Theoretical background

การตรวจสอบตามมาตรฐานของส่วนประกอบการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก (AS)

Steel

AS (Australia)

CBFEM

Connection

This article is also available in:

Translated by AI from English

สลักเกลียว สลักเกลียวอัดแรง และรอยเชื่อมได้รับการตรวจสอบตามมาตรฐาน AS 4100–2020 บทที่ 9 พื้นผิวรองรับคอนกรีตตามมาตรฐาน AS3600:2018 – บทที่ 12.6 การตรวจสอบพุกดำเนินการตามมาตรฐาน AS 5216:2018 การออกแบบเดือยรับแรงเฉือนและการถ่ายแรงเฉือนที่ฐานเสาโดยแรงเสียดทานเป็นไปตามสิ่งพิมพ์: Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, vol. 36, no. 2, September 2002.

การตรวจสอบตามมาตรฐานของแผ่นเหล็กตามมาตรฐานออสเตรเลีย

การตรวจสอบความเครียดดำเนินการที่ชิ้นส่วน Finite Element แบบเปลือกที่จำลองแผ่นเหล็ก โดยกำลังครากจะถูกลดลงด้วยตัวประกอบความสามารถ

ความเค้นสมมูลที่ได้ (HMH, von Mises) และความเครียดพลาสติกจะถูกคำนวณบนแผ่นเหล็ก เมื่อกำลังคราก (คูณด้วยตัวประกอบความสามารถ ϕ = 0.9 ซึ่งสามารถแก้ไขได้ใน Code setup) บนแผนภาพวัสดุแบบสองเส้นตรงถูกบรรลุ การตรวจสอบความเครียดพลาสติกสมมูลจะถูกดำเนินการ ค่าขีดจำกัดที่ 5% ถูกแนะนำในEurocode (EN1993-1-5 App. C, Par. C8, Note 1) ค่านี้สามารถปรับเปลี่ยนได้ใน Code setup แต่การศึกษาการตรวจสอบได้ดำเนินการสำหรับค่าที่แนะนำนี้

ชิ้นส่วนแผ่นเหล็กถูกแบ่งออกเป็นห้าชั้น และพฤติกรรมยืดหยุ่น/พลาสติกจะถูกตรวจสอบในแต่ละชั้น โปรแกรมจะแสดงผลลัพธ์ที่แย่ที่สุดจากทั้งหมด

วิธีCBFEMอาจให้ค่าความเค้นสูงกว่ากำลังครากเล็กน้อย สาเหตุคือความลาดเอียงเล็กน้อยของสาขาพลาสติกของแผนภาพความเค้น-ความเครียด ซึ่งใช้ในการวิเคราะห์เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของการคำนวณปฏิสัมพันธ์ ซึ่งไม่เป็นปัญหาสำหรับการออกแบบในทางปฏิบัติ ความเครียดพลาสติกสมมูลจะถูกเกินที่ความเค้นที่สูงกว่า และจุดต่อจะไม่ผ่านการตรวจสอบอยู่ดี

การตรวจสอบตามมาตรฐานของสลักเกลียวและสลักเกลียวอัดแรงล่วงหน้าตามมาตรฐานออสเตรเลีย

แรงในสลักเกลียวรวมถึงแรงงัดถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ ความต้านทานของสลักเกลียวถูกตรวจสอบตามข้อกำหนดของมาตรฐาน

สลักเกลียว

สลักเกลียวถูกตรวจสอบตามบทที่ 9.2 การออกแบบสลักเกลียว แรงดึงและแรงเฉือนในสลักเกลียวแต่ละตัวถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ แรงงัดถูกนำมาพิจารณาตามที่ข้อ 9.1.8 แนะนำ แรงงัดถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ แต่ละระนาบแรงเฉือนถูกตรวจสอบแยกกัน แผ่นที่รับแรงกดถูกตรวจสอบเทียบกับผลรวมของแรงเฉือนที่ระนาบใกล้เคียง

สลักเกลียวรับแรงเฉือน

สลักเกลียวที่รับแรงเฉือนตามการออกแบบถูกออกแบบตาม Cl. 9.2.2.1 และต้องเป็นไปตาม:

\[ V_f^* \le \phi V_f \]

โดยที่:

V_f* – แรงเฉือนตามการออกแบบ
ϕ = 0.8 – ตัวประกอบกำลัง (ตาราง 3.4) แก้ไขได้ใน Code setup
V_f = 0.62 f_uf A – กำลังรับแรงเฉือนระบุของสลักเกลียว
f_uf – กำลังดึงต่ำสุดของสลักเกลียวตามที่ระบุในตาราง 9.2.1
A – พื้นที่หน้าตัดของสลักเกลียวซึ่งเท่ากับ A_c หรือ A_o ซึ่งเป็นพื้นที่หน้าตัดที่เส้นผ่านศูนย์กลางเล็กสุดของสลักเกลียวตามที่กำหนดใน AS 1275 หรือพื้นที่หน้าตัดก้านเรียบระบุของสลักเกลียวตามลำดับ แต่ละระนาบแรงเฉือนถูกตรวจสอบแยกกัน

ค่าของ A_c ในซอฟต์แวร์ถูกประมาณด้วยฟังก์ชัน:

A_c = 0.0000163 · A_s² + 0.91682 · A_s − 0.85375

ความแตกต่างสูงสุดคือ 0.8 mm² หรือ 0.5 %

ตัวประกอบลดค่าที่ให้ไว้ในตาราง 9.2.2.1 เพื่อคำนึงถึงความยาวของการเชื่อมต่อแบบทับซ้อนด้วยสลักเกลียวเท่ากับ 1.0 การลดค่าถูกนำไปใช้โดยอัตโนมัติโดยการตรวจสอบสลักเกลียวแต่ละตัวแยกกัน

ตาม Cl. 9.2.2.5 สำหรับการเชื่อมต่อที่แผ่นเติมมีความหนาเกิน 6 mm กำลังรับแรงเฉือนระบุของสลักเกลียวต้องลดลง 15 % สำหรับการเชื่อมต่อที่มีหลายระนาบแรงเฉือน การลดค่าจะถูกนำไปใช้กับทุกระนาบแรงเฉือน

สลักเกลียวรับแรงดึง

สลักเกลียวที่รับแรงดึงตามการออกแบบถูกออกแบบตาม Cl. 9.2.2.2 และต้องเป็นไปตาม:

\[ N_{tf}^* \le \phi N_{tf} \]

โดยที่:

N_tf* – แรงดึงตามการออกแบบ
ϕ = 0.8 – ตัวประกอบกำลัง (ตาราง 3.4) แก้ไขได้ใน Code setup
N_tf = A_s f_uf – กำลังรับแรงดึงระบุของสลักเกลียว
A_s – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักเกลียวตามที่ระบุใน AS 1275
f_uf – กำลังดึงต่ำสุดของสลักเกลียวตามที่ระบุในตาราง 9.2.1

สลักเกลียวรับแรงเฉือนและแรงดึงร่วมกัน

สลักเกลียวที่ต้องต้านทานทั้งแรงเฉือนและแรงดึงตามการออกแบบในเวลาเดียวกันถูกออกแบบตาม Cl. 9.2.2.3 และต้องเป็นไปตาม:

\[ \left ( \frac{V_f^*}{\phi V_f} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_{tf}^*}{\phi N_{tf}} \right ) ^2 \le 1.0 \]

โดยที่:

ϕ = 0.8 – ตัวประกอบกำลัง (ตาราง 3.4) แก้ไขได้ใน Code setup

แผ่นรับแรงกด

แผ่นที่รับแรงกดตามการออกแบบเนื่องจากสลักเกลียวรับแรงเฉือนถูกออกแบบตาม Cl. 9.2.2.4 และต้องเป็นไปตาม:

\[ V_b^* \le ϕ V_b \]

โดยที่:

ϕ = 0.9 – ตัวประกอบกำลัง (ตาราง 3.4) แก้ไขได้ใน Code setup
$ V_b = 3.2 d_f t_p f_{up} \le a_e t_p f_{up} $ – กำลังรับแรงกดระบุของแผ่น
d_f – เส้นผ่านศูนย์กลางของสลักเกลียว
t_p – ความหนาของแผ่น
f_up – กำลังดึงของแผ่น
a_e – ระยะต่ำสุดจากขอบรูถึงขอบแผ่น วัดในทิศทางของส่วนประกอบของแรง บวกครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียว ขอบของแผ่นให้ถือว่ารวมถึงขอบของรูสลักเกลียวที่อยู่ติดกัน

การเชื่อมต่อแบบแรงเสียดทาน

สำหรับการเชื่อมต่อแบบแรงเสียดทาน การเลื่อนในสภาวะขีดจำกัดการใช้งานต้องถูกจำกัดและออกแบบตาม Cl. 9.2.3 สลักเกลียวเหล่านี้ควรถูกตรวจสอบในฐานะแบบรับแรงกดสำหรับสภาวะขีดจำกัดกำลังด้วย สลักเกลียวที่รับแรงเฉือนต้องเป็นไปตาม:

\[ V_{sf}^* \le ϕ V_{sf} \]

โดยที่:

ϕ = 0.7 – ตัวประกอบกำลัง (บทที่ 3.5.5) แก้ไขได้ใน Code setup
V_sf = μ N_ti k_h – กำลังรับแรงเฉือนระบุของสลักเกลียว
μ = 0.35 – ตัวประกอบการเลื่อนตามที่ระบุในข้อ 9.2.3.2 แก้ไขได้ใน Code setup
N_ti – แรงดึงต่ำสุดของสลักเกลียวขณะติดตั้งตามที่ระบุในข้อ 15.2.2.2

เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสลักเกลียว	แรงดึงอัดแรงล่วงหน้าต่ำสุดของสลักเกลียว [kN]
M16	95
M20	145
M24	210
M30	335
M36	490
อื่นๆ	$A_s \cdot 600$ MPa

k _h – ตัวประกอบสำหรับประเภทรูที่แตกต่างกัน ตามที่ระบุในข้อ 9.2.3.1 และ 14.3.2
- k _h = 1 สำหรับรูมาตรฐาน (+2 mm สำหรับ d _f ≤ 24 mm, +3 mm ในกรณีอื่น)
- k _h = 0.85 สำหรับรูแบบยาวสั้น (ความยาวรู ≤ max(1.33 d _f, d _f + 10 mm)) และรูขนาดใหญ่กว่ามาตรฐาน
- k _h = 0.70 สำหรับรูแบบยาว

จำนวนผิวสัมผัสที่มีประสิทธิผล n_ei มีค่าเท่ากับ 1 เสมอ เนื่องจากแต่ละผิวสัมผัสถูกตรวจสอบแยกกัน

สลักเกลียวในการเชื่อมต่อแบบแรงเสียดทานที่รับแรงเฉือนและแรงดึงร่วมกันต้องเป็นไปตาม:

\[ \left ( \frac{V_{sf}^*}{ϕ V_{sf}} \right ) + \left ( \frac{N_{tf}^*}{ϕ N_{tf}} \right ) \le 1.0 \]

โดยที่:

V_sf* – แรงเฉือนตามการออกแบบบนสลักเกลียวในระนาบของผิวสัมผัส
N_tf* – แรงดึงตามการออกแบบบนสลักเกลียว
ϕ = 0.7 – ตัวประกอบกำลัง (บทที่ 3.5.5) แก้ไขได้ใน Code setup
V_sf – กำลังรับแรงเฉือนระบุของสลักเกลียว
N_tf = N_ti – กำลังรับแรงดึงระบุของสลักเกลียวซึ่งเท่ากับแรงดึงต่ำสุดของสลักเกลียวขณะติดตั้ง

การเชื่อมต่อแบบแรงเสียดทานควรถูกตรวจสอบสำหรับสภาวะขีดจำกัดกำลังด้วย ควรเปลี่ยนประเภทสลักเกลียวเป็นแบบรับแรงกด – ปฏิสัมพันธ์แรงดึง/แรงเฉือน เพิ่มแรงกระทำตามความเหมาะสม และตรวจสอบจุดต่ออีกครั้ง

การตรวจสอบตามมาตรฐานของรอยเชื่อมตามมาตรฐานออสเตรเลีย

รอยเชื่อมมุมได้รับการตรวจสอบตาม AS 4100 - บทที่ 9.6 ความแข็งแรงของรอยเชื่อมร่องแบบ CJP ถือว่าเท่ากับโลหะฐานและไม่ได้รับการตรวจสอบ

สามารถกำหนดรอยเชื่อมชนหรือรอยเชื่อมมุม และตลอดความยาวขอบเต็ม รอยเชื่อมบางส่วน หรือรอยเชื่อมเป็นช่วงๆ รอยเชื่อมชนถือว่ามีความแข็งแรงเท่ากับชิ้นส่วนที่เชื่อมและไม่ได้รับการตรวจสอบ ในกรณีของรอยเชื่อมมุม องค์ประกอบรอยเชื่อมจะถูกแทรกระหว่างลิงก์การประมาณค่าที่เชื่อมต่อแผ่นเข้าหากัน องค์ประกอบรอยเชื่อมมีแผนภาพวัสดุแบบ elasto-plastic ที่กำหนดไว้เพื่อกระจายความเค้นตลอดความยาวรอยเชื่อม เพื่อให้รอยเชื่อมยาว รอยเชื่อมหลายทิศทาง หรือการเชื่อมกับปีกที่ไม่มีแผ่นเสริมความแข็งมีความต้านทานใกล้เคียงกับการคำนวณด้วยมือ องค์ประกอบรอยเชื่อมที่มีความเค้นสูงสุดเป็นตัวกำหนดในการตรวจสอบรอยเชื่อม

รอยเชื่อมมุมที่รับแรงออกแบบต่อหน่วยความยาวของรอยเชื่อม v_w* ได้รับการออกแบบตาม Cl. 9.6.3.10 และต้องเป็นไปตาม:

\[ v_w^* \le ϕ v_w \]

โดยที่:

ϕ = 0.8 – ตัวประกอบกำลัง (บทที่ 3.4) ซึ่งสามารถแก้ไขได้ใน Code setup
v_w = 0.6 f_uw t_t – กำลังต้านทานระบุของรอยเชื่อมมุมต่อหน่วยความยาว
f_uw – ความแข็งแรงดึงระบุของโลหะรอยเชื่อม (ตาราง 9.6.3.10 (A))
t_t – ความหนาคอรอยเชื่อมสำหรับการออกแบบ

ตัวประกอบลด k_r ถือว่าเท่ากับ 1 (รอยเชื่อมสั้นกว่า 1.7 ม.)

แผนภาพรอยเชื่อมแสดงความเค้นตามสูตรต่อไปนี้:

\[ \sigma = \sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 } \]

การตรวจสอบตามมาตรฐานของบล็อกคอนกรีตตามมาตรฐานออสเตรเลีย

คอนกรีตใต้แผ่นฐานถูกจำลองด้วย Winkler subsoil ที่มีความแข็งสม่ำเสมอ ซึ่งให้ค่าความเค้นสัมผัส ความเค้นเฉลี่ยที่บริเวณรับแรงที่สัมผัสกับแผ่นฐานจะถูกใช้สำหรับการตรวจสอบแรงอัด

พื้นผิวรับแรงของ Concrete

พื้นผิวรับแรงของ Concrete ได้รับการตรวจสอบตาม AS3600: 2018 – Cl. 12.6 ความเค้นรับแรงการออกแบบที่พื้นผิว Concrete ต้องไม่เกิน:

\[ ϕ f_b = ϕ 0.9 f'_c \sqrt{\frac{A_2}{A_1}} \le ϕ 1.8 f'_c \]

โดยที่:

ϕ = 0.6 – ตัวประกอบกำลัง (ตารางที่ 2.2) แก้ไขได้ใน Code setup
f'_c – กำลังอัดลักษณะเฉพาะของ Concrete ทรงกระบอกที่อายุ 28 วัน
A₁ – พื้นที่รับแรง
A₂ – พื้นที่ที่ใหญ่ที่สุดของพื้นผิวรองรับที่มีรูปทรงเรขาคณิตคล้ายกันและมีจุดศูนย์กลางร่วมกับ A₁ ความลาดด้านข้างของรูปทรงตัดกรวยคือ 1 ในแนวยาวและ 2 ในแนวขวางเทียบกับทิศทางของแรง

ความเค้นรับแรงการออกแบบ σ เท่ากับความเค้นเฉลี่ยใต้แผ่นฐานในบริเวณที่สัมผัสกับ Concrete

การถ่ายแรงเฉือน

แรงเฉือนที่แผ่นฐานถูกสมมติว่าถ่ายจากเสาไปยังฐานราก Concrete โดย:

แรงเสียดทานระหว่างแผ่นฐานกับ Concrete / ปูน
เดือยรับแรงเฉือน
สลักยึด

การถ่ายแรงเฉือนโดยแรงเสียดทาน

กำลังรับแรงเฉือนคำนวณตาม Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, vol. 36, no. 2, September 2002 – Chapter 6.5.3 ดังนี้:

\[ ϕ V_f = ϕ μ N_c^* \]

โดยที่:

ϕ = 0.8 – ตัวประกอบกำลัง
μ = 0.55 – สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน แก้ไขได้ใน Code setup
N_c* – ค่าการออกแบบแรงอัดตามแนวแกนของเสา

การถ่ายแรงเฉือนโดยเดือยรับแรงเฉือน

หากแรงเฉือนถ่ายผ่านเดือยรับแรงเฉือน เดือยรับแรงเฉือนจะถูกจำลองด้วย finite element และแผ่นเหล็กและรอยเชื่อมจะได้รับการตรวจสอบด้วยวิธี Finite Element และส่วนประกอบรอยเชื่อม นอกจากนี้ยังต้องมีการตรวจสอบเพิ่มเติม ได้แก่ กำลังรับแรงของ Concrete; กำลังขอบ Concrete

กำลังรับแรงของ Concrete

กำลังรับแรงของ Concrete ได้รับการตรวจสอบตาม Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, vol. 36, no. 2, September 2002 – Chapter 6.5.5:

\[ ϕ_c V_b = 0.85 ϕ_c f'_c A_{sl} \]

โดยที่:

ϕ_c = 0.6 – ตัวประกอบกำลังสำหรับ Concrete รับแรง แก้ไขได้ใน Code setup
f'_c – กำลังอัดลักษณะเฉพาะของ Concrete ทรงกระบอกที่อายุ 28 วัน
A_sl – พื้นที่ฉายของเดือยรับแรงเฉือนที่ฝังอยู่ในทิศทางของแรง ไม่รวมส่วนของเดือยที่สัมผัสกับปูนเหนือชิ้นส่วน Concrete

กำลังขอบ Concrete

หากแรงเฉือนกระทำต่อขอบ Concrete อิสระ ควรตรวจสอบว่า Concrete สามารถรับแรงเฉือนที่กระทำได้ กำลังขอบ Concrete ได้รับการตรวจสอบตาม Gianluca Ranzi, Peter Kneen: Design of Pinned Column Base Plates, Journal of the Australian Steel Institute, vol. 36, no. 2, September 2002 – Chapter 6.5.5:

\[ ϕ V_{ce} = ϕ 0.33 \sqrt{f'_c} A_{Vc} \]

โดยที่:

ϕ =0.85 – ตัวประกอบกำลัง
f'_c – กำลังอัดลักษณะเฉพาะของ Concrete ทรงกระบอกที่อายุ 28 วัน
A_Vc – พื้นที่ความเค้นประสิทธิผลที่กำหนดโดยการฉายระนาบ 45° จากขอบรับแรงของเดือยรับแรงเฉือนไปยังพื้นผิวอิสระในทิศทางของแรงเฉือน โดยไม่รวมพื้นที่รับแรงของเดือยรับแรงเฉือนออกจากพื้นที่ฉาย

การถ่ายแรงเฉือนโดยสลักยึด

แรงเฉือนถูกสมมติว่าถ่ายผ่านสลักยึด แรงในสลักยึดแต่ละตัวถูกกำหนดด้วยวิธี Finite Element สลักยึดแต่ละตัวหรือกลุ่มสลักยึดได้รับการตรวจสอบสำหรับการวิบัติของเหล็กในแรงเฉือน การวิบัติขอบ Concrete การวิบัติแบบ pry-out ของ Concrete และการรับแรงดึงและแรงเฉือนร่วมกันหากมีแรงดึงด้วย

การตรวจสอบตามมาตรฐานของพุกตามมาตรฐานออสเตรเลีย

แรงในพุกรวมถึงแรงงัดถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ด้วยวิธี Finite Element แต่ความต้านทานจะถูกตรวจสอบโดยใช้บทบัญญัติของมาตรฐาน AS 5216

การตรวจสอบพุกดำเนินการตามมาตรฐาน AS 5216:2018 แม้ว่ามาตรฐานจะไม่ได้ระบุสูตรบางอย่างสำหรับพุกติดตั้งในที่โดยเฉพาะ แต่สูตรเหล่านั้นเหมือนกับใน SA TS 101:2015 ซึ่งมีการกล่าวถึงพุกติดตั้งในที่โดยเฉพาะ สามารถเลือก Concrete ที่แตกร้าวหรือไม่แตกร้าวได้ใน Code setup โดยค่าเริ่มต้นจะสมมติว่า Concrete แตกร้าวอย่างระมัดระวัง การตรวจสอบการแตกหักของกรวย Concrete ในแรงดึงและแรงเฉือนอาจละเว้นได้ใน Code setup ซึ่งหมายความว่าสมมติว่าแรงถ่ายผ่านเหล็กเสริม ผู้ใช้จะได้รับข้อมูลขนาดของแรงนี้ เนื่องจากการใช้ความต้านทานการแตกหักของกรวย Concrete ในสูตรการตรวจสอบการวิบัติแบบ pry-out ของ Concrete การตรวจสอบนี้จึงถูกละเว้นด้วยเช่นกัน

การตรวจสอบพุกที่รับแรงดึงต่อไปนี้ไม่ได้จัดให้และควรตรวจสอบโดยใช้ข้อมูลใน Technical Product Specification ที่เกี่ยวข้อง (การทดสอบตามมาตรฐาน AS 5216:2018: ภาคผนวก A):

การวิบัติแบบดึงหลุดของตัวยึด (สำหรับพุกติดตั้งภายหลังแบบกล) – AS 5216:2018: 6.2.4,
การวิบัติแบบดึงหลุดรวมกับกรวย Concrete (สำหรับพุกติดตั้งภายหลังแบบยึดติด) – AS 5216:2018: 6.2.5,
การวิบัติแบบแยกตัวของ Concrete – AS 5216:2018: 6.2.6.

การวิบัติแบบ blow-out ของ Concrete จัดให้เฉพาะสำหรับพุกที่มีแผ่นรองเท่านั้น

การวิบัติของเหล็กในแรงดึง

การวิบัติของเหล็กในแรงดึงถูกตรวจสอบตามข้อ 6.2.2:

\[ ϕ_{Ms} N_{tf} = ϕ_{Ms} A_s f_{uf} \]

โดยที่:

$ ϕ_{Ms} = \frac{5 f_{yf}}{6 f_{uf}} \le 1/1.4 $ – ตัวประกอบกำลังสำหรับการวิบัติของเหล็กในแรงดึง (ตาราง 3.2.4)
A_s – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักเกลียวตามที่ระบุใน AS 1275
f_uf – กำลังดึงต่ำสุดของสลักเกลียวตามที่ระบุใน AS 4100 – ตาราง 9.3.1

การวิบัติของกรวย Concrete

การวิบัติของกรวย Concrete ถูกตรวจสอบตามข้อ 6.2.3 และจัดให้สำหรับกลุ่มพุก (ตามความเหมาะสม) กำลังลักษณะเฉพาะของตัวยึดที่รับแรงดึงในกลุ่มหรือตัวยึดเดี่ยวคือ:

\[ ϕ_{Mc} N_{Rk,c} = ϕ_{Mc} N_{Rk,c}^0 \left ( \frac{A_{c,N}}{A^0_{c,N}} \right ) \psi_{s,N} \psi_{re,N} \psi_{ec,N} \psi_{M,N} \]

โดยที่:

ϕ_Mc – ตัวประกอบกำลังสำหรับรูปแบบการวิบัติของพุกที่เกี่ยวข้องกับ Concrete ซึ่งสามารถแก้ไขได้ใน code setup; ค่าที่แนะนำคือ 1/1.5 (ตาราง 3.2.4)
$ N_{Rk,c}^0 = k_1 \sqrt{f'_c} h_{ef}^{1.5} $ – กำลังลักษณะเฉพาะของตัวยึดที่อยู่ห่างจากผลของตัวยึดข้างเคียงหรือขอบของชิ้นส่วน Concrete – ข้อ 6.2.3.2
A_c,N – พื้นที่ฉายจริงของกรวยการวิบัติของตัวยึดที่ถูกจำกัดโดยตัวยึดข้างเคียงและขอบของชิ้นส่วน Concrete – ข้อ 6.2.3.3
A_c,N⁰ = s_cr,N² – พื้นที่ฉายอ้างอิงของตัวยึดเดี่ยวที่มีระยะห่างจากขอบอย่างน้อยเท่ากับ 1.5 h_ef – ข้อ 6.2.3.3
$ \psi_{s,N} = 0.7 + 0.3 \frac{c}{c_{cr,N}} \le 1 $ – พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการกระจายความเค้นใน Concrete เนื่องจากความใกล้ชิดของตัวยึดกับขอบของชิ้นส่วน Concrete – ข้อ 6.2.3.4
$ \psi_{re,N} = 0.5 + \frac{h_{ef}}{200} \le 1 $– พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงผลการแตกร้าวของเปลือก – ข้อ 6.2.3.5
$ \psi_{ec,N} = \frac{1}{1+2 e_N / s_{cr,N}} \le 1 $ – พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงความเยื้องศูนย์ของแรงลัพธ์ในกลุ่มตัวยึด – ข้อ 6.2.3.6
$ \psi_{M,N} = 2- \frac{2 z}{3 h_{ef}} \ge 1 $ – พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงผลของแรงอัดระหว่างแผ่นยึดและ Concrete – ข้อ 6.2.3.7; พารามิเตอร์นี้เท่ากับ 1 หาก c < 1.5 h_ef หรืออัตราส่วนของแรงอัด (รวมถึงแรงอัดเนื่องจากการดัด) ต่อผลรวมของแรงดึงในพุกน้อยกว่า 0.8
\item k₁ – พารามิเตอร์; สำหรับพุกติดตั้งในที่ (ประเภทพุก – แผ่นรอง) k₁ = k_cr,N = 8.9 สำหรับ Concrete ที่แตกร้าว และ k₁ = k_ucr,N = 12.7 สำหรับ Concrete ที่ไม่แตกร้าว; สำหรับพุกติดตั้งภายหลัง (ประเภทพุก – แบบตรง) k₁ = k_cr,N = 7.7 สำหรับ Concrete ที่แตกร้าว และ k₁ = k_ucr,N = 11.0 สำหรับ Concrete ที่ไม่แตกร้าว
s_cr,N = 2 c_cr,N = 3 h_ef – ระยะห่างของตัวยึด
c_cr,N = 1.5 h_ef – ระยะห่างจากขอบลักษณะเฉพาะ
h_ef – ความลึกฝังตัวที่มีประสิทธิผลของตัวยึด ในกรณีของชิ้นส่วน Concrete แคบ ข้อ 6.2.3.8 ใช้บังคับและ$ h'_{ef} = \max \left ( \frac{c_{max}}{c_{cr,N}}h_{ef}; \, \frac{s_{max}}{s_{cr,N}}h_{ef} \right ) $
z – แขนโมเมนต์ภายใน
c – ระยะห่างจากขอบที่น้อยที่สุด

พื้นที่กรวยการแตกหักของ Concrete สำหรับกลุ่มพุกที่รับแรงดึงซึ่งสร้างกรวย Concrete ร่วมกัน A_c,N แสดงด้วยเส้นประสีแดง

ตามข้อ 6.2.8 อาจใช้เหล็กเสริมเพิ่มเติมเพื่อถ่ายแรงที่ทำให้เกิดการวิบัติของกรวย Concrete เหล็กเสริมดังกล่าวควรออกแบบตามมาตรฐาน AS 3600

การวิบัติแบบดึงหลุด

การวิบัติแบบดึงหลุดถูกตรวจสอบสำหรับตัวยึดแบบหัวที่ติดตั้งในที่ (ประเภทพุก – แผ่นรอง) ตามมาตรฐาน SA TS 101:2015 – ข้อ 6.2.3:

\[ ϕ_{Mc} N_{Rk,p} = k_1 A_h f'_c \]

ϕ_Mc – ตัวประกอบกำลังสำหรับรูปแบบการวิบัติของพุกที่เกี่ยวข้องกับ Concrete ซึ่งสามารถแก้ไขได้ใน code setup; ค่าที่แนะนำคือ 1/1.5 (ตาราง 3.2.4)
k₁ – พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับสภาพของ Concrete; สำหรับ Concrete ที่แตกร้าว k₁ = 8.0 สำหรับ Concrete ที่ไม่แตกร้าว k₁ = 11.2
A_h – พื้นที่ของหัวรับแรงของตัวยึด; สำหรับแผ่นรองกลม $ A_h = \frac{\pi}{4} \left ( d_h^2 - d^2 \right $$, สำหรับแผ่นรองสี่เหลี่ยม $ A_h = a_{wp}^2 - \frac{\pi}{4} d^2 $
d_h ≤ 6 t_h + d – เส้นผ่านศูนย์กลางของหัวตัวยึด
t_h – ความหนาของหัวตัวยึดแบบหัว
d – เส้นผ่านศูนย์กลางของแกนตัวยึด
a_wp – ความยาวของขอบแผ่นรองสี่เหลี่ยม
f'_c – กำลังอัดลักษณะเฉพาะของ Concrete

การวิบัติแบบดึงหลุดสำหรับพุกที่ไม่ใช่พุกติดตั้งในที่แบบหัวจะไม่ถูกคำนวณ และความต้านทานควรได้รับการรับประกันโดยผู้ผลิตหรือกำหนดโดยการทดสอบและการประเมินตามภาคผนวก A

ทั้งความต้านทานต่อการวิบัติแบบแยกตัวระหว่างการติดตั้ง (ข้อ 6.2.6.1) และเนื่องจากการรับแรง (ข้อ 6.2.6.2) ไม่ได้จัดให้และควรได้รับการรับประกันโดยผู้ผลิตหรือกำหนดโดยการทดสอบและการประเมินตามภาคผนวก A

การวิบัติแบบ Blow-out

การวิบัติแบบ blow-out ถูกตรวจสอบสำหรับพุกแบบหัว (ประเภทพุก – แผ่นรอง) ที่มีระยะห่างจากขอบ c ≤ 0.5 h_ef ตามข้อ 6.2.7 พุกจะถูกพิจารณาเป็นกลุ่มหากระยะห่างใกล้ขอบคือ s ≤ 4 c₁ พุกแบบ undercut สามารถตรวจสอบได้ในลักษณะเดียวกัน แต่ค่า A_h ไม่ทราบในซอฟต์แวร์ การวิบัติแบบ blow-out ของพุกแบบ undercut สามารถกำหนดได้โดยการเลือกแผ่นรองที่มีขนาดที่สอดคล้องกัน

\[ ϕ_{Mc} N_{Rk,cb} = ϕ_{Mc} N_{Rk,cb}^0 \frac{A_{c,Nb}}{A_{c,Nb}^0} \psi_{s,Nb} \psi_{g,Nb} \psi_{ec,Nb} \]

โดยที่:

ϕ_Mc – ตัวประกอบกำลังสำหรับรูปแบบการวิบัติของพุกที่เกี่ยวข้องกับ Concrete ซึ่งสามารถแก้ไขได้ใน code setup; ค่าที่แนะนำคือ 1/1.5 (ตาราง 3.2.4)
$ N_{Rk,cb}^0 = k_5 c_1 \sqrt{A_h} \sqrt{f'_c} $ – กำลังลักษณะเฉพาะของตัวยึดเดี่ยวที่อยู่ห่างจากผลของตัวยึดข้างเคียงและขอบของชิ้นส่วน Concrete – ข้อ 6.2.7.2
A_c,Nb – พื้นที่ฉายจริงสำหรับตัวยึดที่ถูกจำกัดโดยขอบของชิ้นส่วน Concrete (c₂ ≤ 2 c₁, การมีอยู่ของตัวยึดข้างเคียง (s ≤ 4 c₁) หรือความหนาของชิ้นส่วน – ข้อ 6.2.7.3
A_c,Nb⁰ = (4 c₁)² – พื้นที่ฉายอ้างอิงของตัวยึดเดี่ยวที่มีระยะห่างจากขอบเท่ากับ c₁ – ข้อ 6.2.7.3
$ \psi_{s,Nb} = 0.7+0.3 \frac{c_2}{2 c_1} \le 1 $ – พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงการรบกวนความเค้นใน Concrete เนื่องจากความใกล้ชิดของตัวยึดกับมุมของชิ้นส่วน Concrete – ข้อ 6.2.7.4
$ \psi_{g,Nb} = \sqrt{n} + (1-\sqrt{n}) \frac{s_2}{4c_1} \ge 1 $ – พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงผลกลุ่ม – ข้อ 6.2.7.5
$ \psi_{ec,Nb} = \frac{1}{1+2 e_N / s_{cr,Nb}} \le 1 $ – พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงความเยื้องศูนย์ของแรงกระทำบนกลุ่มตัวยึด – ข้อ 6.2.7.6
k₅ – พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับสภาพของ Concrete; สำหรับ Concrete ที่แตกร้าว k₅ = 8.7 สำหรับ Concrete ที่ไม่แตกร้าว k₅ = 12.2
c₁ – ระยะห่างจากขอบของตัวยึดในทิศทางที่ 1 ไปยังขอบที่ใกล้ที่สุด
c₂ – ระยะห่างจากขอบของตัวยึดในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางที่ 1 ซึ่งเป็นระยะห่างจากขอบที่น้อยที่สุดในชิ้นส่วนแคบที่มีระยะห่างจากขอบหลายด้าน
A_h – พื้นที่ของหัวรับแรงของตัวยึด; สำหรับแผ่นรองกลม $ A_h = \frac{\pi}{4} \left ( d_h^2 - d^2 \right $, สำหรับแผ่นรองสี่เหลี่ยม $ A_h = a_{wp}^2 - \frac{\pi}{4} d^2 $
f'_c – กำลังอัดลักษณะเฉพาะของ Concrete
n – จำนวนตัวยึดในแถวที่ขนานกับขอบของชิ้นส่วน Concrete
s₂ – ระยะห่างของตัวยึดในกลุ่มในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางที่ 1
s_cr,Nb = 4 c₁ – ระยะห่างที่จำเป็นสำหรับตัวยึดเพื่อพัฒนากำลังดึงลักษณะเฉพาะต้านการวิบัติแบบ blow-out

การวิบัติของเหล็กในแรงเฉือน

การวิบัติของเหล็กในแรงเฉือนถูกกำหนดตามข้อ 7.2.2 สมมติว่าพุกทำจากเหล็กเกลียวที่มีคุณสมบัติวัสดุเหมือนกับสลักเกลียว

แรงเฉือนโดยไม่มีแขนโมเมนต์

สมมติว่ามีแรงเฉือนโดยไม่มีแขนโมเมนต์หากเลือก stand-off – direct สมมติว่าตัวยึดทำจากเหล็กที่มีความเหนียวและตัวประกอบ k₇ = 1 ตัวยึดแต่ละตัวถูกตรวจสอบแยกกัน ความต้านทานถูกกำหนดตามมาตรฐาน AS 5216 – ข้อ 7.2.2.2 และ AS 4100 – ข้อ 9.2.2.1:

\[ ϕ_{Ms} V_{Rk,s} = ϕ_{Ms} 0.62 f_{uf} A \]

โดยที่:

$ ϕ_{Ms} = f_{yf} / f_{uf} \le 0.8 $ เมื่อ f_uf ≤ 800 MPa และ f_yf / f_uf ≤ 0.8; ϕ_Ms = 2/3 ในกรณีอื่น – ตัวประกอบกำลังสำหรับการวิบัติของเหล็กในแรงเฉือน (ตาราง 3.2.4)
f_uf – กำลังดึงต่ำสุดของสลักเกลียวตามที่ระบุใน AS 4100 ตาราง 9.2.1
A – พื้นที่ของสลักเกลียวเท่ากับ A_c หรือ A_o ซึ่งเป็นพื้นที่เส้นผ่านศูนย์กลางเล็กของสลักเกลียวตามที่กำหนดใน AS 1275 หรือพื้นที่แกนเรียบระบุของสลักเกลียวตามลำดับ

สำหรับตัวยึดที่มี h_ef / d < 5 ใน Concrete ที่มี f'_c < 20 MPa ค่า V_Rk,s จะถูกคูณด้วยตัวประกอบเท่ากับ 0.8

แรงเฉือนที่มีแขนโมเมนต์

กำลังแรงเฉือนของเหล็กที่มีแขนโมเมนต์คำนวณตามข้อ 7.2.2.3:

\[ ϕ_{Ms} V_{Rk,s,M} = ϕ_{Ms} \frac{\alpha_M M_{Rk,s}}{l_a} \]

โดยที่:

$ ϕ_{Ms} = f_{yf} / f_{uf} \le 0.8 $ เมื่อ f_uf ≤ 800 MPa และ f_yf / f_uf ≤ 0.8; ϕ_Ms = 2/3 ในกรณีอื่น – ตัวประกอบกำลังสำหรับการวิบัติของเหล็กในแรงเฉือน (ตาราง 3.2.4)
α_M = 2 – พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงระดับการยึดรั้ง สมมติว่าแผ่นยึดถูกป้องกันไม่ให้หมุน – ข้อ 4.2.2.4
$ M_{Rk,s} = M_{Rk,s}^0 \left ( 1- \frac{N^*}{ϕ_{Ms} N_{Rk,s}} \right ) $ – กำลังดัดลักษณะเฉพาะของตัวยึดที่ได้รับอิทธิพลจากแรงตามแนวแกน
l_a = a₃ + e₁ – ความยาวของแขนโมเมนต์
a₃ = 0.5 d – ระยะห่างระหว่างจุดยึดรั้งที่สมมติของตัวยึดที่รับแรงเฉือนและผิวของ Concrete
e₁ = t_g + t_fix / 2 – ความเยื้องศูนย์ของแรงเฉือนที่กระทำเทียบกับผิว Concrete โดยละเว้นความหนาของชั้นปูนหรือปูนทราย
t_g – ความหนาของชั้นปูน
t_fix – ความหนาของแผ่นฐาน
d – เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของตัวยึด
N* – ค่าการออกแบบของแรงดึง
ϕ_Ms N_Rk,s – กำลังดึงของตัวยึดต่อการวิบัติของเหล็ก
M_Rk,s⁰ = 1.2 W_el f_uf – กำลังดัดลักษณะเฉพาะของตัวยึด – ETAG 001 – ภาคผนวก C
W_el = π d³ / 32 – โมดูลัสหน้าตัดยืดหยุ่นของตัวยึด เส้นผ่านศูนย์กลางที่ลดลงเนื่องจากเกลียว $ d_s = \sqrt{\frac{4 A_s}{\pi}} $ จะถูกใช้แทนเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ d หากเลือก Shear plane in thread

การวิบัติของขอบ Concrete

การวิบัติของขอบ Concrete ถูกตรวจสอบตามข้อ 7.2.3 หากกรวย Concrete ของตัวยึดตัดกัน จะถูกตรวจสอบเป็นกลุ่ม ขอบในทิศทางของแรงเฉือนจะถูกตรวจสอบ สมมติว่าแรงทั้งหมดที่แผ่นฐานจะถ่ายผ่านตัวยึดที่อยู่ใกล้ขอบที่ตรวจสอบ

\[ ϕ_{Mc} V_{Rk,c} = ϕ_{Mc} V_{Rk,c}^0 \frac{A_{c,V}}{A_{c,V}^0} \psi_{s,V} \psi_{h,V} \psi_{ec,V} \psi_{\alpha,V} \psi_{re,V} \]

โดยที่:

ϕ_Mc – ตัวประกอบกำลังสำหรับรูปแบบการวิบัติของพุกที่เกี่ยวข้องกับ Concrete ซึ่งสามารถแก้ไขได้ใน code setup; ค่าที่แนะนำคือ 1/1.5 (ตาราง 3.2.4)
$ V_{Rk,c}^0 = k_9 d^{\alpha} l_f^{\beta} \sqrt{f'_c} c_1^{1.5} $ – ค่าเริ่มต้นของกำลังแรงเฉือนลักษณะเฉพาะของตัวยึด – ข้อ 7.2.3.2
A_c,V – พื้นที่จริงของวัตถุแตกหักของ Concrete ในอุดมคติ – ข้อ 7.2.3.3
A_c,V⁰ = 4.5 c₁² – พื้นที่ฉายอ้างอิงของกรวยการวิบัติ – ข้อ 7.2.3.3
$ psi_{s,V} = 0.7 + 0.3 \frac{c_2}{1.5 c_1} \le 1 $ – พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงการรบกวนการกระจายความเค้นในชิ้นส่วน Concrete – ข้อ 7.2.3.4
$ \psi_{h,V} = \left ( \frac{1.5 c_1}{h} \right ) ^{0.5} \ge 1 $ – พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงอิทธิพลของความหนาของชิ้นส่วน – ข้อ 7.2.3.5
$ \psi_{ec,V} = \frac{1}{1+2 e_V / (3c_1)} \le 1 $ – พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงความเยื้องศูนย์ของแรงลัพธ์ในกลุ่มตัวยึด – ข้อ 7.2.3.6
$ \psi_{\alpha,V} = \sqrt{\frac{1}{(\cos \alpha_V)^2 + (0.5 \sin \alpha_V)^2}} \ge 1 $ – พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงมุมของแรงที่กระทำ – ข้อ 7.2.3.7
ψ_re,V = 1 – พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงผลการแตกร้าวของเปลือก – ข้อ 7.2.3.8 สมมติว่าไม่มีเหล็กเสริมขอบหรือเหล็กปลอก
k₉ – พารามิเตอร์ที่คำนึงถึงสภาพของ Concrete; สำหรับ Concrete ที่แตกร้าว k₉ = 1.7 สำหรับ Concrete ที่ไม่แตกร้าว k₉ = 2.4
d – เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของตัวยึด
$ \alpha = 0.1 \left ( \frac{l_f}{c_1} \right ) ^{0.5} $
$ \beta = 0.1 \left ( \frac{d}{c_1} \right ) ^{0.2} $
l_f = h_ef ≤ 12 d เมื่อ d ≤ 24 mm; l_f = h_ef ≤ max (8 d, 300 mm) เมื่อ d > 24 mm – พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับความยาวของตัวยึด
f'_c – กำลังอัดกระบอกลักษณะเฉพาะของ Concrete ที่อายุ 28 วัน
c₁ – ระยะห่างจากขอบของตัวยึดถึงขอบที่ตรวจสอบ; ตามข้อ 7.2.3.9 สำหรับชิ้นส่วนแคบที่มี c_2,max < 1.5 c₁ และถือว่าบางด้วย h < 1.5 c₁ จะใช้ c'₁ แทน c₁ ในสมการก่อนหน้า; ค่า c'₁ ที่ลดลง = max (c_2,max / 1.5, h/ 1.5, s_c,max / 3)
c₂ – ระยะห่างจากขอบที่น้อยกว่าของตัวยึดในทิศทางตั้งฉากกับขอบที่ตรวจสอบ
h – ความหนาของชิ้นส่วน Concrete
e_V – ความเยื้องศูนย์ของแรงเฉือนลัพธ์ที่กระทำบนกลุ่มตัวยึดเทียบกับจุดศูนย์ถ่วงของตัวยึดที่รับแรงเฉือน
α_V – มุมระหว่างแรงที่กระทำบนตัวยึดหรือกลุ่มตัวยึดกับทิศทางตั้งฉากกับขอบอิสระที่พิจารณา 0° < α_V < 90°
h_ef – ความลึกฝังตัวที่มีประสิทธิผลของตัวยึด

ตามข้อ 6.2.8 อาจใช้เหล็กเสริมเพิ่มเติมเพื่อถ่ายแรงที่ทำให้เกิดการวิบัติของขอบ Concrete และ/หรือการวิบัติแบบ pry-out ของ Concrete เหล็กเสริมดังกล่าวควรออกแบบตามมาตรฐาน AS 3600

การวิบัติแบบ Pry-out ของ Concrete

การวิบัติแบบ pry-out ของ Concrete ถูกตรวจสอบตามข้อ 7.2.4 สมมติว่าพุกทั้งหมดที่แผ่นฐานหนึ่งรับแรงเฉือน และความต้านทานการแตกหักของ Concrete N_Rk,c ที่ใช้ในการคำนวณถูกคำนวณโดยสมมติว่าพุกทั้งหมดรับแรงดึงโดยไม่มีความเยื้องศูนย์ สมมติว่าไม่มีเหล็กเสริมเพิ่มเติม

\[ ϕ_{Mc} V_{Rk,cp} = ϕ_{Mc} k_8 N_{Rk,c} \]

โดยที่:

ϕ_Mc – ตัวประกอบกำลังสำหรับรูปแบบการวิบัติของพุกที่เกี่ยวข้องกับ Concrete ซึ่งสามารถแก้ไขได้ใน codesetup; ค่าที่แนะนำคือ 1/1.5 (ตาราง 3.2.4)
k₈ – พารามิเตอร์ที่เผยแพร่ใน Report of Assessment ตามมาตรฐาน ETAG 001 – ภาคผนวก C สำหรับ h_ef < 60 mm ค่า k₈ = 1 และสำหรับ h_ef ≥ 60 mm ค่า k₈ = 2
N_Rk,c – กำลังกรวย Concrete ลักษณะเฉพาะสำหรับตัวยึดเดี่ยวหรือตัวยึดในกลุ่ม

การรับแรงดึงและแรงเฉือนร่วมกัน

ความต้านทานของตัวยึดที่รับแรงดึงและแรงเฉือนร่วมกันถูกกำหนดตามบทที่ 8

การวิบัติของเหล็ก

การประเมินสมรรถนะภายใต้แรงดึงและแรงเฉือนร่วมกันของตัวยึดอ้างอิงตามมาตรฐาน AS 4100:

\[ \left ( \frac{N^*}{ϕ_{Ms} N_{Rk,s}} \right ) ^2 + \left ( \frac{V^*}{ϕ_{Ms} V_{Rk,s}} \right ) ^2 \le 1.0 \]

การวิบัติของ Concrete

รูปแบบการวิบัติอื่นนอกจากเหล็กถูกตรวจสอบตามข้อ 8.2.1:

\[ \left ( \frac{N^*}{ϕ_{Mc} N_{Rk,i}} \right ) ^{1.5} + \left ( \frac{V^*}{ϕ_{Mc} V_{Rk,i}} \right ) ^{1.5} \le 1.0 \]

โดยที่:

N* – ค่าการออกแบบของแรงดึงที่กระทำบนตัวยึดเดี่ยวหรือกลุ่ม
V* – ค่าการออกแบบของแรงเฉือนที่กระทำบนตัวยึดเดี่ยวหรือกลุ่ม
N_Rk,i – กำลังดึงลักษณะเฉพาะของตัวยึดหรือกลุ่มต่อรูปแบบการวิบัติ 'i'
V_Rk,i – กำลังแรงเฉือนลักษณะเฉพาะของตัวยึดหรือกลุ่มต่อรูปแบบการวิบัติ 'i'
$ ϕ_{Ms} = \frac{5 f_{yf}}{6 f_{uf}} $ – ตัวประกอบกำลังสำหรับการวิบัติของเหล็กในแรงดึง (ตาราง 3.2.4)
ϕ_Ms = f_yf / f_uf ≤ 0.8 เมื่อ f_uf ≤ 800 MPa และ f_yf / f_uf ≤ 0.8; ϕ_Ms = 2/3 ในกรณีอื่น – ตัวประกอบกำลังสำหรับการวิบัติของเหล็กในแรงเฉือน (ตาราง 3.2.4)
ϕ_Mc – ตัวประกอบกำลังสำหรับรูปแบบการวิบัติของพุกที่เกี่ยวข้องกับ Concrete ซึ่งสามารถแก้ไขได้ใน code setup; ค่าที่แนะนำคือ 1/1.5 (ตาราง 3.2.4)

พุกแบบ Stand-off

พุกแบบ stand-off ถูกออกแบบเป็นชิ้นส่วนคานตามมาตรฐาน AS 4100 โดยใช้ตัวประกอบกำลังของสลักเกลียว ความยาวที่สมมติของชิ้นส่วนคือผลรวมของความสูงของช่องว่าง ครึ่งหนึ่งของความหนาเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ และครึ่งหนึ่งของความหนาแผ่นฐาน พุกแบบ stand-off มักถูกตรวจสอบในขั้นตอนการก่อสร้างก่อนการเทปูน

กำลังดัด

กำลังดัดถูกกำหนดตามมาตรฐาน AS 4100 ข้อ 5.1

M* ≤ ϕ M_s

โดยที่:

M* – โมเมนต์ดัดที่กระทำบนพุกซึ่งกำหนดโดยวิธี Finite Element
ϕ = 0.8 – ตัวประกอบกำลังสำหรับสลักเกลียว
M_s = f_y Z_e – กำลังโมเมนต์หน้าตัดสำหรับการดัด
f_y – กำลังครากของพุก
Z_e = min {S, 1.5 · Z} – โมดูลัสหน้าตัดที่มีประสิทธิผล – ข้อ 5.2.3
$ S = \frac{d^3}{6} $ – โมดูลัสหน้าตัดพลาสติก; หากเลือก Shear plane in thread เส้นผ่านศูนย์กลางระบุ d จะถูกแทนที่ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางที่ลดลงเนื่องจากเกลียว d_s
$ Z = \frac{1}{32} \pi d^3 $ – โมดูลัสหน้าตัดยืดหยุ่น; หากเลือก Shear plane in thread เส้นผ่านศูนย์กลางระบุ d จะถูกแทนที่ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางที่ลดลงเนื่องจากเกลียว d_s

กำลังแรงเฉือน

กำลังแรงเฉือนถูกกำหนดตามมาตรฐาน AS 4100 ข้อ 5.11

V* ≤ ϕ V_w

โดยที่:

V* – ค่าการออกแบบของแรงเฉือน
ϕ = 0.8 – ตัวประกอบกำลังสำหรับสลักเกลียว
V_w = 0.6 f_y A_w – กำลังครากแรงเฉือนระบุ – ข้อ 5.11.4
f_y – กำลังครากของพุก
A_w = 0.844 A_s – พื้นที่รับแรงเฉือน
A_s – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักเกลียวตามที่กำหนดใน AS 1275

กำลังรับแรงอัดตามแนวแกน

กำลังรับแรงอัดตามแนวแกนถูกกำหนดตามมาตรฐาน AS 4100 ข้อ 6 โดยคำนึงถึงการโก่งเดาะตามข้อ 6.3:

N* ≤ ϕ N_c

โดยที่:

N* – ค่าการออกแบบของแรงอัด
ϕ = 0.8 – ตัวประกอบกำลังสำหรับสลักเกลียว
N_c = α_c N_s ≤ N_s – กำลังชิ้นส่วนระบุ – ข้อ 6.3.3
N_s = k_f A_s f_y – กำลังหน้าตัดระบุ – ข้อ 6.2
f_y – กำลังครากของพุก
l_e = k_e l – ความยาวประสิทธิผล – ข้อ 6.3.2
k_e = 2 – ตัวประกอบความยาวประสิทธิผลของชิ้นส่วน สมมติอย่างระมัดระวังว่าพุกยึดแน่นที่ฐานและแบบหมุนได้ที่ด้านบนในฐานะชิ้นส่วนที่เคลื่อนตัวได้
l = l_gap + d / 2 + t_p / 2 – ความยาวที่สมมติของชิ้นส่วน
l_gap – ความสูงของช่องว่าง
d – เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสลักเกลียว
t_p – ความหนาของแผ่นฐาน
$ \alpha_c = \xi \left \{ 1 - \sqrt{1- \left ( \frac{90}{\xi \lambda} \right )^2 } \right \} $ – ตัวประกอบลดความชะลูดของชิ้นส่วนรับแรงอัด – ข้อ 6.3.3
$ \xi = \frac{\left( \frac{\lambda}{90} \right)^2 + 1 + \eta}{2 \left( \frac{\lambda}{90} \right)^2} $ – ตัวประกอบชิ้นส่วนรับแรงอัด – ข้อ 6.3.3
$ \lambda = \lambda_n + \alpha_a \alpha_b $ – อัตราส่วนความชะลูด – ข้อ 6.3.3
$ \eta = 0.00326 (\lambda-13.5) $ – ตัวประกอบความไม่สมบูรณ์ของชิ้นส่วนรับแรงอัด – ข้อ 6.3.3
$ \lambda_n = \frac{l_e}{r} \sqrt{k_f} \sqrt{\frac{f_y}{250}} $ – ความชะลูดของชิ้นส่วนรับแรงอัดที่ปรับแก้ – ข้อ 6.3.3
k_f = 1 – ตัวประกอบรูปแบบ – ข้อ 6.2.2
$ r = \sqrt{\frac{I_s}{A_s}} $ – รัศมีไจเรชัน
$ I_s = \frac{1}{64} \pi d_s^4 $ – โมเมนต์ความเฉื่อย
A_s – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักเกลียวตามที่กำหนดใน AS 1275
$ d_s = \sqrt{\frac{4 A_s}{\pi}} $ – เส้นผ่านศูนย์กลางที่ลดลงเนื่องจากเกลียว
$ \alpha_a = \frac{2100 (\lambda_n - 13.5)}{\lambda_n^2 - 15.3 \lambda_n + 2050} $ – ตัวประกอบชิ้นส่วนรับแรงอัด – ข้อ 6.3.3
α_b = 0.5 – ค่าคงที่หน้าตัดชิ้นส่วนรับแรงอัด - ตาราง 6.3.3

กำลังรับแรงดึงตามแนวแกน

กำลังรับแรงดึงตามแนวแกนถูกกำหนดตามมาตรฐาน AS 4100 ข้อ 7:

N* ≤ ϕ N_t

โดยที่:

N* – ค่าการออกแบบของแรงดึง
ϕ = 0.8 – ตัวประกอบกำลังสำหรับสลักเกลียว
N_t = A_s f_y – กำลังหน้าตัดระบุของสลักเกลียวในแรงดึง – ข้อ 7.2
A_s – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักเกลียวตามที่ระบุใน AS 1275
f_y – กำลังครากของพุก

ปฏิสัมพันธ์ของแรงกระทำ

หากพุกแบบ stand-off รับแรงเฉือนและแรงอัดร่วมกัน จะทำการตรวจสอบปฏิสัมพันธ์ของแรงกระทำ:

\[ \frac{N^*}{\phi N_c} + \frac{M^*}{\phi M_s} \le 1 \]

โดยที่:

N* – ค่าการออกแบบของแรงอัด
ϕ = 0.8 – ตัวประกอบกำลังสำหรับสลักเกลียว
N_c – ความต้านทานแรงอัด
M* – ค่าการออกแบบของโมเมนต์ดัดเนื่องจากแรงเฉือนบนแขนโมเมนต์
M_s – ความต้านทานการดัด

นอกจากนี้ยังทำการตรวจสอบการวิบัติของเหล็กในแรงเฉือนและการวิบัติของ Concrete ในแรงเฉือน (การวิบัติของขอบ Concrete การวิบัติแบบ pryout ของ Concrete)

หากพุกแบบ stand-off รับแรงเฉือนและแรงดึงร่วมกัน จะทำการตรวจสอบปฏิสัมพันธ์ของแรงกระทำ:

\[ \frac{N_{tf}^*}{\phi N_{t}} + \frac{M^*}{\phi M_s} \le 1 \]

โดยที่:

N*_tf – ค่าการออกแบบของแรงดึง
ϕ = 0.8 – ตัวประกอบกำลังสำหรับสลักเกลียว
N_t – ความต้านทานแรงดึง
M* – ค่าการออกแบบของโมเมนต์ดัดเนื่องจากแรงเฉือนบนแขนโมเมนต์
M_s – ความต้านทานการดัด

นอกจากนี้ยังทำการตรวจสอบการวิบัติของเหล็กในแรงเฉือนและการวิบัติของ Concrete เนื่องจากแรงดึงและแรงเฉือน

การออกแบบรายละเอียดของสลักเกลียว รอยเชื่อม และพุก ตามมาตรฐานออสเตรเลีย

สลักเกลียว

ระยะพิทช์ขั้นต่ำ (ระยะระหว่างศูนย์กลางของรูสลักเกลียว) ต้องไม่น้อยกว่า 2.5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียวที่กำหนด ค่านี้แนะนำไว้ใน Clause 9.5.1 และสามารถแก้ไขได้ใน Code setup

ระยะขอบขั้นต่ำ (ระยะจากศูนย์กลางรูสลักเกลียวถึงขอบแผ่น) ต้องไม่น้อยกว่า 1.25 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียวที่กำหนด ค่านี้แนะนำไว้ใน Clause 9.5.2 สำหรับขอบที่รีดแล้ว และสามารถแก้ไขได้ใน Code setup

รอยเชื่อม

ขนาดขั้นต่ำของรอยเชื่อมแบบฟิลเลตตรวจสอบตาม Clause 9.6.3.2 และควรเป็นค่าที่น้อยกว่าระหว่างความหนาของชิ้นส่วนที่บางกว่าที่ต่อกันกับค่าในตารางต่อไปนี้:

ขนาดรอยเชื่อมถูกกำหนดให้เท่ากับ $ \sqrt{2} $ เท่าของความหนาคอรอยเชื่อม

พุก

ระยะห่างขั้นต่ำระหว่างพุกควรเป็น s ≥ 4d โดยที่ d คือเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนดของพุก ค่าตัวคูณ 4 สามารถแก้ไขได้ใน Code setup

ระยะขอบขั้นต่ำเป็นไปตามกฎเดียวกับสลักเกลียว กล่าวคือ ต้องไม่น้อยกว่า 1.25 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียวที่กำหนด ค่านี้แนะนำไว้ใน Clause 9.5.2 สำหรับขอบที่รีดแล้ว และสามารถแก้ไขได้ใน Code setup

การจำแนกประเภทจุดต่อตามมาตรฐานออสเตรเลีย

จุดต่อถูกจำแนกประเภทตามความแข็งของจุดต่อเป็น:

แข็ง – จุดต่อที่มีการเปลี่ยนแปลงมุมเดิมระหว่างชิ้นส่วนน้อยมาก
กึ่งแข็ง – จุดต่อที่ถือว่ามีความสามารถในการให้แรงต้านการดัดที่เชื่อถือได้และทราบค่า
Simple – จุดต่อที่ไม่เกิดโมเมนต์ดัด

มาตรฐานออสเตรเลีย AS 4100, Cl. 4.2 ไม่ได้กำหนดขอบเขตที่ชัดเจน ดังนั้นจุดต่อจึงถูกจำแนกประเภทตามคำอธิบายใน AISC 360-16, Cl. B3.4

แข็ง – $ \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \ge 20 $
กึ่งแข็ง – $ 2 < \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} < 20 $
Simple – $ \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \le 2 $

โดยที่:

S_j,ini – ความแข็งเริ่มต้นของจุดต่อ โดยถือว่าความแข็งของจุดต่อเป็นเชิงเส้นจนถึง 2/3 ของ M_j,Rd
L_b – ความยาวทางทฤษฎีของชิ้นส่วนที่วิเคราะห์
E – โมดูลัสความยืดหยุ่นของ Young
I_b – โมเมนต์อินเนอร์เชียของชิ้นส่วนที่วิเคราะห์
M_j,Rd – ความต้านทานโมเมนต์การออกแบบของจุดต่อ

การออกแบบตามความสามารถรับแรงตามมาตรฐานออสเตรเลีย

การออกแบบตามความสามารถรับแรงเป็นส่วนหนึ่งของการตรวจสอบแผ่นดินไหว และรับประกันว่าจุดต่อมีความสามารถในการเสียรูปที่เพียงพอ

วัตถุประสงค์ของการออกแบบตามความสามารถรับแรงคือเพื่อยืนยันว่าอาคารมีพฤติกรรมเหนียวที่ควบคุมได้ เพื่อหลีกเลี่ยงการพังทลายในแผ่นดินไหวระดับการออกแบบ การออกแบบตามความสามารถรับแรงไม่มีในมาตรฐานออสเตรเลีย จึงใช้มาตรฐานนิวซีแลนด์แทน คาดว่า Plastic hinge จะเกิดขึ้นในชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน และชิ้นส่วนที่ไม่กระจายพลังงานทั้งหมดของจุดต่อต้องสามารถถ่ายแรงที่เกิดจากการคราก (yielding) ในชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานได้อย่างปลอดภัย ชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานโดยทั่วไปคือคานในโครงต้านทานโมเมนต์ แต่อาจเป็นชิ้นส่วนอื่น เช่น แผ่นปลาย ก็ได้ ไม่ใช้ค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยสำหรับชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน กำลังคราก (yield strength) ของชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานคำนวณได้จาก F_y,max = 0.9 ϕ_os ϕ_omf_y โดยที่:

ϕ_os – ค่าสัมประสิทธิ์การแข็งตัวจากความเครียด (strain-hardening factor); ค่าที่แนะนำคือ ϕ_os = 1.15 สำหรับคานในโครงต้านทานโมเมนต์ γ_sh = 1.0 ในกรณีอื่น; แก้ไขได้ในการดำเนินการ
ϕ_om – ค่าสัมประสิทธิ์กำลังเกิน (overstrength factor) – EN 1998-1, Cl. 6.2; ค่าที่แนะนำคือ ϕ_om = 1.3; แก้ไขได้ในวัสดุ

ไดอะแกรมวัสดุถูกปรับเปลี่ยนตามรูปต่อไปนี้:

กำลังที่เพิ่มขึ้นของชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานช่วยให้สามารถป้อนแรงกระทำที่ทำให้ Plastic hinge เกิดขึ้นในชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานได้ ในกรณีของโครงต้านทานโมเมนต์และคานเป็นชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน คานควรถูกกระทำโดย M_y = f_y,maxW_pl,_y และแรงเฉือนที่สอดคล้องกันV_z = –2 M_y / L_h โดยที่:

f_y – กำลังคราก (characteristic yield strength)
W_pl,_y – โมดูลัสหน้าตัดพลาสติก (plastic section modulus)
L_h – ระยะห่างระหว่าง Plastic hinge บนคาน

ในกรณีของจุดต่อที่ไม่สมมาตร คานควรถูกกระทำโดยทั้งโมเมนต์ดัดแบบ sagging และ hogging และแรงเฉือนที่สอดคล้องกัน

แผ่นเหล็กของชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานถูกยกเว้นจากการตรวจสอบ