แบบจำลองเชิงวิเคราะห์

แบบจำลองเชิงตัวเลขได้รับการตรวจสอบโดยแบบจำลองเชิงวิเคราะห์ที่เสนอโดย Eurocodes โดย EN 1993-1-8 ให้สมการการออกแบบสำหรับการคำนวณความต้านทานแรงเฉือนของสลักเกลียวต่อระนาบแรงเฉือนดังนี้:

\[F_{v,Rd}=\frac{\alpha_v f_{ub} A}{\gamma_{M2}}\]

โดยที่ f_ub คือกำลังสูงสุดของวัสดุสลักเกลียว, A คือพื้นที่หน้าตัดส่วนที่ไม่มีเกลียวหรือส่วนที่มีเกลียวของสลักเกลียว และ \(\alpha_v\) คือสัมประสิทธิ์ที่ขึ้นอยู่กับชั้นของสลักเกลียว – สำหรับชั้น 4.6, 5.6 และ 8.8 มีค่าเท่ากับ 0.6 และสำหรับชั้น 4.8, 5.8, 6.8 และ 10.9 มีค่าเท่ากับ 0.5 

EN 1993-1-8 กำหนดความต้านทานแรงกดทับต่อสลักเกลียวดังนี้:

\[F_{b,Rd}=\frac{k_1 \alpha_b f_u dt}{\gamma_{M2}}\]

โดยที่ d คือเส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียวที่กำหนด, f_u คือกำลังดึงสูงสุดที่กำหนดของแผ่นเหล็ก, t คือความหนาของวัสดุที่เชื่อมต่อ และ \(\gamma_{M2}\) คือตัวประกอบบางส่วนที่มีค่าแนะนำ 1.25 พารามิเตอร์ \(\alpha_b\) และ k₁ ถูกกำหนดโดยพิจารณาจากพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตเป็นหลักดังนี้:

• ตั้งฉากกับทิศทางการถ่ายแรงสำหรับสลักเกลียวริมขอบและสลักเกลียวด้านใน ตามลำดับ

\[k_1=\min \left ( 2.8\frac{e_2}{d_0} -1.7, \, 1.4 \frac{p_2}{d_0} -1.7, \, 2.5 \right )\]

\[k_1=\min \left ( 1.4 \frac{p_2}{d_0} -1.7, \, 2.5 \right )\]

• ในทิศทางการถ่ายแรง

\[\alpha_b=\min \left ( \alpha_d, \, \frac{f_{ub}}{f_u}, \, 1.0 \right ) \]

\[ \alpha_d = \min \left ( \frac{e_1}{3d_0}, \, \frac{p_1}{3d_0}- 0.25 \right )\]

โดยที่ d₀ คือเส้นผ่านศูนย์กลางรูสลักเกลียว, f_ub คือกำลังสูงสุดของสลักเกลียว, f_u คือกำลังสูงสุดของแผ่นเหล็ก, e₁ คือระยะปลาย, e₂ คือระยะขอบ

ความต้านทานการออกแบบทนไฟของสลักเกลียวที่รับแรงเฉือนควรกำหนดจาก:

\[F_{v,t,Rd}=F_{v,Rd}k_{b,\theta} \frac{\gamma_{M2}}{\gamma_{M,fi}}\]

โดยที่ \(k_{b,\theta}\) คือตัวประกอบลดที่กำหนดสำหรับอุณหภูมิสลักเกลียวที่เหมาะสมจากตาราง D.1; \(\gamma_{M,fi}\) คือตัวประกอบบางส่วนสำหรับสภาวะไฟไหม้

ความต้านทานแรงกดทับของสลักเกลียวในสภาวะไฟไหม้ควรกำหนดจาก:

\[F_{b,t,Rd} = F_{b,Rd} k_{b,\theta} \frac{\gamma_{M2}}{\gamma_{M,fi}} \]

การตรวจสอบความต้านทาน

ค่าการออกแบบความต้านทานที่คำนวณโดย CBFEM ถูกเปรียบเทียบกับผลลัพธ์ของแบบจำลองเชิงวิเคราะห์ (AM) ผลลัพธ์สรุปไว้ในตารางที่ 1 เกรดเหล็กในทุกกรณีคือ S355 พารามิเตอร์ได้แก่ อุณหภูมิ วัสดุสลักเกลียว ความหนาของแผ่นต่อ เส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียว และระยะห่างสลักเกลียว

รูปที่ 1 การศึกษาความไวต่ออุณหภูมิ

รูปที่ 2 การศึกษาความไวต่อชั้นสลักเกลียว (500 °C)

รูปที่ 3 การศึกษาความไวต่อความหนาของแผ่นต่อ (600 °C)

รูปที่ 4 การศึกษาความไวต่อระยะห่างสลักเกลียว (500 °C)

รูปที่ 5 การศึกษาความไวต่อขนาดสลักเกลียว (400 °C)

บทสรุป

IDEA StatiCa Connection ให้ค่าความต้านทานแรงที่เท่ากันหรือปลอดภัยกว่าสำหรับทุกกรณีที่ศึกษาของการต่อแบบทับซ้อนด้วยสลักเกลียวที่อุณหภูมิสูง สาเหตุหลักคือการรับแรงของสลักเกลียว สลักเกลียวในแบบจำลองเชิงวิเคราะห์รับเฉพาะแรงเฉือนล้วนๆ และแรงดึงใดๆ ที่เกิดจากการเสียรูปของแผ่นเหล็กถูกละเลย

ตัวอย่าง Benchmark

ข้อมูลนำเข้า

2xM16 8.8

แผ่นชิ้นส่วน 80/16 มม.

แผ่นต่อ 2x80/8 มม.

S355

ระยะห่างสลักเกลียว p₁ = 50 มม., e₁ = 35 มม.

อุณหภูมิ 600°C

แบบจำลองถูกสร้างใน IDEA StatiCa Connection application

ผลลัพธ์

ความต้านทานของการต่อแบบทับซ้อนด้วยสลักเกลียวที่ 600°C คือ 61 kN

รูปที่ 6 ตัวอย่าง Benchmark ของการต่อแบบทับซ้อนด้วยสลักเกลียวรับแรงเฉือน

สำหรับการศึกษาการตรวจสอบอื่นๆ โปรดเยี่ยมชม Support Center - Verifications ของเรา