การเชื่อมต่อด้วยเหล็กฉากยึดคู่

ประเภทการเชื่อมต่อ: การเชื่อมต่อด้วยเหล็กฉากยึดคู่

ระบบหน่วย: เมตริก

ออกแบบตาม: AS 4100

ตรวจสอบ: สลักเกลียว, โลหะฐาน

วัสดุแผ่นเหล็ก: Grade 300

สลักเกลียว: M20 Grade 8.8

ตัวอย่างนำมาจาก: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Chapter 9.4.1.1

รูปทรงเรขาคณิต

คาน UB 406×178×60 เชื่อมต่อกับเสา UC 254×254×89 ด้วยเหล็กฉากสองตัว L100×6

สลักเกลียว M20 grade 8.8 ถูกเลือกใช้โดยมีระยะห่าง 70 มม.

แรงกระทำที่ใช้

คานรับแรงเฉือน 190 kN เพื่อความปลอดภัย สำหรับการออกแบบสลักเกลียวที่เอวคาน แรงเฉือนควรอยู่ที่ตำแหน่งหน้าเสา เพื่อให้กลุ่มสลักเกลียวรับโมเมนต์ดัดด้วย — เลือกแรงที่ตำแหน่ง 130 มม. สำหรับการออกแบบเหล็กฉากและกลุ่มสลักเกลียวที่หน้าแปลนเสา แรงเฉือนควรกระทำที่ตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วงของสลักเกลียวที่เอวคาน — เลือกแรงที่สลักเกลียว

การเปรียบเทียบระหว่างการคำนวณด้วยมือและ IDEA StatiCa

ผลลัพธ์จาก B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Chapter 9.4.1.1 ถูกใช้เป็นการคำนวณด้วยมือ

การเชื่อมต่อที่เอวคาน

กลุ่มสลักเกลียวรับแรงเฉือน 190 kN และโมเมนต์ดัดที่เกิดจากระยะห่างระหว่างแรงกระทำที่หน้าเสาและจุดศูนย์ถ่วงของกลุ่มสลักเกลียวที่เอวคาน คือ 190 kN × 65 มม. = 12.35 kNm แรงสูงสุดในสลักเกลียวคำนวณได้ 71.1 kN ผลลัพธ์จาก IDEA แสดงในรูปด้านล่าง ลูกศรแสดงปฏิกิริยาของแผ่นเหล็กต่อแรงในสลักเกลียว

แรงสูงสุดอยู่ที่สลักเกลียว B4 โดยแต่ละระนาบเฉือนถ่ายแรง 36.3 kN กล่าวคือสลักเกลียวทั้งหมดถ่ายแรง 2 × 36.3 = 72.6 kN ซึ่งใกล้เคียงกับการคำนวณด้วยมือ

ความต้านทานของสลักเกลียวใช้สูตรจาก AS 4100 จึงสอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์ เช่น การตรวจสอบความต้านทานแรงเฉือนของสลักเกลียว (แต่ละระนาบเฉือนตรวจสอบแยกกัน):

ความต้านทานการฉีกขาดในการคำนวณด้วยมือแบ่งแรงเฉือนออกเป็นองค์ประกอบในทิศทางที่มุ่งตรงไปยังขอบแผ่นเหล็ก ในทางตรงกันข้าม IDEA StatiCa ใช้ทิศทางของเวกเตอร์ในสูตร โดยแสดงเฉพาะการตรวจสอบที่วิกฤตที่สุดสำหรับแต่ละสลักเกลียว

สลักเกลียวใน IDEA StatiCa ยังรับแรงดึงขนาดเล็กอันเนื่องมาจากการเสียรูปของแผ่นเหล็ก แรงเหล่านี้ถูกละเลยในการคำนวณด้วยมือ

การเชื่อมต่อที่หน้าแปลนเสา

สำหรับการตรวจสอบสลักเกลียวที่หน้าแปลนเสา แรงกระทำที่จุดศูนย์ถ่วงของสลักเกลียวที่เอวคาน สลักเกลียวรับแรงดึงขนาดมาก และนี่เป็นปัจจัยชี้ขาดสำหรับการเสียรูปของเหล็กฉาก ความเครียดพลาสติกแสดงในรูปด้านล่าง ขีดจำกัดความเครียดพลาสติกคือ 5 % ตามมาตรฐานยุโรป EN 1993-1-5

แรงดึงสูงสุดอยู่ที่แถวบนของสลักเกลียว B8 และ B12 สังเกตการลดลงของแรงเฉือนในสลักเกลียว B1–B4 ซึ่งรับเฉพาะแรงเฉือนโดยไม่มีโมเมนต์ดัด แรงเฉือนในสลักเกลียว B5–B12 สูงกว่าการคำนวณด้วยมือ: V_f* = 190 / 8 = 23.75 kN ความแตกต่างนี้เกิดจากการเสียรูปอย่างมีนัยสำคัญของเหล็กฉาก ซึ่งยังทำให้แรงเฉือนเกิดการเอียงด้วย

ความต้านทานการออกแบบของจุดต่อ

สามารถเห็นสำรองในความต้านทานแรงกระทำได้จากการวิเคราะห์ประเภทความต้านทานการออกแบบของจุดต่อ เนื่องจากการครากของเหล็กฉาก สำรองจึงมีน้อย จุดต่อจะวิบัติที่ตัวคูณแรง 103.4 % กล่าวคือแรงเฉือน V_f* = 196.5 kN

ความแข็งเกร็ง

ความแข็งเกร็งของการเชื่อมต่อสามารถกำหนดได้โดยตั้งค่าประเภทการวิเคราะห์เป็น "Stiffness" กำหนดคานเป็นชิ้นส่วนที่วิเคราะห์ และกำหนด "ความยาวทางทฤษฎี" ที่ถูกต้องของชิ้นส่วนที่วิเคราะห์ (โดยปกติคือช่วงคาน จากศูนย์กลางถึงศูนย์กลางเสา) ซอฟต์แวร์คำนวณความแข็งเกร็ง Secant ที่แรงกระทำที่กำหนด และความแข็งเกร็งเริ่มต้นที่ 2/3 M_j,Rd ซึ่งถือว่าแผนภาพโมเมนต์-การหมุนเป็นเส้นตรงจนถึงจุดนั้น จุดต่อถูกจำแนกตามความแข็งเกร็งเริ่มต้น S_j,ini

บทสรุป

IDEA StatiCa Connection ให้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกับการคำนวณด้วยมือ โดยต้องอาศัยวิจารณญาณทางวิศวกรรมในการกำหนดตำแหน่งของแรงเฉือน แต่การตรวจสอบทั้งหมดดำเนินการได้อย่างรวดเร็วและอัตโนมัติ แรงในสลักเกลียวได้รับผลกระทบจากการเสียรูปของแผ่นเหล็ก และความแตกต่างอาจมีนัยสำคัญหากแผ่นเหล็กเกิดการคราก ด้วยเหตุนี้ แรงที่กระทำต่อองค์ประกอบโดยทั่วไปจึงสูงกว่าการคำนวณด้วยมือที่ใช้สมมติฐานการเสียรูปขนาดเล็ก