การออกแบบหน้าตัดคอมโพสิตอัดแรงใน RCS

การสร้างโครงการใหม่ 

ในเบื้องต้น จำเป็นต้องตั้งค่าโครงการใหม่เป็นชิ้นส่วน 1D แบบแบ่งขั้นตอน/อัดแรง/คอมโพสิต

ชิ้นส่วนการออกแบบ

หลังจากกำหนดรูปทรงเรขาคณิตของหน้าตัดและการจัดวางเหล็กเสริมแล้ว จะมีการกำหนดไทม์ไลน์ในแท็บ Construction Stages โดยกำหนดจุดเวลาสำคัญทั้งหมดในระหว่างการก่อสร้าง (เช่น การเทคอนกรีตส่วนแรกของหน้าตัดของคานชิ้นส่วนสำเร็จรูป การอัดแรง การเทคอนกรีตส่วนที่สองของหน้าตัดของแผ่นพื้นคอมโพสิต น้ำหนักบรรทุกคงที่เพิ่มเติม และเวลาของอายุการใช้งานออกแบบ) ขั้นตอนการก่อสร้างที่กำหนดจะถูกส่งต่อโดยอัตโนมัติในแท็บ Action Stages

ขั้นตอนการกระทำ

จากมุมมองของการตรวจสอบตามมาตรฐานของหน้าตัดคอมโพสิต แท็บ Action Stages มีความสำคัญมากที่สุด การกำหนดสภาวะความเค้นเริ่มต้นของหน้าตัดที่คำนวณโดย Time-Dependent Analysis (TDA) มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากความไม่ต่อเนื่องของความเค้น (ระนาบของการเลื่อนความเครียด) ที่รอยต่อระหว่างคอนกรีตสองชนิดที่แตกต่างกันอาจเป็นตัวกำหนดกลไกการวิบัติที่สภาวะขีดจำกัด

สภาวะเริ่มต้นของหน้าตัด

สภาวะเริ่มต้นของหน้าตัดคอมโพสิตถูกกำหนดในตาราง "Effects in cross-section components" สามารถเลือกตัวเลือกสองแบบสำหรับการกำหนดสภาวะเริ่มต้น ได้แก่ แรงภายในและระนาบของความเครียด การกำหนดแรงภายในที่ได้จาก TDA ที่คำนวณโดยซอฟต์แวร์ของบุคคลที่สาม (Midas, SCIA เป็นต้น) นั้นง่ายกว่ามาก

ตาราง "Effects in cross-section components" ประกอบด้วยแรงภายในในรูปแบบผลรวมของ:

• น้ำหนักบรรทุกคงถาวรทั้งหมดที่กระทำในขั้นตอนการก่อสร้างที่พิจารณา
• ผลรวมทั้งหมดของการอัดแรง (ผลปฐมภูมิและทุติยภูมิของเอ็นอัดแรงภายในแบบยึดติดและไม่ยึดติด ผลปฐมภูมิและทุติยภูมิของเอ็นอัดแรงภายนอก)
• วิทยาการไหล (การคืบ การหดตัว)

ซอฟต์แวร์ของบุคคลที่สามส่วนใหญ่ (Midas, SCIA เป็นต้น) แสดงแรงภายในของแต่ละส่วนของหน้าตัดคอมโพสิตโดยอ้างอิงกับจุดศูนย์ถ่วงของส่วนหน้าตัดที่พิจารณา (ตัวอย่างเช่น โมเมนต์ดัดในคานชิ้นส่วนสำเร็จรูปอ้างอิงกับจุดศูนย์ถ่วงของคานชิ้นส่วนสำเร็จรูป C_g,1) แอปพลิเคชัน RCS อ้างอิงแรงภายในกับจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดจริง (ปุ่ม "Actual" ใน ribbon) หรือจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดคอมโพสิตสุดท้าย C_g,i (ปุ่ม "Entire" ใน ribbon) การแปลงแรงภายในที่ได้จากซอฟต์แวร์ของบุคคลที่สามไปยัง RCS สามารถทำได้ตามสูตรต่อไปนี้:

\[N_{i}^{T} = N_{i}\] 

\[M_{i}^{T} = M_{i}-N_{i}\times e_{i}\]

N_i^T  .   .   .   .   แรงตามแนวแกนในส่วนที่พิจารณาของหน้าตัดคอมโพสิตที่แปลงไปยังจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดคอมโพสิตสุดท้ายในอุดมคติ

M_i^T .   .   .   .    โมเมนต์ดัดในส่วนที่พิจารณาของหน้าตัดคอมโพสิตที่แปลงไปยังจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดคอมโพสิตสุดท้ายในอุดมคติ

N_i     .   .   .   .    แรงตามแนวแกนในส่วนที่พิจารณาของหน้าตัดคอมโพสิตโดยอ้างอิงกับจุดศูนย์ถ่วงของส่วนหน้าตัดที่พิจารณา

M_i   .   .   .   .   โมเมนต์ดัดในส่วนที่พิจารณาของหน้าตัดคอมโพสิตโดยอ้างอิงกับจุดศูนย์ถ่วงของส่วนหน้าตัดที่พิจารณา

หมายเหตุ: การรักษาข้อตกลงเครื่องหมายที่แสดงในรูปด้านล่างมีความสำคัญสำหรับการคำนวณแรงภายในใหม่

C_g,i  .   .   .   .   จุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดคอมโพสิตในอุดมคติ (พิจารณา E_cm(28))

C_g,1 .   .   .   .   จุดศูนย์ถ่วงของส่วนที่หนึ่ง – คานชิ้นส่วนสำเร็จรูป (ส่วนสีเทาอ่อน)

C_g,2 .   .   .   .   จุดศูนย์ถ่วงของส่วนที่สอง – แผ่นพื้นคอมโพสิต (ส่วนสีเทาเข้ม)

e_y,1 .   .   .   .   ระยะห่างจาก C_g,1 ถึง C_g,i

e_y,2 .   .   .   .   ระยะห่างจาก C_g,2 ถึง C_g,i

e_p   .   .   .   .   ระยะห่างจากจุดศูนย์ถ่วงของเหล็กเสริมอัดแรงถึง C_g,i

แรงภายใน N1, My,1, N2 และ My,2 ได้มาจากโครงสร้างคอมโพสิตที่จำลองในซอฟต์แวร์ของบุคคลที่สามและรับแรงในทิศทางแนวดิ่ง สำหรับการป้อนแรงภายในที่ถูกต้องในแอป RCS จะต้องทำการคำนวณใหม่ดังนี้:

 ส่วนที่ 1 (คานชิ้นส่วนสำเร็จรูป)

\[N_{1}^{T} = N_{1}\] 

\[M_{y}^{T},_{1} = M_{y},_{1}-N_{1}\times e_{y},_{1}\]

N₁^T  .   .   .   .   แรงตามแนวแกนในคานชิ้นส่วนสำเร็จรูปที่แปลงไปยังจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดคอมโพสิตสุดท้ายในอุดมคติ C_g,I (ค่าลบสำหรับแรงอัด)

M_y,1^T  .   .   .   โมเมนต์ดัดในคานชิ้นส่วนสำเร็จรูปที่แปลงไปยังจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดคอมโพสิตสุดท้ายในอุดมคติ C_g,i

N₁    .   .   .   .   แรงตามแนวแกนในคานชิ้นส่วนสำเร็จรูปโดยอ้างอิงกับจุดศูนย์ถ่วงของคานชิ้นส่วนสำเร็จรูป C_g,1

M_y,1   .   .   .    โมเมนต์ดัดในคานชิ้นส่วนสำเร็จรูปโดยอ้างอิงกับจุดศูนย์ถ่วงของคานชิ้นส่วนสำเร็จรูป C_g,1

e_y,1 .   .   .   .   ระยะห่างของจุดศูนย์ถ่วงของคานชิ้นส่วนสำเร็จรูป C_g,1 จากจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดคอมโพสิตสุดท้ายในอุดมคติ C_g,i (ในกรณีนี้พิจารณาค่าความเยื้องศูนย์เป็นลบ)

ส่วนที่ 2 (แผ่นพื้นคอมโพสิต)

\[N_{2}^{T} = N_{2}\] 

\[M_{y}^{T},_{2} = M_{y},_{2}-N_{2}\times e_{y},_{2}\]

N₂^T  .   .   .   .   แรงตามแนวแกนในแผ่นพื้นคอมโพสิตที่แปลงไปยังจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดคอมโพสิตสุดท้ายในอุดมคติ C_g,i

M_y,2^T  .   .   .    โมเมนต์ดัดในแผ่นพื้นคอมโพสิตที่แปลงไปยังจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดคอมโพสิตสุดท้ายในอุดมคติ C_g,i

N₂    .   .   .   .   แรงตามแนวแกนในแผ่นพื้นคอมโพสิตโดยอ้างอิงกับจุดศูนย์ถ่วงของแผ่นพื้นคอมโพสิต C_g,2

M_y,2   .   .   .     โมเมนต์ดัดในแผ่นพื้นคอมโพสิตโดยอ้างอิงกับจุดศูนย์ถ่วงของแผ่นพื้นคอมโพสิต C_g,2

e_y,2   .   .   .   .   ระยะห่างของจุดศูนย์ถ่วงของแผ่นพื้นคอมโพสิต C_g,2 จากจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดคอมโพสิตสุดท้ายในอุดมคติ C_g,i (ในกรณีนี้พิจารณาค่าความเยื้องศูนย์เป็นบวก)

ด้วยการแปลงนี้ สามารถกำหนดแรงภายในรวมในหน้าตัดคอมโพสิตได้

\[N=N_{1}^{T}+N_{2}^{T}\]

\[M_{y}=M_{y}^{T},_{1}+M_{y}^{T},_{2}\]

หมายเหตุ: กระบวนการแปลงแรงภายในที่กระทำในทิศทางแนวนอนเหมือนกับที่ระบุไว้ข้างต้น

ความเค้นในเหล็กเสริม

ขั้นตอนสำคัญถัดไปคือการกำหนดความเค้นเริ่มต้นในเหล็กเสริมและเอ็นอัดแรง แอปพลิเคชัน RCS สามารถคำนวณความเค้นในเหล็กเสริมได้โดยอัตโนมัติ ดังนั้นจึงแนะนำให้คงการตั้งค่า "Based on a component initial"

หากมีการออกแบบเหล็กเสริมอัดแรง จะต้องกำหนดความเค้นในแต่ละเอ็นอัดแรงสำหรับขั้นตอนการก่อสร้างที่มีอยู่ทั้งหมด (ดูบทที่ 2) แอปพลิเคชัน RCS อนุญาตให้กำหนดค่าความเค้นในเอ็นอัดแรงหลังจากการสูญเสียระยะยาวที่คำนวณโดย TDA ("Stress after long-term losses") หรือการกำหนดการสูญเสียการอัดแรงระยะสั้นและระยะยาวโดยประมาณ ("Estimation of prestressing losses")

ผลรวมทั้งหมดของการอัดแรง

แอปพลิเคชัน RCS รับรู้ผลของการอัดแรงสองประเภท ได้แก่ ผลปฐมภูมิและทุติยภูมิของการอัดแรง ทั้งสองประเภทถูกสมมติให้กระทำบนหน้าตัดคอมโพสิตสุดท้าย ผลของการอัดแรงถูกกำหนดสำหรับแต่ละขั้นตอนการก่อสร้างเพื่อจับการสูญเสียการอัดแรงระยะยาว ผลปฐมภูมิของการอัดแรงถูกคำนวณโดยอัตโนมัติตามคุณสมบัติของเอ็นอัดแรง (ตำแหน่งในหน้าตัด พื้นที่ของเอ็นอัดแรง และความเค้นในเอ็นอัดแรงในขั้นตอนการก่อสร้างที่พิจารณา) แรงภายในเนื่องจากการอัดแรงปฐมภูมิที่เวลา 10 วันคำนวณได้ดังนี้:

\[N_{p}^{P},_{10}=A_{p}\times \sigma_{p},_{10}\]

\[M_{p}^{P},_{10}=A_{p}\times \sigma_{p},_{10}\times e_{p}\]

N_p,10^P  .   .   .   แรงตามแนวแกนในหน้าตัดเนื่องจากผลปฐมภูมิของเหล็กเสริมอัดแรงแบบยึดติดในเวลาที่พิจารณา (10 วัน)

M_p,10^P  .   .   .   โมเมนต์ดัดในหน้าตัดเนื่องจากผลปฐมภูมิของเหล็กเสริมอัดแรงแบบยึดติดในเวลาที่พิจารณา (10 วัน)

A_p    .   .   .   .   พื้นที่ของเหล็กเสริมอัดแรงแบบยึดติด

σ_p,10     .   .   .   ความเค้นในเหล็กเสริมอัดแรงในเวลาที่พิจารณา (10 วัน)

e_p     .   .   .   .   ระยะห่างจากจุดศูนย์ถ่วงของเหล็กเสริมอัดแรงถึงจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดคอมโพสิตสุดท้ายในอุดมคติ C_g,i

ผู้ใช้กำหนดผลทุติยภูมิของการอัดแรงเสมอ แรงภายในที่กำหนดในตารางประกอบด้วย:

• ผลรวมทั้งหมดของเหล็กเสริมอัดแรงแบบไม่ยึดติดหรือภายนอก (หากผู้ใช้กำหนดประเภทเหล็กเสริมนี้ในแบบจำลองการคำนวณโดยรวม)

ผลรวมของผลปฐมภูมิและทุติยภูมิที่กำหนดในตารางที่แสดงข้างต้นจะถูกคัดลอกโดยอัตโนมัติไปยังตารางในส่วน "Internal forces" จำเป็นต้องกำหนดการอัดแรงอย่างระมัดระวังและถูกต้องเพื่อป้องกันผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้อง

แรงภายใน

จำเป็นต้องดำเนินการขั้นตอนสุดท้ายอีกสองสามขั้นตอนสำหรับการตรวจสอบตามมาตรฐานที่ถูกต้องของหน้าตัดคอมโพสิต ใน "Section" จำเป็นต้องกำหนด "Extremes" สำหรับแต่ละเวลาที่ควรทำการตรวจสอบตามมาตรฐาน เวลาที่กำหนดของค่าสุดขีดต้องสอดคล้องกับเวลาที่กำหนดใน "Construction stages" (บทที่ 2) จากนั้นค่าแรงภายในที่ถูกต้องสำหรับการคำนวณสภาวะเริ่มต้นของหน้าตัดจะถูกนำมาจากแท็บ "Action stages"

ประเภทอื่นๆ ของแรงภายในที่กระทำจะต้องกำหนดในแท็บ "Internal forces" โดยกำหนดแรงภายในสำหรับแต่ละค่าสุดขีดแยกกัน

น้ำหนักบรรทุกคงถาวร

แถวที่เรียกว่า "Permanent Sum G_dj" ใช้เป็นข้อมูลนำเข้าสำหรับค่าการรวมของน้ำหนักบรรทุกคงถาวร (รวมถึงตัวคูณน้ำหนักบรรทุก) ที่กระทำในขั้นตอนการก่อสร้างที่พิจารณา

แรงภายในคงถาวรสามารถกำหนดด้วยตนเองหรือนำเข้าจาก "Action stages" ด้วยคำสั่งใน ribbon เมื่อนำเข้าแรงภายใน ULS จาก "Action stages" ผู้ใช้สามารถกำหนดตัวคูณน้ำหนักบรรทุกสำหรับน้ำหนักบรรทุกคงถาวรได้

การนำเข้าแรงภายในคงถาวรจาก "Action stages" จะใช้กฎต่อไปนี้:

• ค่าการรวมของแรงภายในสำหรับการตรวจสอบ ULS คำนวณได้ดังนี้

Permanent Sum = (Initial effects of section – Total effects of prestressing) ·γ_Gj,sup

• ค่าการรวมของแรงภายในสำหรับการตรวจสอบ SLS คำนวณได้ดังนี้

Permanent Sum = Initial effects of section – Total effects of prestressing

น้ำหนักบรรทุกแปรผัน

ค่าผลลัพธ์ของแรงภายในเนื่องจากน้ำหนักบรรทุกแปรผัน (รวมถึงตัวคูณน้ำหนักบรรทุกการรวม) ถูกกำหนดด้วยตนเองโดยผู้ใช้ ค่าเหล่านี้มักได้มาจากการวิเคราะห์โครงสร้างโดยรวม

ผลของการอัดแรง

ผลรวมทั้งหมดของการอัดแรงถูกนำเข้าโดยอัตโนมัติจากแท็บ "Action stages" เป็นผลรวมของผลปฐมภูมิและทุติยภูมิของการอัดแรงที่กำหนดในแท็บ "Total effects of prestressing" (บทที่ 3.3) ค่าเหล่านี้ไม่สามารถแก้ไขได้โดยผู้ใช้