คอนกรีต Bridge ออกแบบด้วย AASHTO โดยใช้ Detail

ในประเทศที่ใช้มาตรฐาน AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) เช่น สหรัฐอเมริกา ภูมิภาคที่นำโดยโครงการจากสหรัฐฯ และตลาดที่นำมาตรฐานสหรัฐฯ มาใช้ (ละตินอเมริกา ตะวันออกกลาง และบางส่วนของเอเชีย) วิศวกรโครงสร้างต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดและวิธีการออกแบบที่เข้มงวดสำหรับโครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่ง AASHTO ให้ข้อกำหนด คู่มือ และแนวทางที่จำเป็นสำหรับการออกแบบสะพาน ทางหลวง โครงสร้างราง และฐานรากที่เป็นไปตามมาตรฐาน

IDEA StatiCa นำ AASHTO LRFD Bridge Design Specifications มาใช้ในแอปพลิเคชัน Concrete (Detail 3D และ 2D) ซึ่งหมายความว่าวิศวกรโครงสร้างทั่วโลกสามารถออกแบบโครงการในสภาพแวดล้อมที่ใช้หลายมาตรฐานได้ผ่านการสลับมาตรฐานที่ยืดหยุ่นและเครื่องมือคำนวณแบบรวมศูนย์

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications เช่นเดียวกับมาตรฐานการออกแบบอื่นๆ ใช้วิธี แบบจำลองค้ำยันและตัวดึง สำหรับบริเวณที่ไม่สามารถใช้ทฤษฎีคานได้ (บริเวณไม่ต่อเนื่อง หรือ บริเวณ D (บริเวณไม่ต่อเนื่อง)) Detail application จาก IDEA StatiCa ใช้สำหรับออกแบบบริเวณ D (บริเวณไม่ต่อเนื่อง) เหล่านี้โดยใช้ วิธีสนามความเค้นที่สอดคล้อง (CSFM) ซึ่งกำหนดความเค้นและความเครียดในคอนกรีตเสริมเหล็กโดยบังคับใช้สมดุลและความเข้ากันได้ทั่วทั้งโครงสร้าง

Detail รายงานความเค้น ความเครียด การโก่งตัว และรอยแตกในคอนกรีตเสริมเหล็กภายใต้แรงกระทำและการรวมแรงกระทำ จากผลลัพธ์เหล่านี้ แอปพลิเคชันจะดำเนินการตรวจสอบตามมาตรฐานของบริเวณ D (บริเวณไม่ต่อเนื่อง) โดยใช้ตัวประกอบวัสดุที่กำหนดในมาตรฐานการออกแบบที่เกี่ยวข้อง

มีอะไรจาก AASHTO ที่นำมาใช้บ้าง?

• โครงการตัวอย่าง: ชุดแม่แบบโครงการพร้อมใช้งาน รวมถึงจุดต่อโครงสร้างสะพาน ปลายคาน แผ่นกั้นสะพาน ตอม่อสะพาน กำแพงกันดิน และหัวเสา

รายละเอียดโครงสร้างส่วนบน

ไดอะแฟรม

สะพานรองรับ

ฝาครอบเสาตอม่อ

• แบบจำลองวัสดุ: แบบจำลอง CSFM ต้องการเส้นโค้งพฤติกรรมวัสดุที่กำหนดไว้ ซึ่งโดยทั่วไปจะระบุโดยมาตรฐานการออกแบบแต่ละฉบับ ในกรณีนี้ใช้แบบจำลองวัสดุ AASHTO สำหรับ Concrete และเหล็กเสริม รายละเอียดเพิ่มเติมมีอยู่ในพื้นฐานทางทฤษฎีของ Detail app

• ไดอะแกรมความเค้น-ความเครียดสำหรับสภาวะใช้งาน: พิจารณาผลระยะยาวและระยะสั้นของสภาวะใช้งานโดยใช้สูตร AASHTO 

• ตัวประกอบแรงต้านทาน (แนวทางทั่วไปสำหรับบริเวณ D (บริเวณไม่ต่อเนื่อง)): เมื่อคำนวณความเค้น ความเครียด และการโก่งตัวใน Detail แล้ว ซอฟต์แวร์จะเปรียบเทียบกับกำลังของวัสดุที่คูณด้วยตัวประกอบต้านทาน โดยใช้ตัวประกอบมาตรฐาน แอปพลิเคชันช่วยตรวจสอบตามมาตรฐานบริเวณ D (บริเวณไม่ต่อเนื่อง) ตามข้อกำหนด AASHTO
  • ϕ_c =0.7   ตัวประกอบต้านทานสำหรับ Concrete - Article   5.5.4.2
  • ϕ_s =0.9   ตัวประกอบต้านทานสำหรับเหล็กเสริม - Article   5.5.4.2
  • ϕ_p =1.0   ตัวประกอบต้านทานสำหรับเหล็กเสริมอัดแรง - Article   5.5.4.2 ​
• การตรวจสอบสภาวะขีดจำกัดกำลัง (อัตราการใช้งานวัสดุ ความแข็งแรงของแรงยึดเหนี่ยว): หลังจากวิเคราะห์ความเค้นใน Concrete เหล็กเสริม และบริเวณยึดเหนี่ยวแล้ว ซอฟต์แวร์จะประเมินอัตราการใช้งานโดยเปรียบเทียบความต้องการกับกำลังของวัสดุที่สอดคล้องกัน
  • กำลัง Concrete - f_c /f_c,lim
  • กำลังเหล็กเสริม - f_s /f_y,lim
  • การยึดเหนี่ยว (ความเค้นเฉือนแรงยึดเหนี่ยว) - τ_b /f_bu 
• การตรวจสอบสภาวะขีดจำกัดการใช้งาน: จากผลการวิเคราะห์ ซอฟต์แวร์จะประเมินสภาวะใช้งานโดยตรวจสอบการจำกัดความเค้นในแบบจำลองอัดแรง การโก่งตัวระยะสั้นและระยะยาว และความกว้างรอยแตก
  • การจำกัดความเค้น - σ_p /σ_p,lim 
  • การโก่งตัว - u_z,tot 
  • ความกว้างรอยแตก -w /w_lim 

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications มีบทเกี่ยวกับการยึดกับ Concrete (5.13 – Anchors) ซึ่งระบุว่าพุกที่ออกแบบตาม AASHTO ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดของ ACI 318

IDEA StatiCa Detail 3D เป็นโซลูชันสำหรับการออกแบบการยึดและคอนกรีตเสริมเหล็ก ที่วิศวกรสามารถวิเคราะห์ แสดงภาพ และยืนยันการถ่ายแรงจากพุกผ่านคอนกรีตเสริมเหล็กได้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการตรวจสอบเหล่านี้ในบทความต่อไปนี้: การตรวจสอบตามมาตรฐานครบถ้วนของพุกและบล็อก Concrete ใน Detail 3D (ACI)

สรุป

ตั้งแต่บัดนี้เป็นต้นไป วิศวกรโครงสร้างที่ออกแบบโครงการโครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่ง เช่น สะพาน โครงสร้างเบ็ดเตล็ดภายในทางหลวง ราง ระบบขนส่งสาธารณะ และฐานราก สามารถใช้ IDEA StatiCa Detail เพื่อประหยัดเวลา ช่วยให้สามารถแทนที่วิธี แบบจำลองค้ำยันและตัวดึง ด้วยการออกแบบที่ปรับให้เหมาะสมยิ่งขึ้น ต่อไปนี้คือเหตุผลสำคัญที่วิศวกรพึ่งพา IDEA StatiCa Detail app สำหรับโครงการของตน: 

1. ความยืดหยุ่นในการสร้างแบบจำลองรูปทรงใดก็ได้: สร้างแบบจำลองบริเวณ D (บริเวณไม่ต่อเนื่อง) ใดๆ ที่โครงการต้องการ รวมถึงเหล็กเสริมแบบกำหนดเอง
2. การมองเห็นเส้นทางแรง: แสดงภาพการไหลของความเค้นจริงในโครงสร้าง โดยพิจารณาคอนกรีตเสริมเหล็ก
3. การปฏิบัติตามมาตรฐานสากล: ACI, AASHTO, Eurocode
4. การคำนวณการโก่งตัวและความกว้างรอยแตก
5. สร้างเอกสารส่งมอบโดยละเอียด: จัดทำเอกสารที่ชัดเจนเพื่อสนับสนุนการอนุมัติที่รวดเร็วขึ้น

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการตรวจสอบตามมาตรฐาน AASHTO ในพื้นฐานทางทฤษฎี และสำรวจโครงการตัวอย่างที่มีอยู่ในแอปพลิเคชันเพื่อเริ่มออกแบบภายใต้ AASHTO วันนี้