ในระหว่างการวิเคราะห์แบบจำลองโครงสร้างทุกชิ้น วิศวกรจะต้องกำหนดประเภทของการเชื่อมต่อระหว่างชิ้นส่วนแต่ละชิ้น เนื่องจากแบบจำลองควรแสดงพฤติกรรมที่แท้จริงของโครงสร้าง วิศวกรจึงต้องคาดการณ์ว่าการเชื่อมต่อประเภทใดเหมาะสมที่สุด

การประมาณแบบจำลองให้ใกล้เคียงกับโครงสร้างจริงเป็นสิ่งสำคัญ โดยเฉพาะในด้านโครงสร้างเหล็ก ซึ่งมักใช้ชิ้นส่วนเชิงเส้นเป็นส่วนใหญ่ โครงสร้างเหล็กถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากประสิทธิภาพที่โดดเด่น

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด นักออกแบบมักถูกบังคับให้ปรับปรุงไม่เพียงแค่หน้าตัดของชิ้นส่วน แต่ยังรวมถึงการออกแบบการเชื่อมต่อด้วย

โดยทั่วไป วิศวกรโครงสร้างต้องเลือกจากการเชื่อมต่อพื้นฐาน 3 ประเภท ที่จำแนกตามความแข็งของจุดต่อ:

• แบบหมุนได้ – จุดต่อที่ไม่รับโมเมนต์ดัด
• แข็ง – จุดต่อที่มีการเปลี่ยนแปลงมุมระหว่างชิ้นส่วนน้อยมาก
• และค่าอีกจำนวนอนันต์ที่อยู่ระหว่างสองประเภทนี้

ในแบบจำลองการวิเคราะห์โครงสร้างโดยรวม สองตัวเลือกแรกมักถูกใช้เป็นส่วนใหญ่ ในทางตรงกันข้าม การเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็กจริงส่วนใหญ่จัดอยู่ในกลุ่มที่สาม

การจำแนกประเภทนี้ได้รับการสนับสนุนจากมาตรฐาน Eurocode รวมถึงมาตรฐาน AISC แม้ว่าการตั้งชื่อจะแตกต่างกัน แต่ความหมายเหมือนกัน

สำหรับทั้งสองมาตรฐาน มีข้อกำหนดหลายประการสำหรับการจำแนกประเภทเฉพาะ หากต้องการทราบรายละเอียด คุณสามารถศึกษาพื้นฐานทางทฤษฎีได้ทั้งสำหรับ Eurocode หรือสำหรับ มาตรฐาน AISC ก่อนเริ่มการประเมิน อาจเป็นประโยชน์มากหากศึกษาทฤษฎีพื้นฐานและทฤษฎีขั้นสูง

สถานการณ์ที่มีปัญหาหลักสองประการ

• จุดต่อที่ถูกพิจารณาว่าเป็นแบบหมุนได้ในแบบจำลองการวิเคราะห์โดยรวม แต่ในความเป็นจริงของการก่อสร้างกลับมีพฤติกรรมแบบกึ่งแข็ง (ถ่ายโมเมนต์ดัดไปยังชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ)
• จุดต่อที่ถูกพิจารณาว่าแข็งแต่ไม่แข็งเพียงพอ

ส่วนใหญ่เนื่องจากเหตุผลด้านการผลิตและการประกอบ สถานการณ์แรกจึงเกิดขึ้นบ่อยกว่า

บางคนอาจกล่าวว่าความไม่แม่นยำนี้อยู่ในด้านที่ปลอดภัย และด้วยเหตุนี้จึงไม่ก่อให้เกิดปัญหาใดๆ และใช่ โมเมนต์ดัดในช่วงกลางของโครงสร้างจริงจะลดลงโดยโมเมนต์การเชื่อมต่อที่ขอบ

แต่จำเป็นต้องพิจารณาให้ลึกกว่านั้น: มันไม่เป็นอันตรายต่อคานเอง แต่เป็นอันตรายต่อชิ้นส่วนที่คานเชื่อมต่ออยู่!

การสาธิตอย่างรวดเร็ว

มาแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการเลือกการเชื่อมต่อที่เหมาะสมสำหรับวัตถุประสงค์ที่ถูกต้อง (และผลที่ตามมาของการเชื่อมต่อที่ไม่เหมาะสมต่อการวิเคราะห์โดยรวม)

หากคุณแก้ปัญหาการเชื่อมต่อมาตรฐานของคานเพดานกับคานหลัก คุณจะมีทางเลือกการเชื่อมต่อหลายแบบ ฉันเลือกสามแบบที่พบบ่อยมาก

 ด้วย IDEA StatiCa Connection คุณสามารถคำนวณความแข็งของการเชื่อมต่อได้ในไม่กี่วินาที เพื่อการเปรียบเทียบที่ดีขึ้น ฉันได้เพิ่มกรณีสุดขีดด้วยจุดต่อแบบแข็งและแบบหมุนได้:

• การเชื่อมต่อแบบแข็ง
• การเชื่อมต่อ 1 (S_j,ini = 6.7 MNm/rad)
• การเชื่อมต่อ 2 (S_j,ini = 1.3 MNm/rad)
• การเชื่อมต่อ 3 (S_j,ini = 0.5 MNm/rad)
• การเชื่อมต่อแบบหมุนได้

ผลกระทบของความแข็งต่อโมเมนต์ดัด

ผลกระทบของความแข็งต่อความเค้นประสิทธิผล (von Mises)

ดังที่คุณเห็น ในขณะที่คานถูกใช้งานน้อยลงเมื่อความแข็งของการเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น คานหลักอาจรับน้ำหนักเกินได้ง่ายในบางกรณี

วิธีทั่วไปในการดำเนินการ

เมื่อวิศวกรโครงสร้างตัดสินใจว่าควรนำความแข็งจริงของการเชื่อมต่อมาพิจารณา (ซึ่งควรทำบ่อยครั้ง) มีหลายตัวเลือกสำหรับการคำนวณ

• คำนวณด้วยมือ
• ใช้แม่แบบสเปรดชีตที่เตรียมไว้
• คำนวณด้วยซอฟต์แวร์เฉพาะทาง

ตัวอย่างการวิเคราะห์

• คุณแก้ปัญหาโครงสร้างอย่างง่ายที่มีชิ้นส่วนเหล็กเชิงเส้น 100 ชิ้น
• หมายความว่ามี 200 ปลายที่ต้องเชื่อมต่อ
• โครงสร้างดังกล่าวอาจมีการเชื่อมต่อประเภทต่างๆ ถึง 20 ประเภท
• คุณมี 10 กรณีแรงกระทำและ 100 การรวมแรงกระทำที่สร้างขึ้น

การแก้ปัญหาการเชื่อมต่อทั้งหมดสำหรับแต่ละการรวมแรงกระทำที่วิกฤตจะกลายเป็นฝันร้าย นั่นคือเหตุผลที่คุณคำนวณเฉพาะที่สำคัญ ถึงกระนั้น อาจมีการเชื่อมต่อวิกฤต 10 จุดที่มีชิ้นส่วน 2-6 ชิ้นรวมอยู่ด้วย และขั้นตอนการทำงานของคุณอาจมีลักษณะดังนี้: 

 1 ) แม้จะใช้เวลามาก แต่แบบจำลองการเชื่อมต่อและการคำนวณความแข็งของการเชื่อมต่อก็อาจเป็นไปได้ อย่างน้อยสำหรับการรันครั้งแรก

 2 ) หลังจากการวิเคราะห์ความแข็งเสร็จสิ้น คุณสามารถกำหนดความแข็งในการหมุนที่จุดต่อในแบบจำลองการวิเคราะห์โดยรวม คุณสามารถนำเข้าได้

                    เป็นค่าเดียว:

• หาก M_Ed น้อยกว่า 2/3 M_j,Rd คุณสามารถใช้ความแข็งเริ่มต้นของการเชื่อมต่อได้โดยตรง
• หาก M_Ed มากกว่า 2/3 M_j,Rd - กระบวนการวนซ้ำ

                   หรือเป็นฟังก์ชันไม่เชิงเส้น:

 3 ) ด้วยพารามิเตอร์ความแข็งที่อัปเดตแล้ว คุณสามารถรันการวิเคราะห์โดยรวม ซึ่งแน่นอนว่าจะมีการคำนวณแรงภายในใหม่ ผลกระทบของการตั้งค่าใหม่อาจมีน้อยหรือมากในบางกรณี เราได้แก้ปัญหาบางกรณีในอดีต คุณสามารถตรวจสอบบทความฐานความรู้ของเราเกี่ยวกับหัวข้อนี้

 4 ) ตอนนี้คุณต้องตรวจสอบและแก้ไขหน้าตัดและการออกแบบการเชื่อมต่อ หากทุกอย่างเป็นที่พอใจ คุณโชคดีและสามารถดำเนินการไปยังขั้นตอนถัดไปของการออกแบบได้ แต่โดยส่วนใหญ่แล้วจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงในการออกแบบเดิม ดังนั้นคุณต้องกลับไปที่ข้อ 1 ) และทำกระบวนการวนซ้ำจนกว่าองค์ประกอบการออกแบบทั้งหมดจะตรงตามข้อกำหนดทั้งหมด

วิธีที่ชาญฉลาดในการดำเนินการ

เครื่องมือที่ดีที่สุดสำหรับการคำนวณความแข็งของการเชื่อมต่อในปัจจุบันคือ IDEA StatiCa Connection application เพื่อให้ขั้นตอนการทำงานง่ายขึ้นสูงสุดและประหยัดเวลาอันมีค่า คุณสามารถใช้ BIM link เพื่อส่งออกการออกแบบการเชื่อมต่อจากแอปพลิเคชัน CAD ของคุณไปยัง IDEA StatiCa Connection 

จากนั้นคุณตั้งค่าประเภทการวิเคราะห์เป็นการวิเคราะห์ความแข็ง และในไม่กี่วินาที คุณจะได้รับพารามิเตอร์ความแข็งของคุณ เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุด สามารถพบเคล็ดลับที่มีประโยชน์สำหรับการวิเคราะห์ความแข็งได้ในศูนย์สนับสนุนของเรา

การวิเคราะห์ความแข็งแต่ละครั้งจะให้ผลลัพธ์อันมีค่าเหล่านี้ทันที:

ค่าสำคัญทั้งหมดในตารางเดียว

การแสดงผลกราฟิกของค่าที่คำนวณได้

คุณต้องการคำนวณความแข็งของการเชื่อมต่อด้วยตัวเองด้วย IDEA StatiCa Connection หรือไม่? เพียงทำตามบทแนะนำสำหรับ EN หรือสำหรับ มาตรฐาน AISC 

กระบวนการตรวจสอบของแอปพลิเคชันใหม่เสร็จสิ้นแล้ว และการศึกษาได้รับการเผยแพร่ร่วมกับทีมมหาวิทยาลัย คุณสามารถดูตัวอย่างการตรวจสอบหลายรายการได้

ข้อเท็จจริงที่สำคัญ

• ควรจำไว้ว่า การเชื่อมต่อเดียวกันอาจถูกจำแนกประเภทแตกต่างกันขึ้นอยู่กับความยาวของชิ้นส่วน

• ความแข็งเริ่มต้น (S_j,ini) ไม่ได้รับผลกระทบจากโมเมนต์ดัดสำหรับการออกแบบ (M_Ed) ในขณะที่มีผลกระทบเฉพาะต่อความแข็ง Secant (S_j,s) เท่านั้น

• การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ความแข็งของจุดต่อจะส่งผลต่อแรงภายในที่คำนวณในแบบจำลองการวิเคราะห์โดยรวมเสมอ

• ในแนวทาง Eurocode คุณต้องแยกแยะระหว่างระบบโครงสร้างแบบมีค้ำยันและไม่มีค้ำยัน เนื่องจากการเชื่อมต่อเดียวกันอาจถูกจำแนกเป็นแบบแข็งหรือกึ่งแข็งขึ้นอยู่กับการค้ำยัน

• หาก Sj,ini และ Sj,s แสดงความแข็งอนันต์ หมายความว่าเส้นโค้งความแข็งชันมากจนทำมุม 90° ในแผนภาพ ทำให้เส้นสัมผัสมีค่าเป็นอนันต์ ซึ่งหมายความว่าเป็นการเชื่อมต่อแบบแข็งที่ห่างไกลจากขอบเขตของประเภทกึ่งแข็งมาก ดังนั้นค่าที่แน่นอนจึงไม่มีความสำคัญ

ทดลองใช้ IDEA StatiCa ฟรี

สนใจความสามารถของ IDEA StatiCa ในการวิเคราะห์ความแข็งของการเชื่อมต่อหรือไม่? ไม่มีเวลาใดดีไปกว่านี้ในการทดลองใช้ IDEA StatiCa! 

เริ่มทดลองใช้วันนี้และเพลิดเพลินกับการเข้าถึงและบริการแบบเต็มรูปแบบฟรี 14 วัน