หลังคาคลุมทางขับรถของสนามบิน Rocky Mountain Metropolitan
Robbins Engineering* ก่อตั้งในปี 2004 ที่เมือง Little Rock รัฐ Arkansas ได้ออกแบบอาคารผู้โดยสาร FBO (Fixed Base Operator) และโรงเก็บเครื่องบินสำหรับลูกค้าการบินธุรกิจที่สนามบินระดับความสูงสูงซึ่งมีความเร็วลมระดับพายุเฮอริเคน
ส่วนที่โดดเด่นที่สุดของโครงการพิเศษนี้คือโครงถักโค้งที่มีช่วงโล่ง 132 ฟุต รองรับหลังคาคลุมสำหรับเครื่องบินที่ความสูง 40 ฟุต
โครงสร้างและการออกแบบ
หลังคาคลุมได้รับการออกแบบเป็นโครงสร้างสำหรับให้เครื่องบินเข้ามาจอดเพื่อขึ้น-ลงผู้โดยสาร แต่โครงสร้างประเภทนี้มีพื้นที่รับแรงขนาดใหญ่และรับแรงหลักจากลม
ทีมออกแบบได้พิจารณาหลายทางเลือกก่อนตัดสินใจใช้โครงถักโค้งที่รองรับด้วยเสาแบบ built-up laced (รูปที่ 1) เสาคู่ Twin W24x192 ห่างกัน 4 ฟุต พร้อมค้ำยันแบบ X ด้วยเหล็กกลมและ strut W8 ระหว่างกัน ประกอบกันเป็นเสา built-up ทั้ง 4 ต้น โครงถักโค้งมีความลึก 6 ฟุต ใช้คอร์ด WT12x88 และแผ่นเว็บแบบมุมคู่
รูปที่ 1. แบบจำลอง RAM Elements ของหลังคาคลุมสูงสำหรับเครื่องบิน
ช่วงโล่ง 132 ฟุต มีจุดต่อแบบ field-bolted splice หนึ่งจุดใกล้กึ่งกลางช่วง ปลายแต่ละด้านของโครงถักแต่ละตัวยึดกับปีกด้านในของเสา W24 ผ่านการเชื่อมต่อโมเมนต์แบบ endplate ด้วยสลักเกลียว (รูปที่ 2) ส่วนโครงถักยื่น cantilever ขนาด 10 และ 20 ฟุต ยึดกับปีกด้านนอกของเสาในลักษณะเดียวกัน การค้ำยันแบบ X แนวตั้งที่ติดตั้งระหว่างโครงถักแต่ละคู่ รวมถึงการยึดแบบมุมในระนาบของคอร์ดบนและล่าง ก่อให้เกิดโครงถักเชิงพื้นที่ระหว่างเสา built-up แต่ละคู่ ซึ่งสร้างโครงเฟรมโมเมนต์ในทิศทางยาว เสา laced แต่ละคู่ทำหน้าที่เป็นโครงถักแนวตั้งแบบยื่นในแกนตั้งฉาก คานยึดคอนกรีตเชื่อมต่อเสาในทิศทางยาวเพื่อต้านทานแรงผลักของโค้งภายใต้น้ำหนักบรรทุกแรงโน้มถ่วง
รูปที่ 2. คอร์ดโครงถัก WT ที่เชื่อมต่อกับเสา W24 ผ่าน endplate ที่วิเคราะห์ใน IDEA StatiCa
Connection. ส่วนยื่น cantilever อยู่ทางซ้ายของเสา backspan อยู่ทางขวา
บทความฉบับเต็มที่เขียนโดย Jason McCool สามารถอ่านได้บนเว็บไซต์ STRUCTURE Magazine.
การใช้งาน IDEA StatiCa application
Jason McCool, Project Engineer ที่ Robbins Engineering, PLLC:
ซอฟต์แวร์ออกแบบการเชื่อมต่อหลักอื่นๆ ที่เราเคยใช้ไม่สามารถตรวจสอบจุดต่อ splice ของคานที่มีหน้าตัด WT ได้ เนื่องจากผมใช้ WT12x88 สำหรับคอร์ดของโครงถักโค้งหลังคาคลุม IDEA StatiCa application จึงแก้ปัญหาที่มิฉะนั้นจะต้องคำนวณด้วยมืออย่างช้าๆ หรือสร้าง spreadsheet ที่ยุ่งยาก ด้วยความช่วยเหลือของโปรแกรม ผมสามารถตรวจสอบจุดต่อ splice ด้วยทั้ง endplate และ lapped shear plate ได้อย่างรวดเร็ว และปรับปรุงจนได้ผลลัพธ์ที่เหมาะสมที่สุดคือ lapped plate แบบ double shear แม้ในขณะที่ยังพัฒนาแบบจำลองการวิเคราะห์ global อยู่ก็ตาม น่าเสียดายที่ไม่มี BIM link สำหรับซอฟต์แวร์ที่เราใช้สำหรับแบบจำลอง global ดังนั้นผมจึงไม่สามารถใช้ประโยชน์จากฟีเจอร์เหล่านั้นในการถ่ายโอนข้อมูลรูปทรงและแรงกระทำได้ แต่เพียงแค่สามารถสำรวจตัวเลือกที่ไม่ปกติและปรับเปลี่ยนตามต้องการได้อย่างรวดเร็วก็เป็นความช่วยเหลืออย่างมากแล้ว
การเชื่อมต่อโมเมนต์แบบ endplate จากคอร์ด WT ไปยังเสาเป็นอีกส่วนสำคัญสำหรับเราที่ซอฟต์แวร์อื่นไม่สามารถวิเคราะห์ได้ StatiCa ช่วยให้ผมสามารถตัด แผ่นเสริมความแข็ง ที่ไม่จำเป็นออกได้อย่างมั่นใจ และวางวัสดุเพิ่มเติมในตำแหน่งที่มีประโยชน์มากที่สุด รอยเชื่อมสามารถกำหนดขนาดได้โดยรู้ว่าความเค้นที่ไม่สม่ำเสมอในรอยเชื่อมได้รับการคำนึงถึงโดยตรง แทนที่จะใช้สมมติฐานทั่วไปของความสม่ำเสมอหรือการใช้ตัวคูณเพิ่มแบบสุ่มที่พยายามครอบคลุมความเข้มข้นของความเค้นที่อาจเกิดขึ้น
ตัวอย่างนี้ของ open web steel joist ที่วางบน แผ่นเสริมความแข็ง ของเสาเป็นอีกกรณีที่ซอฟต์แวร์อื่นมีข้อจำกัด สมมติฐานทั่วไปคือ แผ่นเสริมความแข็ง รับเฉพาะแรงดึงหรือแรงอัดที่เกิดจากแรงในปีกของคานที่ถ่ายเข้าสู่เสาขณะที่โครงสร้างเอียง แต่ IDEA StatiCa ช่วยให้สามารถพิจารณาผลกระทบร่วมกัน เช่น แรงอัดในระนาบและการดัดนอกระนาบในกรณีนี้ หรืออีกกรณีทั่วไปของการเชื่อมต่อโมเมนต์ 4 ทิศทางที่ทำให้แผ่นต่อเนื่องแกนแข็งรับแรงดึงสองแกน
ด้านล่างนี้คือการเชื่อมต่อค้ำยันลมกับเสา W ขนาดค่อนข้างเล็กในส่วนอาคาร FBO (Fixed Base Operator) ของโครงการ แรงในค้ำยันเป็นแรงลมไม่ใช่แรงแผ่นดินไหว และมีขนาดค่อนข้างเล็กที่จุดต่อนี้ แต่นี่เป็นอีกรูปแบบการเชื่อมต่อที่ซอฟต์แวร์ออกแบบการเชื่อมต่ออื่นของเราไม่ได้รองรับ แทนที่จะเสียเวลาคำนวณด้วยมืออย่างยุ่งยากหรือเลือกทางง่ายด้วยการเพิ่ม แผ่นเสริมความแข็ง ที่ไม่จำเป็นหรือใช้ endplate หนามากเพื่อความปลอดภัยเกินจำเป็น IDEA StatiCa Connection ช่วยให้สามารถตรวจสอบอย่างง่ายดายว่าการเชื่อมต่อที่เสนอมีความเพียงพอมากกว่าที่กำหนด
ผลลัพธ์คือจุดต่อที่สะอาดมากและยังง่ายต่อการผลิตโดยไม่ต้องมี แผ่นเสริมความแข็ง เสาเพิ่มเติม ต่อมา มีการนำการเชื่อมต่อนี้ไปใช้กับส่วนอื่นของอาคารบนเสาที่หนักกว่าเล็กน้อย แต่คราวนี้มีแรงในค้ำยัน 5 เท่า ผมได้สร้าง แม่แบบ จากกรณีแรกและสามารถนำไปใช้กับตำแหน่งใหม่ได้อย่างรวดเร็ว และยืนยันว่ารูปแบบเดิมยังคงใช้ได้โดยไม่ต้องมี แผ่นเสริมความแข็ง อีกด้วย นอกจากนี้ แม่แบบ ดังกล่าวยังพร้อมสำหรับการนำไปใช้ซ้ำในโครงการอื่นๆ
บทสรุป
REC ได้รับประโยชน์หลายด้านจากการมี IDEA StatiCa Connection แม้ว่าเราจะใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบการเชื่อมต่ออื่นๆ ด้วย แต่ไม่มีซอฟต์แวร์ใดที่มีความยืดหยุ่นเท่า ซอฟต์แวร์เหล่านั้นล้วนขับเคลื่อนด้วยสูตรคำนวณ และด้วยเหตุนี้จึงจำกัดอยู่กับสูตรที่ได้รับการพัฒนาจากมาตรฐานและข้อกำหนดต่างๆ แล้วนำมาเขียนโปรแกรมโดยผู้พัฒนาซอฟต์แวร์ แต่ IDEA StatiCa เริ่มต้นในระดับที่สูงกว่าที่ซอฟต์แวร์อื่นจะเข้าถึงได้ โดยสามารถสร้างจุดต่อจากส่วนประกอบพื้นฐานไปสู่รูปแบบที่ซับซ้อนที่ผู้เขียนโปรแกรมไม่สามารถคาดการณ์ล่วงหน้าได้ ด้วย CBFEM ที่รองรับการคำนวณ ผมจึงไม่ถูกจำกัดมากนักกับสิ่งที่ผู้เขียนโปรแกรมสามารถจินตนาการได้ล่วงหน้า หน้าตัดและรูปแบบสลักเกลียวที่ไม่สมมาตร การจัดเรียง แผ่นเสริมความแข็ง ที่ซับซ้อน การตรวจสอบความเพียงพอของจุดต่อที่สร้างแล้วที่มีส่วนประกอบ "ขาดหาย" – ทั้งหมดนี้เป็นไปได้ด้วย IDEA StatiCa ในขณะที่โปรแกรมอื่นมีสมมติฐานที่ตั้งโปรแกรมไว้ เช่น การจัดเรียงแบบสมมาตร การวิเคราะห์แบบแยกส่วนอย่างง่ายโดยไม่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างส่วนต่างๆ เป็นต้น
*การอัปเดตการระบุแหล่งที่มาของโครงการ
โครงการนี้เดิมดำเนินการเสร็จสิ้นในขณะที่ Jason McCool, PE ทำงานที่ Robbins Engineering Consultants (REC) ซึ่งได้หยุดดำเนินการในปี 2024 ผลงานนี้ปัจจุบันระบุว่าเป็นของบริษัทปัจจุบันของผู้เขียน Cool Country Engineering โดยรับทราบว่า REC เป็นองค์กรเดิมที่โครงการนี้ดำเนินการภายใต้
