โปรดทราบว่าการออกแบบจริงนี้ใช้เรขาคณิตที่ปรับให้เหมาะสม ซึ่งอาจทำให้เกิดคำเตือนด้านการจัดรายละเอียดตามมาตรฐาน EN เราคงพารามิเตอร์เดิมไว้เพื่อความสมจริง ดูรูปด้านล่าง
หากต้องการข้ามการออกแบบการเชื่อมต่อและไปยังการวิเคราะห์ Detail 3D โดยตรง ให้ดาวน์โหลด ไฟล์ Detail 3D แล้วไปต่อที่ บทที่ 5
1 โปรเจกต์ใหม่
เปิด IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ ทุกอย่างเริ่มต้นที่แท็บ Steel
ปรับการตั้งค่าเริ่มต้นของ Materials, จากนั้นคลิก Create a blank design.
2 การออกแบบ
หลังจากสร้างงานออกแบบเปล่า ให้เปลี่ยนหน้าตัดของชิ้นส่วนเป็น UB 610 x 305 x 238.
ต่อไป เพิ่มการดำเนินการผลิตอีกหนึ่งรายการ และเลือก Base plate.
ทำต่อด้วยการดำเนินการถัดไป และเลือก Fastener grid or Contact เพื่อสร้าง Stud หัว
เพิ่ม Fastener grid or Contact อีกหนึ่งรายการเพื่อสร้างพุกเหล็กเสริม
เปลี่ยนการหมุนของเหล็กเสริมในการดำเนินการ GRD2 โดยเลือก Editor.
เพิ่ม แผ่นเสริมความแข็ง
เชื่อมแผ่นเสริมความแข็งเข้ากับแผ่นฐานโดยใช้การดำเนินการ General weld or contact
เพิ่มการดำเนินการ Cut of member.
เพิ่มการดำเนินการสุดท้ายใน Connection คือ Fastener grid, or Contact.
เปลี่ยนพารามิเตอร์ Forces in เพื่อกำหนดตำแหน่งของจุดหมุน
ป้อนแรงภายในสำหรับการยึดเหนี่ยวพุก
- หมายเหตุ: เราจะใช้เฉพาะแรงเฉือนกระทำสำหรับการออกแบบคานนี้ เพื่อให้บทเรียนง่ายขึ้น จึงตัดแรงยึดโยงจากการรวมแรงแบบ ULS Accidental ซึ่งพิจารณาในโครงการจริงออก
3 การตรวจสอบ
สลับไปที่แท็บ Check -> Calculate การตรวจสอบตามมาตรฐานแสดงรูปแบบการวิบัติที่พุก โดยค่าเริ่มต้นจะสมมติว่าบล็อก Concrete เกิดรอยร้าว
มาดูผลลัพธ์กัน เลือก Equivalent stress, Bolt force, Mesh, Deformed และ Anchors โดยทั่วไป ตารางจะแสดงว่าพุกใดผ่านและพุกใดไม่ผ่าน
ต่อไป ตรวจสอบรายละเอียดของพุกที่ไม่ผ่าน เพื่อระบุว่าการตรวจสอบตามมาตรฐานรายการใดผ่านและรายการใดไม่ผ่าน
สาเหตุที่การตรวจสอบพุกไม่ผ่าน:
- ตาม EN 1992-4, Cl. 1.2(4) การออกแบบกลุ่มพุกที่มีพุกต่างชนิดกันอยู่นอกขอบเขตของมาตรฐาน ดังนั้นการตรวจสอบตามมาตรฐานจึงไม่ผ่านโดยค่าเริ่มต้น การตรวจสอบการจัดวางนี้อย่างถูกต้องต้องใช้การวิเคราะห์โดยละเอียดด้วย module 3D Detail
- ข้อจำกัดนี้แก้ไขได้ง่ายใน Detail 3D ซึ่งขับเคลื่อนด้วยวิธี Compatible Stress Field Method โดยแทนที่การประเมินเชิงวิเคราะห์แบบง่ายใน Connection ด้วยการวิเคราะห์ความเค้น-ความเครียดแบบ 3D ที่เข้มงวด
เหล็กเสริมเพิ่มเติม (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):
- การตรวจสอบตามมาตรฐานเชิงวิเคราะห์ไม่ผ่านสำหรับกรวย Concrete จึงต้องมีเหล็กเสริมเพิ่มเติมเพื่อถ่ายแรงดึง (356.3 kN) และแรงเฉือน (400.0 kN) ทั้งหมด ซึ่งมีความสำคัญเนื่องจากการจัดวางพุกแบบ "ผสม"
- ข้อจำกัดนี้แก้ไขได้ง่ายใน Detail 3D เพื่อยืนยันประสิทธิภาพของเหล็กเสริม หากตรวจสอบด้วยมือ ให้สมมติว่ากำลังของ Concrete เป็นศูนย์ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นที่เหล็กเสริมรองรับแรงทั้งหมดที่รายงาน
ความลึกฝังพุก (EN 1992-1-1 – Equation 8.6)
- คำเตือนเกี่ยวกับความลึกฝังพุกไม่เพียงพอปรากฏขึ้น เนื่องจากบทเรียนนี้เป็นตัวอย่างจริงที่มีผนังบางและพุกฝังตื้น ความมั่นคงของโครงสร้างตามการออกแบบนี้ได้รับการพิสูจน์ต่อไปใน Detail application
4 การส่งออก
ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการส่งออก:
- ต้องคำนวณโมเดลและรวมผลลัพธ์ไว้แล้ว
ไปที่แท็บ Check -> RC check -> Save.
สามารถส่งออกได้เฉพาะโทโพโลยีการยึดเหนี่ยวพุกเท่านั้น การส่งออกจะถ่ายโอนข้อมูลต่อไปนี้:
- บล็อก Concrete
- พุก
- แผ่นฐาน
- แรงกระทำ
ข้อมูลเพิ่มเติมและพารามิเตอร์ที่กำหนดตามการตั้งค่าที่สอดคล้องกันใน Connection:
- การถ่ายแรงเฉือน (ผ่านพุก เดือยรับแรงเฉือน และแรงเสียดทาน)
- วัสดุ
- ชนิดการยึดเหนี่ยวพุก: พุกติดตั้งภายหลัง (Adhesive) / คอนกรีตเทในที่
- ชนิดการยึดเหนี่ยวพุกที่ปลาย: แผ่นรอง/ ตรง/ งอ/ Stud หัว
- สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน
5 การออกแบบ
ส่วนนี้ช่วยให้คุณแก้ไข Members, Supports, Loads & Combinations และเพิ่ม Rebar assembly ได้
จุดรองรับ
ในตัวอย่างนี้ การเชื่อมต่อถูกยึดเข้ากับผนังที่ต่อเนื่องทุกด้าน สำหรับแบบจำลองย่อยลักษณะนี้ เราใช้จุดรองรับแบบแข็งร่วมกับเหล็กเสริมต่อเนื่อง การตั้งค่านี้จำลองความต่อเนื่องของผนัง ทำให้ถ่ายแรงดึงได้แม้ตั้งค่าให้รับเฉพาะแรงอัด โดยไม่ต้องกำหนดความแข็งที่ซับซ้อน
ใส่จุดรองรับให้กับโมเดล:
อุปกรณ์ถ่ายแรง
พุกถูกนำเข้าจาก IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ เนื่องจากการออกแบบใช้พุกสองชนิดที่ต่างกัน เราจึงแยกการถ่ายแรงออกจากกันเพื่อให้พฤติกรรมปลอดภัยและคาดการณ์ได้ แนวทางนี้สอดคล้องกับแนวปฏิบัติทางวิศวกรรมมาตรฐานของสหราชอาณาจักร เพื่อแก้ไขข้อจำกัดของ EN 1992-4 (Cl. 1.2(4)) ซึ่งไม่รวมกลุ่มพุกแบบผสมไว้ในขอบเขตของมาตรฐาน การกำหนดแรงเฉือนและแรงดึงให้กับกลุ่มพุกเฉพาะ ทำให้เราสร้างเส้นทางถ่ายแรงที่ผ่านการตรวจสอบและเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย
พุก SF1 – SF6: เปิด Active for shear transfer และปิด Active for axial forces transfer
พุกเหล็กเสริม SF7 – SF10: ทำในทางตรงกันข้าม – ปิด Active for shear transfer และเปิด Active for axial forces transfer
หากคุณออกแบบฐานรากตั้งแต่เริ่มต้นใน Detail application ทั้งสองตัวเลือกจะเปิดใช้งานโดยค่าเริ่มต้น เมื่อถ่ายแรงเฉือน คุณต้องกำหนดว่าพุกตัวใดจะรับแรง และเลือกพุกเหล่านั้นให้สอดคล้องกัน ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดของ EN ที่ระบุว่าควรกำหนดแรงเฉือนให้กับพุกที่มีผลต่อการตรวจสอบการวิบัติที่ขอบของคอนกรีตเท่านั้น
เหล็กเสริม
เพิ่มความสูงและความกว้างของบล็อก Concrete เพื่อให้มองเห็นโมเดลได้ชัดเจนขึ้น และสังเกตโปรไฟล์ความเค้นทั้งหมดตลอดแนวเหล็กเสริมได้
ตั้งค่า Concrete cover เป็น 30 mm ซึ่งจะใช้เป็นค่าเริ่มต้นสำหรับเหล็กเสริม นอกจากนี้ ให้ตั้งค่า Anchorage type เริ่มต้นสำหรับเหล็กเสริมตามยาวและเหล็กปลอก
ก่อนกำหนดเหล็กเสริม ให้ปิดใช้งานปุ่ม Rebars เพื่อให้แสดงเฉพาะกลุ่มเหล็กเสริมที่คุณกำลังเลือกอยู่ ทำให้มุมมองสะอาดและไม่รก
จากนั้น แทรก On Surface reinforcement ใหม่เพื่อสร้าง เหล็กเสริมตามยาวแนวนอนแบบต่อเนื่อง (เหล็กเสริมหลักที่ผิวทั้งสองด้าน)
ทำสำเนาการดำเนินการเพื่อเพิ่มเหล็กเสริมแนวตั้งแบบต่อเนื่องที่ผิวทั้งสองด้าน และปรับการตั้งค่าตามที่แสดงด้านล่าง
ตามการคำนวณโครงสร้าง ไม่จำเป็นต้องมีเหล็กเสริมรับแรงเฉือนเพิ่มเติมนอกขอบเขตเส้นรอบรูปรับแรงเฉือน ดังนั้น ขั้นตอนต่อไปนี้จึงมุ่งเน้นเฉพาะการสร้างเหล็กเสริมรับแรงเฉือนภายในเส้นรอบรูปรับแรงเฉือนตามการออกแบบเดิม
คัดลอกรายการเหล็กเสริมที่มีอยู่และแก้ไขตามความเหมาะสม เพื่อให้ได้เหล็กปลอกที่เหมาะสมซึ่งแทนเหล็กเสริมรับแรงเฉือน
Duplicate การดำเนินการ GB3D3 และปรับตัวเลือกด้านล่างเพื่อกำหนดเหล็กเสริมรับแรงเฉือน
ทำต่อโดยคัดลอกการดำเนินการ GB3D4 และเปลี่ยนพารามิเตอร์
ต่อไป คัดลอกการดำเนินการ GB3D5 และแก้ไขการตั้งค่าให้เป็นไปตามข้อกำหนดของเส้นรอบรูปรับแรงเฉือน
นำการดำเนินการ GB3D3 กลับมาใช้ซ้ำโดยคัดลอกและปรับค่า
คัดลอกการดำเนินการ GB3D7 และเปลี่ยนตัวเลือก
สร้างสำเนาอีกชุดของการดำเนินการ GB3D5 และใช้การเปลี่ยนแปลงด้านล่าง
สุดท้าย คัดลอก การดำเนินการ GB3D9 และปรับตัวเลือกเหล็กเสริมชุดสุดท้าย
ต่อไป กำหนดเหล็กเสริมรับแรงเฉือนตามข้อกำหนดการจัดวาง แม้การคำนวณโครงสร้างจะไม่ต้องการเหล็กเสริมนี้ เนื่องจากคอนกรีตเพียงอย่างเดียวผ่านการตรวจสอบกำลังรับแรงเฉือนในกรณีเฉพาะนี้ แต่เรายังต้องปฏิบัติตามกฎการจัดรายละเอียดของมาตรฐาน นอกจากนี้ IDEA StatiCa Module รายละเอียด ต้องการให้โมเดลสะท้อนการจัดวางเหล็กเสริมจริงอย่างถูกต้อง
ระยะห่างที่ไม่สม่ำเสมอช่วยจัดระเบียบเหล็กปลอกอย่างเป็นระบบ
- หมายเหตุ: ในมุมมองด้านการคำนวณ การกำหนดเหล็กเสริมนี้ใน Detail application เป็นสิ่งจำเป็น ดังที่ระบุไว้ในทฤษฎีพื้นฐานของวิธี CSFM และที่กล่าวไว้ในหนังสือของ Kaufmann เกี่ยวกับ CSFM.
คัดลอกการดำเนินการ GB3D11 และเปลี่ยนตัวเลือก
การออกแบบเหล็กเสริมขั้นสุดท้าย
แรงกระทำและการรวมแรง
การรวมแรงถูกนำมาจาก IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ ผลที่ตามมาทั้งหมดของการนำเข้าระบุไว้
ในบทความนี้
เพิ่ม Self-weight:
สร้างการรวมแรงที่มี Self-weight และเพิ่มสัมประสิทธิ์สำหรับ Self-weight = 1.35 ตามมาตรฐาน
EN 1991-1-1
6 การตรวจสอบ
ก่อนเริ่มการวิเคราะห์ เราขอแนะนำอย่างยิ่งให้เปลี่ยน Mesh multiplier เป็น 2 หรือ 3 เพื่อเร่งการคำนวณ แม้ขั้นตอนนี้ไม่บังคับ แต่ช่วยลดเวลาคำนวณได้อย่างมากและช่วยตรวจพบปัญหาการลู่ออกได้เร็ว หากการวิเคราะห์ดำเนินไปอย่างราบรื่น คุณสามารถเปลี่ยน Mesh multiplier กลับเป็น 1 เพื่อให้ได้ผลลัพธ์สุดท้าย
การกระจายของความเค้นหลักในแรงอัดภายในปริมาตรของ Concrete
ปฏิกิริยาที่จุดรองรับและสมดุลสถิตระหว่างแรงภายนอกกับปฏิกิริยา กรณีที่ดีที่สุดคือได้ค่าศูนย์สัมบูรณ์ในการตรวจสอบตามมาตรฐาน "Check equilibrium" ซึ่งรับประกันการถ่ายแรงอย่างสมบูรณ์ ค่าตกค้างเล็กน้อย เช่น 1 kN และ 1 kNm อาจเป็นความคลาดเคลื่อนเชิงตัวเลข
ผลลัพธ์
Equivalent Principal Stress
ความเค้นหลักสมมูล (EPS) ใน Concrete ถูกกำหนดจากพฤติกรรมสามแกนของบล็อก Concrete พื้นที่ที่รับแรงสูงสุดจะถูกระบุและไฮไลต์ เพื่อให้เห็นผลของการโอบรัดเมื่อเทียบกับแรงอัดแกนเดียว ความเค้นสมมูลคำนวณโดยใช้ตัวคูณ kappa
ช่วงของความเค้นปรับขนาดได้โดยใช้ฟังก์ชัน range ซึ่งแสดงพื้นที่ที่ได้รับผลจากช่วงความเค้นเหล่านั้น และให้ข้อมูลเชิงลึกว่าความเค้นกระจุกตัวอย่างไรบนรายละเอียดนั้น
Result section cut
เพื่อตรวจสอบพฤติกรรมภายในของบล็อก Concrete ให้ใช้ปุ่ม + New เพื่อสร้าง Sections และปรับ Plane definition (ตำแหน่งและการหมุน) ในหน้าต่างคุณสมบัติ เพื่อตัดผ่านบริเวณวิกฤต ซึ่งจะไฮไลต์ตำแหน่งที่ Concrete เกิดการเสียรูปแบบพลาสติก คุณสามารถบันทึกมุมมองเหล่านี้ลงใน Gallery สำหรับ Report ฉบับสุดท้ายของคุณ ข้อมูลเพิ่มเติมมีอยู่ในบทความนี้.
ความเค้นในเหล็กเสริม
ผลลัพธ์ระบุความเค้นในเหล็กเสริม ค่ารายละเอียดของความเค้น ความเครียด และอัตราการใช้งานของเหล็กเสริมทุกกลุ่มแสดงอยู่ในแท็บ Reinforcement
การ์ดการตรวจสอบพุกให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับพฤติกรรมของพุกในมุมมองของความเค้น ความเครียด และการถ่ายแรง ส่วนนี้เป็นหลักฐานว่าพุก SF1-SF6 ถูกปิดใช้งานในการรับแรงดึงและรับเฉพาะแรงเฉือน ในทางกลับกัน พุกชุดที่เหลือ SF7-SF10 รับแรงเฉพาะแรงดึงเท่านั้น
ความยาวยึดเหนี่ยว
แท็บ Anchorage ตรวจสอบกำลังแรงยึดเหนี่ยวระหว่างเหล็กเสริมกับ Concrete เพื่อให้มั่นใจว่าความยาวยึดเหนี่ยวที่กำหนดเพียงพอสำหรับการถ่ายแรง การตรวจสอบเปรียบเทียบความเค้นแรงยึดเหนี่ยวจริง (τb) กับกำลังแรงยึดเหนี่ยวประลัย (fbd) เพื่อป้องกันการวิบัติจากการดึงหลุด คุณสามารถแสดงผลลัพธ์เหล่านี้แยกกันสำหรับเหล็กเสริมและพุกได้
การเสียรูป
สลับไปที่แท็บ Auxiliary และเปิด Deformation แม้ไม่มีการกำหนดขีดจำกัดการเสียรูปสำหรับ ULS (สภาวะขีดจำกัดประลัย) แต่การตรวจดูรูปร่างหลังเสียรูปเป็นการตรวจสอบความสมเหตุสมผลที่สำคัญ ช่วยให้มั่นใจว่าโมเดลมีเสถียรภาพและไม่เกิดการเคลื่อนที่หรือการหมุนที่ไม่สมจริง (เช่น เนื่องจากองค์ประกอบที่ไม่เชื่อมต่อกัน) การตรวจดูด้วยสายตานี้ช่วยระบุปัญหาในการสร้างโมเดลที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็ว
7 รายงาน
สุดท้าย ไปที่ Report -> Detailed -> Generate IDEA StatiCa มีรายงานที่ปรับแต่งได้เต็มรูปแบบ เพื่อพิมพ์ออกมาหรือบันทึกในรูปแบบที่แก้ไขได้
คุณได้ดำเนินการตรวจสอบการออกแบบอย่างสมบูรณ์ตาม EN 1993-1-8 (จุดต่อเหล็ก) EN 1992-4 (พุก) และ EN 1992-1-1 (โครงสร้างคอนกรีต) โดยจุดต่อเหล็กและการยึดเหนี่ยวพุกได้รับการตรวจสอบใน IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ ขณะที่ความสมบูรณ์ของบล็อก Concrete และเหล็กเสริมได้รับการวิเคราะห์ใน IDEA StatiCa Module รายละเอียด โดยใช้วิธี CSFM ซึ่งเป็นไปตาม EN 1992-1-1.
