Tutorials

การออกแบบความสามารถรับแรงของการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก (EN)

Steel

Connection

EN (Eurocode)

Seismicity

Capacity design

This article is also available in:

Translated by AI from English

ในบทช่วยสอนแบบทีละขั้นตอนนี้ คุณจะได้เรียนรู้วิธีการออกแบบและดำเนินการตรวจสอบตามมาตรฐานแผ่นดินไหวของจุดต่อโครงสร้างเหล็ก โดยใช้ประเภทการวิเคราะห์ Capacity design ที่อิงตามวิธี Component-Based Finite Element ใน IDEA StatiCa Connection

1 โครงการใหม่

เปิดใช้งาน IDEA StatiCa (ดาวน์โหลดเวอร์ชันล่าสุด) และดาวน์โหลดและเปิด ไฟล์โครงการต้นฉบับ การออกแบบจุดต่อเสร็จสมบูรณ์แล้ว และพร้อมสำหรับการวิเคราะห์ Stress/Strain มาตรฐาน

หมายเหตุ: การออกแบบการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็กสำหรับแผ่นดินไหวอื่นๆ สามารถพบได้ในชุดแม่แบบ Seismic ในคอลัมน์ Define Geometry ในตัวช่วยสร้างการเชื่อมต่อตั้งแต่เวอร์ชัน 25.0

2 การคำนวณและการตรวจสอบ

เริ่มการวิเคราะห์ความเค้น/ความเครียดโดยกดปุ่ม Calculate ในแถบเครื่องมือ โมเดลการวิเคราะห์จะถูกสร้างขึ้นโดยอัตโนมัติ การคำนวณจะดำเนินการ และคุณสามารถดูผลการตรวจสอบโดยรวมได้ที่มุมซ้ายบนของฉาก

คุณจะเห็นว่าจากการวิเคราะห์ความเค้น/ความเครียด จุดต่อได้รับการออกแบบอย่างดีและผ่านการตรวจสอบทั้งหมด

เพื่อเก็บผลลัพธ์เหล่านี้ ให้ คัดลอก รายการโครงการนี้

3 การตรวจสอบ Capacity

ในรายการโครงการใหม่ (CON2) ให้เปลี่ยนประเภทการวิเคราะห์เป็น CD – Capacity design

จะต้องเลือก dissipative item สามารถเพิ่มได้โดยใช้คำสั่งจากแถบเครื่องมือด้านบน หรือโดยการคลิกขวาของเมาส์ในแผนผังในฉาก

ควรเลือกชิ้นส่วนหรือแผ่นที่คาดว่าจะเกิด plastic hinge เป็น dissipative item ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งแกร่งเกินของวัสดุและค่าสัมประสิทธิ์การแข็งตัวจากความเครียดจะถูกนำไปใช้กับรายการที่เลือก ในตัวอย่างนี้ ให้เลือก ชิ้นส่วน IPE360 เป็น dissipative item และ ยืนยันการเลือก ด้วยปุ่ม spacebar/enter/คลิกขวา หรือใช้ไอคอนเครื่องหมายถูก

ในคุณสมบัติของชิ้นส่วน IPE360 ให้ปรับพารามิเตอร์:

ตั้งค่า Model type เป็น N-Vz-My เนื่องจากการเชื่อมต่อสามารถต้านทานโมเมนต์ดัดในระนาบแนวตั้งเท่านั้น และต้องจำกัดการดัดรอบแกนรองของคาน ดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ วิธีสร้างแบบจำลองการเชื่อมต่อโบลต์เดี่ยว (Model type)
เปลี่ยนพารามิเตอร์ Forces in เป็น Position เนื่องจากสามารถกำหนดตำแหน่งแรงกระทำที่แน่นอนได้ ตำแหน่งของ plastic hinge ใกล้เคียงกับตำแหน่งของแรงกระทำ: X = 365 mm ดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ วิธีกำหนดตำแหน่งแรงที่ถูกต้อง (Forces in)

จะทราบตำแหน่งที่ถูกต้องของ plastic hinge ได้อย่างไร? วิศวกรต้องตัดสินใจว่าจะเกิดขึ้นที่ใด โดยทั่วไป plastic hinge จะถูกกำหนดบนคาน ในตัวอย่างนี้ จะเกิดขึ้นทันทีหลังจากหน้าของแผ่นเสริมความแข็งสุดท้าย สะดวกที่จะอ่านตำแหน่งจากแอปพลิเคชัน (มุมมอง wireframe)

ในขั้นตอนถัดไป จะต้องกำหนด ผลของแรงกระทำ แรงสำหรับ การวิเคราะห์แผ่นดินไหว ขึ้นอยู่กับมาตรฐาน (ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งแกร่งเกินของวัสดุ ค่าสัมประสิทธิ์การแข็งตัวจากความเครียด) และยังได้รับอิทธิพลจากกำลังครากของเหล็ก ลักษณะทางเรขาคณิตของหน้าตัด เป็นต้น

แรงสำหรับตัวอย่างนี้คำนวณโดยขั้นตอนนี้:

\[M_{\textrm{Ed}} = \gamma_{\textrm{sh}} \cdot f_{\textrm{y,ov}} \cdot W_{\textrm{p}l} = 1.2 \cdot 443.75 \cdot 10^6 \cdot 1.0218 \cdot 10^{-3} = 544.12 \, \textrm{kNm} \]

\( \gamma_{\textrm{sh}} = 1.2 \)

\( f_\textrm{y} = 355 \, \textrm{MPa} \)

\( f_{\textrm{y,ov}} = f_\textrm{y} \cdot \gamma_{\textrm{ov}} = 355 \cdot 1.25 = 443.75\, \textrm{MPa} \)

\( \gamma_{\textrm{ov}} = 1.25 \)

\( W_{\textrm{pl,IPE360}} = 1.0218 \cdot 10^6 \, \textrm{mm}^3 \)

\[ V_{\textrm{Ed}} = \frac{2 \cdot M_{\textrm{Ed}}}{L_{h}} = 2 \cdot \frac{544.12}{7.32} = 148.67 \, \textrm{kN} \]

\(L_{h} = 7.32 \, \textrm{m} \, -\) ระยะห่างระหว่าง plastic hinge บนคาน

เพิ่มแรงเฉือนและโมเมนต์ดัดที่คำนวณได้เป็น ผลของแรงกระทำใหม่ (LE)

แรงเฉือนและโมเมนต์ดัดต้องมีเครื่องหมายที่เหมาะสม เพื่อให้โมเมนต์ดัดลดลงบนคานในทิศทางที่ห่างออกจาก node

คัดลอก LE นี้และ เปลี่ยนทิศทางของแรงกระทำ เพื่อให้ LE ที่สองกระทำในทิศทางตรงข้าม

ขณะนี้สามารถเริ่มการวิเคราะห์ capacity ได้โดยใช้คำสั่ง Calculate

คุณจะเห็นจากผลลัพธ์ว่าจุดต่อไม่ผ่านการตรวจสอบตามมาตรฐาน จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงการออกแบบบางอย่าง

เพิ่มความหนาของ แผ่นปลาย เป็น 25 mm เพื่อป้องกันการวิบัติ

เพื่อเพิ่มความสามารถรับแรงของเสา ให้เพิ่มแผ่นเสริมที่เอว (เพิ่มการดำเนินการผลิต Stiffening plate)

แผ่นเสริมถูกเชื่อมด้วยรอยเชื่อมชนกับเอวของเสา และต้องกำหนดรอยเชื่อมกับปีกด้วย

ต้องเพิ่มรอยเชื่อมอีกสี่รอยเพื่อเชื่อมแผ่นเสริมทั้งสองด้านของเสากับปีกทั้งสอง

แผ่นเสริมความแข็งที่เอวเสาต้องถูกตัดและเชื่อมกับแผ่นเสริมโดยใช้การดำเนินการผลิต Cut of the plate

ทำซ้ำการตัดแผ่นเพื่อเชื่อมต่อแผ่นเสริมความแข็งทั้งสี่กับแผ่นเสริม

การดำเนินการออกแบบทั้งหมดเสร็จสิ้นแล้ว ให้รัน Calculate ในแท็บ Check คุณจะเห็นว่าส่วนประกอบทั้งหมด (เช่น รอยเชื่อมและโบลต์) ผ่านการตรวจสอบตามมาตรฐาน ความเครียดพลาสติกของแผ่น dissipative item ไม่มีผลต่อผลลัพธ์โดยรวม