การตรวจสอบตามมาตรฐานของชิ้นส่วนการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก (HKG)

การตรวจสอบตามมาตรฐานของแผ่นเหล็กตามมาตรฐาน Hong Kong Code

ความเค้นสมมูลที่ได้ (HMH, von Mises) และ ความเครียดพลาสติก ถูกคำนวณบนแผ่นเหล็ก เมื่อถึงกำลังคราก ค่าการออกแบบ \(p_y\) (Cl. 3.1.2) บนแผนภาพวัสดุแบบสองเส้นตรง การตรวจสอบความเครียดพลาสติกสมมูลจะถูกดำเนินการ ค่าขีดจำกัด 5% ถูกแนะนำใน Eurocode (EN 1993-1-5 App. C, Par. C8, Note 1) ค่านี้สามารถปรับเปลี่ยนได้ใน Code setup แต่การศึกษาการตรวจสอบได้ดำเนินการสำหรับค่าที่แนะนำนี้ 

ชิ้นส่วนแผ่นเหล็กถูกแบ่งออกเป็นห้าชั้น และพฤติกรรมยืดหยุ่น/พลาสติกจะถูกตรวจสอบในแต่ละชั้น โปรแกรมจะแสดงผลลัพธ์ที่แย่ที่สุดจากทั้งหมด

ความเค้นอาจสูงกว่ากำลังคราก ค่าการออกแบบเล็กน้อย สาเหตุคือความลาดเอียงเล็กน้อยของสาขาพลาสติกของแผนภาพความเค้น-ความเครียด ซึ่งใช้ในการวิเคราะห์เพื่อปรับปรุงความเสถียรของการคำนวณ

\[ p_y = \min \left \{ \frac{Y_s}{\gamma_{m1}}, \frac{U_s}{\gamma_{m2}} \right \} \]

โดยที่:

• \(p_y\) – กำลังคราก ค่าการออกแบบ
• \(Y_s\) – กำลังคราก ค่าลักษณะเฉพาะ
• \(U_s\) – กำลังดึงต่ำสุด
• \(\gamma_{m1}\) – ตัวประกอบวัสดุ (Table 4.1); ค่าเริ่มต้น \(\gamma_{m1} = 1\) แก้ไขได้ใน Code setup
• \(\gamma_{m2}\) – ตัวประกอบวัสดุ (Table 4.1); ค่าเริ่มต้น \(\gamma_{m2} = 1.2\) แก้ไขได้ใน Code setup

การตรวจสอบตามมาตรฐานของรอยเชื่อมตามมาตรฐาน Hong Kong Code

รอยเชื่อมชน

รอยเชื่อมชนแบบเจาะลึกเต็มพิกัดถูกนำมาใช้ และความต้านทานของรอยเชื่อมถือว่าเท่ากับโลหะแม่ – Cl. 9.2.5.2.1.

รอยเชื่อมฟิลเลต

รอยเชื่อมฟิลเลตได้รับการออกแบบโดยวิธีการแบบง่ายตาม Cl. 9.2.5.1.6. 

\[ f_w \le p_w \]

• \(f_w = \sqrt{\sigma_\perp ^2 + \tau_\perp ^2 + \tau_\parallel ^2}\) – ผลรวมเวกเตอร์ของความเค้นในคอรอยเชื่อมในทุกทิศทาง
• \(p_w\) – ค่าการออกแบบความแข็งแรงของรอยเชื่อมฟิลเลตที่กำหนดตาม Table 9.2a และ 9.2b; สำหรับกรณีที่ไม่ครอบคลุมใน Tables 9.2a และ 9.2b:
  • \(p_w = \min \{0.5 U_e, 0.55 U_s\}\) – สำหรับลวดเชื่อม EN ที่ใช้กับเหล็ก EN
  • \(p_w = 0.38 \min \{U_e, U_s\}\) – สำหรับกรณีอื่น ๆ
• \(U_e\) – ความแข็งแรงดึงขั้นต่ำของลวดเชื่อม
• \(U_s\) – ความแข็งแรงดึงขั้นต่ำ

ความยาวประสิทธิผลของรอยเชื่อมฟิลเลตถูกลดลงด้วย \(2\cdot s\) ตาม Cl. 9.2.5.1.3 โดยที่ \(s\) คือขนาดขาของรอยเชื่อมฟิลเลตซึ่งถือว่าเท่ากับ \(a\cdot \sqrt{2}\).

Tables 9.2a และ 9.2b: ค่าการออกแบบความแข็งแรง \(p_w\) [MPa]

ความแข็งแรงดึงขั้นต่ำเริ่มต้นของลวดเชื่อม \(U_e\) [MPa]

ไดอะแกรมรอยเชื่อมแสดงความเค้นตามสูตรต่อไปนี้:

\[ \sigma = \sqrt{\sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + 3 \tau_{\parallel}^2 } \]

การตรวจสอบตามมาตรฐานของสลักเกลียวตามมาตรฐาน Hong Kong Code

สลักเกลียวรับแรงดึง

ความต้านทานแรงดึงของสลักเกลียวได้รับการตรวจสอบตาม Cl. 9.3.7.1 ดังนี้:

\[ P_t = A_s \cdot p_t \]

โดยที่:

• \(A_s\) – พื้นที่หน้าตัดรับความเค้นดึง
• \(p_t\) – กำลังรับแรงดึงที่ได้จากตาราง 9.8

แรงงัดถูกนำมาพิจารณาโดยการวิเคราะห์ด้วยวิธี Finite Element

สลักเกลียวรับแรงเฉือน

ความสามารถรับแรงเฉือนของสลักเกลียวถูกกำหนดตาม Cl. 9.3.6.1.1 ดังนี้:

\[ P_s = p_s \cdot A_s \]

โดยที่:

• \(p_s\) – ค่าการออกแบบกำลังรับแรงเฉือนที่ได้จากตาราง 9.5
• \(A_s\) – พื้นที่หน้าตัดรับแรงเฉือนที่มีประสิทธิผล; \(A_s = A_t\) หากเกลียวถูกตัดผ่านโดยระนาบแรงเฉือน มิฉะนั้น \(A_s\) จะถูกนำมาเป็นพื้นที่หน้าตัดของแกนสลักเกลียว
• \(A_t\) – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึง 

ตาม Cl. 9.3.6.1.6 เมื่อสลักเกลียวผ่านแผ่นรองที่มีความหนา \(t_{pa}\) มากกว่าหนึ่งในสามของเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ \(d\) ความสามารถรับแรงเฉือน \(P_s\) ควรลดลงโดยคูณด้วยตัวประกอบลด \(\beta_p\) ที่ได้จาก:

\[ \beta_p = \frac{9d}{8d+3t_{pa}} \le 1 \]

สลักเกลียวรับแรงดึงและแรงเฉือนร่วมกัน

การรวมกันของแรงดึงและแรงเฉือนได้รับการตรวจสอบตาม Cl. 9.3.8.1 ดังนี้:

\[ \frac{F_s}{P_s} + \frac{F_{tot}}{P_t} \le 1.4 \]

โดยที่:

• \(F_s\) – แรงเฉือนในสลักเกลียว
• \(P_s\) – ความต้านทานแรงเฉือนของสลักเกลียว
• \(F_{tot}\) – แรงดึงรวมที่กระทำในสลักเกลียวรวมถึงแรงงัด
• \(P_t\) – ความต้านทานแรงดึงของสลักเกลียว

สลักเกลียวรับแรงกด

ความสามารถรับแรงกดของสลักเกลียว ถูกกำหนดตาม Cl. 9.3.6.1.2 ดังนี้:

\[ P_{bb} = d \cdot t_p \cdot p_{bb} \]

โดยที่:

• \(d\) – เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสลักเกลียว
• \(t_p\) – ความหนาของแผ่นที่เชื่อมต่อ
• \(p_{bb}\) – กำลังรับแรงกดของสลักเกลียวที่ได้จากตาราง 9.6

แต่ละแผ่นได้รับการตรวจสอบแยกกันและแสดงผลที่เลวร้ายที่สุด

ความสามารถรับแรงกดของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ ถูกกำหนดตาม Cl. 9.3.6.1.3 โดยเป็นค่าต่ำสุดของต่อไปนี้:

\[ P_{bs} = k_{bs} \cdot d \cdot t_p \cdot p_{bs} \]

\[ P_{bs} = 0.5 \cdot k_{bs} \cdot e \cdot t_p \cdot p_{bs} \]

\[ P_{bs} = 1.5 \cdot l_c \cdot t_p \cdot U_s \le 2.0 \cdot d \cdot t_p \cdot U_b \]

โดยที่:

• \(k_{bs}\) – สัมประสิทธิ์รู ซึ่งกำหนดเป็น
  • สำหรับรูมาตรฐาน \(k_{bs} = 1.0\)
  • สำหรับรูขนาดใหญ่กว่ามาตรฐานและรูร่องสั้น \(k_{bs} = 0.7\)
  • สำหรับรูร่องยาว \(k_{bs} = 0.5\)
• \(d\) – เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสลักเกลียว
• \(t_p\) – ความหนาของแผ่นที่เชื่อมต่อ
• \(p_{bs}\) – กำลังรับแรงกดของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ
  • สำหรับเหล็กเกรด S275, \(p_{bs} = 460\) MPa
  • สำหรับเหล็กเกรด S355, \(p_{bs} = 550\) MPa
  • สำหรับเหล็กเกรด S460, \(p_{bs} = 670\) MPa
  • สำหรับเหล็กเกรดอื่นๆ, \(p_{bs} = 0.67 (U_s+Y_s)\)
• \(e\) – ระยะขอบในทิศทางของแรงเฉือนวัดจากแนวกึ่งกลางของสลักเกลียว
• \(l_c\) – ระยะสุทธิระหว่างขอบรับแรงกดของรูและขอบใกล้ของรูที่อยู่ติดกันในทิศทางการถ่ายแรงเดียวกัน
• \(U_s\) – กำลังดึงต่ำสุดของแผ่นที่เชื่อมต่อ
• \(Y_s\) – กำลังครากลักษณะเฉพาะของแผ่นที่เชื่อมต่อ
• \(U_b\) – กำลังดึงต่ำสุดที่กำหนดของสลักเกลียว

การตรวจสอบตามมาตรฐานของสลักเกลียวและสลักเกลียวอัดแรงตามมาตรฐาน Hong Kong Code

ความสามารถในการรับแรงเฉือน

ความสามารถในการรับแรงเฉือนของสลักเกลียวอัดแรงถูกกำหนดตาม Cl. 9.3.6.2 ดังนี้:

\[ P_{SL} = 0.9 \cdot K_s \cdot \mu \cdot P_0 \]

โดยที่:

• \(K_s\) – สัมประสิทธิ์รู โดยใช้ค่า
  • สำหรับรูมาตรฐาน \(K_s = 1.0\)
  • สำหรับรูขนาดใหญ่กว่ามาตรฐาน \(K_s = 0.85\)
  • สำหรับรูแบบร่อง \(K_s = 0.7\)
• \(\mu\) – สัมประสิทธิ์การลื่นไถลระหว่างชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อจากตาราง 9.7 สามารถแก้ไขได้ใน Code setup
• \(P_0\) – แรงพิสูจน์ขั้นต่ำของสลักเกลียวที่ระบุในมาตรฐานสากลหรือมาตรฐานท้องถิ่นที่เกี่ยวข้อง

การรวมกันของแรงดึงและแรงเฉือน

การรวมกันของแรงดึงและแรงเฉือนได้รับการตรวจสอบตาม Cl. 9.3.8.2 ดังนี้:

\[ \frac{F_s}{P_{SL}}+\frac{F_{tot}}{0.9\cdot P_0} \le 1.0 \]

โดยที่:

• \(F_s\) – แรงเฉือนในสลักเกลียว
• \(P_{SL}\) – ความต้านทานการลื่นไถลของสลักเกลียวอัดแรง
• \(F_{tot}\) – แรงดึงรวมที่กระทำในสลักเกลียวรวมถึงแรงงัด
• \(P_0\) – แรงพิสูจน์ขั้นต่ำที่ระบุของสลักเกลียวอัดแรง

การตรวจสอบตามมาตรฐานของบล็อกคอนกรีตตามมาตรฐาน Hong Kong Code

Concrete รับแรงกด

Concrete รับแรงกดจะถูกตรวจสอบตาม CoP – SUoS – Cl. 9.4.1 ดังนี้:

\[ \sigma \le w \]

โดยที่:

• \(\sigma\) – ความเค้นอัดเฉลี่ยที่พื้นที่ประสิทธิผล \(A_{eff}\) ซึ่งเป็นจุดตัดของสองพื้นที่:
  • \(A_{CM}\) – พื้นที่ประสิทธิผลที่กำหนดตาม Cl. 9.4.1 สำหรับแรงอัดล้วน
  • \(A_{FEM}\) – พื้นที่ใต้แผ่นฐานที่สัมผัสกับ Concrete ที่กำหนดโดย FEA
• \(w = 0.6 f_{cu}\) – ความต้านทานแรงอัดของ Concrete ต่อแรงกระทำแบบเข้มข้น 
• \(f_{cu}\) – กำลังอัดประลัยลักษณะเฉพาะต่ำสุดของ Concrete

พื้นที่ประสิทธิผล \(A_{CM}\) คือพื้นที่ของชิ้นส่วนเหล็กรวมถึงแผ่นเสริมความแข็งที่เชื่อมกับแผ่นฐาน เพิ่มขึ้นด้วยระยะทับซ้อน \(c\):

\[ c = t_p \sqrt{\frac{p_{yp}}{3w}} \]

โดยที่:

• \(t_p\) – ความหนาของแผ่นฐาน
• \(p_{yp}\) – กำลังครากการออกแบบของแผ่นฐาน

แรงดันใต้โซนแรงอัดถือว่าสม่ำเสมอ

การถ่ายแรงเฉือน

แรงเฉือนที่แผ่นฐานถูกสมมติว่าถ่ายจากเสาไปยังฐานราก Concrete โดย:

1. แรงเสียดทานระหว่างแผ่นฐานกับ Concrete/ปูน
2. เดือยรับแรงเฉือน
3. สลักยึด

สลักยึด

แรงดึงในสลักยึดรวมถึงแรงงัดและถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์

สลักยึดไม่ได้รับการตรวจสอบในซอฟต์แวร์

การออกแบบรายละเอียดสลักเกลียวและรอยเชื่อมตามมาตรฐาน Hong Kong Code

สลักเกลียว

ระยะห่างขั้นต่ำของสลักเกลียวเป็นไปตาม Cl. 9.3.1.1: ระยะจากศูนย์กลางถึงศูนย์กลางของสลักเกลียวต้องมากกว่า \(2.5 \cdot d\) โดยที่ \(d\) คือเส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสลักเกลียว

ระยะขอบขั้นต่ำวัดจากแนวศูนย์กลางของสลักเกลียวเป็นไปตาม Table 9.3:

รอยเชื่อม

ขนาดขาขั้นต่ำของรอยเชื่อมแบบฟิลเลตได้รับการตรวจสอบตาม Table 9.1

การออกแบบตามความสามารถรับแรงตามมาตรฐานฮ่องกง

การออกแบบตามความสามารถรับแรงไม่ได้รับการกำหนดโดยมาตรฐานฮ่องกง

การจำแนกประเภทตามความแข็งสำหรับ Hong Kong Code

จุดต่อถูกจำแนกประเภทตามความแข็งของจุดต่อเป็น:

• แข็ง – จุดต่อที่มีการเปลี่ยนแปลงมุมเดิมระหว่างชิ้นส่วนน้อยมาก
• กึ่งแข็ง – จุดต่อที่ถือว่ามีความสามารถในการให้ความต้านทานการดัดที่เชื่อถือได้และทราบค่า
• แบบหมุนได้ – จุดต่อที่ไม่พัฒนาโมเมนต์ดัด

จุดต่อถูกจำแนกประเภทตาม EN 1993-1-8 – Cl. 5.2.2

• แข็ง – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \ge k_b \)
• กึ่งแข็ง – \( 0.5 < \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} < k_b \)
• แบบหมุนได้ – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \le 0.5 \)

โดยที่:

• S_j,ini – ความแข็งเริ่มต้นของจุดต่อ; ความแข็งของจุดต่อถือว่าเป็นเชิงเส้นจนถึง 2/3 ของ M_j,Rd
• L_b – ความยาวทางทฤษฎีของชิ้นส่วนที่วิเคราะห์; กำหนดในคุณสมบัติของชิ้นส่วน
• E – โมดูลัสความยืดหยุ่นของ Young
• I_b – โมเมนต์ความเฉื่อยของชิ้นส่วนที่วิเคราะห์
• k_b = 8 สำหรับโครงที่ระบบค้ำยันลดการเคลื่อนตัวในแนวนอนได้อย่างน้อย 80%; k_b = 25 สำหรับโครงอื่น ๆ โดยมีเงื่อนไขว่าในทุกชั้น K_b/K_c ≥ 0.1 ค่า k_b = 25 จะถูกใช้เว้นแต่ผู้ใช้กำหนด "ระบบค้ำยัน" ใน Code setup
• M_j,Rd – ความต้านทานโมเมนต์ออกแบบของจุดต่อ
• K_b = I_b / L_b
• K_c = I_c / L_c