หลักการสำคัญของ
IDEA StatiCa Connection

IDEA StatiCa ได้รับการพัฒนาเพื่อจำลองและออกแบบการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก ในแง่นี้ การเชื่อมต่อจะต้องมี Node เดียวที่สามารถระบุได้ ซึ่งชิ้นส่วนทั้งหมดมาบรรจบกัน ไม่ว่าการเชื่อมต่อนั้นจะซับซ้อนเพียงใด โปรดทราบว่าความเยื้องศูนย์เล็กน้อยของชิ้นส่วนบางส่วนเมื่อเทียบกับ Node จะถูกคำนึงถึงโดยแบบจำลองวิธี Finite Element และไม่ก่อให้เกิดปัญหาใดๆ กับแนวคิด Node สมมติ

ในทางกลับกัน หากสามารถระบุ Node ได้มากกว่าหนึ่ง Node ในแบบจำลอง สิ่งนี้อาจจัดได้ว่าเป็นโครงสร้าง และแนวทางที่ IDEA StatiCa ใช้อาจไม่เหมาะสมและนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ผิดพลาดได้

วิศวกรจะต้องใช้วิจารณญาณทางวิศวกรรมเพื่อพิจารณาว่าการเชื่อมต่อสามารถถือว่าเป็น Node เดียวหรือหลาย Node และใช้แนวทางที่เหมาะสม

โดยทั่วไป Node ใน IDEA StatiCa จะต้องรวมเฉพาะชิ้นส่วนที่รวมอยู่ในซอฟต์แวร์วิเคราะห์โครงสร้างโดยรวมเท่านั้น เนื่องจากแรงจากการวิเคราะห์จะรวมเฉพาะแรงสำหรับชิ้นส่วนเหล่านี้ แน่นอนว่าสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับวิจารณญาณทางวิศวกรรมและอาจแตกต่างกันไปในแต่ละกรณี

ผลของแรงกระทำถูกกำหนดที่ Node สมมติโดยค่าเริ่มต้น อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้สามารถปรับเปลี่ยนตำแหน่งของการกำหนดแรงกระทำในแต่ละชิ้นส่วนได้อย่างอิสระ ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่จำเป็นสำหรับบางกรณีตามมาตรฐาน (เช่น การออกแบบแผ่น Fin ตาม AISC หรือ SCI) หรือข้อกำหนดการออกแบบ

ก่อนใช้คุณสมบัตินี้ ผู้ใช้ต้องตระหนักว่าตำแหน่งของแรงกระทำที่แตกต่างกันจะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน

เป็นแนวทางปฏิบัติทั่วไปสำหรับที่ปรึกษาในการกระจายแรงสำหรับการออกแบบการเชื่อมต่อในรูปแบบตารางแรงกระทำจากผลลัพธ์ Envelope ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบความเค้นไม่ได้เกิดขึ้นพร้อมกัน

แรงเหล่านี้สร้างสนามความเค้นที่ไม่สมจริง ในโซลูชันของเรา สภาวะความเค้นที่ไม่สมจริงนี้จะสะท้อนให้เห็นในแบบจำลอง และอาจนำไปสู่การวิบัติได้

โปรดทราบว่านี่ไม่ใช่ลักษณะเฉพาะของ IDEA StatiCa เนื่องจากสภาวะความเค้นดังกล่าวจะก่อให้เกิดการวิบัติในแบบจำลองการออกแบบโครงสร้างรวมเดิม หากองค์ประกอบความเค้นสูงสุดเหล่านี้ถูกนำมาใช้พร้อมกัน ปัญหานี้จะรุนแรงขึ้นตามจำนวนชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ

เพื่อหลีกเลี่ยงสถานการณ์นี้ แนะนำอย่างยิ่งให้ใช้มากกว่าหนึ่งการรวมแรงสำหรับการออกแบบของคุณ โดยมาจากแบบจำลองการออกแบบโครงสร้างรวมเดิม เป็นที่ทราบกันดีว่าผลลัพธ์สำหรับแต่ละการรวมแรงอยู่ในสภาวะสมดุลรอบ Node

การใช้ BIM links ของเราทำให้การเปลี่ยนผ่านจากแบบจำลองโครงสร้างรวมไปสู่การออกแบบการเชื่อมต่อเป็นเรื่องง่ายและปราศจากข้อผิดพลาด

นอกจากนี้ IDEA StatiCa ยังมีวิธีที่ง่ายมากในการระบุแรงที่ไม่สมดุลในแบบจำลองของคุณ โดยการเปิดใช้งานปุ่ม Loads in Equilibrium แรงเหล่านี้คือแรงที่จะถูกสมดุลโดยปฏิกิริยาของชิ้นส่วนที่กำหนดให้เป็นตัวรับแรง

เครื่องหมายของโมเมนต์ไม่เป็นไปตามข้อตกลงสถิตศาสตร์แบบดั้งเดิม โมเมนต์เป็นไปตามกฎมือขวารอบแกนท้องถิ่นของชิ้นส่วน

เพื่อแสดงแกนท้องถิ่นของชิ้นส่วน ผู้ใช้ควรเปิดใช้งาน ปุ่ม LCS ในแถบ Labels

เพื่อกำหนดโมเมนต์บวกรอบแกน ผู้ใช้ต้องชี้นิ้วหัวแม่มือขวาไปยังด้านบวกของแกนนั้น จากนั้นทิศทางการม้วนงอของนิ้วจะแสดงถึงการหมุนที่สะท้อนโมเมนต์บวกรอบแกนนั้น

โปรดทราบว่าการเชื่อมโยง BIM จะดูแลการแปลงค่าที่จำเป็นโดยอัตโนมัติระหว่างการถ่ายโอนแรงกระทำจากซอฟต์แวร์วิเคราะห์โครงสร้าง

IDEA StatiCa อนุญาตให้กำหนดตัวเลือกประเภทแบบจำลองที่แตกต่างกันในชิ้นส่วน โดยแต่ละตัวเลือกจะมีผลต่อประเภทของข้อจำกัดที่จะถูกใช้ที่ปลายชิ้นส่วน (โดย N-Vy-Vz-Mx-My-Mz คือปลายที่เป็นอิสระ/ไม่มีข้อจำกัด) โดยพื้นฐานแล้ว ใช้เพื่อให้แน่ใจว่าแรงกระทำที่ใช้สอดคล้องกับพฤติกรรมของแบบจำลองโดยรวม

ตัวอย่างเช่น หากชิ้นส่วนค้ำยันคาดว่าจะรับแรงตามแนวแกนและแรงเฉือนแต่ไม่รับโมเมนต์ การใช้แบบจำลองที่ไม่มีข้อจำกัดจะไม่เหมาะสม เนื่องจากชิ้นส่วนค้ำยันจะเกิดโมเมนต์ตลอดความยาว ซึ่งสามารถป้องกันได้โดยใช้แบบจำลอง N-Vy-Vz ซึ่งข้อจำกัดเองจะต้านทานโมเมนต์ (ซึ่งจะแสดงเป็น Nonconformity ภายใต้แท็บ Check -> Analysis) ข้อจำกัดเหล่านี้ยังสามารถใช้เพื่อให้แน่ใจถึงเสถียรภาพในแบบจำลองที่กำหนดโดยการลบอิสระในการเคลื่อนที่บางส่วน ตัวอย่างสำคัญคือการเชื่อมต่อค้ำยันแบบสลักเกลียวเดี่ยว ซึ่งชิ้นส่วนค้ำยันจะสามารถหมุนรอบแกนสลักเกลียวได้อย่างอิสระ ในกรณีนี้ การใช้ประเภทแบบจำลองที่เหมาะสมจะป้องกันการเกิดกลไก

โดยทั่วไป หากค่าของแรง/โมเมนต์ที่ถูกต้านทานเกินกว่าแรงกระทำที่ใช้อย่างมีนัยสำคัญ (ขึ้นอยู่กับดุลยพินิจของผู้ออกแบบ) อาจเป็นสัญญาณว่าประเภทแบบจำลองที่เลือกอาจไม่เหมาะสมสำหรับจุดต่อ และอาจนำไปสู่การออกแบบที่ไม่ปลอดภัย ในกรณีเหล่านั้น ควรเลือกประเภทแบบจำลองอื่นที่สอดคล้องกับเงื่อนไขการรับแรง/การรองรับที่คาดหวัง หรือใช้แบบจำลองที่ไม่มีข้อจำกัด N-Vy-Vz-Mx-My-Mz

การเลือกประเภทแบบจำลองโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับดุลยพินิจของผู้ออกแบบ เนื่องจากข้อจำกัดที่ต้องการมักจะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของโครงการและเงื่อนไขการรับแรงที่ต้องจำลองในแบบจำลอง

ตัวอย่างการเชื่อมต่อค้ำยันแบบสลักเกลียวเดี่ยว ซึ่งประเภทแบบจำลองต้องเป็น N-Vy-Vz เพื่อป้องกันการเกิดกลไก

แม้ว่าสำหรับการเชื่อมต่อที่มีความหนาแน่นสูง การวิเคราะห์การโก่งเดาะอาจไม่ใช่ปัจจัยวิกฤต แต่ก็ถือเป็นส่วนสำคัญของวิธี Component-Based Finite Element (CBFEM) ดังนั้น จึงแนะนำอย่างยิ่ง ให้ทำการวิเคราะห์การโก่งเดาะหลังจากการวิเคราะห์ความเค้น/ความเครียดมาตรฐาน เพื่อให้แน่ใจว่าค่าขีดจำกัด (ดู พื้นฐานทางทฤษฎี) ได้รับการปฏิบัติตาม และเพื่อพิสูจน์ว่ากำลังที่คาดการณ์จากการวิเคราะห์ความเค้น-ความเครียดสามารถพัฒนาได้อย่างเต็มที่

นอกจากนี้ การโก่งเดาะของส่วนประกอบการเชื่อมต่ออาจส่งผลต่อเสถียรภาพของโครงสร้างทั้งหมด ในกรณีนี้ เราสามารถกล่าวได้ว่า รูปแบบการโก่งเดาะเป็นแบบ Global มิฉะนั้น รูปแบบการโก่งเดาะจะเรียกว่า Local

สิ่งสำคัญที่ต้องชี้ให้เห็นคือ ค่าขีดจำกัดล่างของปัจจัยวิกฤตที่แตกต่างกัน (αcr, limit) ใช้กับรูปแบบการโก่งเดาะที่แตกต่างกัน เราสามารถละเลย การโก่งเดาะแบบ Global สำหรับชิ้นส่วน (รวมถึงการเชื่อมต่อ) ในกรณีที่ปัจจัยการโก่งเดาะสูงกว่า 15 (ในกรณีของการออกแบบแบบ Plastic) หรือสูงกว่า 10 (ในกรณีที่ความเค้นบนแผ่นอยู่ในช่วง Elastic) 

การโก่งเดาะแบบ Local ใช้กับแผ่นเดี่ยว (แผ่นเสริมความแข็ง, แผ่นเอวเสา) และค่าขีดจำกัดของปัจจัยการโก่งเดาะที่สอดคล้องกันถูกกำหนดตามมาตรฐานการออกแบบและการทดลองวิจัย ผลของการโก่งเดาะแบบ Local ถือว่าสามารถละเลยได้เมื่อปัจจัยการโก่งเดาะมีค่า:

• ≥ 2 - ในกรณีของแผ่นที่รองรับ 4 ด้าน
• ≥ 3 - ในกรณีของแผ่นที่รองรับ 3 ด้าน
• ≥ 4 - ในกรณีของแผ่นที่รองรับ 2 ด้าน (ด้านที่อยู่ติดกัน)
• ≥ 15 - ในกรณีของแผ่นที่รองรับ 2 ด้าน (ด้านตรงข้าม)

น่าเสียดายที่ ประเภทของรูปแบบการโก่งเดาะขึ้นอยู่กับดุลยพินิจทางวิศวกรรมและไม่สามารถตัดสินได้โดยซอฟต์แวร์ เป็นความรับผิดชอบของผู้ใช้ที่จะตัดสินใจว่าการโก่งเดาะประเภทใดที่ใช้กับแบบจำลองของตนโดยการดูรูปแบบการโก่งเดาะที่เสียรูป

เมื่อเราเพิ่มชิ้นส่วนเข้าไปในแบบจำลอง ความยาวของชิ้นส่วนจะถูกคำนวณโดยอัตโนมัติโดยซอฟต์แวร์ โดยอิงจากความสูงของหน้าตัด อัลกอริทึมการคำนวณเป็นส่วนหนึ่งของวิธี Component-Based Finite Element และได้รับการปรับเทียบจากผลการทดสอบเชิงตัวเลขและการทดลอง

ความยาวชิ้นส่วนที่คำนวณได้จะช่วยให้การกระจายความเค้นเกิดขึ้นอย่างเหมาะสมตามระเบียบวิธี CBFEM

ในกรณีที่มีการเพิ่มองค์ประกอบหรือการปรับแต่ง (รูสลักเกลียว รอยบาก ช่องเปิด ฯลฯ) เข้าไปในชิ้นส่วนนี้ ซอฟต์แวร์จะปรับความยาวรวมตามความเหมาะสมเพื่อรักษาระยะห่างจากจุดไม่ต่อเนื่อง

อย่างไรก็ตาม ซอฟต์แวร์อนุญาตให้เปลี่ยนค่าตัวคูณเริ่มต้นสำหรับการคำนวณความยาวชิ้นส่วนได้ผ่านการตั้งค่า "Code setup" ซึ่งจะส่งผลต่อความยาวรวม ขอแนะนำอย่างยิ่งให้ผู้ใช้คงค่านี้ไว้เป็นค่าเริ่มต้น เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวอาจส่งผลต่อผลลัพธ์อย่างมีนัยสำคัญ การตรวจสอบทั้งหมดของเราดำเนินการด้วยการตั้งค่าเริ่มต้น

ในบางกรณีที่พบได้น้อย ค่าเริ่มต้นของการตั้งค่านี้อาจนำไปสู่การวิบัติที่ไม่ควรเกิดขึ้น ตัวอย่างของสถานการณ์ที่พบได้น้อย ได้แก่ 1. คานที่ลึกมากเกินไป (เช่น 1.5 เมตรขึ้นไป) ซึ่งทำให้ระยะห่างจากจุดไม่ต่อเนื่องที่ใกล้ที่สุดมากเกินไป หรือ 2. แรงเฉือนเฉพาะจุดสูงที่กระทำบนหน้าตัดความยาวสั้น (เช่น Console สั้นที่รองรับคานวิ่งปั้นจั่น) ซึ่ง IDEA StatiCa จะจำลองให้ยาวกว่าความเป็นจริงตามค่าเริ่มต้น ทั้งสองกรณีจะส่งผลให้เกิดโมเมนต์ดัดสูงที่ปลายที่รับแรง

ด้วยเหตุนี้จึงมีการตั้งค่านี้ไว้ เพื่อให้ผู้ใช้ที่มีประสบการณ์มีความยืดหยุ่นในการจัดการกับกรณีที่พบได้น้อยเหล่านี้ ซึ่งอาจจำเป็นต้องใช้ความยาวที่ลดลง

ในกรณีเช่นนี้ ที่ชัดเจนอย่างแน่นอนว่าปัญหาเกิดจากความยาวชิ้นส่วนเพียงอย่างเดียว ผู้ใช้จะต้องทำการศึกษาเพื่อตรวจสอบผลกระทบของการลดอัตราส่วนความลึก/ความยาวชิ้นส่วนต่อพฤติกรรมของแบบจำลอง (สนามความเค้น-ความเครียดและแรงในองค์ประกอบต่างๆ) หากผลลัพธ์สอดคล้องกัน การลดค่าพารามิเตอร์อาจเป็นไปได้ แม้ว่าในบางแบบจำลองอาจต้องดำเนินการร่วมกับการตั้งค่าตาข่ายด้วย

กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากผู้ใช้ตัดสินใจแก้ไขการตั้งค่านี้ จะต้องสามารถพิสูจน์ความเหมาะสมได้อย่างเพียงพอโดยอ้างอิงผลลัพธ์จากการศึกษาที่เกี่ยวข้อง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการลดค่าดังกล่าวไม่ได้ส่งผลต่อผลลัพธ์ในองค์ประกอบของจุดต่อ

ด้วยเหตุนี้ เราขอแนะนำให้ติดต่อทีมสนับสนุนของเราก่อนที่จะแก้ไขพารามิเตอร์สำคัญเหล่านี้

ตัวอย่างการศึกษาที่แสดงให้เห็นการลดอัตราส่วนความยาว/ความลึกของชิ้นส่วนโดยไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อสนามความเค้นและการรับแรงขององค์ประกอบ

สิ่งสำคัญที่ต้องทราบคือมาตรฐานที่แตกต่างกันใช้รูปแบบที่แตกต่างกันในการกำหนดรอยเชื่อม ตัวอย่างเช่น มาตรฐานอเมริกันใช้ความยาวขา ในขณะที่ Eurocode ใช้ความหนาคอสำหรับการคำนวณ รูปแบบนี้จะถูกนำไปใช้ตลอดทั้งโครงการ รวมถึงรายงานผลลัพธ์และแบบร่าง

ดังนั้น จึงเป็นความรับผิดชอบของผู้ใช้ในการปรับขนาดรอยเชื่อมเหล่านี้เมื่อจำเป็น เพื่อสื่อสารกับบุคคลที่สาม (เช่น ผู้ผลิต) ที่ใช้รูปแบบที่แตกต่างกัน

IDEA StatiCa Connection เป็นเครื่องมือที่ออกแบบมาเพื่อการประเมินการเชื่อมต่อของชิ้นส่วนรีดร้อนเป็นหลัก ซึ่งไม่ได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากการโก่งเดาะ การวิเคราะห์แบบเชิงเส้นทางเรขาคณิตและไม่เชิงเส้นทางวัสดุถูกนำมาใช้เนื่องจากการคำนวณที่รวดเร็วและเสถียร อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ประเภทนี้ไม่ได้คำนึงถึงการสูญเสียเสถียรภาพในแต่ละขั้นตอนการคำนวณ เนื่องจากการวิเคราะห์การโก่งเดาะเป็นแบบเชิงเส้น ในขณะที่การสูญเสียเสถียรภาพต้องการการวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นทางเรขาคณิต

หากคุณยืนยันที่จะใช้ IDEA StatiCa Connection สำหรับการตรวจสอบการเชื่อมต่อของชิ้นส่วนผนังบาง (ขึ้นรูปเย็น) โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเป็นผู้ใช้ซอฟต์แวร์ที่มีประสบการณ์ และเตรียมพร้อมที่จะใช้วิจารณญาณทางวิศวกรรมของคุณอย่างรอบคอบในประเด็นต่อไปนี้อย่างน้อย:

• ดำเนินการวิเคราะห์การโก่งเดาะแบบเชิงเส้นและประเมินรูปแบบการโก่งเดาะแต่ละรูปแบบอย่างรอบคอบ โปรดทราบว่ารูปแบบการโก่งเดาะ 5 รูปแบบแรกที่คำนวณได้อาจไม่เพียงพอ
• อย่าพึ่งพาความสามารถในการเกิด Plasticity ของชิ้นส่วนผนังบาง แต่ให้จำกัดความเค้น von Mises ไว้ที่ความแข็งแรงจุดคราก หรือต่ำกว่านั้นหากจำเป็น
• โปรดทราบว่าการพัฒนาของการโก่งเดาะเฉพาะที่ ซึ่งไม่ได้คำนึงถึงในแต่ละขั้นตอนการคำนวณ อาจกระจายแรงภายในในส่วนประกอบต่างๆ แตกต่างออกไป
• โปรดทราบว่าความแข็งของส่วนประกอบอาจแตกต่างกัน เนื่องจากรูปแบบการวิบัติที่แตกต่างกันหรือการรวมกันของรูปแบบเหล่านั้น
• โปรดทราบว่าการตรวจสอบและรายละเอียดของส่วนประกอบที่นำเสนอ (เช่น สลักเกลียว รอยเชื่อม) เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานที่ใช้กับชิ้นส่วนรีดร้อน ในกรณีที่ข้อกำหนดมาตรฐานที่เกี่ยวข้องสำหรับชิ้นส่วนผนังบางแตกต่างออกไป การตรวจสอบที่ให้ไว้จะไม่สามารถนำไปใช้กับชิ้นส่วนเหล่านั้นได้

ใน IDEA StatiCa Connection ผู้ใช้สามารถสร้างแบบจำลองรูปแบบการเชื่อมต่อที่ไม่สามารถออกแบบได้มาก่อน เครื่องมือที่หลากหลายและการวิเคราะห์ประเภทต่างๆ (การโก่งเดาะ, ความแข็งเกร็ง ฯลฯ) ช่วยให้เข้าใจพฤติกรรมของการเชื่อมต่อที่ออกแบบได้ลึกซึ้งกว่าเดิมมาก

เป็นความรับผิดชอบของผู้ใช้ที่จะต้องเรียนรู้ ทำความเข้าใจ และนำเครื่องมือเหล่านี้ไปใช้กับงานออกแบบของตน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากตัดสินใจเบี่ยงเบนจากรูปแบบการเชื่อมต่อที่ได้รับการพิสูจน์และทดสอบแล้ว

ต้องเข้าใจให้ชัดเจนว่า IDEA StatiCa ไม่สามารถ "แก้ไข" ข้อผิดพลาดในการออกแบบเชิงแนวคิดได้ แม้ว่าจะช่วยป้องกันได้ด้วยการใช้ชุดเครื่องมือที่มีให้อย่างถูกต้อง

การเชื่อมต่อที่ผิดพลาดเชิงแนวคิดซึ่งขาดแถวบนสุดดูเหมือนจะผ่านการตรวจสอบตามมาตรฐานทั้งหมด แต่เมื่อใช้เครื่องมือ Deformed shape จะพบการเสียรูปที่มากเกินไปและการกระจุกตัวของความเครียดพลาสติก ซึ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาด้านความสามารถในการใช้งาน แต่ไม่ถึงขั้นวิบัติอย่างร้ายแรง (เช่น การแตกหัก)

วิธีการคำนวณเกี่ยวกับแผ่นเหล็กอ้างอิงจากคุณสมบัติวัสดุแบบไม่เชิงเส้น ดังนั้นจึงมีความถูกต้องโดยไม่ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของมาตรฐาน

เนื่องจากในสถานะเริ่มต้น ซอฟต์แวร์จะใช้ค่าข้อความ AISC มาตรฐาน จึงเป็นความรับผิดชอบของผู้ใช้ในการตรวจสอบว่าการตั้งค่าการกำหนดค่ามาตรฐานสอดคล้องกับข้อกำหนด NA ของภูมิภาคที่ต้องการ