การต้านทานการยึดแนวนอนและความแข็งแกร่งของโครงสร้าง

เราถาม คุณตอบ เราฟัง และเราส่งมอบ!

ผู้จำหน่ายซอฟต์แวร์มักถูกวิพากษ์วิจารณ์มาอย่างยาวนานว่าไม่ได้มอบสิ่งที่ลูกค้าต้องการจริงๆ – พวกเขามีประวัติยาวนานในการมอบสิ่งที่ผู้จำหน่ายคิดว่าลูกค้าต้องการ!

นี่คือเหตุผลที่ IDEA StatiCa ได้ว่าจ้างให้ทำการสำรวจผู้ใช้งานในสหราชอาณาจักร วัตถุประสงค์ของการสำรวจคือเพื่อทำความเข้าใจความต้องการและความประสงค์ของลูกค้าให้ดียิ่งขึ้น

ผลโดยตรงจากการสำรวจนี้ เราได้นำวิธีการวิเคราะห์ใหม่ที่เรียกว่า การต้านทานการยึดแนวนอน มาใช้ใน IDEA StatiCa เวอร์ชัน 22.1 ที่เปิดตัวในเดือนตุลาคม 2022  แต่ฟีเจอร์ใหม่นี้แก้ไขปัญหาอะไร?

เราในฐานะวิศวกรโครงสร้างทราบดีว่าอาคารควรมีพฤติกรรมอย่างไร และอาคารได้รับการออกแบบให้ต้านทานแรงที่เราสามารถคาดการณ์ได้อย่างปลอดภัย แต่จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อสิ่งที่เราไม่สามารถคาดการณ์ได้เกิดขึ้น? ความเสียหายโดยอุบัติเหตุจากการกระแทกหรือการระเบิดเป็นสถานการณ์พิเศษที่สามารถพิจารณาได้ในการออกแบบอาคาร แม้ว่าหลายประเทศและมาตรฐานการออกแบบจะกล่าวถึงเรื่องนี้ แต่ฉันจะเข้าถึงบทความนี้จากมุมมองของ Eurocode โดยเฉพาะการปฏิบัติตามข้อกำหนดของสหราชอาณาจักร

ความแข็งแกร่งของโครงสร้างถูกนิยามไว้ใน BS EN 1991-1-7 Actions on structures. General actions. Accidental actions ดังนี้:

"ความแข็งแกร่งของโครงสร้างคือความสามารถของโครงสร้างในการต้านทานเหตุการณ์ต่างๆ เช่น ไฟไหม้ การระเบิด การกระแทก หรือผลจากความผิดพลาดของมนุษย์ โดยไม่เกิดความเสียหายในระดับที่ไม่สมส่วนกับสาเหตุเดิม"

สำหรับอาคารโครงเหล็ก สิ่งนี้ส่วนใหญ่ได้รับการรับรองโดยการออกแบบการเชื่อมต่อที่เหมาะสม แม้ว่าเมื่ออาคารมีความซับซ้อนมากขึ้น ปัจจัยอื่นๆ ก็เข้ามามีบทบาทด้วย นี่ยังเป็นข้อกำหนดสำหรับการอนุมัติตามกฎระเบียบอาคารของสหราชอาณาจักรอีกด้วย

ข้อกำหนดนี้มีภูมิหลังทางประวัติศาสตร์: ในปี 1968 ภัยพิบัติ Ronan Point เป็นตัวอย่างของการพังทลายแบบต่อเนื่องที่ส่งผลให้เกิดการพังทลายที่ไม่สมส่วน สับสนหรือไม่? คำว่าการพังทลายที่ไม่สมส่วนและการพังทลายแบบต่อเนื่องมักถูกใช้แทนกัน แต่สามารถแยกแยะได้: การพังทลายแบบต่อเนื่องคือการแพร่กระจายของการพังทลายของโครงสร้างจากจุดเริ่มต้นของความล้มเหลวของชิ้นส่วนโครงสร้างเฉพาะที่หนึ่งชิ้นหรือมากกว่า หากเกิดการพังทลายแบบต่อเนื่องขึ้น ไม่จำเป็นต้องส่งผลให้เกิดการพังทลายที่ไม่สมส่วน ดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ Approved Document A

อ้างอิงจาก SteelConstruction.info - Structural Robustness, SCI Publication P391 และ IStructE Practical Guides to Disproportionate Collapse ในหัวข้อเดียวกัน จะเห็นได้ว่าแนวทางที่พบบ่อยที่สุดคือการใช้การยึดแนวนอนที่มีประสิทธิภาพผ่านการออกแบบการเชื่อมต่อเพื่อยึดเสาให้อยู่กับที่ ทำให้เกิดการทำงานแบบ catenary ของคานพื้น

แรงออกแบบจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับประเภทของอาคาร และสำหรับ Class 2a (ดูคำนิยามโดยละเอียดใน Approved Document A) ชิ้นส่วนยึดแต่ละชิ้น รวมถึงการเชื่อมต่อที่ปลาย ควรสามารถรับแรงดึงตามค่าการออกแบบสำหรับสภาวะขีดจำกัดอุบัติเหตุในกรณีของการยึดภายในและการยึดรอบนอก

ตัวอย่างการคำนวณ

ฉันใช้ตัวอย่างการออกแบบที่ 2 จาก SCI Publication P358 (ที่มักเรียกกันว่า 'Green Book') เพื่อทดสอบแนวทาง:

เสาหลัก C = 305x305 UC 137 - คานหลัก B = 406x178 UB 74

แรงยึดแนวนอน = 175kN

ผลลัพธ์ความเครียด ความเค้น และแรงรองรับ:

การตรวจสอบตามมาตรฐานการออกแบบยังรวมถึงความต้านทานแรงดึงที่เกี่ยวข้องของสลักเกลียวและรอยเชื่อม ซึ่งสามารถตรวจสอบได้ทั้งในรูปแบบกราฟิกและตาราง

กฎของวัสดุสำหรับการวิเคราะห์นี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมตามแนวทางจาก SCI และส่วนที่เกี่ยวข้องของ Eurocode ซึ่งระบุว่าสามารถใช้กำลังสูงสุดในการประเมินความสามารถของชิ้นส่วนได้ การตรวจสอบเฉพาะบางรายการที่กล่าวถึงในคู่มือ SCI ได้รับการครอบคลุมอย่างชัดเจนโดยการใช้การวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นและการตรวจสอบแผ่นเหล็ก

สรุป

เมื่อถูกถามเกี่ยวกับความสำคัญของฟีเจอร์นี้และความหมายต่อตลาดสหราชอาณาจักร Theodore Tsirozidis (ผู้อำนวยการ IDEA StatiCa UK) กล่าวว่า:

"หนึ่งในลำดับความสำคัญสูงสุดของเราที่ IDEA StatiCa UK คือการมอบเครื่องมือและฟังก์ชันการทำงานที่จำเป็นทั้งหมดให้แก่ลูกค้า เพื่อตอบสนองความต้องการของตลาดสหราชอาณาจักรในแบบที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้"

เขากล่าวต่อว่า:

"การตรวจสอบตามมาตรฐานแรงยึดเป็นฟีเจอร์ที่ผู้ใช้ร้องขอมากที่สุดเป็นอันดับ 1 และเรารู้สึกตื่นเต้นมากที่ฟีเจอร์นี้พร้อมใช้งานในเวอร์ชัน 22.1 โดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม"

เขาสรุปว่า:

"ตั้งแต่บัดนี้เป็นต้นไป IDEA StatiCa จะสามารถสร้างการออกแบบที่มีความแข็งแกร่งยิ่งขึ้น และมีส่วนร่วมในการสร้างโครงสร้างที่ในกรณีเกิดอุบัติเหตุจะไม่ส่งผลให้เกิดการพังทลายที่ไม่สมส่วน"

ขอบคุณอีกครั้งที่สละเวลาอ่านบทความนี้ซึ่งเน้นเพียงหนึ่งในการปรับปรุงมากมายของ IDEA StatiCa Connection หากคุณยังไม่ได้ดำเนินการ อย่าลืม ดาวน์โหลดเวอร์ชันใหม่ 22.1