การตรวจสอบความกว้างรอยแตกของหน้าตัดที่มีระยะหุ้มคอนกรีตขนาดใหญ่

สำหรับการคำนวณความกว้างรอยแตกตาม EN 1992-1-1 บทที่ 7.3.4 จำเป็นต้องประเมินความลึกของพื้นที่รับแรงดึงที่มีประสิทธิผล h_c,eff และอัตราส่วนเหล็กเสริม ρ_c,eff ความลึก h_c,eff ถูกกำหนดตามสูตรนี้:

มีกรณีที่หน้าตัดรับโมเมนต์ดัดและแรงปกติอัดในเวลาเดียวกัน ขณะที่ออกแบบให้มีระยะหุ้มคอนกรีตขนาดใหญ่ สถานการณ์นี้เกิดขึ้นส่วนใหญ่ในโครงสร้างใต้ดินของสะพาน เสาสะพาน เป็นต้น ในกรณีนี้ ความลึกของพื้นที่รับแรงดึงที่มีประสิทธิผลมีค่าเป็นศูนย์เนื่องจากระยะหุ้มคอนกรีตขนาดใหญ่:

ไม่สามารถใช้วิธีการของ Eurocode ได้เนื่องจากไม่พบเหล็กเสริมในบริเวณรับแรงดึง เมื่อไม่มีเหล็กเสริมในโซนรับแรงดึง ก็ไม่สามารถตรวจสอบความกว้างรอยแตกได้ แต่วิศวกรจำเป็นต้องมีการตรวจสอบนี้ เราจัดการกับการตอบสนองทั้งความต้องการของวิศวกรและข้อกำหนดของมาตรฐานอย่างไร?

เนื่องจากมีการปรับปรุงหลายอย่างสำหรับการตรวจสอบความกว้างรอยแตกในช่วงสี่เวอร์ชันที่ผ่านมา มาทบทวนการปรับปรุงเฉพาะเหล่านี้และนำเสนอสิ่งใหม่ล่าสุดกัน

เวอร์ชัน 20.0 และเก่ากว่า

ในเวอร์ชัน 20.0 การไม่มีเหล็กเสริมในบริเวณ A_c,eff ได้รับการแก้ไขโดยใช้ด้านขวาของสมการ (7.3.4) เพื่อคำนวณความแตกต่างของความเครียดสัมพัทธ์ของคอนกรีตและเหล็กเสริม:

โดยแทนค่าความเค้นในเหล็กเสริมที่รับแรงดึงมากที่สุด

และระยะห่างรอยแตกสูงสุดถูกคำนวณตามสมการ 7.14 กล่าวคือ:

หากเกิดปัญหาที่ไม่มีเหล็กเสริมในโซนรับแรงดึง จะใช้วิธีแก้ปัญหาชั่วคราวที่กล่าวถึงข้างต้น

เวอร์ชัน 20.1

เนื่องจากการคำนวณที่ใช้ในเวอร์ชัน 20.0 และเก่ากว่าไม่เป็นไปตามสมมติฐานพื้นฐานของแบบจำลอง tension chord (เหล็กเสริมฝังในคอนกรีต) เราจึงตัดสินใจไม่ใช้วิธีแก้ปัญหาชั่วคราวที่นำมาใช้ในเวอร์ชัน 20.0 และเก่ากว่า และหากเหล็กเสริมอยู่นอกโซนรับแรงดึง ผู้ใช้จะได้รับการแจ้งเตือนด้วยข้อความไม่สอดคล้อง:

ไม่พบเหล็กเสริมรับแรงดึงในบริเวณรับแรงดึงของหน้าตัด ดังนั้นจึงไม่สามารถกำหนดเหล็กเสริมรับแรงดึงและไม่สามารถคำนวณความกว้างรอยแตกตามข้อ 7.3.4 ได้

เวอร์ชัน 21.0

การเปลี่ยนแปลงเพียงอย่างเดียวเมื่อเทียบกับเวอร์ชัน 20.1 คือเราเริ่มแสดงค่าทั้งหมดที่สามารถคำนวณได้ ในขณะเดียวกันเราเริ่มแสดงพื้นที่รับแรงดึงที่มีประสิทธิผลของคอนกรีตในฉาก ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้เห็นว่าเหล็กเสริมทั้งหมดอยู่นอกบริเวณ A_c,eff โปรดทราบว่าจุดศูนย์ถ่วงของเหล็กเสริมต้องอยู่ภายในบริเวณรับแรงดึงเพื่อพิจารณาว่าเป็นเหล็กเสริมที่ฝังอยู่ ในขณะเดียวกันจะแสดงข้อความไม่สอดคล้อง:

ไม่พบเหล็กเสริมรับแรงดึงในบริเวณรับแรงดึงของหน้าตัด ดังนั้นจึงไม่สามารถกำหนดเหล็กเสริมรับแรงดึงและไม่สามารถคำนวณความกว้างรอยแตกตามข้อ 7.3.4 ได้

เวอร์ชัน 21.1

เมื่อกำหนดพื้นที่รับแรงดึงที่มีประสิทธิผล สำหรับแต่ละกรณีของการคำนวณความกว้างรอยแตก การคำนวณจะดำเนินการดังนี้:

• ขั้นตอนที่ 1 – ดำเนินการคำนวณปกติ โดยกำหนดความสูง h_c,ef เป็น:

• ขั้นตอนที่ 2 – หากความลึกที่มีประสิทธิผล h_c,eff มีค่าน้อยมากจนเหล็กเสริมทั้งหมดอยู่นอกบริเวณนี้ ความลึกจะถูกกำหนดตามที่อธิบายในขั้นตอนที่ 3
• ขั้นตอนที่ 3 – การคำนวณ h_c,eff โดยไม่รวมเงื่อนไขวิกฤตถูกกำหนดเป็น:

ในขณะเดียวกัน จะแสดงข้อความไม่สอดคล้องต่อไปนี้:

พื้นที่ที่มีประสิทธิผลของคอนกรีตรับแรงดึงที่ล้อมรอบเหล็กเสริมหรือเอ็นอัดแรงที่มีความลึก h_c,eff โดยที่ h_c,eff คือค่าที่น้อยกว่าระหว่าง 2.5(h – d) หรือ h/2 ในกรณีที่พิจารณาค่าเป็น (h – x)/3 เหล็กเสริมอยู่นอกพื้นที่ที่มีประสิทธิผลของคอนกรีตรับแรงดึง ดังนั้นจึงไม่สามารถคำนวณความกว้างรอยแตกตามข้อ 7.3.4 ได้

โปรดทราบว่าการปรับปรุงนี้ได้รับการเผยแพร่แล้วในแพตช์ของเวอร์ชัน 21.0 คือ 21.0.4

การปรับปรุงนี้จะนำไปสู่ผลลัพธ์ที่สอดคล้องกันมากขึ้นสำหรับการคำนวณรอยแตกใน IDEA StatiCa RCS แม้จะมีข้อจำกัดที่กำหนดไว้ในมาตรฐาน

การตรวจสอบความกว้างรอยแตกของหน้าตัดคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีระยะหุ้มคอนกรีตขนาดใหญ่มีให้ใช้งานใน Concrete Expert, Concrete Enhanced, Prestressing Expert และ Prestressing Enhanced edition ของ IDEA StatiCa