คำนวณค่าสุดขีดของแรงกระทำ

บทนำ

เคยเป็นแนวทางปฏิบัติทั่วไปสำหรับผู้ออกแบบการเชื่อมต่อในการเลือกค่าสุดขีดของแรงและโมเมนต์จากการรวมแรงกระทำทั้งหมด แล้วนำมาใช้พร้อมกันเพื่อออกแบบการเชื่อมต่อ แนวทางนี้อาจใช้ได้ในกรณีที่เรียบง่าย แต่เมื่อการเชื่อมต่อมีความซับซ้อนมากขึ้นเล็กน้อย ผู้ออกแบบอาจเสี่ยงต่อการออกแบบที่มากเกินไปหรือน้อยเกินไป

วิธีเดียวที่จะหลีกเลี่ยงความผิดพลาดดังกล่าวคือการออกแบบการเชื่อมต่อภายใต้การรวมแรงกระทำที่มีอยู่ทั้งหมด ซึ่งปัจจุบันทำได้ง่ายโดยใช้เครื่องมือที่มีอยู่ใน Checkbot หรือโดยใช้ตัวเลือกนำเข้า XLS เพื่อนำเข้าผลของแรงกระทำจากแผ่นงาน XLS

อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้ก่อให้เกิดปัญหาชุดใหม่ แม้ว่าการถ่ายโอนแรงกระทำจากการวิเคราะห์โครงสร้างโดยรวมไปยังแบบจำลองการเชื่อมต่อเฉพาะจุดจะได้รับการแก้ไขแล้ว แต่การคำนวณสำหรับการรวมแรงกระทำหลายร้อยชุดจะเพิ่มเวลาการวิเคราะห์อย่างมีนัยสำคัญ

เพื่อเร่งกระบวนการออกแบบ จึงเป็นเรื่องสมเหตุสมผลที่จะลดจำนวนการรวมแรงกระทำให้เหลือเฉพาะชุดย่อยที่มีชุดที่อาจวิกฤต อย่างไรก็ตาม การเลือกการรวมแรงกระทำที่วิกฤตล่วงหน้าไม่ใช่งานที่ง่าย เนื่องจากไม่มีกฎทางคณิตศาสตร์ที่เข้มงวดที่สามารถนำมาใช้กับกระบวนการคัดเลือกได้ ดังนั้น ขั้นตอนการทำงานที่เสนอคือการลดจำนวนการรวมแรงกระทำเริ่มต้นเพื่อเริ่มกระบวนการออกแบบ ตรวจสอบและแก้ไขการเชื่อมต่อตามชุดเหล่านั้น และสุดท้าย เมื่อการตรวจสอบทั้งหมดเป็นที่น่าพอใจ ให้รันการคำนวณกับชุดการรวมแรงกระทำทั้งหมด

เกณฑ์การคัดเลือก

ใน IDEA StatiCa เราสามารถเลือกชุดย่อยของการรวมแรงกระทำที่จะนำมาใช้สำหรับการออกแบบการเชื่อมต่อตามเกณฑ์ต่อไปนี้ ซึ่งนำไปใช้กับแต่ละชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกับ Node ที่ตรวจสอบ:

1. การรวมแรงกระทำที่มีค่าสุดขีดของแรง/โมเมนต์สำหรับแรงภายใน/โมเมนต์ 6 องค์ประกอบต่อชิ้นส่วน (สำหรับชิ้นส่วน n ชิ้น สามารถได้รับการรวมแรงกระทำสูงสุด 12∙n ชุด)
2. การรวมแรงกระทำที่มีแรงเฉือนรวมสูงสุด  (สูงสุด n ชุด)
3. การรวมแรงกระทำที่มีโมเมนต์รวมสูงสุด  (สูงสุด n ชุด)
4. การรวมแรงกระทำที่มีแรงแกนภายในสุดขีด (ดูด้านล่าง – สูงสุด 2∙n ชุด)
5. การรวมแรงกระทำที่มีแรงเฉือนภายในสุดขีด (ดูด้านล่าง – สูงสุด n ชุด)
6. การรวมแรงกระทำที่มีแรงรวมภายในสุดขีด (ดูด้านล่าง – สูงสุด n ชุด)
7. การรวมแรงกระทำที่มีความเค้นปกติสุดขีดที่มุมของกรอบหน้าตัด ซึ่งได้จาก  (สูงสุด 2∙n ชุด)

ผลที่ได้คือ ชุดย่อยของการรวมแรงกระทำอาจมีสูงสุด 20∙n ชุด โดยที่ n คือจำนวนชิ้นส่วนที่มาบรรจบกัน

ประเด็นบางประการที่ควรพิจารณา ได้แก่:

• การรวมแรงกระทำชุดเดียวอาจเป็นไปตามเกณฑ์ข้างต้นมากกว่าหนึ่งข้อ ส่งผลให้มีการรวมแรงกระทำที่ถูกเลือกน้อยกว่าที่คาดไว้
• เกี่ยวกับข้อ (4), (5) และ (6) ข้างต้น: มีกรณีที่รายงานการรวมแรงกระทำที่แสดงแรงแกนสุดขีดที่ตำแหน่งภายใน (เช่น แรงดึงในสลักยึดที่อยู่ภายใน) เพื่อรองรับกรณีเหล่านี้ แรงแกน แรงเฉือน และแรงรวมที่ตำแหน่งภายในที่กำหนดเป็น TL, TR, BL และ BR ในภาพด้านล่างจะถูกคำนวณ:

เลือกค่าสุดขีดและดำเนินการวิเคราะห์ 

เพื่อเลือกค่าสุดขีดที่จะวิเคราะห์ ให้ใช้ ปุ่มเมาส์ขวา บนผลของแรงกระทำ และเลือกตัวเลือก Calculate load extremes

การดำเนินการนี้จะยกเลิกการเลือกผลของแรงกระทำที่ไม่เกี่ยวข้อง (ที่ไม่ใช่ค่าสุดขีด) ออกจากรายการ เหตุผลสำหรับผลของแรงกระทำสุดขีดที่ถูกเลือกแต่ละรายการจะแสดงในคำอธิบายใต้ตาราง

การนำเข้าค่าสุดขีดด้วย XLS

คุณยังสามารถใช้การเลือกค่าสุดขีดเมื่อ นำเข้าค่าแรงกระทำจากแผ่นงาน Excel ทำเครื่องหมายที่ช่อง Import only extremes ระบบจะแสดงทันทีว่ามีผลของแรงกระทำกี่รายการที่ถือว่าเป็นค่าสุดขีด

ผลของแรงกระทำสุดขีดจะถูกนำเข้า และส่วนที่เหลือจะถูกละเว้น

การตั้งค่าค่าความคลาดเคลื่อน

เพื่อละเว้นค่าสุดขีดที่ไม่เกี่ยวข้อง (ค่าน้อย) คุณสามารถตั้งค่าขีดจำกัด/ค่าความคลาดเคลื่อนสำหรับแต่ละองค์ประกอบของแรงภายใน ค่าแรง (ค่าสัมบูรณ์) ที่ต่ำกว่าขีดจำกัดที่ตั้งไว้จะไม่ถูกนำมาพิจารณาในการประเมินค่าสุดขีด

เมื่อคุณเปลี่ยนค่าเหล่านี้เป็นค่าที่สูงขึ้น คำเตือนและเหตุผลในการเลือกผลของแรงกระทำที่กำหนดจะถูกแสดง

คุณสามารถบันทึกค่าที่กำหนดเองของคุณในแม่แบบและนำไปใช้ในโครงการอื่นโดยการโหลดหรือตั้งค่าแม่แบบเป็นค่าเริ่มต้น

ฟีเจอร์นี้เปิดตัวใน patch 22.1.3 และอัปเดตใน 23.0.1

การเลือกแรงกระทำสุดขีดผ่าน Checkbot (BIM link)

มีอีกวิธีหนึ่งในการกรองค่าสุดขีดของแรงกระทำในกรณีที่คุณใช้ BIM link (IDEA StatiCa Checkbot) เปิด Load configurator ใน Checkbot และไปที่ Result classes for checks ในคอลัมน์กลาง เลือก result class ที่ต้องการ และในช่องด้านขวา ระบุว่าควรกรองแรงกระทำหรือไม่ เมื่อเลือกช่องทำเครื่องหมาย Evaluate critical effects* ค่าสุดขีดของแรงจะถูกกรอง (คุณต้องเรียก Load update หลังจากปิดหน้าต่าง Load configurator)

โปรดทราบว่าอัลกอริทึมการกรองแตกต่างจากขั้นตอนที่กล่าวถึงข้างต้น: อ่านเพิ่มเติมในบทความ Evaluate critical effects for loads imported via BIM links

* ฟังก์ชัน Evaluate critical effects ถูกลบออกและแทนที่ด้วยฟังก์ชัน Calculate load extremes ตั้งแต่เวอร์ชัน 25.1.2