การเชื่อมต่อกับการรวม Detail: แผ่นเหล็กฝังในคอนกรีตเทในที่พร้อมพุกแบบผสม (EN)

โปรดทราบว่าการออกแบบในสภาพจริงนี้ใช้รูปทรงเรขาคณิตที่ผ่านการปรับให้เหมาะสม ซึ่งอาจทำให้เกิดคำเตือนเกี่ยวกับรายละเอียดตามมาตรฐาน EN เราคงพารามิเตอร์เดิมไว้เพื่อความถูกต้องตามความเป็นจริง ดูรูปด้านล่าง

หากต้องการข้ามการออกแบบ Connection และดำเนินการไปยังการวิเคราะห์ Detail 3D โดยตรง ให้ดาวน์โหลด ไฟล์ Detail 3D และดำเนินการต่อที่ บทที่ 5

1 โปรเจกต์ใหม่

เรียกใช้ IDEA StatiCa Connection ทุกอย่างเริ่มต้นที่แท็บ Steel 

ปรับการตั้งค่าเริ่มต้นสำหรับ Materials, จากนั้นคลิก Create a blank design.

2 การออกแบบ

หลังจากสร้างการออกแบบเปล่า ให้เปลี่ยนหน้าตัดของชิ้นส่วนเป็น UB 610 x 305 x 238.

ตอนนี้ เพิ่มการดำเนินการผลิตอีกรายการและเลือก Base plate

ดำเนินการต่อด้วยการดำเนินการถัดไปและเลือก Fastener grid or Contact เพื่อสร้าง Headed studs

เพิ่ม Fastener grid or Contact อีกรายการเพื่อสร้างพุกเหล็กเสริม

เปลี่ยนการหมุนของเหล็กเสริมในการดำเนินการ GRD2 โดยเลือก Editor.

เพิ่มแผ่นเสริมความแข็ง

เชื่อมแผ่นเสริมความแข็งกับแผ่นฐานโดยใช้การดำเนินการ General weld or contact

เพิ่มการดำเนินการ Cut of member.

เพิ่มการดำเนินการสุดท้ายใน Connection, Fastener grid, or Contact.

มาเปลี่ยนพารามิเตอร์ Forces in เพื่อกำหนดตำแหน่งของบานพับ

ป้อนแรงภายในสำหรับการยึด

• หมายเหตุ: เราจะใช้เฉพาะแรงเฉือนสำหรับการออกแบบคานนี้ เพื่อให้บทช่วยสอนง่ายขึ้น แรง Tying Force จากการรวมแรง ULS Accidental ซึ่งพิจารณาในโปรเจกต์จริงได้ถูกยกเว้นออก

3 การตรวจสอบ

สลับไปที่การ์ด Check -> Calculate การตรวจสอบตามมาตรฐานแสดงให้เห็นรูปแบบการวิบัติที่พุก โดยค่าเริ่มต้น บล็อกคอนกรีตถูกสมมติว่าเกิดรอยแตก

มาสำรวจผลลัพธ์กัน เลือก Equivalent stress, Bolt force, Mesh, Deformed และ Anchors โดยทั่วไป ตารางจะแสดงว่าพุกใดผ่านการตรวจสอบและพุกใดไม่ผ่าน

ตอนนี้ มาตรวจสอบรายละเอียดของพุกที่ไม่ผ่านเพื่อระบุว่าการตรวจสอบตามมาตรฐานใดเป็นที่น่าพอใจและใดไม่เป็นที่น่าพอใจ

สาเหตุที่การตรวจสอบพุกไม่ผ่าน: 

• ตาม EN 1992-4, Cl. 1.2(4) การออกแบบกลุ่มพุกที่มีพุกประเภทต่างกันอยู่นอกขอบเขตของมาตรฐาน ดังนั้น การตรวจสอบตามมาตรฐานจึงไม่ผ่านโดยค่าเริ่มต้น เพื่อตรวจสอบการกำหนดค่านี้อย่างถูกต้อง จำเป็นต้องทำการวิเคราะห์โดยละเอียดโดยใช้โมดูล 3D Detail
• ข้อจำกัดนี้สามารถแก้ไขได้ง่ายใน Detail 3D ซึ่งขับเคลื่อนด้วย วิธี CSFM ซึ่งแทนที่การประเมินเชิงวิเคราะห์แบบง่ายใน Connection ด้วยการวิเคราะห์ความเค้น-ความเครียด 3D อย่างเข้มงวด

เหล็กเสริมเพิ่มเติม (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):

• การตรวจสอบตามมาตรฐานเชิงวิเคราะห์ไม่ผ่านสำหรับกรวยคอนกรีต จำเป็นต้องมีเหล็กเสริมเพิ่มเติมเพื่อถ่ายแรงดึง (356.3 kN) และแรงเฉือน (400.0 kN) เต็มจำนวน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากการกำหนดค่าพุกแบบ "ผสม"
• ข้อจำกัดนี้สามารถแก้ไขได้ง่ายใน Detail 3D เพื่อยืนยันประสิทธิภาพของเหล็กเสริม หากตรวจสอบด้วยตนเอง ให้สมมติว่าความสามารถของคอนกรีตเป็นศูนย์และตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นที่เหล็กเสริมครอบคลุมแรงรวมที่รายงาน

ความลึกในการฝัง (EN 1992-1-1 – Equation 8.6)

• คำเตือนเกี่ยวกับความลึกในการฝังที่ไม่เพียงพอปรากฏขึ้นเนื่องจากบทช่วยสอนนี้แสดงตัวอย่างในสภาพจริงที่มีผนังบางและพุกตื้น ความสมบูรณ์ของโครงสร้างของการออกแบบได้รับการพิสูจน์เพิ่มเติมใน Detail application

4 การส่งออก

ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการส่งออก: 

• โมเดลต้องได้รับการคำนวณและรวมผลลัพธ์แล้ว

ไปที่การ์ด Check -> RC check -> Save.

การส่งออกอนุญาตเฉพาะสำหรับโทโพโลยีการยึดเท่านั้น การส่งออกช่วยให้สามารถถ่ายโอน:

• บล็อกคอนกรีต
• พุก
• แผ่นฐาน
• แรงกระทำ

ข้อมูลเพิ่มเติมและพารามิเตอร์ที่กำหนดตามการตั้งค่าที่สอดคล้องกันใน Connection:

• การถ่ายแรงเฉือน (ผ่านพุก, เดือยรับแรงเฉือน และแรงเสียดทาน) 
• วัสดุ
• ประเภทการยึด: พุกติดตั้งภายหลัง (แบบกาว) / คอนกรีตเทในที่
• ประเภทการยึดที่ปลาย: แผ่นรอง/ ตรง/ งอ/ Headed stud
• สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน
  

5 การออกแบบ

ส่วนนี้จะช่วยให้คุณสามารถแก้ไขชิ้นส่วน, จุดรองรับ, แรงกระทำและการรวมแรง และเพิ่มชุดเหล็กเสริม

จุดรองรับ

ในตัวอย่างนี้ การเชื่อมต่อถูกยึดกับผนังที่ต่อเนื่องทุกด้าน สำหรับโมเดลย่อยดังกล่าว เราใช้จุดรองรับแบบแข็งพร้อม เหล็กเสริมต่อเนื่อง การตั้งค่านี้จำลองความต่อเนื่องของผนัง ช่วยให้สามารถถ่ายแรงดึงได้แม้จะมีการตั้งค่าแบบรับแรงอัดเท่านั้น โดยไม่ต้องกำหนดความแข็งที่ซับซ้อน

 มาใช้จุดรองรับกับโมเดล:

อุปกรณ์ถ่ายแรง

พุกถูกนำเข้าจาก IDEA StatiCa Connection เนื่องจากการออกแบบใช้พุกสองประเภทที่แตกต่างกัน เราจะแยกการถ่ายแรงเพื่อให้มั่นใจในพฤติกรรมที่ปลอดภัยและคาดเดาได้ แนวทางนี้สอดคล้องกับแนวปฏิบัติทางวิศวกรรมมาตรฐานของสหราชอาณาจักรเพื่อแก้ไขข้อจำกัดของ EN 1992-4 (Cl. 1.2(4)) ซึ่งยกเว้นกลุ่มพุกแบบผสมออกจากขอบเขตมาตรฐาน โดยการกำหนดแรงเฉือนและแรงดึงให้กับกลุ่มพุกเฉพาะ เราสร้างเส้นทางแรงที่ผ่านการตรวจสอบซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัย

พุก SF1 – SF6: เปิดใช้งาน Active for shear transfer และปิดใช้งาน Active for axial forces transfer

พุกเหล็กเสริม SF7 – SF10: ทำตรงกันข้าม – ปิดใช้งาน Active for shear transfer และเปิดใช้งาน Active for axial forces transfer

หากคุณกำลังออกแบบฐานรากตั้งแต่เริ่มต้นใน Detail application ตัวเลือกทั้งสองจะเปิดใช้งานโดยค่าเริ่มต้น เมื่อถ่ายแรงเฉือน คุณต้องกำหนดว่าพุกใดจะต้านทานแรงและเลือกพุกเหล่านั้นตามความเหมาะสม ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนด EN ที่ระบุว่าแรงเฉือนควรกำหนดให้เฉพาะพุกที่มีประสิทธิภาพสำหรับการตรวจสอบการวิบัติของขอบคอนกรีตเท่านั้น

เหล็กเสริม

มาเพิ่มความสูงและความกว้างของบล็อกคอนกรีต ซึ่งจะให้มุมมองที่ชัดเจนขึ้นของโมเดลและช่วยให้เราสังเกตโปรไฟล์ความเค้นที่สมบูรณ์ตามแนวเหล็กเสริม

กำหนด ระยะหุ้มคอนกรีต เป็น 30 มม. ซึ่งจะใช้เป็นค่าเริ่มต้นสำหรับเหล็กเสริม นอกจากนี้ ให้กำหนด ประเภทการยึด เริ่มต้นสำหรับเหล็กเสริมตามยาวและเหล็กปลอก

ก่อนกำหนดเหล็กเสริม ให้ปิดใช้งานปุ่ม Rebars ซึ่งจะทำให้มองเห็นเฉพาะกลุ่มเหล็กเสริมที่คุณกำลังเลือกอยู่ในขณะนั้น ทำให้มุมมองสะอาดและไม่รกรุงรัง

ถัดไป แทรก Group of bars 3D ใหม่ (หรือคัดลอกรายการที่มีอยู่) เพื่อสร้างเหล็กเสริมแนวนอนตามยาวต่อเนื่อง (เหล็กเสริมหลักที่ผิวทั้งสองด้าน)

ทำซ้ำการดำเนินการเพื่อเพิ่มเหล็กเสริมแนวตั้งต่อเนื่องที่ผิวทั้งสองด้านและปรับการตั้งค่าตามที่แสดงด้านล่าง

ตามการคำนวณโครงสร้าง ไม่จำเป็นต้องมีเหล็กเสริมรับแรงเฉือนเพิ่มเติมนอกเส้นรอบเขตแรงเฉือน ดังนั้น ขั้นตอนต่อไปนี้จึงมุ่งเน้นเฉพาะการสร้างเหล็กเสริมรับแรงเฉือนภายในเส้นรอบเขตแรงเฉือนตามการออกแบบเดิม

เพิ่มรายการอื่นโดยเลือก Rebar-Assembly > Group of bars 3D อีกครั้ง และแก้ไข Properties

ทำซ้ำการดำเนินการ GB3D3 และอัปเดตตัวเลือกด้านล่างเพื่อกำหนดเหล็กเสริมรับแรงเฉือน

ดำเนินการต่อโดยคัดลอกการดำเนินการ GB3D4 และเปลี่ยนพารามิเตอร์

ตอนนี้ คัดลอกการดำเนินการ GB3D5 และแก้ไขการตั้งค่าเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดเส้นรอบเขตแรงเฉือน

นำกลับมาใช้การดำเนินการ GB3D3 โดยคัดลอกและปรับค่า

คัดลอกการดำเนินการ GB3D7 และเปลี่ยนตัวเลือก

สร้างสำเนาอีกรายการของการดำเนินการ GB3D5 และใช้การเปลี่ยนแปลงด้านล่าง

สุดท้าย คัดลอกการดำเนินการ GB3D9 และอัปเดตตัวเลือกเหล็กเสริมสุดท้าย

ตอนนี้ มากำหนดเหล็กเสริมรับแรงเฉือนเชิงก่อสร้าง แม้ว่าจะไม่จำเป็นตามการคำนวณโครงสร้าง เนื่องจากคอนกรีตเพียงอย่างเดียวผ่านการตรวจสอบความสามารถรับแรงเฉือนในกรณีเฉพาะนี้ แต่เราก็ยังต้องปฏิบัติตามกฎรายละเอียดมาตรฐาน นอกจากนี้ IDEA StatiCa Detail กำหนดให้โมเดลสะท้อนการจัดวางเหล็กเสริมในสภาพจริงอย่างถูกต้อง

• หมายเหตุ: จากมุมมองการคำนวณ การกำหนดเหล็กเสริมนี้ใน Detail application มีความสำคัญ ตามที่ระบุไว้ใน พื้นฐานทางทฤษฎี ของวิธี CSFM และกล่าวถึงใน หนังสือของ Kaufmann เกี่ยวกับ CSFM

สร้างสำเนาอีกรายการของการดำเนินการ GB3D11 และใช้การเปลี่ยนแปลงด้านล่าง

คัดลอกการดำเนินการ GB3D12 และเปลี่ยนตัวเลือก

สุดท้าย คัดลอกการดำเนินการ GB3D13 และอัปเดตตัวเลือกเหล็กเสริมสุดท้าย

แรงกระทำและการรวมแรง

การรวมแรงถูกนำมาจาก IDEA StatiCa Connection ผลที่ตามมาทั้งหมดของการนำเข้าได้กล่าวถึงไว้
ในบทความนี้

มาเพิ่ม น้ำหนักตัวเอง:

สร้างการรวมแรงกับน้ำหนักตัวเอง และเพิ่มสัมประสิทธิ์สำหรับน้ำหนักตัวเอง = 1.35 ตามมาตรฐาน
EN 1991-1-1

6 การตรวจสอบ

ก่อนเรียกใช้การวิเคราะห์ เราขอแนะนำอย่างยิ่งให้เปลี่ยน Mesh multiplier เป็น 2 หรือ 3 เพื่อเร่งความเร็วการคำนวณ แม้ว่าขั้นตอนนี้จะไม่บังคับ แต่จะช่วยลดเวลาการคำนวณได้อย่างมีนัยสำคัญและช่วยตรวจจับปัญหาการไม่ลู่เข้าได้ตั้งแต่เนิ่นๆ หากการวิเคราะห์ดำเนินไปอย่างราบรื่น คุณสามารถเปลี่ยน Mesh multiplier กลับเป็น 1 สำหรับผลลัพธ์สุดท้าย

ผลลัพธ์

ความเค้นหลักสมมูล

ความเค้นหลักสมมูล (EPS) ในคอนกรีตถูกกำหนดตามพฤติกรรมไตรแกนของบล็อกคอนกรีต บริเวณที่รับแรงสูงสุดจะถูกระบุและเน้นให้เห็น เพื่อให้เข้าใจผลของการจำกัดการขยายตัวเมื่อเทียบกับแรงอัดแกนเดียว ความเค้นสมมูลจะถูกคำนวณโดยใช้ตัวประกอบ kappa 

ความเครียดพลาสติก

เพื่อตรวจสอบพฤติกรรมภายในของบล็อกคอนกรีต ให้สลับไปที่มุมมอง ความเครียดพลาสติก (ε_pl) ใช้ปุ่ม + New เพื่อสร้าง Sections และปรับ Plane definition (ตำแหน่งและการหมุน) ในหน้าต่าง properties เพื่อตัดผ่านบริเวณวิกฤต ซึ่งจะเน้นให้เห็นว่าคอนกรีตเกิดการเสียรูปพลาสติกที่ใด คุณสามารถบันทึกมุมมองเหล่านี้ไปยัง Gallery สำหรับ Report สุดท้ายของคุณ ข้อมูลเพิ่มเติมมีอยู่ในบทความนี้

ความเค้นในเหล็กเสริม

ผลลัพธ์แสดงอัตราส่วน σ_s / σ_{s; yield} (ความเค้นต่อกำลังคราก) โดยระบุเหล็กเสริมที่มีอัตราการใช้งานสูงสุดผ่านสเกลสี ค่าโดยละเอียดของความเค้น ความเครียด และอัตราการใช้งานสำหรับกลุ่มเหล็กเสริมทั้งหมดแสดงอยู่ในแท็บ Reinforcement

ผลลัพธ์โดยละเอียดที่คล้ายกันยังมีให้สำหรับพุกด้วย

การยึด

ตรวจสอบการตั้งค่า การยึด อีกครั้งและเปิดใช้งาน Total Force in Anchors (F_tot) แรงในพุกอาจแตกต่างกันเล็กน้อยเนื่องจากความแตกต่างในแนวทางการคำนวณสำหรับบล็อกคอนกรีต อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างไม่มีนัยสำคัญ 

แท็บ การยึด ตรวจสอบกำลังยึดเหนี่ยวระหว่างเหล็กเสริมและคอนกรีต โดยตรวจสอบว่าความยาวยึดเหนี่ยวที่ให้ไว้เพียงพอสำหรับการถ่ายแรง การตรวจสอบเปรียบเทียบความเค้นยึดเหนี่ยวจริง (τ_b) กับกำลังยึดเหนี่ยวสูงสุด (f_bd) เพื่อป้องกันการวิบัติแบบดึงหลุด คุณสามารถแสดงผลลัพธ์เหล่านี้แยกกันสำหรับเหล็กเสริมและพุก

การเสียรูป

สลับไปที่แท็บ Auxiliary และเปิดใช้งาน Deformation แม้ว่าขีดจำกัดการเสียรูปจะไม่ได้กำหนดไว้สำหรับ ULS (สภาวะขีดจำกัดกำลัง) แต่การตรวจสอบรูปร่างที่เสียรูปถือเป็นการตรวจสอบความสมเหตุสมผลที่สำคัญ ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าโมเดลมีเสถียรภาพและไม่เกิดการเคลื่อนตัวหรือการหมุนที่ไม่สมจริง (เช่น เนื่องจากชิ้นส่วนที่ไม่ได้เชื่อมต่อกัน) การตรวจสอบด้วยสายตานี้ช่วยระบุปัญหาการสร้างโมเดลที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็ว

7 รายงาน

สุดท้าย ไปที่ Report -> Detailed -> Generate IDEA StatiCa นำเสนอรายงานที่ปรับแต่งได้อย่างสมบูรณ์เพื่อพิมพ์หรือบันทึกในรูปแบบที่แก้ไขได้

คุณได้ดำเนินการตรวจสอบการออกแบบอย่างสมบูรณ์ตาม EN 1993-1-8 (จุดต่อเหล็ก), EN 1992-4 (พุก) และ EN 1992-1-1 (โครงสร้างคอนกรีต) จุดต่อเหล็กและการยึดได้รับการตรวจสอบใน IDEA StatiCa Connection ในขณะที่ความสมบูรณ์ของบล็อกคอนกรีตและเหล็กเสริมได้รับการวิเคราะห์ใน IDEA StatiCa Detail โดยใช้วิธี CSFM ที่สอดคล้องกับ EN 1992-1-1