การตรวจสอบตามมาตรฐานของบล็อกคอนกรีต (EN)

คอนกรีตใต้แผ่นฐานถูกจำลองด้วยดินฐานรากแบบ Winkler ที่มีความแข็งสม่ำเสมอ ซึ่งให้ค่าความเค้นสัมผัส ความเค้นเฉลี่ยที่พื้นที่ประสิทธิผลที่กำหนดโดย EN 1993-1-8 ถูกใช้สำหรับการตรวจสอบแรงอัด

ความต้านทานของคอนกรีตภายใต้แรงอัด 3 มิติถูกกำหนดตาม EN 1993-1-8 โดยการคำนวณกำลังรับแรงรองรับการออกแบบของคอนกรีตที่จุดต่อ f_jd ใต้พื้นที่ประสิทธิผล A_eff ของแผ่นฐาน กำลังรับแรงรองรับการออกแบบของจุดต่อ f_jd ถูกประเมินตาม Cl. 6.2.5 ใน EN 1993-1-8 และ Cl. 6.7 ใน EN 1992-1-1 คุณภาพและความหนาของวัสดุรองถูกนำเข้าโดยสัมประสิทธิ์จุดต่อ β_jd สำหรับคุณภาพวัสดุรองที่เท่ากับหรือดีกว่าคุณภาพของบล็อกคอนกรีต คาดว่า β_jd = 1.0 โดย EN 1993-1-8 แนะนำค่า β_jd = 0.67 พื้นที่ประสิทธิผล A_eff,cm ใต้แผ่นฐานถูกประมาณให้มีรูปร่างของหน้าตัดเสาที่เพิ่มขึ้นด้วยความกว้างรองรับเพิ่มเติม c

\[ c = t \sqrt{\frac{f_y}{3 f_{jd} \gamma_{M0}}} \]

โดยที่ t คือความหนาของแผ่นฐาน f_y คือกำลังคราก (yield strength) ของแผ่นฐาน และ γ_M0 คือตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนสำหรับเหล็ก

พื้นที่ประสิทธิผลถูกคำนวณโดยการวนซ้ำจนกว่าความแตกต่างระหว่างความกว้างรองรับเพิ่มเติมของการวนซ้ำปัจจุบันและก่อนหน้า |c_i – c_i–1 | น้อยกว่า 1 มม. สำหรับการวนซ้ำครั้งแรก พื้นที่ของแผ่นฐานถูกสมมติให้เป็นพื้นที่รองรับ A_c0

พื้นที่ที่คอนกรีตอยู่ภายใต้แรงอัดนำมาจากผลลัพธ์ของ FEA พื้นที่ภายใต้แรงอัด A_eff,FEM ช่วยให้กำหนดตำแหน่งของแกนสะเทินได้ ผู้ใช้สามารถปรับเปลี่ยนพื้นที่นี้ได้โดยการแก้ไข "Effective area – influence of mesh size" ใน Code setup ค่าเริ่มต้นคือ 0.1 ซึ่งเป็นค่าที่ใช้ในการศึกษาการตรวจสอบ ไม่แนะนำให้ลดค่านี้ การเพิ่มค่านี้จะทำให้การประเมินความต้านทานการรับแรงของคอนกรีตปลอดภัยมากขึ้น ค่าใน Code setup กำหนดขอบเขตของพื้นที่ A_eff,FEM เช่น ค่า 0.1 จะคำนึงถึงเฉพาะพื้นที่ที่ความเค้นในคอนกรีตสูงกว่า 0.1 เท่าของความเค้นสูงสุดในคอนกรีต σ_c,max จุดตัดของพื้นที่ภายใต้แรงอัด A_eff,FEM และพื้นที่ประสิทธิผล A_eff,cm ช่วยให้ประเมินความต้านทานสำหรับฐานเสาที่รับแรงทั่วไปของเสารูปทรงใดก็ได้พร้อมแผ่นเสริมความแข็งใดก็ได้ และถูกระบุว่าเป็น A_eff ความเค้นเฉลี่ย σ บนพื้นที่ประสิทธิผล A_eff ถูกกำหนดเป็นแรงอัดหารด้วยพื้นที่ประสิทธิผล การตรวจสอบองค์ประกอบอยู่ในรูปของความเค้น σ ≤ f_jd

ความต้านทานของคอนกรีตภายใต้แรงอัดแบบเข้มข้น:

\[ f_{jd}= \beta_j k_j \frac{f_{ck}}{\gamma_c} \]

ตัวประกอบความเข้มข้นที่คำนึงถึงการเพิ่มขึ้นของความต้านทานแรงอัดของคอนกรีตเนื่องจากความเค้นสามแกน:

\[ k_j=\sqrt{\frac{A_{c1}}{A_{eff}}} \le 3.0 \]

โดยที่ A_c1 คือพื้นที่รองรับที่กำหนดตาม EN 1992-1-1 – Cl. 6.7 พื้นที่ต้องมีจุดศูนย์กลางร่วมและมีรูปทรงเรขาคณิตที่คล้ายกับพื้นที่รองรับ A_eff

ความเค้นเฉลี่ยใต้แผ่นฐาน:

\[ \sigma = \frac{N}{A_{eff}} \]

อัตราการใช้งานภายใต้แรงอัด [%]:

\[ Ut = \frac{\sigma}{f_{jd}} \]

โดยที่:

• f_ck – กำลังอัดประลัยของคอนกรีต (characteristic compressive concrete strength)
• β_j = 0.67 – ตัวประกอบคุณภาพวัสดุรองที่แก้ไขได้ใน Code setup
• γ_c – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับคอนกรีต
• A_eff – พื้นที่ประสิทธิผลที่แรงตามแนวแกนของเสา N กระจายอยู่

พื้นที่ประสิทธิผล A_eff,cm ที่คำนวณตาม EC สำหรับแรงอัดล้วน ถูกทำเครื่องหมายด้วยเส้นประ การแสดงผลกราฟิกแสดงวิธีการตรวจสอบ พื้นที่ประสิทธิผลที่คำนวณได้ A_eff,fem ถูกทำเครื่องหมายเป็นสีเขียว พื้นที่ประสิทธิผลสุดท้าย A_eff สำหรับการตรวจสอบความเค้นสัมผัสถูกเน้นด้วยการแรเงา

ในกรณีที่พบได้น้อย โดยเฉพาะสำหรับฐานเสาที่รับเฉพาะแรงดึง (แรงอัดในคอนกรีตเกิดจากแรงงัด) หรือแรงดึงและโมเมนต์ดัด จุดตัดของพื้นที่ A_eff,cm และ A_eff,fem มีขนาดเล็กมากหรือไม่มีเลย สำหรับกรณีดังกล่าว แรงอัดโดยทั่วไปมีขนาดเล็กมาก การตรวจสอบอยู่นอกขอบเขตของ Eurocode และคอนกรีตภายใต้แรงอัดจะไม่ถูกตรวจสอบ

ความไวต่อขนาด Mesh

ขั้นตอนการประเมินความต้านทานของคอนกรีตภายใต้แรงอัดนี้ไม่ขึ้นอยู่กับตาข่ายของแผ่นฐานดังที่เห็นในรูปด้านล่าง แสดงให้เห็นในตัวอย่างการประเมินคอนกรีตภายใต้แรงอัดตาม EC มีการตรวจสอบสองกรณี ได้แก่ การรับแรงอัดล้วน 1200 kN และการรับแรงอัด 1200 kN ร่วมกับโมเมนต์ดัด 90 kN

อิทธิพลของจำนวน Element ต่อการทำนายความต้านทานของคอนกรีตภายใต้แรงอัดในกรณีแรงอัดล้วน

อิทธิพลของจำนวน Element ต่อการทำนายความต้านทานของคอนกรีตภายใต้แรงอัดในกรณีแรงอัดและโมเมนต์ดัด

แรงเฉือนในบล็อกคอนกรีต

แรงเฉือนในบล็อกคอนกรีตสามารถถ่ายแรงได้ผ่านหนึ่งในสามวิธี:

1. แรงเสียดทาน
   \( Ut = \frac{V}{V_{Rd}} \)
   V_rd = N C_f
   
2. เดือยรับแรงเฉือน
   \( Ut = \max \left ( \frac{V_y}{V_{Rd,y}}, \, \frac{V_z}{V_{Rd,z}}, \, \frac{V}{V_{c,Rd}} \right ) \) \(V_{Rd,y} = \frac{A_{Vy} f_y}{\sqrt{3} \gamma_{M0}} \)
   \( V_{Rd,z} = \frac{A_{Vz} f_y}{\sqrt{3} \gamma_{M0}} \)
   \( V_{c,Rd} = A \sigma_{Rd,max} \)
   เหล็กรับแรงเฉือนและรอยเชื่อมยังถูกตรวจสอบโดย FEM
   
3. พุก
   การตรวจสอบดำเนินการตาม ETAG 001 – Annex C

โดยที่:

• A_V,y, A_V,z – พื้นที่รับแรงเฉือนของหน้าตัดเหล็กรับแรงเฉือนในทิศทางของแกน y และ z
• f_y – กำลังคราก (yield strength)
• γ_M0 – ตัวประกอบความปลอดภัย
• V_y – องค์ประกอบแรงเฉือนในระนาบแผ่นฐานในทิศทาง y
• V_z – องค์ประกอบแรงเฉือนในระนาบแผ่นฐานในทิศทาง z
• V – แรงเฉือน (ผลรวมเวกเตอร์ขององค์ประกอบแรงเฉือนทั้งสอง)
• N – แรงตั้งฉากกับแผ่นฐาน
• C_f – สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างเหล็กและคอนกรีต/วัสดุรอง แก้ไขได้ใน Code setup
• A = l b – พื้นที่ฉายของเดือยรับแรงเฉือนไม่รวมส่วนที่อยู่เหนือผิวคอนกรีต
• l – ความยาวของเดือยรับแรงเฉือนไม่รวมส่วนที่อยู่เหนือผิวคอนกรีต
• b – ความกว้างฉายของเดือยรับแรงเฉือนในทิศทางของแรงเฉือน
• σ_Rd,max = k₁ v' f_cd – ความเค้นสูงสุดที่สามารถกระทำที่ขอบของ Node
• k₁ = 1 – ตัวประกอบ (EN 1992-1-1 – Equation (6.60))
• v' = 1 – f_ck / 250 – ตัวประกอบ (EN 1992-1-1 – Equation (6.57N))
• \( f_{cd} = \alpha_{cc} \frac{f_{ck}} {\gamma_c} \) – กำลังอัดการออกแบบของคอนกรีต
• α_cc – สัมประสิทธิ์สำหรับผลระยะยาวต่อกำลังอัดของคอนกรีต
• f_ck – กำลังอัดประลัยของคอนกรีต
• γ_c – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับคอนกรีต