การออกแบบแบบไม่เชิงเส้นของคานลึก RC ที่มีหลายช่องเปิดในชายฝั่งโครเอเชีย

เกี่ยวกับโครงการ

คานลึกวิ่งตามแนวแกน "2" ผ่านทุกห้าระดับของอาคาร (ชั้นใต้ดิน ชั้นล่าง ชั้นหนึ่งและชั้นสอง และหลังคา) ที่ระดับชั้นใต้ดิน คานพาดช่วง 11.1 เมตรโดยไม่มีจุดรองรับ ในขณะที่แต่ละชั้นบนมีช่องประตูขนาดเล็กที่จงใจเหลื่อมกันในผัง เพื่อรับแรงกระทำที่สูงขึ้น คานชั้นใต้ดินมีความหนา 25 ซม. และลดลงเหลือ 20 ซม. เหนือระดับพื้นดิน ผนังชั้นใต้ดินใช้ Concrete C30/37 ส่วนชั้นบนใช้ C25/30 โดยมีเหล็กเสริม B500 และตาข่าย Q385 บนทั้งสองหน้า รอบช่องเปิด เหล็กเสริมยึดรัด 4×Ø20 แบบซี่เสริมช่วยเปลี่ยนทิศทางแรงได้อย่างปลอดภัย เนื่องจากไม่มีคานทับหลังระหว่างช่องเปิดขนาดใหญ่ในชั้นใต้ดินและช่องประตูชั้นล่าง โดยมีเพียงแผ่นพื้นพาดช่วงนั้น รูปทรงเรขาคณิตจึงต้องการแบบจำลอง RC ที่สมจริงแทนที่จะใช้ทฤษฎีคานแบบง่าย

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Deep beam model in IDEA StatiCa Detail}}}\]

ความท้าทายทางวิศวกรรม

คานนี้ไม่ใช่กรณีตำราของการทำงานแบบโครงข้อแข็ง แต่เป็นบริเวณไม่ต่อเนื่องที่แท้จริง โดยความเค้นถูกกำหนดโดยรูปทรงเรขาคณิตมากกว่าสมดุล การรวมกันของช่องเปิดขนาดใหญ่ในชั้นใต้ดินและช่องประตูที่เหลื่อมกันในชั้นบนทำให้การไหลของแรงตามธรรมชาติถูกรบกวนและเกิดความเข้มข้นของความเค้นเฉพาะที่รอบช่องเปิด การขาดคานทับหลังแบบดั้งเดิมระหว่างช่องเปิดชั้นใต้ดินและชั้นล่างทำให้เส้นทางแรงซับซ้อนยิ่งขึ้น โดยส่วนหนึ่งของแรงถูกรับโดยตรงผ่านแผ่นพื้น

การใช้ทฤษฎีคานหรือวิธี FE เชิงเส้นยืดหยุ่นจะแสดงเงื่อนไขเหล่านี้ผิดพลาด โดยสมมติว่าหน้าตัดระนาบยังคงเป็นระนาบและ Concrete ไม่แตกร้าว การลดความซับซ้อนดังกล่าวอาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่อนุรักษ์นิยมเพียงพอ โดยมองข้ามความกว้างรอยแตกและความเข้มข้นของความเครียดเฉพาะที่ หรือการออกแบบรายละเอียดที่อนุรักษ์นิยมเกินไปพร้อมเสาหรือคานลึกที่ไม่จำเป็น สิ่งที่ต้องการคือแนวทางที่สามารถแสดงการแตกร้าวและการอ่อนตัวจากแรงอัด การเสริมความแข็งจากแรงดึง ผลของการคืบ และการลื่นไถลของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างเหล็กและ Concrete

ในทางปฏิบัติ โปรแกรม FE แบบไม่เชิงเส้นทั่วไปสามารถจัดการสิ่งนี้ได้ แต่การสร้างแบบจำลองดังกล่าวสำหรับบริเวณ D (บริเวณไม่ต่อเนื่อง) เพียงบริเวณเดียวจะใช้เวลานานและไม่มีพารามิเตอร์ สำหรับการออกแบบในชีวิตประจำวัน ภาระงานนี้แทบไม่สามารถทำได้ ซึ่งเป็นเหตุผลที่เครื่องมือแบบบูรณาการที่อิงตามวิธีสนามความเค้นที่สอดคล้องมีความจำเป็น

แนวทางแก้ปัญหาและผลลัพธ์

วิศวกรใช้ IDEA StatiCa Detail และขั้นตอนการทำงาน 2D Walls เพื่อสร้างแบบจำลอง shell ความเค้นระนาบของ Concrete โดยมีแท่ง 1D เชื่อมต่อด้วยข้อจำกัด MPC การวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นด้วยการก้าวแบบ Newton-Raphson ผลักแบบจำลองไปสู่ขีดจำกัดที่มีความหมาย โดยตรวจสอบความเครียดของ Concrete ความเครียดของเหล็กเสริม และการลื่นไถลที่ส่วนต่อประสานระหว่างเหล็กและ Concrete ผลลัพธ์ทั้งหมดได้รับการตรวจสอบตาม EN 1992-1-1 ทำให้สามารถนำผลลัพธ์ไปใช้ในการออกแบบสถิตได้โดยตรง

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Compressive stresses in the concreate of the deep beam}}}\]

Topology Optimization พิสูจน์ให้เห็นว่ามีความสำคัญอย่างยิ่ง ด้วยการรันการวนซ้ำด้วยปริมาตรที่มีประสิทธิภาพ 20% และ 40% เครื่องมือนี้เผยให้เห็นเส้นทางแรงและแนวทางเหล็กเสริมที่ชัดเจน สิ่งนี้ยืนยันว่าเหล็กเสริมแบบเอียงมีความจำเป็นที่ใด (รอบช่องเปิดชั้นใต้ดินและช่องประตูที่เหลื่อมกัน) และที่ใดที่เหล็กเพิ่มเติมจะไม่เพิ่มคุณค่า ทีมงานเพิ่มเหล็กเสริมแบบเอียงสามกลุ่มของ 4Ø20 บรรลุความปลอดภัยโดยไม่ต้องใช้เสาหนักหรือคานลึกแบบยื่นลง

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Topology Optimalization in IDEA StatiCa Detail (40\%\ effective volume)}}}\]

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Additional reinforcement based on Topology Optimalization}}}\]

ผลลัพธ์ที่ได้มอบประโยชน์ทั้งด้านโครงสร้างและสถาปัตยกรรม ได้แก่ ฝ้าเพดานเรียบเหนือช่องเปิดชั้นใต้ดิน การจัดวางที่จอดรถและการไหลของการจราจรที่ดีขึ้น และไม่จำเป็นต้องขุดลึกเพิ่มเติม ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญเมื่อชั้นใต้ดินอยู่ต่ำกว่าระดับน้ำทะเล เนื่องจากการแตกร้าวและความสามารถในการใช้งานได้รับการพิสูจน์อย่างสมจริง ผู้ลงทุนจึงอนุมัติแผนที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม รายงานอัตโนมัติและตารางเหล็กเสริมช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการจัดทำเอกสารและลดความพยายามในการประสานงาน

เกี่ยวกับ Superstructure d.o.o.

Superstructure d.o.o. เป็นบริษัทที่ปรึกษาด้านวิศวกรรมโครงสร้างและเทคนิคที่ตั้งอยู่ในเมือง Zadar ประเทศโครเอเชีย ก่อตั้งและนำโดย Ante Uglešić ก่อตั้งขึ้นในปี 2023 บริษัทให้บริการออกแบบและควบคุมการก่อสร้างในโครงการระดับท้องถิ่นและภูมิภาค โดยมอบความคล่องตัวและความเชี่ยวชาญเฉพาะบุคคลแก่ลูกค้า