การกำหนดขนาดรอยเชื่อม
ใน IDEA StatiCa Connection มีกลยุทธ์การกำหนดขนาดรอยเชื่อมสองแบบที่ผู้ใช้ทุกคนสามารถใช้ได้:
- ตามความแข็งแรงเต็มที่
- พร้อมความแข็งแรงเกิน
สำหรับผู้ใช้ Eurocode มีเพิ่มเติมอีกสองแบบ:
- ตามการประมาณค่าความสามารถรับแรง
- ตามความเหนียวขั้นต่ำ
วิธีการกำหนดขนาดรอยเชื่อมระบุไว้ในกล่องโต้ตอบ Operations
เมื่อเรียกใช้การกำหนดขนาดรอยเชื่อม รอยเชื่อมแบบฟิลเลตทุกรอยในแบบจำลองจะถูกปรับเปลี่ยนตามวิธีการกำหนดขนาดรอยเชื่อม โดยทั่วไป ขนาดของรอยเชื่อมจะเพิ่มขึ้นตามลำดับนี้:
- ตามการประมาณค่าความสามารถรับแรง
- ตามความเหนียวขั้นต่ำ
- ความแข็งแรงเต็มที่
- พร้อมความแข็งแรงเกิน
วิธีการต่างๆ อธิบายไว้โดยละเอียดด้านล่าง
ตามการประมาณค่าความสามารถรับแรง
การกำหนดขนาดรอยเชื่อมตามการประมาณค่าความสามารถรับแรงจะให้ขนาดรอยเชื่อมที่มีความแข็งแรงเพียงพอสำหรับการถ่ายแรงที่กำหนดโดยอัตโนมัติ
การประมาณค่าความสามารถรับแรงของรอยเชื่อมเป็นการนำ machine learning มาใช้ครั้งแรกใน IDEA StatiCa ในขณะนี้ได้รับการนำไปใช้งานใน Eurocode เท่านั้น ความต้านทานของรอยเชื่อมถูกกำหนดตามองค์ประกอบรอยเชื่อมที่รับความเค้นสูงสุด ดังนั้น อัตราการใช้งานของรอยเชื่อมจึงมีความไม่เป็นเชิงเส้นสูง ความต้านทานของความยาวทั้งหมดถูกประมาณโดยอัลกอริทึม machine learning โดยอิงจากการกระจายความเค้นตลอดความยาวรอยเชื่อม
การกำหนดขนาดรอยเชื่อมตามการประมาณค่าความสามารถรับแรงต้องการผลการคำนวณ ขนาดของรอยเชื่อมแบบฟิลเลตจะถูกปรับตามสูตรต่อไปนี้:
\[ a_{new} = a \cdot Ut_c / Ut_{target} \]
โดยที่:
- \(a_{new}\) – ขนาดรอยเชื่อมแบบฟิลเลตที่ปรับแล้ว
- \(a\) – ขนาดรอยเชื่อมแบบฟิลเลตที่กำหนดไว้ก่อนหน้า
- \(Ut_c\) – การประมาณค่าความสามารถรับแรงโดยอิงจากอัลกอริทึม machine learning ที่แสดงในการตรวจสอบรอยเชื่อม
- \(Ut_{target}\) – อัตราการใช้งานเป้าหมายใน Settings → Design → Autodesign → Weld sizing
ค่า \(a_{new}\) ที่ได้จะถูกปัดขึ้นตาม Preferences → Application units → New entity rounding → Weld size
โปรดทราบว่าขนาดรอยเชื่อมถูกจำกัดโดยกฎการจัดรายละเอียด เช่น ขนาดรอยเชื่อมต้องไม่เล็กกว่า 3 มม. (EN 1993-1-8 – 4.5.2) กฎการจัดรายละเอียดเหล่านี้ได้รับการปฏิบัติตาม นอกจากนี้ โปรดคำนึงว่ารอยเชื่อมหลายรอยใน IDEA StatiCa มักถูกกำหนดด้วยค่าเดียว ในกรณีเหล่านี้ ขนาดจะถูกกำหนดตามรอยที่มีอัตราการใช้งานสูงสุด
นอกจากนี้ ยังมีลูปการคำนวณให้ใช้งาน เมื่อวิธีการกำหนดขนาดรอยเชื่อมถูกตั้งค่าเป็นการประมาณค่าความสามารถรับแรง จะดำเนินการดังนี้:
- กำหนดขนาดรอยเชื่อมแบบฟิลเลตตามความแข็งแรงเต็มที่
- คำนวณแบบจำลอง
- กำหนดขนาดรอยเชื่อมแบบฟิลเลตตามการประมาณค่าความสามารถรับแรง
- คำนวณแบบจำลอง
รอยเชื่อมจะถูกกำหนดที่หรือต่ำกว่าอัตราการใช้งานเป้าหมายด้วยการคลิกเพียงครั้งเดียว
ตามความเหนียวขั้นต่ำ
การกำหนดขนาดรอยเชื่อมตามความเหนียวขั้นต่ำจะให้การเชื่อมต่อด้วยรอยเชื่อมที่มีความแข็งแรงเพียงพอเพื่อป้องกันการวิบัติแบบเปราะโดยอัตโนมัติ ความแข็งแรงของรอยเชื่อมยอมให้เกิดการครากเริ่มต้นของแผ่นเหล็ก แต่ในที่สุดรอยเชื่อมจะแตกหัก
ข้อกำหนดสำหรับความเหนียวขั้นต่ำของรอยต่อเชื่อมอยู่ใน FprEN 1993-1-8:2023 – 6.9(4) ซึ่งมีที่มาจาก Dutch national annex ของ EN 1993-1-8 โดยอัตราส่วนคงที่ของความแข็งแรงรอยเชื่อมต่อความแข็งแรงแผ่นเหล็กคือ 0.8 นอกจากนี้ยังรวมอยู่ใน Green books จากสหราชอาณาจักรที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในบทที่ C2 และ C3 อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนคงที่นี้เหมาะสมเฉพาะสำหรับเหล็กเกรด S355 ใน Eurocode รุ่นที่สอง ได้มีการขยายให้ครอบคลุมเหล็กทุกเกรด
ข้อกำหนดนี้ตรวจสอบสำหรับรอยเชื่อมแบบฟิลเลตสองด้านโดย:
\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot \min \left \{1.0, 1.1\frac{f_y}{f_u} \right \}\]
โดยที่:
- \(a\) – ความหนาคอรอยเชื่อม
- \(t\) – ความหนาของแผ่นเหล็กที่เชื่อมต่อด้วยขอบ
- \(\beta_w\) – ตัวประกอบสหสัมพันธ์รอยเชื่อม
- \(\gamma_{M2}\) – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับสลักเกลียวและรอยเชื่อม แก้ไขได้ใน Code setup
- \(f_y\) – ความแข็งแรงครากของแผ่นเหล็ก
- \(f_u\) – ความแข็งแรงสูงสุดของรอยเชื่อม
- \(\gamma_{M0}\) – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับแผ่นเหล็ก แก้ไขได้ใน Code setup
ความหนาคอรอยเชื่อมสำหรับรอยเชื่อมแบบฟิลเลตด้านเดียวมีขนาดใหญ่กว่ารอยเชื่อมแบบฟิลเลตสองด้านถึงสองเท่า
โปรดทราบว่าวิธีนี้มีประโยชน์สำหรับรอยเชื่อมที่รับแรงในแนวขวาง และใช้ได้เมื่อแผ่นเหล็กเชื่อมต่อด้วยความกว้างเต็ม
ตามความแข็งแรงเต็มที่
การกำหนดขนาดรอยเชื่อมตามความแข็งแรงเต็มที่จะให้รอยเชื่อมที่มีความแข็งแรงมากกว่าแผ่นเหล็กที่เชื่อมต่อโดยอัตโนมัติ ในการคำนวณ สมมติว่าแผ่นเหล็กรับแรงดึงและรอยเชื่อมรับแรงในแนวขวางเป็นกรณีเลวร้ายที่สุดสำหรับความแข็งแรงและความเหนียวของรอยเชื่อม การออกแบบนี้มีประโยชน์เพื่อหลีกเลี่ยงการวิบัติแบบเปราะของรอยเชื่อมสำหรับการรับแรงแบบสถิต
แนวทางนี้ยังรวมอยู่ใน Green books จากสหราชอาณาจักรที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในบทที่ C1
ข้อกำหนดนี้ตรวจสอบสำหรับรอยเชื่อมแบบฟิลเลตสองด้านโดย:
\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} }\]
โดยที่:
- \(a\) – ความหนาคอรอยเชื่อม
- \(t\) – ความหนาของแผ่นเหล็กที่เชื่อมต่อด้วยขอบ
- \(\beta_w\) – ตัวประกอบสหสัมพันธ์รอยเชื่อม
- \(\gamma_{M2}\) – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับสลักเกลียวและรอยเชื่อม แก้ไขได้ใน Code setup
- \(f_y\) – ความแข็งแรงครากของแผ่นเหล็ก
- \(f_u\) – ความแข็งแรงสูงสุดของรอยเชื่อม
- \(\gamma_{M0}\) – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับแผ่นเหล็ก แก้ไขได้ใน Code setup
โปรดทราบว่าวิธีนี้มีประโยชน์สำหรับรอยเชื่อมที่รับแรงในแนวขวาง และใช้ได้เมื่อแผ่นเหล็กเชื่อมต่อด้วยความกว้างเต็ม
พร้อมความแข็งแรงเกิน
การกำหนดขนาดรอยเชื่อมพร้อมความแข็งแรงเกินจะให้รอยเชื่อมที่มีความแข็งแรงมากกว่าแผ่นเหล็กที่เชื่อมต่ออย่างมากโดยอัตโนมัติ ตัวประกอบความแข็งแรงเกินระบุไว้ใน Settings → Design → Autodesign → Weld sizing ค่าเริ่มต้น 1.4 นำมาจาก EN 1993-1-8 – 6.2.3 (5) เพื่อสร้าง plastic hinge
ในการคำนวณ สมมติว่าแผ่นเหล็กรับแรงดึงและรอยเชื่อมรับแรงในแนวขวางเป็นกรณีเลวร้ายที่สุดสำหรับความแข็งแรงและความเหนียวของรอยเชื่อม การออกแบบนี้มีประโยชน์เพื่อหลีกเลี่ยงการวิบัติแบบเปราะของรอยเชื่อมสำหรับการออกแบบแบบพลาสติกหรือการรับแรงแบบวัฏจักร โปรดทราบว่าขนาดรอยเชื่อมที่ใหญ่โดยอัตโนมัติไม่ได้รับประกันความเหนียวสูง ในทางตรงกันข้าม อาจนำไปสู่ความเค้นตกค้างและการเสียรูปมากเกินไปที่เกิดจากการหดตัวของรอยเชื่อม
ข้อกำหนดนี้ตรวจสอบสำหรับรอยเชื่อมแบบฟิลเลตสองด้านโดย:
\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot f_{overstrength}\]
โดยที่:
- \(a\) – ความหนาคอรอยเชื่อม
- \(t\) – ความหนาของแผ่นเหล็กที่เชื่อมต่อด้วยขอบ
- \(\beta_w\) – ตัวประกอบสหสัมพันธ์รอยเชื่อม
- \(\gamma_{M2}\) – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับสลักเกลียวและรอยเชื่อม แก้ไขได้ใน Code setup
- \(f_y\) – ความแข็งแรงครากของแผ่นเหล็ก
- \(f_u\) – ความแข็งแรงสูงสุดของรอยเชื่อม
- \(\gamma_{M0}\) – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับแผ่นเหล็ก แก้ไขได้ใน Code setup
- \(f_{overstrength}\) – ตัวประกอบความแข็งแรงเกินที่ระบุใน Settings → Design → Autodesign → Weld sizing
โปรดทราบว่าวิธีนี้มีประโยชน์สำหรับรอยเชื่อมที่รับแรงในแนวขวาง และใช้ได้เมื่อแผ่นเหล็กเชื่อมต่อด้วยความกว้างเต็ม