การออกแบบโครงสร้างหน้าตัดคอนกรีตผสม (Composite) ใน RCS (EN)

1 MIDAS Civil 

เรขาคณิต

เป็นแบบจำลองโครงสร้างที่มีช่วงพาด 10 เมตร ออกแบบด้วย การอัดแรง และรับแรงกระทำถาวรสามกรณีที่แตกต่างกัน ซึ่งสอดคล้องกับขั้นตอนการก่อสร้างที่แตกต่างกัน

แบบจำลองประกอบด้วยสี่ขั้นตอน ในขั้นตอน แบบหล่อ (Formwork) คานได้รับการรองรับด้วย Spring แบบไม่เชิงเส้นที่ทำงานเฉพาะภายใต้แรงอัดเท่านั้น ในระหว่าง ขั้นตอนการอัดแรง (Prestressing stage) แบบจำลองจะถูกอัดแรงในเบื้องต้น จากนั้นจึงถอดแบบหล่อออก เมื่อเข้าสู่ ขั้นตอนการเทคอนกรีต (Casting stage) แผ่นพื้นจะถูกเทคอนกรีต อายุการใช้งานเชิงออกแบบกำหนดไว้ที่ 100 ปี โดยคำนึงถึงความทนทานของคานสะพาน

แรงภายในสำหรับการป้อนข้อมูลด้วยตนเองใน IDEA StatiCa RCS นำมาจาก Element 5 และ Node 7  ซึ่งหมายถึงจากกึ่งกลางของคาน 

แรงภายในสำหรับแต่ละส่วนของหน้าตัดและขั้นตอนการก่อสร้างทั้งหมดนำมาจาก Midas Civil แท็บที่แสดงค่าที่ป้อนสำหรับ node 7 และ element 5 แสดงไว้ด้านล่าง       

ที่นี่คุณสามารถดูข้อมูลนำเข้าจาก MIDAS Civil

2 โปรเจกต์ใหม่

เปิด IDEA StatiCa (ดาวน์โหลดเวอร์ชันล่าสุด) และเลือกแอปพลิเคชัน RCS   สร้างโปรเจกต์ใหม่ และตั้งค่ามาตรฐานสำหรับสะพาน EN 1992-2-2008-07 เลือก การออกแบบหน้าตัดอัดแรง (Prestressed section design) 

3 หน้าตัด

หน้าตัดผสมถูกนำเข้าจากไฟล์ DXF ที่แนบมาในเอกสารแนบ สิ่งสำคัญคือต้องสร้าง Phase 1 และ Phase 2 เพื่อให้โปรแกรมแยกหน้าตัดออกเป็นสองส่วน Concrete C30/37 ถูกใช้สำหรับทั้งสองส่วนโดยค่าเริ่มต้น แต่สามารถปรับเปลี่ยนสำหรับแต่ละส่วนแยกกันได้โดยคลิกที่ ปุ่ม Modify (ดินสอ)   

4 การอัดแรง 

การจัดวางการอัดแรงรองรับทั้งเอ็นอัดแรงแบบดึงก่อน (Pre-tensioned) และดึงหลัง (Post-tensioned) วาง เอ็นอัดแรงแบบดึงก่อน (Pre-tensioned) tendon ที่ระยะ 250 มม. จากจุดศูนย์ถ่วงตลอดทั้งหน้าตัด 

ใน Midas Civil ได้ออกแบบเอ็นอัดแรงเทียบเท่าที่มีพื้นที่หน้าตัด 600 มม.² เพื่อให้ได้พื้นที่เอ็นอัดแรงเท่ากัน ให้ปรับคุณสมบัติวัสดุของเอ็นอัดแรงตามที่ระบุในตารางด้านล่าง

5 Design Member 

ใน Design Member จำเป็นต้องตั้งค่า ขั้นตอนการก่อสร้าง (Construction stages) ตาม Midas Civil ขั้นตอนการก่อสร้างสอดคล้องกับขั้นตอนสุดท้ายใน MIDAS Civil ในขณะที่ขั้นตอนแรกจะถูกละเว้น 

6 Action Stages

Action Stages มีความสำคัญมากที่สุดในแง่ของการป้อน แรงภายใน อย่างถูกต้องจากซอฟต์แวร์ของบุคคลที่สาม เช่น Midas Civil สิ่งสำคัญที่ต้องทราบคือแรงภายในจาก Midas Civil เกี่ยวข้องกับแต่ละส่วนของหน้าตัด (ดูแท็บในบท Midas Civil) ใน RCS สามารถป้อนแรงภายในสำหรับ หน้าตัดทั้งหมด (Entire) หรือ หน้าตัดปัจจุบัน (Current section)(1) ได้ มาอธิบายความหมายของแต่ละตัวเลือก 

ควรป้อนแรงภายในที่คำนวณใหม่แล้ว หากเลือกตัวเลือก Entire

1 Entire

แรงภายใน จะอ้างอิงกับ จุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัด Concrete (ไม่รวมเหล็กเสริม) โดยใช้โมดูลัสความยืดหยุ่นที่อายุ 28 วัน ทุกเฟสของหน้าตัดจะถูกนำมาพิจารณาในกรณีของหน้าตัดผสม โดยไม่คำนึงว่าเฟสเหล่านั้นมีอยู่จริงในปัจจุบันหรือไม่ 

2 การคำนวณแรงภายในใหม่จากซอฟต์แวร์ของบุคคลที่สาม 

แรงภายใน เกี่ยวข้องกับแต่ละส่วนประกอบและจำเป็นต้องคำนวณใหม่ไปยังจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัด Concrete ทั้งหมด ต่อไปนี้คือรายละเอียดขั้นตอนการทำงานสำหรับทุกขั้นตอน:

3 ความเค้นในเอ็นอัดแรงในแต่ละขั้นตอน  

ความเค้นในเอ็นอัดแรงที่ element 5 และ node 7 ถูกดึงมาจาก Midas Civil และป้อนลงในแท็บ(3)

4 Current

แรงภายใน จะอ้างอิงกับจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดแปลงสภาพ (transformed cross-section) ที่กำหนดจากเฟสของหน้าตัดที่มีอยู่ในปัจจุบันและเหล็กเสริมอัดแรงของเฟสเหล่านั้น การเปลี่ยนแปลงของโมดูลัสความยืดหยุ่น เนื่องจากการแก่ตัวของ Concrete จะถูกพิจารณาในทุกเฟสของหน้าตัด  

5  การคำนวณแรงภายในใหม่จากซอฟต์แวร์ของบุคคลที่สาม 

หากเราป้อนแรงภายในสำหรับหน้าตัดทั้งหมด (Entire) ก่อน แล้วสลับไปที่ Current เราจะเห็นการคำนวณ แรงภายใน เหล่านี้ไปยังเฟสปัจจุบันของหน้าตัดแปลงสภาพ หรือหน้าตัดที่มีจุดศูนย์ถ่วงเลื่อนตำแหน่งเนื่องจากเอ็นอัดแรง ตำแหน่งของจุดศูนย์ถ่วงยังเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการแก่ตัวของ Concrete อีกด้วย  

7 Sections

สร้างสำเนาของ ค่าสุดขีด (extremes) สามชุด และกำหนดเวลาสำหรับแต่ละขั้นตอนการก่อสร้าง การตั้งค่านี้ช่วยให้คุณป้อน แรงภายใน จาก Action Stages ได้อย่างถูกต้อง

8 แรงภายใน

แรงภายใน จะไม่ถูกป้อนซ้ำอีกครั้ง แต่จะ ดึงมาจากแท็บ Action Stages  ขั้นแรก ตั้งค่า Current Extreme(1) ซึ่งแทนขั้นตอนการก่อสร้าง โดยทั่วไป ค่าสัมประสิทธิ์บางส่วน 1.35 จะถูกพิจารณาสำหรับ ULS และแรงกระทำถาวร ซึ่งเป็นการตั้งค่าเริ่มต้นใน IDEA StatiCa RCS เช่นกัน สำหรับวัตถุประสงค์ของเรา เราเลือกค่าสัมประสิทธิ์ที่มีค่า 1(2) เราจะใช้ ปุ่ม All เพื่อดึงแรงภายในจาก Action Stages   

สำหรับขั้นตอนการก่อสร้าง การเทคอนกรีตแผ่นพื้น (Casting of the slab) ให้เปลี่ยน Current Extreme เป็น Stage 60  และดำเนินการตามขั้นตอนเดิมข้างต้น  

สำหรับขั้นตอนการก่อสร้าง สิ้นสุดอายุการใช้งานเชิงออกแบบ (End of the design working life) ให้เปลี่ยน Current Extreme เป็น Stage 36500  และดำเนินการตามขั้นตอนเดิมข้างต้น  

9 ผลลัพธ์

รันการวิเคราะห์ของค่าสุดขีดทั้งหมดหากคุณย้ายไปยังส่วน Results เพื่อตรวจสอบว่าผลลัพธ์ถูกต้อง ให้เลือกขั้นตอนการก่อสร้างสุดท้าย คือ สิ้นสุดอายุการใช้งานเชิงออกแบบ (End of the design working life) และย้ายไปที่ การตรวจสอบตามมาตรฐานการจำกัดความเค้น (Stress limitation code-check) เราสามารถตรวจสอบว่า ความเค้นเชิงเส้นยืดหยุ่น (Linear elastic stress) มีค่าเท่ากับใน Midas Civil หรือไม่

Part 1_bottom = -5.2 MPa

Part 1_top = -2.7 MPa

Part 2 = -1.7 MPa 

มาตรวจสอบค่าความเค้นเชิงเส้นใน Midas Civil ที่ element 5 และ node 7

10 รายงาน

สุดท้าย ไปที่ Report Preview/Print IDEA StatiCa นำเสนอรายงานที่ปรับแต่งได้อย่างสมบูรณ์เพื่อพิมพ์หรือบันทึกในรูปแบบที่แก้ไขได้

คุณได้ออกแบบและทำการตรวจสอบตามมาตรฐานสำหรับหน้าตัดผสมอัดแรงตาม Eurocode ในแอปพลิเคชัน RCS