft-k, desain yang paling ekonomis Bagian W dan bagian C yang paling ekonomis, jika F "= 14,5 ksi. Untuk L = 12 ft, 0 in., anggota yang memiliki ketahanan yang lebih besar untuk memutar (rotasi) per unit berat? 8.13. Untuk balok tepi yang dibuat, tentukan tinggi maksimum sebuah 8-in. dinding bata yang dapat didukung jika ujung balok terhubung ke kolom yang sangat berat. Asumsikan baja A36 dan batu bata memiliki bobot 120 psf. L = 20 ft. 4

8.14. Untuk balok yang ditunjukkan pada Soal 8.13, desain lasan, dengan asumsi E70 elektroda dan ketinggian dinding bata menjadi 9 ft, 0 in.

8.15. Tentukan maksimum beban P yang diijinkan yang dapat diterapkan ke C 12 x 20.7 jika saluran hanya didukung selama rentang 22 ft, 0 masuk dengan berakhir bebas ke warp. Beban P diterapkan pada garis tengah flensa bawah.

8.16. Tentukan lasan yang diperlukan untuk bagian yang ditunjukkan di lokasi di mana gaya gesernya adalah 12 kips dan torsinya 60 in.-kips. Anggota dibangun dari baja 50-ksi. Gunakan las E70.

8.17. Temukan pusat geser untuk bentuk berikut

8.18. Untuk bagian yang ditunjukkan, detennine torsi yang diijinkan jika Fv = 14,5 ksi. Juga, untuk setiap bagian, hitung rotasi jika L = lO ft, T = 30 in.kips, dan G = 11,7 X lO3 ksi. Setiap bagian terbuat dari foud-in. x 10-in piring. Untuk gambar kiri, asumsikan web menjadi satu anggota, tebal 1 inci.

8.19. Hitung yang diperlukan! -In. lasan intennittent untuk bagian yang ditampilkan sketsa kedua dan ketiga dari Soal 8.19, jika V = 30 kips, T = 300 inkip, dan Fv = 14,5 ksi. Gunakan las E70.