4.5 การวิเคราะห์สภาวะขีดจำกัดการใช้งาน

การประเมิน SLS ดำเนินการสำหรับการจำกัดความเค้น ความกว้างรอยแตก และขีดจำกัดการโก่งตัว ความเค้นจะถูกตรวจสอบในองค์ประกอบ Concrete และเหล็กเสริมตาม EN 1992-1-1 ในลักษณะที่คล้ายกับที่กำหนดไว้สำหรับ ULS

การจำกัดความเค้น

ความเค้นอัดใน Concrete จะต้องถูกจำกัดเพื่อหลีกเลี่ยงรอยแตกตามแนวยาว ตาม EN 1992-1-1 ข้อ 7.2 (2) รอยแตกตามแนวยาวอาจเกิดขึ้นหากระดับความเค้นภายใต้การรวมแรงกระทำแบบ characteristic เกินค่า k₁f_ck ความเค้นอัดใน Concrete ถูกประเมินเป็นอัตราส่วนระหว่างความเค้นอัดหลักสูงสุด σ_c = σ_c2 ที่ได้จากการวิเคราะห์ FE สำหรับสภาวะขีดจำกัดการใช้งาน และค่าขีดจำกัด σ_c,lim ดังนั้น:

\[\frac{σ_{c}}{σ_{c,lim}}\]

\[σ_{c,lim} = k_1\cdot f_{ck}\]

โดยที่:

f_ck        กำลังอัดลูกกระบอก characteristic ของ Concrete,

k₁         =0.6.

หากความเค้นใน Concrete ภายใต้แรงกระทำแบบกึ่งถาวรน้อยกว่า k₂f_ck ตาม EN 1992-1-1 ข้อ 7.2(3) อาจสมมติให้ใช้ creep เชิงเส้น หากความเค้นใน Concrete เกิน k₂f_ck ควรพิจารณา creep แบบไม่เชิงเส้น (ดู EN 1992-1-1 ข้อ 3.1.4) ใน IDEA StatiCa Detail สามารถสมมติได้เฉพาะ creep เชิงเส้นตาม EN 1992-1-1 ข้อ 3.1.4 (3) เท่านั้น (ดู Material models (EN))

อาจสมมติได้ว่าหลีกเลี่ยงการแตกร้าวหรือการเสียรูปที่ยอมรับไม่ได้ หากภายใต้การรวมแรงกระทำแบบ characteristic ความเค้นดึงในเหล็กเสริมไม่เกิน k₃f_yk (EN 1992-1-1 ข้อ 7.2 (5)) กำลังของเหล็กเสริมถูกประเมินเป็นอัตราส่วนระหว่างความเค้นในเหล็กเสริมที่รอยแตก σ_s = σ_sr และค่าขีดจำกัดที่กำหนด σ_s,lim:

\[\frac{σ_{s}}{σ_{s,lim}}\]

\[σ_{s,lim} =  k_3\cdot f_{yk}\]

โดยที่:

f_yk        กำลังครากของเหล็กเสริม,

k₃        =0.8.

การโก่งตัว

การโก่งตัวสามารถประเมินได้เฉพาะสำหรับผนัง หรือคานแบบ isostatic (โครงสร้างที่กำหนดได้ทางสถิตยศาสตร์) หรือ hyperstatic (โครงสร้างที่ไม่กำหนดได้ทางสถิตยศาสตร์) ในกรณีเหล่านี้ จะพิจารณาค่าสัมบูรณ์ของการโก่งตัว (เปรียบเทียบกับสภาพเริ่มต้นก่อนรับแรงกระทำ) และผู้ใช้จะต้องกำหนดค่าสูงสุดที่ยอมรับได้ของการโก่งตัว ไม่สามารถตรวจสอบการโก่งตัวที่ปลายที่ถูกตัดได้ เนื่องจากโครงสร้างเหล่านี้โดยพื้นฐานแล้วไม่เสถียร โดยสมดุลจะถูกทำให้สมบูรณ์โดยการเพิ่มแรงที่ปลาย ดังนั้นการโก่งตัวจึงไม่สมจริง สามารถคำนวณและตรวจสอบการโก่งตัวระยะสั้น u_z,st หรือระยะยาว u_z,lt เทียบกับค่าขีดจำกัดที่ผู้ใช้กำหนด:

\[\frac{u_ z}{u_{z,lim}}\]

โดยที่:

u_z         การโก่งตัวระยะสั้นหรือระยะยาวที่คำนวณโดยการวิเคราะห์ FE,

u_z,lim    ค่าขีดจำกัดของการโก่งตัวที่ผู้ใช้กำหนด

ความกว้างรอยแตก

ความกว้างและทิศทางของรอยแตกจะคำนวณเฉพาะสำหรับผลระยะยาว (โดยใช้ E_c,eff) สำหรับการรวมแรงกระทำที่เปิดใช้งานการประเมินความกว้างรอยแตก การตรวจสอบตามค่าขีดจำกัดที่ผู้ใช้กำหนดตาม Eurocode แสดงดังนี้:

\[\frac{w}{w_{lim}}\]

โดยที่:

w         ความกว้างรอยแตกที่คำนวณโดยการวิเคราะห์ FE,

w_lim     ค่าขีดจำกัดของความกว้างรอยแตกที่ผู้ใช้กำหนด

มีสองวิธีในการคำนวณความกว้างรอยแตก (การแตกร้าวแบบ stabilized และ non-stabilized) ในกรณีทั่วไป (การแตกร้าวแบบ stabilized) ความกว้างรอยแตกจะคำนวณโดยการอินทิเกรตความเครียดบนองค์ประกอบ 1D ของเหล็กเสริม ทิศทางของรอยแตกจะคำนวณจากจุดอินทิเกรชันที่ใกล้ที่สุดสามจุด (จากจุดศูนย์กลางของ finite element 1D ของเหล็กเสริมที่กำหนด) ของ finite element 2D ของ Concrete แม้ว่าวิธีการคำนวณทิศทางรอยแตกนี้จะไม่ตรงกับตำแหน่งจริงของรอยแตก แต่ก็ยังให้ค่าที่เป็นตัวแทนซึ่งนำไปสู่ผลลัพธ์ความกว้างรอยแตกที่สามารถเปรียบเทียบกับค่าความกว้างรอยแตกที่มาตรฐานกำหนดที่ตำแหน่งของเหล็กเสริม