แผ่นฐานมีความแข็งเพียงพอหรือไม่?

เหตุใดการยึดตรึงจึงมีความสำคัญมาก?

การยึดตรึงมีบทบาทสำคัญต่อความสมบูรณ์และความปลอดภัยของชิ้นส่วนโครงสร้างและที่ไม่ใช่โครงสร้าง นั่นคือเหตุผลที่มีการพัฒนามาตรฐานเฉพาะ เช่น EN1992-4 ขึ้นมา มาตรฐานเหล่านี้ตอบสนองต่อความท้าทายของการเชื่อมต่อระหว่างเหล็กและคอนกรีต และให้วิธีการออกแบบที่เชื่อถือได้เพื่อให้มั่นใจว่าการถ่ายแรงระหว่างชิ้นส่วนเหล็กและคอนกรีตเป็นไปอย่างปลอดภัย EN1992-4 ครอบคลุมตัวยึดหลายประเภท (ตัวยึดหัวแบบฝังในระหว่างการก่อสร้าง พุกติดตั้งภายหลังแบบกลไกและแบบยึดด้วยสารยึดเกาะ) รวมถึงหมวดหมู่ของแรงกระทำที่แตกต่างกัน

การออกแบบการยึดตรึงสำหรับใช้งานในคอนกรีต

การออกแบบการยึดตรึงในคอนกรีตตาม EN1992-4 สำหรับแรงกระทำแบบสถิต/กึ่งสถิต ประกอบด้วยการตรวจสอบตามมาตรฐานหลายรายการ:

รูปที่ 1  การตรวจสอบตามมาตรฐานสำหรับตัวยึดรับแรงดึง

รูปที่ 2 การตรวจสอบตามมาตรฐานสำหรับตัวยึดรับแรงเฉือน

รูปที่ 3 การตรวจสอบตามมาตรฐานเพื่อคำนึงถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างแรงดึงและแรงเฉือน

กระบวนการออกแบบตามที่ระบุในมาตรฐาน (รูปที่  1 - รูปที่  3) ต้องใช้แนวทางที่ละเอียดรอบคอบเพื่อให้มั่นใจว่าการตรวจสอบตามมาตรฐานทุกรายการที่เกี่ยวข้องได้รับการปฏิบัติตาม ตัวยึดแต่ละประเภทต้องการการพิจารณาเฉพาะ ตัวอย่างเช่น พุกแบบกลไกอาศัยการล็อกเชิงกล ในขณะที่พุกแบบยึดด้วยสารยึดเกาะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการยึดเกาะของวัสดุ กระบวนการออกแบบต้องคำนึงถึงความแตกต่างเหล่านี้เพื่อให้มั่นใจว่าการเชื่อมต่อมีความน่าเชื่อถือ

มาดูรายละเอียดของการตรวจสอบตามมาตรฐานรายการหนึ่งกัน เราจะใช้ค่าความต้านทานลักษณะเฉพาะของตัวยึด หรือกลุ่มตัวยึดในกรณีการวิบัติของคอนกรีตแบบกรวย (รูปที่  4) เป็นตัวอย่าง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแบบจำลองการออกแบบมีความซับซ้อนเพียงใด:

รูปที่  4 ค่าความต้านทานลักษณะเฉพาะของตัวยึด หรือกลุ่มตัวยึดในกรณีการวิบัติของคอนกรีตแบบกรวย

มีสี่ตัวประกอบในสมการเพื่อคำนึงถึงผลกระทบต่างๆ เช่น การแตกร้าวของผิวคอนกรีต การรบกวนการกระจายความเค้น การมีอยู่ของเหล็กเสริมเพิ่มเติม และอื่นๆ สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าไม่เพียงแต่คุณสมบัติของวัสดุก่อสร้าง (เหล็ก คอนกรีต) เท่านั้น แต่ยังมีปัจจัยอื่นๆ เช่น รูปทรงเรขาคณิตของฐานคอนกรีต ตารางพุก ความลึกฝัง เหล็กเสริมเพิ่มเติม ฯลฯ ที่มีอิทธิพลต่อความต้านทานสุดท้าย กล่าวคือ รูปแบบการวิบัติที่ควบคุมสำหรับการรวมแรงกระทำที่กำหนด สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าการออกแบบการเชื่อมต่อระหว่างเหล็กและคอนกรีตอาจค่อนข้างยุ่งยากและซับซ้อนเมื่อทำด้วยตนเอง เนื่องจากต้องมีการคำนวณและการวนซ้ำจำนวนมากเพื่อปรับการออกแบบให้เหมาะสม

IDEA StatiCa Connection ช่วยให้ผู้ใช้สามารถ ออกแบบการเชื่อมต่อระหว่างเหล็กและคอนกรีต โดยใช้พุกติดตั้งภายหลังแบบกลไกหรือพุกแบบฝังในระหว่างการก่อสร้างพร้อมแผ่นรอง ขึ้นอยู่กับประเภทของพุก มีการตรวจสอบตามมาตรฐานหลายรายการที่ต้องคำนวณ การตรวจสอบตามมาตรฐานส่วนใหญ่ที่แสดงในรูปที่  1 - รูปที่  3 ได้รับการคำนวณใน IDEA StatiCa Connection โดยอิงจากข้อมูลที่ผู้ใช้ป้อนและพารามิเตอร์ที่ระบุในมาตรฐาน บางรายการไม่ได้ให้ไว้เนื่องจากต้องใช้ตัวประกอบเฉพาะผลิตภัณฑ์ ซึ่งอิงจากการทดสอบที่ดำเนินการโดยใช้การตั้งค่ามาตรฐานและประเมินตามข้อกำหนดทางเทคนิคที่ประสานกันที่บังคับใช้ ตัวประกอบเหล่านี้สามารถพบได้ในการอนุมัติทางเทคนิค เช่น European Technical Assessment (ETA) นอกจากตัวประกอบที่จำเป็นสำหรับการคำนวณความต้านทานการออกแบบแล้ว ยังมีลักษณะสำคัญอื่นๆ ที่รวมอยู่ในการอนุมัติ เช่น ระยะขอบขั้นต่ำ c_min ระยะห่างพุกขั้นต่ำ s_min ความสูงขั้นต่ำของฐานคอนกรีต h_min ตัวประกอบความปลอดภัย และอื่นๆ ข้อมูลเกี่ยวกับการตรวจสอบตามมาตรฐานที่ไม่ได้ให้ไว้จะอธิบายไว้ในแท็บผลลัพธ์ดังแสดงในรูปที่  5

รูปที่  5 รายการการตรวจสอบตามมาตรฐานที่ต้องใช้ลักษณะเฉพาะผลิตภัณฑ์

ความแข็งของแผ่นฐานเหล็ก

นอกจากรายการการตรวจสอบตามมาตรฐานที่จำเป็นแล้ว มาตรฐานยังระบุกฎเพิ่มเติมที่ต้องปฏิบัติตาม ในบรรดากฎเหล่านั้นคือกฎสำหรับการหาแรงที่กระทำต่อตัวยึด เมื่อโมเมนต์ดัดและ/หรือแรงดึงกระทำต่อฐานยึด คล้ายกับในการเชื่อมต่อระหว่างเหล็กกับเหล็ก อาจเกิดแรงงัดขึ้น แรงเหล่านี้ต้องนำมาพิจารณาในการออกแบบแผ่นฐาน เนื่องจากจะทำให้แรงดึงในพุกสูงขึ้น ข้อกำหนดนี้อธิบายไว้ในข้อ 6.1 (4) และแสดงในรูปที่ 6.1 b ของ EN1992-4:

รูปที่  6 ข้อ 6.1 (4) ของ EN1992-4

รูปที่  7 การขยายแรงดึงที่กระทำต่อตัวยึดเนื่องจากแรงงัด C_pr

มาตรฐานให้แนวทางในการคำนวณแรงดึงการออกแบบที่กระทำต่อตัวยึด โดยมีเงื่อนไขว่าฐานยึดมีความแข็งเพียงพอ ซึ่งหมายความว่าสมมติฐานการกระจายความเครียดเชิงเส้นมีความสมเหตุสมผล (เช่นเดียวกับทฤษฎีคาน) อย่างไรก็ตาม หากข้อกำหนดที่กำหนดไว้ในข้อ 6.2.1 ไม่เป็นไปตามที่กำหนด พฤติกรรมการเสียรูปแบบยืดหยุ่นของแผ่นฐานเหล็กจะถูกนำมาพิจารณา ผลกระทบนี้ได้รับการพิจารณาใน IDEA StatiCa Connection เนื่องจากการคำนวณโดยใช้ วิธี CBFEM ช่วยให้สามารถจับพฤติกรรมการดัดของแผ่นฐาน รวมถึงความแข็งของรูปตัดที่ต่อ รอยเชื่อม และฐานรากคอนกรีต (จำลองโดยใช้ แบบจำลองดินรองรับ Winkler) ในส่วนถัดไป เราจะพิจารณาอิทธิพลของความหนาของแผ่นต่อแรงดึงที่เกิดขึ้นในพุก ความเค้นสมมูลในเสา และความเค้นอัดในฐานคอนกรีตอย่างละเอียดมากขึ้น

ตัวอย่างบางส่วนใน IDEA StatiCa

มาดูตัวอย่างบางส่วนที่ฉันได้รวบรวมไว้โดยใช้ IDEA StatiCa

ในที่นี้ การจัดวางพุก (สองแถวที่มีพุกสามตัว) ความลึกฝัง ขนาดฐานคอนกรีต รวมถึงคุณสมบัติของวัสดุ ยังคงเหมือนกันสำหรับทั้งสองกรณีที่ศึกษา สิ่งที่จะปรับเปลี่ยนคือความหนาของแผ่นฐาน (10, 20 และ 30 มม.) และผลของแรงกระทำที่ใช้ – สำหรับกรณีที่ 1 คือแรงดึงที่ N = 100 kN และสำหรับกรณีที่ 2 คือแรงอัดที่ N = -100 kN สมมติฐานเหล่านี้จะช่วยให้เราสามารถตรวจสอบอิทธิพลของพารามิเตอร์ต่อผลลัพธ์ได้อย่างง่ายดาย กล่าวคือ แรงตามแนวแกนของตัวยึด ความเค้นสมมูลในเสา และความเค้นอัดในคอนกรีต แบบจำลองแสดงในรูปที่ 8 ด้านล่าง

รูปที่  8 แบบจำลองใน IDEA StatiCa Connection

เริ่มต้นด้วยกรณีที่ 1 นี่คือผลลัพธ์สำหรับตัวอย่างที่ศึกษา:

รูปที่  9 กรณีที่ 1 ความหนาแผ่นฐาน = 10 มม. ความเค้นสมมูล

รูปที่  10 กรณีที่ 1 ความหนาแผ่นฐาน = 10 มม. แรงดึงในพุก

รูปที่  11 กรณีที่ 1 ความหนาแผ่นฐาน = 20 มม. ความเค้นสมมูล

รูปที่  12 กรณีที่ 1 ความหนาแผ่นฐาน = 20 มม. แรงดึงในพุก

รูปที่  13 กรณีที่ 1 ความหนาแผ่นฐาน = 30 มม. ความเค้นสมมูล

รูปที่  14 กรณีที่ 1 ความหนาแผ่นฐาน = 30 มม. แรงดึงในพุก

ตารางที่ 1 สรุปผลลัพธ์สำหรับกรณีที่ 1 (N = 100 kN)

ตามที่คาดไว้ เมื่อความหนาของแผ่นเพิ่มขึ้น แรงงัดจะลดลง โดยที่ t_fix = 30 มม. จะไม่มีแรงงัดเกิดขึ้น และแรงกระทำจะกระจายอย่างสม่ำเสมอในพุกทุกตัวในกลุ่ม เมื่อเปรียบเทียบแรงในพุกที่รับแรงมากที่สุดในกลุ่ม มีความแตกต่าง 67% ระหว่างแผ่นฐานแบบยืดหยุ่น (t_fix = 10 มม., N_Ed,1 = 27.9 kN) และแผ่นฐานแบบแข็ง (t_fix = 30 มม., N_Ed,1 = 16.7 kN) การพิจารณาพฤติกรรมการดัดของแผ่นฐานเหล็กยังส่งผลต่อการกระจายความเค้นในแผ่นที่ต่อเชื่อมและในรอยเชื่อมที่เชื่อมต่อชิ้นส่วนต่างๆ ด้วย สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าการตรวจสอบความแข็งของแผ่นฐานมีความสำคัญเพียงใดในกระบวนการออกแบบ

ผลลัพธ์สำหรับกรณีที่ 2 แสดงให้เห็นอิทธิพลของความหนาของแผ่นต่อการกระจายความเค้นอัดในคอนกรีต:

กรณีที่ 2 ความหนาแผ่นฐาน = 10 มม. ความเค้นสมมูล ความเค้นในคอนกรีต

รูปที่  16 กรณีที่ 2 ความหนาแผ่นฐาน = 20 มม. ความเค้นสมมูล ความเค้นในคอนกรีต

รูปที่  17 กรณีที่ 2 ความหนาแผ่นฐาน = 30 มม. ความเค้นสมมูล ความเค้นในคอนกรีต

ตารางที่ 2 สรุปผลลัพธ์สำหรับกรณีที่ 2 (N = -100 kN)

สังเกตได้ว่าเมื่อความหนาเพิ่มขึ้น ความเค้นจะกระจายอย่างสม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งส่งผลให้ความเค้นอัดสูงสุดในคอนกรีตลดลง

สรุป

ด้วย IDEA StatiCa Connection ผู้ใช้สามารถสร้างแบบจำลองพฤติกรรมการดัดของแผ่นฐานเหล็กได้อย่างแม่นยำ และตรวจสอบผลกระทบต่อการเชื่อมต่อที่สร้างแบบจำลองไว้ ซอฟต์แวร์ใช้วิธี CBFEM เพื่อจำลองการเสียรูปของแผ่นฐานภายใต้ผลของแรงกระทำที่กำหนด ซึ่งช่วยให้วิศวกรสามารถแสดงภาพการกระจายแรงและระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นจากพฤติกรรมยืดหยุ่นของแผ่นฐานเหล็ก หรือยืนยันความถูกต้องของสมมติฐานการกระจายความเครียดเชิงเส้นที่ระบุไว้ใน EN1992-4 นี่เป็นส่วนสำคัญของกระบวนการออกแบบสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างเหล็กและคอนกรีต เนื่องจากแม้แต่แผ่นฐานที่ค่อนข้างหนาก็อาจไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของแผ่นฐานแบบแข็ง และการละเว้นการตรวจสอบนี้อาจนำไปสู่การประเมินแรงดึงในพุกต่ำเกินไป ดังที่แสดงในตัวอย่างข้างต้น

…อีกสิ่งหนึ่ง

ในซอฟต์แวร์เวอร์ชันล่าสุดของเรา เวอร์ชัน 24.0 ได้มีการนำเวอร์ชันเบต้าของ การเชื่อมโยงโดยตรงระหว่าง IDEA StatiCa Connection และ Detail มาใช้งาน ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจสอบฐานรากคอนกรีตเสริมเหล็ก (ULS) โดยใช้ Detail 3D (อิงจาก วิธี CSFM) ในศูนย์สนับสนุนของเรา คุณสามารถพบ บทช่วยสอนทีละขั้นตอน เกี่ยวกับวิธีการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างทั้งสองโปรแกรม รวมถึงวิธีการรันการคำนวณใน Detail application ของเรา

รูปที่ 18 BIM Link ระหว่าง IDEA StatiCa Connection และ Detail (เวอร์ชันเบต้า)

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

คุณสามารถอ่านข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้ได้ที่นี่:

การตรวจสอบตามมาตรฐานของพุก (EN)

การนำเข้าการยึดพุกจาก Connection ไปยัง Detail (BETA)

IDEA StatiCa Detail – การออกแบบโครงสร้างคอนกรีตบริเวณไม่ต่อเนื่อง 3 มิติ | IDEA StatiCa

หากต้องการอ่านข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเวอร์ชันล่าสุด โปรดดู บันทึกการเผยแพร่ สำหรับรายละเอียดทั้งหมด 

ชมการบันทึกการสัมมนาออนไลน์

การสัมมนาออนไลน์ที่ประสบความสำเร็จนี้ มีผู้ลงทะเบียนกว่า 1,500 คน ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับหัวข้อนี้มากขึ้น การอ่านบล็อกโพสต์นี้จะช่วยให้คุณเข้าถึงการบันทึกการสัมมนาออนไลน์และสำรวจเทคนิคและแนวปฏิบัติขั้นสูงได้
อย่าพลาดโอกาสนี้ มาดูกันเลย!