การตรวจสอบตามมาตรฐานของส่วนประกอบการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก (EN)

CBFEM วิธีนี้รวมข้อดีของวิธี Finite Element ทั่วไป (FEM) และวิธี Component Method มาตรฐาน (CM) ความเค้นและแรงภายในที่คำนวณจากแบบจำลอง CBFEM ที่แม่นยำจะถูกนำไปใช้ในการตรวจสอบส่วนประกอบทั้งหมด

ส่วนประกอบแต่ละชิ้นได้รับการตรวจสอบตามมาตรฐาน Eurocode EN 1993-1-8

การตรวจสอบตามมาตรฐานของแผ่นเหล็ก (EN)

ความเค้นสมมูลที่ได้ (Huber-Mises-Hencky – HMH, von Mises) และ ความเครียดพลาสติก ถูกคำนวณบนแผ่นเหล็ก โดยใช้แบบจำลองวัสดุแบบ elasto-plastic สำหรับแผ่นเหล็ก และทำการตรวจสอบความเครียดพลาสติกสมมูล ค่าขีดจำกัดที่ 5 % ถูกแนะนำใน Eurocode (EN 1993-1-5, app. C, par. C8, note 1) และค่านี้สามารถปรับเปลี่ยนได้โดยผู้ใช้ใน Code setup

ชิ้นส่วนแผ่นเหล็กถูกแบ่งตามความหนาออกเป็นห้าชั้นของ finite element shells และพฤติกรรม elastic/plastic จะถูกตรวจสอบในแต่ละชั้นแยกกัน สรุปผลลัพธ์จะแสดงการตรวจสอบที่วิกฤตที่สุดจากทั้งห้าชั้น

วิธี CBFEM อาจให้ค่าความเค้นสูงกว่ากำลังครากได้ สาเหตุคือความลาดเอียงเล็กน้อยของสาขาพลาสติกในแผนภาพความเค้น-ความเครียด ซึ่งใช้ในการวิเคราะห์เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของการคำนวณปฏิสัมพันธ์ ซึ่งไม่เป็นปัญหาสำหรับการออกแบบในทางปฏิบัติ เมื่อแรงกระทำสูงขึ้น ความเครียดพลาสติกสมมูลจะเพิ่มขึ้น และจุดต่อจะวิบัติเมื่อเกินขีดจำกัดความเครียดพลาสติก

การตรวจสอบตามมาตรฐานของรอยเชื่อม (EN)

รอยเชื่อมตะเข็บมุมได้รับการตรวจสอบตาม EN 1993-1-8 ความแข็งแรงของรอยเชื่อมชนถือว่าเท่ากับโลหะฐานและไม่ได้รับการตรวจสอบ

รอยเชื่อมตะเข็บมุม

ความต้านทานการออกแบบ

การกระจายความเค้นแบบพลาสติกในรอยเชื่อมถูกใช้เพื่อหลีกเลี่ยงความเอกฐานของความเค้นในองค์ประกอบรอยเชื่อมโดยอัตโนมัติ เพื่อกระจายความเค้นต่อไปตามความยาวรอยเชื่อม ความแข็งแรงของรอยเชื่อมโดยประมาณสอดคล้องกับการคำนวณด้วยมือ และความเค้นถูกกระจายอย่างถูกต้องสำหรับปัญหาที่ซับซ้อน เช่น การเชื่อมกับปีกที่ไม่มีแผ่นเสริมความแข็ง (EN 1993-1-8 – Cl. 4.10) ความเค้นในหน้าตัดคอของรอยเชื่อมตะเข็บมุมถูกกำหนดตาม EN 1993-1-8 Cl. 4.5.3 ความเค้นคำนวณจากความเค้นในองค์ประกอบรอยเชื่อม โมเมนต์ดัดรอบแกนตามยาวของรอยเชื่อมไม่ถูกนำมาพิจารณา

\[ \sigma_{w,Ed}=\sqrt{\sigma_{\perp}^2 + 3 \left ( \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 \right )} \]

\[ \sigma_{w,Rd} = \frac{f_u}{\beta_w \gamma_{M2}} \]

อัตราการใช้งานของรอยเชื่อม

\[ U_t = \max \left\{ \frac{\sigma_{{w,Ed}}}{\sigma_{w,Rd}}, \frac{\sigma_{\perp}}{0.9 f_u / {\gamma_{M2}}} \right\} \]

โดยที่:

• σ_w,Ed – ความเค้นสมมูลในรอยเชื่อม
• σ_w,Rd – ความต้านทานของรอยเชื่อม
• β_w – ตัวประกอบสหสัมพันธ์ (EN 1993-1-8 – Table 4.1)
• f_u – ความแข็งแรงสูงสุด เลือกเป็นค่าที่น้อยกว่าของวัสดุฐานสองชิ้นที่เชื่อมต่อกัน หรือตามวัสดุที่ผู้ใช้เลือก
• γ_M2 – ตัวประกอบความปลอดภัย (EN 1993-1-8 – Table 2.1; แก้ไขได้ใน Code setup)
• σ_┴, τ_┴, τ_‖ – ความเค้นในรอยเชื่อมตามรูปด้านล่าง:

ค่าทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการตรวจสอบจะแสดงในตาราง Ut คืออัตราการใช้งานของชิ้นส่วนที่มีความเค้นสูงสุด เนื่องจากใช้การกระจายความเค้นแบบพลาสติกในรอยเชื่อม จึงเป็นอัตราการใช้งานที่ชี้ขาด Utc ให้ข้อมูลเกี่ยวกับอัตราการใช้งานตลอดความยาวรอยเชื่อม ซึ่งเป็นอัตราส่วนของความเค้นจริงที่ทุกองค์ประกอบของรอยเชื่อมต่อความต้านทานการออกแบบของความเค้นตลอดความยาวทั้งหมดของรอยเชื่อม

แผนภาพความเค้นสมมูลในรอยเชื่อมแสดงความเค้นดังต่อไปนี้:

\[ \sigma = \max \left \{ \frac{\sigma_{\perp}}{0.9 \beta_w}, \, \sqrt{\sigma_{\perp}^2 + 3 \tau_{\perp}^2 + 3 \tau_{\parallel}^2}  \right \} \]

รอยเชื่อมชน

รอยเชื่อมสามารถระบุเป็นรอยเชื่อมชนได้ สำหรับรอยเชื่อมชนจะพิจารณาการเจาะทะลุแบบสมบูรณ์ ดังนั้นรอยเชื่อมดังกล่าวจึงไม่ได้รับการตรวจสอบ

รายละเอียดการก่อสร้าง

ความหนาแผ่นขั้นต่ำของการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็กได้รับการตรวจสอบตาม EN 1993-1-8 – 4.1(1):

• สำหรับหน้าตัดเหล็กกลวง ความหนาแผ่นควรมีอย่างน้อย 2.5 มม.
• สำหรับแผ่นอื่นๆ ความหนาแผ่นควรมีอย่างน้อย 4 มม.

ความหนาคอสูงสุดของรอยเชื่อมตะเข็บมุมได้รับการตรวจสอบสำหรับแผ่นขนาน จะมีการแจ้งข้อผิดพลาดเมื่อรอยเชื่อมดังกล่าวไม่สามารถทำได้เนื่องจากข้อจำกัดทางเรขาคณิต

ความหนาคอขั้นต่ำของรอยเชื่อมตะเข็บมุมควรมีอย่างน้อย 3 มม. ตาม EN 1993-1-8 – 4.5.2(2) จะมีการแจ้งข้อผิดพลาดเมื่อข้อกำหนดนี้ไม่เป็นที่พอใจ

จะมีการแจ้งเตือนเมื่อความหนาคอของรอยเชื่อมน้อยกว่าข้อกำหนดใน DIN EN 1993-1-8 – NA to 4.5.2:

\[a \le \sqrt{t_{max}}-0.5\]

โดยที่:

• \(a\) – ความหนาคอของรอยเชื่อม
• \(t_{max}\) – ความหนาของแผ่นที่เชื่อมต่อที่หนากว่า 
• หน่วยต้องอยู่ใน [มม.]

จะมีการแจ้งข้อมูลเมื่อความหนาคอของรอยเชื่อมน้อยกว่าข้อกำหนดสำหรับความเหนียวขั้นต่ำของจุดต่อเชื่อมใน FprEN 1993-1-8:2023 – 6.9(4) ข้อกำหนดนี้ได้รับการตรวจสอบสำหรับรอยเชื่อมตะเข็บมุมสองด้านโดย:

\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot \min \left \{1.0, 1.1\frac{f_y}{f_u} \right \}\]

โดยที่:

• \(a\) – ความหนาคอของรอยเชื่อม
• \(t\) – ความหนาของแผ่นที่เชื่อมต่อด้วยขอบ 
• \(\beta_w\) – ตัวประกอบสหสัมพันธ์ของรอยเชื่อม 
• \(\gamma_{M2}\) – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับสลักเกลียวและรอยเชื่อม; แก้ไขได้ใน Code setup
• \(f_y\) – ความแข็งแรงคราก (yield strength) ของแผ่น
• \(f_u\) – ความแข็งแรงสูงสุดของรอยเชื่อม
• \(\gamma_{M0}\) – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับแผ่น; แก้ไขได้ใน Code setup

ความหนาคอของรอยเชื่อมตะเข็บมุมด้านเดียวมีขนาดใหญ่กว่ารอยเชื่อมตะเข็บมุมสองด้านสองเท่า

การตรวจสอบตามมาตรฐานของสลักเกลียวและสลักเกลียวอัดแรง (EN)

สลักเกลียว

ความแข็งเริ่มต้นและความต้านทานการออกแบบของสลักเกลียวในแรงเฉือนใน วิธี Component-Based Finite Element ถูกจำลองตาม Cl. 3.6 และ 6.3.2 ใน EN 1993-1-8 Spring ที่แทนแรงรองรับและแรงดึงมีพฤติกรรมแรง-การเสียรูปแบบสองเส้นตรง โดยมีความแข็งเริ่มต้นและความต้านทานการออกแบบตาม Cl. 3.6 และ 6.3.2 ใน EN 1993-1-8

ความต้านทานแรงดึงการออกแบบของสลักเกลียว (EN 1993-1-8 – ตาราง 3.4):

\[ F_{t,Rd}=0.9 f_{ub} A_s / \gamma_{M2} \]

ความต้านทานแรงเฉือนทะลุการออกแบบของหัวสลักเกลียวหรือน็อต (EN 1993-1-8 – ตาราง 3.4):

\[ B_{p,Rd} = 0.6 \pi d_m t_p f_u / \gamma_{M2} \]

ความต้านทานแรงเฉือนการออกแบบต่อหนึ่งระนาบเฉือน (EN 1993-1-8 – ตาราง 3.4):

\[ F_{v,Rd} = \alpha_v f_{ub} A_s / \gamma_{M2} \]

ความต้านทานแรงเฉือนการออกแบบสามารถคูณด้วยตัวประกอบลด β_p หากมีแผ่นรอง (EN 1993-1-8 – Cl. 3.6.1. (12)) และเลือกตัวเลือกนี้ใน Code setup

ความต้านทานแรงรองรับการออกแบบของแผ่นเหล็ก (EN 1993-1-8 – ตาราง 3.4):

\( F_{b,Rd} = k_1 \alpha_b f_u d t / \gamma_{M2} \)    สำหรับรูมาตรฐาน

\( F_{b,Rd} = 0.6 k_1 \alpha_b f_u d t / \gamma_{M2} \)    สำหรับรูยาว

อัตราการใช้งานในแรงดึง [%]:

\[ Ut_t = \frac{F_{t,Ed}}{\min (F_{t,Rd},\, B_{p,Rd})} \]

อัตราการใช้งานในแรงเฉือน [%]:

\[ Ut_s = \frac{F_{v,Ed}}{\min (F_{v,Rd},\, F_{b,Rd})} \]

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแรงเฉือนและแรงดึง [%]:

\[ Ut_{ts}=\frac{F_{v,Ed}}{F_{v,Rd}}+\frac{F_{t,Ed}}{1.4 F_{t,Rd}} \]

โดยที่:

• A_s – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักเกลียว
• f_ub – กำลังดึงประลัยของสลักเกลียว
• d_m – ค่าเฉลี่ยของขนาดวัดจากมุมถึงมุมและจากด้านถึงด้านของหัวสลักเกลียวหรือน็อต แล้วแต่ค่าใดจะน้อยกว่า
• d – เส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียว
• t_p – ความหนาของแผ่นเหล็กใต้หัวสลักเกลียว/น็อต
• f_u – กำลังประลัยของเหล็ก
• α_v = 0.6 สำหรับเกรด 4.6, 5.6, 8.8 และ 0.5 สำหรับเกรด 4.8, 5.8, 6.8, 10.9
• \( k_1 = \min \left \{2.8 \frac{e_2}{d_0}-1.7, \, 1.4 \frac{p_2}{d_0}-1.7, \, 2.5 \right \} \) – ตัวประกอบจากตาราง 3.4
• \(\alpha_b = 1.0\) หากการตรวจสอบแรงรองรับด้วย \(\alpha_b\) ถูกปิดใช้งานใน Code setup; หากเปิดใช้งานการตรวจสอบ ค่าของ α_b จะถูกกำหนดตาม EN 1993-1-8 – ตาราง 3.4: \( \alpha_b = \min \left \{ \alpha_d, \, \frac{f_{ub}}{f_u}, \, 1.0 \right \} \)
• \(\alpha_d = \min \left \{ \frac{e_1}{3 d_0}, \, \frac{p_1}{3 d_0}-\frac{1}{4} \right \} \)
• e₁, e₂ – ระยะขอบในทิศทางของแรงและตั้งฉากกับแรง
• p₁, p₂ – ระยะห่างระหว่างสลักเกลียวในทิศทางของแรงและตั้งฉากกับแรง
• F_t,Ed – แรงดึงการออกแบบในสลักเกลียว
• F_v,Ed – แรงเฉือนการออกแบบในสลักเกลียว
• γ_M2 – ตัวประกอบความปลอดภัย (EN 1993-1-8 – ตาราง 2.1; แก้ไขได้ใน Code setup)

ระยะขอบที่ใช้สำหรับความต้านทานแรงรองรับของสลักเกลียวต้องสอดคล้องกับรูปทรงแผ่นเหล็กทั่วไป แผ่นเหล็กที่มีช่องเปิด รอยตัด เป็นต้น

อัลกอริทึมอ่านทิศทางจริงของเวกเตอร์แรงเฉือนลัพธ์ในสลักเกลียวที่กำหนด จากนั้นคำนวณระยะทางที่จำเป็นสำหรับการตรวจสอบแรงรองรับ

ระยะปลาย (e₁) และระยะขอบ (e₂) ถูกกำหนดโดยการแบ่งเส้นรอบรูปของแผ่นเหล็กออกเป็นสามส่วน "ส่วนปลาย" ถูกระบุด้วยช่วง 60° ในทิศทางของเวกเตอร์แรง "ส่วนขอบ" ถูกกำหนดด้วยช่วง 65° สองช่วงที่ตั้งฉากกับเวกเตอร์แรง จากนั้นระยะสั้นที่สุดระหว่างสลักเกลียวและขอบในส่วนที่เกี่ยวข้องจะถูกนำมาใช้เป็นระยะปลายหรือระยะขอบ

อัลกอริทึมประเมินแผ่นเหล็กทั้งหมดที่เชื่อมต่อด้วยสลักเกลียว ได้แก่ แผ่นเหล็กเชื่อมต่อ (เช่น แผ่นต่อ) แผ่นเหล็กชิ้นส่วน (เช่น ปีกบน) และใช้ระยะสั้นที่สุด

ระยะห่างระหว่างรูสลักเกลียว (p1; p2) ถูกกำหนดโดยการขยายรูสลักเกลียวโดยรอบออกไปครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางในเชิงสมมติ จากนั้นลากเส้นสองเส้นในทิศทางและตั้งฉากกับเวกเตอร์แรงเฉือน เมื่อเส้นเหล่านี้ตัดกับรูสลักเกลียวที่ขยายในเชิงสมมติ ระยะทางไปยังสลักเกลียวเหล่านั้นจะถูกพิจารณาเป็น p₁ และ p₂ ในการคำนวณ

หากเส้นไม่ตัดกับสลักเกลียวที่อยู่ใกล้ที่สุดในเชิงภาพ (แม้ว่าเส้นจะพลาดสลักเกลียวเพียงเล็กน้อย) สลักเกลียวนั้นจะถูกละเว้น หากเส้นไม่ตัดกับสลักเกลียวใดเลย จะใช้ค่าอนันต์

สลักเกลียวที่เชื่อมต่อแผ่นเหล็กบางผนัง

สำหรับสลักเกลียวที่เชื่อมต่อแผ่นเหล็กที่บางกว่า 3 มม. จะใช้บทบัญญัติของ EN 1993-1-3 ตาราง 8.4 แทน 

ความต้านทานแรงรองรับ:

\[F_{b,Rd}=2.5\cdot \alpha_b \cdot k_t \cdot f_u \cdot d \cdot t /\gamma_{M2}\]

โดยที่:

• \( \alpha_b=\min \left \{ 1.0, e_1/(3d) \right \} \)
• \(k_t = (0.8 t+1.5)/2.5 \) สำหรับ 0.75 มม. \(\le t \le\) 1.25 มม.; \( k_t=1.0 \) สำหรับ \(t>1.25\) มม.
• \(f_u\) – กำลังประลัยของแผ่นเหล็กที่เชื่อมต่อ
• \(d\) – เส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียว
• \(t\) – ความหนาของแผ่นเหล็กที่เชื่อมต่อ
• \(\gamma_{M2}\) – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนสำหรับการเชื่อมต่อ แก้ไขได้ใน Code setup; ค่าเริ่มต้น \(\gamma_{M2}=1.25\)

ความต้านทานแรงเฉือน ความต้านทานแรงดึง ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแรงดึงและแรงเฉือน และความต้านทานแรงเฉือนทะลุ ถูกกำหนดตาม EN 1993-1-8 ในลักษณะเดียวกับสลักเกลียวที่เชื่อมต่อแผ่นเหล็กที่มีความหนามากกว่า 3 มม.

ช่วงความถูกต้อง:

\[e_1 \ge 1.0 d_0 \]

\[p_1 \ge 3 d_0 \]

\[e_2 \ge 1.5 d_0 \]

\[p_2 \ge 3 d_0 \]

\[ f_u \le 550 \textrm{ MPa} \]

\[3 \textrm{ mm} > t \ge 0.75 \textrm{ mm} \]

ขนาดสลักเกลียวขั้นต่ำ: M6 – ตรวจสอบเป็น \(d \ge 6\) มม.

เกรดความแข็งแรงของสลักเกลียว: 4.6 – 10.9 – ตรวจสอบเป็น \(f_u \le 1000\) MPa

สลักเกลียวจะถูกทำเครื่องหมายว่าไม่ผ่านหากอยู่นอกช่วงความถูกต้อง

สลักเกลียวอัดแรง

ความต้านทานการลื่นไถลการออกแบบต่อสลักเกลียวเกรด 8.8 หรือ 10.9 (EN 1993-1-8, Cl. 3.9 – สมการ 3.8):

\[ F_{s,Rd} =\frac{k_s n \mu (F_{p,C} - 0.8 F_{t,Ed})}{\gamma_{M3}} \]

แรงอัดแรง (EN 1993-1-8 – สมการ 3.7)

F_p,C = 0.7 f_ub A_s

ตัวประกอบแรงอัดแรง 0.7 สามารถแก้ไขได้ใน Code setup

อัตราการใช้งาน [%]:

\[ Ut_s = \frac{V}{F_{s,Rd}} \]

โดยที่:

• A_s – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักเกลียว
• f_ub – กำลังดึงประลัย
• k_s – ค่าสัมประสิทธิ์ (EN 1993-1-8 – ตาราง 3.6; k_s = 1 สำหรับรูกลมมาตรฐาน, k_s = 0.63 สำหรับรูยาว)
• μ – ตัวประกอบการลื่นไถล แก้ไขได้ใน Code setup (EN 1993-1-8 – ตาราง 3.7)
• n – จำนวนพื้นผิวแรงเสียดทาน การตรวจสอบคำนวณสำหรับแต่ละพื้นผิวแรงเสียดทานแยกกัน
• γ_M3 – ตัวประกอบความปลอดภัย (EN 1993-1-8 – ตาราง 2.1; แก้ไขได้ใน Code setup – ค่าแนะนำคือ 1.25 สำหรับสภาวะขีดจำกัดกำลัง และ 1.1 สำหรับการออกแบบสภาวะขีดจำกัดการใช้งาน)
• V – แรงเฉือนการออกแบบในสลักเกลียว
• F_t,Ed – แรงดึงการออกแบบในสลักเกลียว

หากการลื่นไถลของสลักเกลียวอัดแรงถูกตรวจสอบสำหรับสภาวะขีดจำกัดการใช้งาน ควรเปลี่ยนเป็น "แรงรองรับ – ปฏิสัมพันธ์แรงดึง/แรงเฉือน" และตรวจสอบสำหรับสภาวะขีดจำกัดกำลังในภายหลัง

การออกแบบทนไฟ

สลักเกลียวอัดแรงถูกสมมติว่าเกิดการลื่นไถล ดังนั้นการตรวจสอบสลักเกลียวแบบรองรับและสลักเกลียวอัดแรงจึงเหมือนกัน

การตรวจสอบที่อุณหภูมิสูงและที่อุณหภูมิปกติจะดำเนินการทั้งคู่ และเลือกค่าต่ำสุดเป็นความต้านทานแรงการออกแบบ

ที่อุณหภูมิสูง สลักเกลียวถูกตรวจสอบตาม EN 1993-1-2, ภาคผนวก D โปรดทราบว่าพื้นที่ที่ลดลงเนื่องจากเกลียวจะถูกใช้เสมอในการตรวจสอบแรงเฉือนตาม D1.1.1.  

รายละเอียดการออกแบบ

การตรวจสอบรายละเอียดของสลักเกลียวจะดำเนินการหากเลือกตัวเลือกนี้ใน Code setup ขนาดจากศูนย์กลางสลักเกลียวถึงขอบแผ่นเหล็กและระหว่างสลักเกลียวจะถูกตรวจสอบ ระยะขอบ e = 1.2 และระยะห่างระหว่างสลักเกลียว p = 2.2 ถูกแนะนำในตาราง 3.3 ใน EN 1993-1-8 ผู้ใช้สามารถแก้ไขค่าทั้งสองได้ใน Code setup

ความหนาขั้นต่ำของแผ่นเหล็กที่เชื่อมต่อด้วยสลักเกลียวจะถูกตรวจสอบ ความหนาของแผ่นเหล็กต้องมากกว่า 0.75 มม. ตาม EN 1993-1-3 – ตาราง 8.4

จะมีการแจ้งข้อมูลหากข้อกำหนดด้านความเหนียวและความสามารถในการหมุนสำหรับการเชื่อมต่อด้วยสลักเกลียวในแรงดึงตาม EN 1993-1-8 – 6.4.2 ไม่เป็นไปตามข้อกำหนด หากสลักเกลียวรับแรงดึงเป็นหลัก แผ่นเหล็กที่เชื่อมต่อที่บางกว่าควรเป็นไปตาม:

\[t \le 0,36d \sqrt{\frac{f_{ub}}{f_y}}\]

ขนาดเริ่มต้นของชุดสลักเกลียวเป็นไปตาม EN ISO 4014 – หัวสลักเกลียวหกเหลี่ยม, EN ISO 4032 – น็อตหกเหลี่ยมมาตรฐาน และ EN ISO 7089 – แผ่นรองเรียบ – ชุดปกติ – เกรดผลิตภัณฑ์ A 

การตรวจสอบตามมาตรฐานของพุก (EN)

ประเภท สลักพุก ที่มีให้เลือกใช้มีดังนี้:

• พุกติดตั้งภายหลัง:
  • แบบตรง
• คอนกรีตเทในที่:
  • แผ่นรอง - วงกลม
  • แผ่นรอง - สี่เหลี่ยม 
  • Stud หัว
  • แบบงอ
  • เหล็กเสริม

ความต้านทานของเหล็กถูกกำหนดตาม EN 1993-1-8, EN 1992-4 หรือ EN 1992-1-1

ความต้านทานของ Concrete ถูกกำหนดตาม EN 1992-4

ในกรณีของตัวยึดพุกติดตั้งภายหลัง (แบบตรง) การวิบัติแบบดึงหลุด การวิบัติแบบรวมระหว่างการดึงหลุดและการวิบัติของ Concrete ของพุกยึดแบบยึดเหนี่ยว และการวิบัติแบบแตกร้าวของ Concrete จะไม่ถูกตรวจสอบ เนื่องจากขาดข้อมูลที่มีเฉพาะสำหรับพุกและกาวแต่ละประเภทจากผู้ผลิตพุก

ในการตั้งค่าโครงการ มีการตั้งค่าให้เปิด/ปิดการตรวจสอบการแตกกรวย Concrete ในแรงดึงและแรงเฉือน หากไม่ได้เปิดใช้งานการตรวจสอบการแตกกรวย Concrete จะถือว่าเหล็กเสริมที่ออกแบบเฉพาะนั้นถูกออกแบบให้ต้านทานแรงดังกล่าว ขนาดของแรงจะแสดงในสูตร ผู้ใช้สามารถใช้ ลิงก์ไปยัง Detail application เพื่อทำการตรวจสอบ Concrete เสริมเหล็ก

นอกจากนี้ Concrete สามารถตั้งค่าเป็นแบบแตกร้าวหรือไม่แตกร้าว Concrete ที่ไม่แตกร้าวควรอยู่ภายใต้แรงอัดถาวรที่ป้องกันการแตกร้าวจากการหดตัว ความต้านทานของ Concrete ที่ไม่แตกร้าวจะสูงกว่า 

FYI:

Eurocode ในรูปแบบปัจจุบันไม่ได้ให้คำตอบที่ชัดเจนและไม่คลุมเครือว่าเมื่อใดที่พุกคอนกรีตเทในที่ควรออกแบบตาม EN 1993-1-8 หรือ EN 1992-4 แนวทางที่เป็นประโยชน์คือรูปแบบการวิบัติที่ควบคุม หากรูปแบบการวิบัติหลักคือการแตกหักของเหล็กพุกจากแรงดึง ควรใช้ EN 1993-1-8 โดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับพุกที่มีความลึกฝังเพียงพอ เช่น สลักพุก ในทางกลับกัน เมื่อรูปแบบการวิบัติอื่นเป็นตัวควบคุม (เช่น การวิบัติที่เกี่ยวข้องกับ Concrete) ควรใช้ EN 1992-4 ซึ่งใช้กับตัวยึดเป็นหลัก

ใน IDEA StatiCa:

• พุกคอนกรีตเทในที่ที่มีแผ่นรองและพุกงอถูกออกแบบตาม EN 1993-1-8
• ประเภทพุกอื่นๆ ถูกออกแบบตาม EN 1992-4 / EN 1992-1-1

บางประเทศแก้ไขความคลุมเครือนี้ผ่านข้อกำหนดระดับชาติ (เช่น เนเธอร์แลนด์) สอดคล้องกับแนวทางที่ใช้ใน IDEA StatiCa เหตุผลคือความแตกต่างในวันที่เผยแพร่มาตรฐาน:
EN 1993-1-8 (2005) เทียบกับ EN 1992-4 (2018)

Eurocode รุ่นใหม่ใช้แนวทางที่ชัดเจนและอธิบายได้ดีกว่าสำหรับประเด็นนี้

ความต้านทานแรงดึงของเหล็ก (EN 1993-1-8, ตาราง 3.4)

พุกที่มีแผ่นรองหรือแบบงอ ถูกตรวจสอบตามมาตรฐานการออกแบบเหล็ก

\[ F_{t,Rd} = \frac{c \cdot k_2 \cdot f_{ub} \cdot A_s}{\gamma_{M2}} \]

โดยที่:

• c – การลดลงของความต้านทานแรงดึงของสลักเกลียวที่มีเกลียวตัดตาม EN 1993-1-8 – ข้อ 3.6.1. (3) แก้ไขได้ในการตั้งค่าโครงการ
• k₂ = 0.9 – ตัวประกอบสำหรับพุกแบบไม่จม 
• f_ub – กำลังดึงประลัยของสลักพุก 
• A_s – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักพุก
• \(\gamma_{M2}=1.25\) – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนสำหรับสลักเกลียว (EN 1993-1-8, ตาราง 2.1) แก้ไขได้ในการตั้งค่าโครงการ

ความต้านทานแรงดึงของเหล็ก (EN 1992-4, ข้อ 7.2.1.3)

ตัวยึดพุกติดตั้งภายหลังและ Stud หัว ถูกตรวจสอบตามมาตรฐานการออกแบบ Concrete EN 1992-4

\[ N_{Rd,s} = \frac{N_{Rk,s}}{\gamma_{Ms}} \]

โดยที่:

• N_Rk,s = c ∙ A_s ∙ f_uk – ความต้านทานลักษณะเฉพาะของตัวยึดในกรณีการวิบัติของเหล็ก
• c – การลดลงของความต้านทานแรงดึงของสลักเกลียวที่มีเกลียวตัดตาม EN 1993-1-8 – ข้อ 3.6.1. (3) แก้ไขได้ในการตั้งค่ามาตรฐาน
• A_s – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักพุก
• f_uk – กำลังดึงประลัยลักษณะเฉพาะของสลักพุก 
• \(\gamma_{Ms}=1.2 \cdot \frac{f_{uk}}{f_{yk}} \ge 1.4\) – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนสำหรับการวิบัติของเหล็กในแรงดึง (EN 1992-4, ตาราง 4.1)
• f_yk – กำลังครากลักษณะเฉพาะของสลักพุก

ความต้านทานแรงดึงของเหล็ก (EN 1992-1-1, ข้อ 3.3.6)

เหล็กเสริมที่เชื่อมกับแผ่นฐานอยู่นอกขอบเขตของ EN 1992-4 และใช้กฎที่กำหนดใน EN 1992-1-1 มาตรฐานนี้ไม่ได้ให้สูตรเฉพาะ แต่ให้แผนภาพความเค้น-ความเครียดและพื้นที่หน้าตัดที่ควรใช้ในการคำนวณออกแบบในข้อ 3.3.6 เนื่องจากการใช้รอยเชื่อมซึ่งนำมาซึ่งความไม่แน่นอนเพิ่มเติม จึงใช้ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนที่ปลอดภัยกว่า \(\gamma_{M2}\)

\[F_{t,Rd} = A_s \cdot f_{ud} \]

โดยที่: 

• \(A_s\) – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึง
• \(f_{ud}=\frac{k \cdot f_{yk}}{\gamma_{M2}}\) – กำลังดึงการออกแบบของเหล็กเสริม
• \(k\) – ตัวประกอบความเหนียว
• \(f_{yk}\) – กำลังครากลักษณะเฉพาะของเหล็กเสริม
• \(\gamma_{M2}\) – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนสำหรับสลักเกลียว รอยเชื่อม หรือการแตกหักจากแรงดึง แก้ไขได้ในการตั้งค่าโครงการ

ความต้านทานการวิบัติแบบกรวย Concrete ของพุกหรือกลุ่มพุก (EN 1992-4, ข้อ 7.2.1.4):

\[ N_{Rd,c} = \frac{N_{Rk,c}}{\gamma_{Mc}} \]

โดยที่:

• \(N_{Rk,c}=N_{Rk,c}^0 \cdot \frac{A_{c,N}}{A_{c,N}^0} \cdot \psi_{s,N} \cdot \psi_{re,N} \cdot \psi_{ec,N} \cdot \psi_{M,N}\) – ความต้านทานลักษณะเฉพาะของตัวยึด กลุ่มตัวยึด และตัวยึดที่รับแรงดึงของกลุ่มตัวยึดในกรณีการวิบัติแบบกรวย Concrete
• \(N_{Rk,c}^0 = k_1 \sqrt{f_{ck}} h_{ef}^{1.5}\) – ความต้านทานลักษณะเฉพาะของตัวยึดเดี่ยวที่ฝังใน Concrete และไม่ได้รับอิทธิพลจากตัวยึดข้างเคียงหรือขอบของชิ้นส่วน Concrete
• k₁ – ตัวประกอบที่คำนึงถึงสภาพ Concrete และประเภทพุก สำหรับพุกหัวคอนกรีตเทในที่ (ที่มีแผ่นรอง) k₁ = 8.9 สำหรับ Concrete แตกร้าว และ k₁ = 12.7 สำหรับ Concrete ไม่แตกร้าว สำหรับตัวยึดพุกติดตั้งภายหลัง (พุกแบบตรง) k₁ = 7.7 สำหรับ Concrete แตกร้าว และ k₁ = 11.0 สำหรับ Concrete ไม่แตกร้าว
• f_ck – กำลังอัดลักษณะเฉพาะของ Concrete แบบทรงกระบอก
• h_ef – ความลึกฝังของพุกใน Concrete สำหรับขอบสามด้านหรือมากกว่า EN 1992-4, ข้อ 7.2.1.4 (8) ใช้บังคับ และใช้ \(h'_{ef} = \max \left \{ \frac{c_{max}}{c_{cr,N}} \cdot h_{ef}, \, \frac{s_{max}}{s_{cr,N}} \cdot h_{ef} \right \}\) ที่มีประสิทธิผลแทนในสูตรสำหรับ N_Rk,c⁰, c_cr,N, s_cr,N, A_c,N, A_c,N⁰, ψ_s,N และ ψ_ec,N
• A_c,N – พื้นที่ฉายจริง จำกัดโดยกรวย Concrete ที่ทับซ้อนกันของตัวยึดข้างเคียงและขอบของชิ้นส่วน Concrete
• A_c,N⁰ = s_cr,N² – พื้นที่ฉายอ้างอิง คือพื้นที่ Concrete ของพุกเดี่ยวที่มีระยะห่างและระยะขอบมากที่ผิว Concrete 
• \(\psi_{s,N}=0.7+0.3 \cdot \frac{c}{c_{cr,N}} \le 1\) – ตัวประกอบที่คำนึงถึงการรบกวนการกระจายความเค้นใน Concrete เนื่องจากความใกล้ชิดของขอบชิ้นส่วน Concrete
• c – ระยะขอบที่น้อยที่สุด
• c_cr,N = 1.5 ∙ h_ef – ระยะขอบลักษณะเฉพาะเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถถ่ายทอดความต้านทานลักษณะเฉพาะของพุกในกรณีการแตกกรวย Concrete ภายใต้แรงดึง
• \(\psi_{re,N}=0.5+\frac{h_{ef}}{200} \le 1\) – ตัวประกอบการแตกของเปลือก
• \(\psi_{ec,N}=\frac{1}{1+2 \cdot (e_N / s_{cr,N})} \le 1\) – ตัวประกอบที่คำนึงถึงผลกลุ่มเมื่อแรงดึงต่างกันกระทำบนตัวยึดแต่ละตัวของกลุ่ม ψ_ec,N ถูกกำหนดแยกกันสำหรับแต่ละทิศทางและใช้ผลคูณของทั้งสองตัวประกอบ
• e_N – ความเยื้องศูนย์ของแรงดึงผลลัพธ์ของตัวยึดที่รับแรงดึงเทียบกับจุดศูนย์ถ่วงของตัวยึดที่รับแรงดึง
• s_cr,N = 2 ∙ c_cr,N – ระยะห่างลักษณะเฉพาะของพุกเพื่อให้แน่ใจว่าความต้านทานลักษณะเฉพาะของพุกในกรณีการวิบัติแบบกรวย Concrete ภายใต้แรงดึง
• \(\psi_{M,N} = 2- \frac{z}{1.5 \cdot h_{ef}} \ge 1\) – ตัวประกอบที่คำนึงถึงผลของแรงอัดระหว่างแผ่นยึดและ Concrete ในกรณีของโมเมนต์ดัดที่มีหรือไม่มีแรงตามแนวแกน พารามิเตอร์นี้เท่ากับ 1 หาก c < 1.5 h_ef หรืออัตราส่วนของแรงอัด (รวมถึงแรงอัดจากการดัด) ต่อผลรวมของแรงดึงในพุกน้อยกว่า 0.8 หรือ z / h_ef≥ 1.5 
• z – แขนแรงภายในของการยึด
• γ_Mc = γ_c ∙ γ_inst – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วน (EN 1992-4, ตาราง 4.1)
• γ_c – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนสำหรับ Concrete (แก้ไขได้ในการตั้งค่ามาตรฐาน)
• γ_inst – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนที่คำนึงถึงความปลอดภัยในการติดตั้งของระบบพุก (แก้ไขได้ในการตั้งค่ามาตรฐาน)

พื้นที่กรวยแตกกรวย Concrete สำหรับกลุ่มพุกที่รับแรงดึงซึ่งสร้างกรวย Concrete ร่วมกัน A_c,N แสดงด้วยเส้นประสีแดง

ความต้านทานการดึงหลุด (EN 1992-4, ข้อ 7.2.1.5)

ความต้านทานการดึงหลุดถูกตรวจสอบสำหรับ พุกคอนกรีตเทในที่ที่มีแผ่นรองและ Stud หัว ตาม EN 1992-4, ข้อ 7.2.1.5:

\[ N_{Rd,p}=\frac{N_{Rk,p}}{\gamma_{Mc}} \]

โดยที่:

• N_Rk,p = k₂ ∙ A_h ∙ f_ck – ความต้านทานลักษณะเฉพาะในกรณีการวิบัติแบบดึงหลุด
• k₂ – สัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับสภาพ Concrete, k₂ = 7.5 สำหรับ Concrete แตกร้าว, k₂ = 10.5 สำหรับ Concrete ไม่แตกร้าว
• A_h – พื้นที่รับแรงของหัวพุก สำหรับแผ่นรองวงกลม \(A_h = \frac{\pi}{4} \left ( d_h^2 - d^2 \right )\), สำหรับแผ่นรองสี่เหลี่ยม \(A_h = a_{wp}^2 - \frac{\pi}{4} d^2\)
• d_h ≤ 6 t_h + d – เส้นผ่านศูนย์กลางของหัวตัวยึด
• t_h – ความหนาของหัวตัวยึดแบบหัว
• d – เส้นผ่านศูนย์กลางของก้านตัวยึด
• f_ck – กำลังอัดลักษณะเฉพาะของ Concrete แบบทรงกระบอก
• γ_Mc = γ_c ∙ γ_inst – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วน (EN 1992-4, ตาราง 4.1)
• γ_c – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนสำหรับ Concrete (แก้ไขได้ในการตั้งค่ามาตรฐาน)
• γ_inst – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนที่คำนึงถึงความปลอดภัยในการติดตั้งของระบบพุก (แก้ไขได้ในการตั้งค่ามาตรฐาน)

ความต้านทานการดึงหลุด (EN 1992-1-1, ข้อ 8.4.4)

ความต้านทานการดึงหลุดถูกตรวจสอบสำหรับ พุกคอนกรีตเทในที่แบบงอ ตาม EN 1992-1-1, ข้อ 8.4.4 สมมติว่าเป็นเหล็กกลมที่ต้องการความยาวยึดเหนี่ยวเป็นสองเท่าของเหล็กเสริมมีซี่ (ตาราง 3.26 ใน BS 8110-1)

\[N_{Rd,p}=A_a \cdot f_{ya} \cdot \frac{l_b}{l_{bd}}\]

โดยที่:

• A_a – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของพุก
• f_ya – กำลังครากของพุก
• l_b – ความยาวพุกที่ฝังใน Concrete
• \(l_{bd} = \alpha_1 \cdot \alpha_2 \cdot \alpha_3 \cdot \alpha_4 \cdot \alpha_5 \cdot l_{b,rqd}\) – ความยาวยึดเหนี่ยวการออกแบบ
• \(\alpha_1\) – ตัวประกอบสำหรับผลของรูปร่างเหล็กโดยสมมติว่ามีระยะหุ้มคอนกรีตเพียงพอ
  • \(\alpha_1 = 0.7\) สำหรับ \(c_d > 3 \phi\)
  • \(\alpha_1 = 1.0\) สำหรับ \(c_d \le 3 \phi\)
• \(c_d = \min \{a/2, c_1\}\) – ระยะหุ้มคอนกรีตที่เพียงพอ
• a – ระยะห่างสุทธิระหว่างพุก
• c₁ – ระยะห่างสุทธิถึงขอบบล็อก Concrete
• \(\phi\) – เส้นผ่านศูนย์กลางพุก
• \(\alpha_2 = 1.0 - 0.15 \frac{c_d - \phi}{\phi}\) – ตัวประกอบสำหรับผลของระยะหุ้มคอนกรีตขั้นต่ำ; \(0.7 \le \alpha_2 \le 1.0\)
• \(\alpha_3 = 1.0\) – ตัวประกอบสำหรับผลของการจำกัดโดยเหล็กเสริมตามขวาง
• \(\alpha_4 = 1.0 \) – ตัวประกอบสำหรับอิทธิพลของเหล็กตามขวางที่เชื่อมหนึ่งแท่งหรือมากกว่าตลอดความยาวยึดเหนี่ยวการออกแบบ
• \(\alpha_5=1.0\) – ตัวประกอบสำหรับผลของแรงดันตั้งฉากกับระนาบการแตกร้าวตลอดความยาวยึดเหนี่ยวการออกแบบ
• \(l_{b,rqd} = \frac{\phi}{4} \frac{f_{ya}}{f_{bd}}\) – ความยาวยึดเหนี่ยวที่ต้องการ
• \(f_{bd} = \frac{2.25 \cdot \eta_1 \cdot \eta_2 f_{ctd}}{2}\) – ค่าการออกแบบของแรงยึดเหนี่ยวประลัย (สมมติว่าเป็นครึ่งหนึ่งของเหล็กเสริมมีซี่)
• \(\eta_1=1.0\) – สัมประสิทธิ์ที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพของสภาพแรงยึดเหนี่ยวและตำแหน่งของเหล็กระหว่างการเทคอนกรีต สมมติว่าสภาพดี ซึ่งอาจเป็นอันตรายสำหรับกรณีที่พบได้น้อยของพุกแนวนอนที่วางอยู่ด้านบนของ Concrete
• \(\eta_2=\min \{1.0, \frac{132-\phi}{100}\) – สัมประสิทธิ์ที่เกี่ยวข้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางเหล็ก
• \(f_{ctd}=\frac{\alpha_{ct} \cdot f_{ctk,0.05}}{\gamma_c}\) – ค่าการออกแบบของกำลังดึง Concrete
• \(\alpha_{ct}=1.0\) – สัมประสิทธิ์ที่คำนึงถึงผลระยะยาวต่อกำลังดึงและผลที่ไม่เอื้ออำนวย
• \(f_{ctk,0.05}\) – กำลังดึงตามแนวแกนลักษณะเฉพาะของ Concrete (ควอนไทล์ 5%)
• \(\gamma_c\) – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับ Concrete แก้ไขได้ในการตั้งค่าโครงการ

มีการเพิ่ม กฎการจัดวาง หลายข้อ:

• กำลังครากของพุกต้องไม่สูงกว่า 300 MPa (EN 1993-1-8 – 6.2.6.12 (5))
• ต้องรักษาความยาวยึดเหนี่ยวขั้นต่ำ \(l_{b,min}\) (EN 1992-1-1 – สมการ (8.6)):

\[ l_b \ge l_{b,min} = \max \{ 0.3 \cdot l_{b,rqd}, 10\cdot \phi , 100 \}\]

• ความยาวยึดเหนี่ยวควรเพียงพอให้รูปแบบการวิบัติแบบดึงของเหล็กเป็นตัวควบคุมเพื่อรองรับการออกแบบแบบพลาสติก 

ความต้านทานการดึงหลุด (EN 1992-1-1, ข้อ 8.4.4)

ความต้านทานการดึงหลุดถูกตรวจสอบสำหรับ เหล็กเสริม ตาม EN 1992-1-1, ข้อ 8.4.4

\[N_{Rd,p}=A_a \cdot f_{ya} \cdot \frac{l_b}{l_{bd}}\]

โดยที่:

• A_a – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของพุก
• f_ya – กำลังครากของพุก
• l_b – ความยาวพุกที่ฝังใน Concrete
• \(l_{bd} = \alpha_1 \cdot \alpha_2 \cdot \alpha_3 \cdot \alpha_4 \cdot \alpha_5 \cdot l_{b,rqd}\) – ความยาวยึดเหนี่ยวการออกแบบ
• \(\alpha_1\) – ตัวประกอบสำหรับผลของรูปร่างเหล็กโดยสมมติว่ามีระยะหุ้มคอนกรีตเพียงพอ
  • \(\alpha_1 = 0.7\) สำหรับ \(c_d > 3 \phi\)
  • \(\alpha_1 = 1.0\) สำหรับ \(c_d \le 3 \phi\)
• \(c_d = \min \{a/2, c_1\}\) – ระยะหุ้มคอนกรีตที่เพียงพอ
• a – ระยะห่างสุทธิระหว่างพุก
• c₁ – ระยะห่างสุทธิถึงขอบบล็อก Concrete
• \(\phi\) – เส้นผ่านศูนย์กลางพุก
• \(\alpha_2 = 1.0 - 0.15 \frac{c_d - \phi}{\phi}\) – ตัวประกอบสำหรับผลของระยะหุ้มคอนกรีตขั้นต่ำ; \(0.7 \le \alpha_2 \le 1.0\)
• \(\alpha_3 = 1.0\) – ตัวประกอบสำหรับผลของการจำกัดโดยเหล็กเสริมตามขวาง
• \(\alpha_4 = 1.0 \) – ตัวประกอบสำหรับอิทธิพลของเหล็กตามขวางที่เชื่อมหนึ่งแท่งหรือมากกว่าตลอดความยาวยึดเหนี่ยวการออกแบบ
• \(\alpha_5=1.0\) – ตัวประกอบสำหรับผลของแรงดันตั้งฉากกับระนาบการแตกร้าวตลอดความยาวยึดเหนี่ยวการออกแบบ
• \(l_{b,rqd} = \frac{\phi}{4} \frac{f_{ya}}{f_{bd}}\) – ความยาวยึดเหนี่ยวที่ต้องการ
• \(f_{bd} = 2.25 \cdot \eta_1 \cdot \eta_2 f_{ctd}\) – ค่าการออกแบบของแรงยึดเหนี่ยวประลัย 
• \(\eta_1=1.0\) – สัมประสิทธิ์ที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพของสภาพแรงยึดเหนี่ยวและตำแหน่งของเหล็กระหว่างการเทคอนกรีต สมมติว่าสภาพดี ซึ่งอาจเป็นอันตรายสำหรับกรณีที่พบได้น้อยของพุกแนวนอนที่วางอยู่ด้านบนของ Concrete
• \(\eta_2=\min \{1.0, \frac{132-\phi}{100}\) – สัมประสิทธิ์ที่เกี่ยวข้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางเหล็ก
• \(f_{ctd}=\frac{\alpha_{ct} \cdot f_{ctk,0.05}}{\gamma_c}\) – ค่าการออกแบบของกำลังดึง Concrete
• \(\alpha_{ct}=1.0\) – สัมประสิทธิ์ที่คำนึงถึงผลระยะยาวต่อกำลังดึงและผลที่ไม่เอื้ออำนวย
• \(f_{ctk,0.05}\) – กำลังดึงตามแนวแกนลักษณะเฉพาะของ Concrete (ควอนไทล์ 5%)
• \(\gamma_c\) – ตัวประกอบความปลอดภัยสำหรับ Concrete แก้ไขได้ในการตั้งค่าโครงการ

มีการเพิ่ม กฎการจัดวาง หลายข้อ:

• ต้องรักษาความยาวยึดเหนี่ยวขั้นต่ำ \(l_{b,min}\) (EN 1992-1-1 – สมการ (8.6)):

\[ l_b \ge l_{b,min} = \max \{ 0.3 \cdot l_{b,rqd}, 10\cdot \phi , 100 \}\]

• ความยาวยึดเหนี่ยวควรเพียงพอให้รูปแบบการวิบัติแบบดึงของเหล็กเป็นตัวควบคุมเพื่อรองรับการออกแบบแบบพลาสติก 

ความต้านทานการดึงหลุดของ พุกประเภทอื่นๆ ไม่ได้รับการตรวจสอบและต้องได้รับการรับประกันจากผู้ผลิต

ความต้านทานการระเบิดออก Concrete (EN 1992-4, ข้อ 7.2.1.8)

การวิบัติแบบระเบิดออกถูกตรวจสอบสำหรับ พุกคอนกรีตเทในที่ที่มีแผ่นรองและ Stud หัว ที่มีระยะขอบ c ≤ 0.5 h_ef ตาม EN 1992-4, ข้อ 7.2.1.8 พุกจะถูกพิจารณาเป็นกลุ่มหากระยะห่างใกล้ขอบเป็น s ≤ 4 c₁ พุกแบบ Undercut สามารถตรวจสอบได้ในลักษณะเดียวกัน แต่ค่า A_h ไม่ทราบในซอฟต์แวร์ การวิบัติแบบระเบิดออกของพุก Undercut สามารถกำหนดได้โดยการเลือกแผ่นรองที่มีขนาดสอดคล้องกัน

\[N_{Rd,cb} = \frac{N_{Rk,cb}}{\gamma_{Mc}}\]

โดยที่:

• \(N_{Rk,cb} = N_{Rk,cb}^0 \cdot \frac{A_{c,Nb}}{A_{c,Nb}^0} \cdot \psi_{s,Nb} \cdot \psi_{g,Nb} \cdot \psi_{ec,Nb}\) – ความต้านทานลักษณะเฉพาะในกรณีการวิบัติแบบระเบิดออกของ Concrete
• \(N_{Rk,cb}^0 = k_5 \cdot c_1 \cdot \sqrt{A_h} \cdot \sqrt{f_{ck}}\) – ความต้านทานลักษณะเฉพาะของตัวยึดเดี่ยวที่ไม่ได้รับอิทธิพลจากตัวยึดข้างเคียงหรือขอบอื่นๆ
• A_c,Nb – พื้นที่ฉายจริง จำกัดโดยการทับซ้อนของวัตถุแตกกรวย Concrete ของตัวยึดข้างเคียง รวมถึงความใกล้ชิดของขอบชิ้นส่วน Concrete หรือความหนาของชิ้นส่วน
• A_c,Nb⁰ = (4 c₁)² – พื้นที่ฉายอ้างอิงของตัวยึดเดี่ยวที่มีระยะขอบเท่ากับ c₁
• \(\psi_{s,Nb} = 0.7+0.3 \frac{c_2}{2 c_1} \le 1\) – ตัวประกอบที่คำนึงถึงการรบกวนการกระจายความเค้นใน Concrete เนื่องจากความใกล้ชิดของมุมชิ้นส่วน Concrete
• \( \psi_{g,Nb} = \sqrt{n} + (1-\sqrt{n}) \frac{s_2}{4c_1} \ge 1 \) – ตัวประกอบที่คำนึงถึงผลกลุ่ม
• \(\psi_{ec,Nb} = \frac{1}{1+2 e_N / s_{cr,Nb}} \le 1\) – ตัวประกอบที่คำนึงถึงผลกลุ่มเมื่อแรงกระทำต่างกันบนตัวยึดแต่ละตัวของกลุ่ม
• k₅ – พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับสภาพของ Concrete สำหรับ Concrete แตกร้าว k₅ = 8.7 สำหรับ Concrete ไม่แตกร้าว k₅ = 12.2
• c₁ – ระยะขอบของตัวยึดในทิศทาง 1 ไปยังขอบที่ใกล้ที่สุด
• c₂ – ระยะขอบของตัวยึดตั้งฉากกับทิศทาง 1 ซึ่งเป็นระยะขอบที่น้อยที่สุดในชิ้นส่วนแคบที่มีระยะขอบหลายด้าน
• A_h – พื้นที่ของหัวรับแรงของตัวยึด สำหรับแผ่นรองวงกลม \(A_h = \frac{\pi}{4} \left ( d_h^2 - d^2 \right )\), สำหรับแผ่นรองสี่เหลี่ยม \(A_h = a_{wp}^2 - \frac{\pi}{4} d^2\)
• d – เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของพุก
• d_h – เส้นผ่านศูนย์กลางแผ่นรองวงกลม
• a_wp – ขนาดด้านของแผ่นรองสี่เหลี่ยม
• f_ck – กำลังอัดลักษณะเฉพาะของ Concrete แบบทรงกระบอก
• n – จำนวนตัวยึดในแถวขนานกับขอบชิ้นส่วน Concrete
• s₂ – ระยะห่างของตัวยึดในกลุ่มตั้งฉากกับทิศทาง 1
• s_cr,Nb = 4 c₁ – ระยะห่างที่ต้องการให้ตัวยึดพัฒนากำลังดึงลักษณะเฉพาะต้านการวิบัติแบบระเบิดออก

ความต้านทานแรงเฉือนของเหล็กพุก (EN 1993-1-8 – ข้อ 6.2.2)

ความต้านทานแรงเฉือนของเหล็กพุกสำหรับ พุกคอนกรีตเทในที่ที่มีแผ่นรองและพุกงอ ถูกกำหนดตาม EN 1993-1-8 – 6.2.2 (7) โดยไม่คำนึงถึงการรองรับแบบตรงหรือแบบรอยต่อปูน แรงเสียดทานไม่ถูกนำมาพิจารณาเนื่องจากมีปัญหาในทางปฏิบัติ พื้นฐานการคำนวณ Eurocode คือแบบจำลอง Stevin Laboratory ที่นำเสนอใน บทความนี้ รูเจาะควรเป็นมาตรฐาน ไม่ใช่แบบขยาย และกำลังและความหนาของปูนควรเป็นไปตามข้อ 6.2.5 (7)

\[F_{vb,Rd} = \min \{F_{1vb,Rd}, F_{2vb,Rd} \} \]

โดยที่:

• \(F_{1vb,Rd} = \frac{\alpha_v \cdot f_{ub} \cdot A}{\gamma_{M2}}\) – ความต้านทานแรงเฉือนของพุกจากตาราง 3.4
  • α_v = 0.6 สำหรับเกรด 4.6, 5.6, 8.8 และ 0.5 สำหรับเกรด 4.8, 5.8, 6.8, 10.9
  • f_ub – กำลังดึงประลัยของสลักเกลียว
  • A – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักเกลียว
    • A = A สำหรับระนาบแรงเฉือนที่ไม่ผ่านเกลียว A คือพื้นที่หน้าตัดรวมของพุก
    • A = A_s สำหรับระนาบแรงเฉือนที่ผ่านเกลียว A_s คือพื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักเกลียว
  • γ_M2 – ตัวประกอบความปลอดภัย (EN 1993-1-8 – ตาราง 2.1 แก้ไขได้ในการตั้งค่าโครงการ)
• \(F_{2vb,Rd} = \frac{\alpha_b \cdot f_{ub} \cdot A_s}{\gamma_{M2}}\) – ความต้านทานแรงเฉือนของพุกจากสมการ (6.2)
  • \(\alpha_b = 0.44 - 0.0003 f_{yb}\) – สัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับกำลังครากของสลักพุก
  • f_yb – กำลังครากของพุก; 235 MPa \(\le f_{yb} \le\) 640 MPa
  • f_ub – กำลังดึงของพุก
  • A_s – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึง

โปรดทราบว่า \(F_{2vb,Rd}\) เป็นตัวควบคุมเสมอ และความต้านทานแรงเฉือนที่ได้ในกรณีการรองรับแบบรอยต่อปูนมักจะสูงกว่าความต้านทานที่กำหนดตาม EN 1992-4 – ข้อ 7.2.2.3 อย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจาก EN 1993-1-8 อนุญาตให้มีการเสียรูปขนาดใหญ่และผลอันดับสอง (แรงดึงในพุก)

ความต้านทานแรงเฉือนของเหล็กพุก (EN 1992-4 – ข้อ 7.2.2.3)

ความต้านทานแรงเฉือนของเหล็กพุกสำหรับ ตัวยึดพุกติดตั้งภายหลังและ Stud หัวคอนกรีตเทในที่ ถูกตรวจสอบตาม EN 1992-4 – ข้อ 7.2.2.3 ไม่คำนึงถึงแรงเสียดทาน การรับแรงเฉือนแบบมีและไม่มีแขนแรงถูกพิจารณาตามการตั้งค่าการดำเนินการผลิตแผ่นฐาน 

\[V_{Rd,s} = \frac{V_{Rk,s}}{\gamma_{Ms}}\]

สำหรับการรองรับแบบตรง สมมติว่าเป็น แรงเฉือนแบบไม่มีแขนแรง (EN 1992-4 – ข้อ 7.2.2.3.1):

V_Rk,s = k₆ ∙ A_s ∙ f_uk – ความต้านทานลักษณะเฉพาะของตัวยึดเดี่ยวในกรณีการวิบัติของเหล็ก สำหรับตัวยึดที่มีอัตราส่วน h_ef / d_nom < 5 และชั้นกำลังอัด Concrete < C20/25 ความต้านทานลักษณะเฉพาะ V_Rk,s ควรคูณด้วยตัวประกอบ 0.8

สำหรับการรองรับแบบรอยต่อปูน สมมติว่าเป็น แรงเฉือนแบบมีแขนแรง (EN 1992-4 – ข้อ 7.2.2.3.2):

\[V_{Rk,s}= \frac{\alpha_M \cdot M_{Rk,s}}{l_a}\]

โดยที่:

• k₆ = 0.6 สำหรับพุกที่มี fuk ≤ 500 MPa; k₆ = 0.5 ในกรณีอื่น
• A_s – พื้นที่รับแรงเฉือนของพุก หากเลือกระนาบแรงเฉือนในเกลียว จะใช้พื้นที่ที่ลดลงโดยเกลียว มิฉะนั้นจะใช้พื้นที่ก้านเต็ม
• f_uk – กำลังประลัยของสลักพุก
• α_M = 2 – สมมติว่ามีการยึดรั้งเต็มที่ (EN 1992-4 – ข้อ 6.2.2.3)
• \( M_{Rk,s} = M_{Rk,s}^0 \left ( 1 - \frac{N_{Ed}}{N_{Rd,s}} \right ) \) – ความต้านทานการดัดลักษณะเฉพาะของพุกที่ลดลงโดยแรงดึงในพุก
• M_Rk,s⁰ = 1.2 W_el f_ub – ความต้านทานการดัดลักษณะเฉพาะของพุก (ETAG 001, ภาคผนวก C – สมการ (5.5b))
• \( W_{el} = \frac{\pi d^3}{32}\) – โมดูลัสหน้าตัดของพุก
• d – เส้นผ่านศูนย์กลางสลักพุก หากเลือกระนาบแรงเฉือนในเกลียว จะใช้เส้นผ่านศูนย์กลางที่ลดลงโดยเกลียว มิฉะนั้นจะใช้เส้นผ่านศูนย์กลางระบุ d_nom
• N_Ed – แรงดึงในพุก
• N_Rd,s – ความต้านทานแรงดึงของพุก
• l_a = 0.5 d_nom + t_mortar + 0.5 t_bp – แขนแรง
• t_mortar – ความหนาของปูน (เกราต์)
• t_bp – ความหนาของแผ่นฐาน
• γ_Ms = 1.0 ∙ f_uk / f_yk ≥ 1.25 สำหรับ f_uk ≤ 800 MPa และ f_yk / f_uk ≤ 0.8; γ_Ms = 1.5 ในกรณีอื่น – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนสำหรับการวิบัติของเหล็ก (EN 1992-4 – ตาราง 4.1)

ความต้านทานแรงเฉือนของเหล็กพุก (EN 1992-1-1 – ข้อ 3.3.6)

เหล็กเสริมที่เชื่อมกับแผ่นฐานอยู่นอกขอบเขตของ EN 1992-4 และใช้กฎที่กำหนดใน EN 1992-1-1 มาตรฐานนี้ไม่ได้ให้สูตรเฉพาะ แต่ให้แผนภาพความเค้น-ความเครียดและพื้นที่หน้าตัดที่ควรใช้ในการคำนวณออกแบบในข้อ 3.3.6 เนื่องจากการใช้รอยเชื่อมซึ่งนำมาซึ่งความไม่แน่นอนเพิ่มเติม จึงใช้ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนที่ปลอดภัยกว่า \(\gamma_{M2}\)

\[F_{t,Rd} = \frac{A_s \cdot f_{ud}}{\sqrt{3}} \]

โดยที่: 

• \(A_s\) – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึง
• \(f_{ud}=\frac{k \cdot f_{yk}}{\gamma_{M2}}\) – กำลังดึงการออกแบบของเหล็กเสริม
• \(k\) – ตัวประกอบความเหนียว
• \(f_{yk}\) – กำลังครากลักษณะเฉพาะของเหล็กเสริม
• \(\gamma_{M2}\) – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนสำหรับสลักเกลียว รอยเชื่อม หรือการแตกหักจากแรงดึง แก้ไขได้ในการตั้งค่าโครงการ

การวิบัติแบบงัด Concrete (EN 1992-4 – ข้อ 7.2.2.4):

\[ V_{Rd,cp}= \frac{V_{Rk,cp}}{\gamma_{Mc}} \]

โดยที่:

• V_Rk,cp = k₈ ∙ N_Rk,c – ความต้านทานลักษณะเฉพาะของการวิบัติแบบงัด Concrete
• k₈ = 1 สำหรับ h_ef < 60 mm; k₈ = 2 สำหรับ h_ef ≥ 60 mm (ETAG 001, ภาคผนวก C – ข้อ 5.2.3.3)
• N_Rk,c – ความต้านทานลักษณะเฉพาะของตัวยึด กลุ่มตัวยึด และตัวยึดที่รับแรงดึงของกลุ่มตัวยึดในกรณีการวิบัติแบบกรวย Concrete โดยสมมติว่าพุกทั้งหมดรับแรงดึง
• γ_Mc = γ_c – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วน (EN 1992-4 – ตาราง 4.1, γ_inst = 1.0 สำหรับแรงเฉือน)
• γ_c – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนสำหรับ Concrete (แก้ไขได้ในการตั้งค่ามาตรฐาน)

การวิบัติที่ขอบ Concrete (EN 1992-4 – ข้อ 7.2.2.5):

การวิบัติที่ขอบ Concrete เป็นการวิบัติแบบเปราะ และตรวจสอบกรณีที่เลวร้ายที่สุดที่เป็นไปได้ กล่าวคือ เฉพาะพุกที่อยู่ใกล้ขอบเท่านั้นที่ถ่ายแรงเฉือนทั้งหมดที่กระทำบนแผ่นฐานทั้งหมด หากพุกถูกจัดวางในรูปแบบสี่เหลี่ยม แถวพุกที่ขอบที่ตรวจสอบจะถ่ายแรงเฉือน หากพุกถูกจัดวางแบบไม่สม่ำเสมอ พุกสองตัวที่ใกล้ขอบที่ตรวจสอบมากที่สุดจะถ่ายแรงเฉือน ตรวจสอบขอบสองด้านในทิศทางของแรงเฉือน และแสดงกรณีที่เลวร้ายที่สุดในผลลัพธ์

หมายเหตุ: หากพุกใกล้ขอบมีรูยาว จะไม่ถูกละเว้น แต่ใช้สำหรับการตรวจสอบตามมาตรฐานนี้เสมือนว่ามีรูมาตรฐาน (EN 1992-4 ไม่รวมรูยาวในขอบเขต)

ขอบที่ตรวจสอบขึ้นอยู่กับทิศทางของแรงเฉือนผลลัพธ์

\[ V_{Rd,c} = \frac{V_{Rk,c}}{\gamma_{Mc}} \]

โดยที่:

• \( V_{Rk,c}= V_{Rk,c}^0 \cdot \frac{A_{c,V}}{A_{c,V}^0} \cdot \psi_{s,V} \cdot \psi_{h,V} \cdot \psi_{ec,V} \cdot \psi_{\alpha,V} \cdot \psi_{re,V} \) – ความต้านทานลักษณะเฉพาะของตัวยึดหรือกลุ่มตัวยึดที่รับแรงไปทางขอบ
• \( V_{Rk,c}^0 = k_9 \cdot d_{nom}^\alpha \cdot l_f^\beta \cdot f_{ck}^{0.5} \cdot c_1^{1.5}\) – ค่าเริ่มต้นของความต้านทานลักษณะเฉพาะของตัวยึดที่รับแรงตั้งฉากกับขอบ
• k₉ – ตัวประกอบที่คำนึงถึงสภาพ Concrete; k₉ = 1.7 สำหรับ Concrete แตกร้าว, k₉ = 2.4 สำหรับ Concrete ไม่แตกร้าว
• \( \alpha = 0.1 \left ( \frac{l_f}{c_1} \right ) ^{0.5} \)
• \( \beta = 0.1 \left ( \frac{d_{nom}}{c_1} \right ) ^{0.2} \)
• l_f = min (h_ef, 12 d_nom) สำหรับ d_nom ≤ 24 mm; l_f = min [h_ef, max (8 d_nom, 300 mm)] สำหรับ d_nom > 24 mm – ความยาวประสิทธิผลของพุกในแรงเฉือน
• h_ef – ความลึกฝังของพุกใน Concrete
• c₁ – ระยะจากพุกถึงขอบที่ตรวจสอบ สำหรับการยึดในชิ้นส่วนแคบและบาง จะใช้ระยะประสิทธิผล \( c'_1=\max \left \{ \frac{c_{2,max}}{1.5}, \, \frac{h}{1.5}, \, \frac{s_{2,max}}{3} \right \} \) แทน
• c₂ – ระยะที่น้อยกว่าถึงขอบ Concrete ตั้งฉากกับระยะ c₁
• d_nom – เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของพุก
• A_c,V⁰ = 4.5 c₁² – พื้นที่กรวย Concrete ของพุกเดี่ยวที่ผิว Concrete ด้านข้างที่ไม่ได้รับผลกระทบจากขอบ (พื้นที่ฉายอ้างอิงของตัวยึดหรือกลุ่มตัวยึด)
• A_c,V – พื้นที่จริงของกรวย Concrete ของการยึดที่ผิว Concrete ด้านข้าง (พื้นที่ของวัตถุแตกกรวย Concrete ในอุดมคติของตัวยึดหรือกลุ่มตัวยึด จำกัดโดยกรวย Concrete ที่ทับซ้อนกันของตัวยึดข้างเคียง ขอบขนานกับทิศทางแรงที่สมมติ และความหนาของชิ้นส่วน)
• \(\psi_{s,V} = 0.7+0.3 \frac{c_2}{1.5 c_1} \le 1.0 \) – ตัวประกอบที่คำนึงถึงการรบกวนการกระจายความเค้นใน Concrete เนื่องจากขอบอื่นๆ ของชิ้นส่วน Concrete ต่อความต้านทานแรงเฉือน
• \( \psi_{h,V} = \left ( \frac{1.5 c_1}{h} \right ) ^ {0.5} \ge 1.0 \) – ตัวประกอบที่คำนึงถึงความจริงที่ว่าความต้านทานแรงเฉือนไม่ลดลงตามสัดส่วนของความหนาชิ้นส่วนตามที่สมมติโดยอัตราส่วน A_c,V / A_c,V⁰
• \( \psi_{ec,V} = \frac{1}{1+2 e_V / (3c_1)} \le 1 \) – ตัวประกอบที่คำนึงถึงผลกลุ่มเมื่อแรงเฉือนต่างกันกระทำบนพุกแต่ละตัวของกลุ่ม
• \( \psi_{\alpha,V} = \sqrt{\frac{1}{(\cos \alpha_V)^2 + (0.5 \sin \alpha_V)^2}} \ge 1 \) – คำนึงถึงมุม α_V ระหว่างแรงที่กระทำ V และทิศทางตั้งฉากกับขอบอิสระของชิ้นส่วน Concrete
• ψ_re,V = 1.0 – ตัวประกอบที่คำนึงถึงผลของประเภทเหล็กเสริมที่ใช้ใน Concrete แตกร้าว
• h – ความสูงของบล็อก Concrete
• γ_Mc = γ_c – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วน (EN 1992-4 – ตาราง 4.1, γ_inst = 1.0 สำหรับแรงเฉือน)
• γ_c – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนสำหรับ Concrete (แก้ไขได้ในการตั้งค่ามาตรฐาน)

ปฏิสัมพันธ์ของแรงดึงและแรงเฉือนในเหล็ก (EN 1993-1-8 – ตาราง 3.4)

ปฏิสัมพันธ์ของแรงดึงและแรงเฉือนสำหรับ พุกคอนกรีตเทในที่ที่มีแผ่นรองหรือแบบงอ ไม่จำเป็น เนื่องจากรวมอยู่โดยปริยายในการตรวจสอบแรงเฉือนของพุก

คำอธิบายจาก Steel support จากเนเธอร์แลนด์:

สำหรับการตรวจสอบสลักเกลียวทั่วไป ตาราง 3.4 ของ EN 1993-1-8 มีสูตรสำหรับปฏิสัมพันธ์ของแรงตามแนวแกนและแรงเฉือน อย่างไรก็ตาม สูตรนี้ใช้ได้เฉพาะกับสลักเกลียวในการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็กปกติ (เหล็ก-เหล็ก) เท่านั้น ไม่ใช่กับพุกในการเชื่อมต่อแผ่นฐานเสา เมื่อตรวจสอบความต้านทานแรงเฉือนของพุก ได้คำนึงถึงแรงดึงในสลักเกลียวเท่ากับความต้านทานการครากแล้ว ดูสมการ 6.2 ของข้อ 6.2.2 (7) ของ EN 1993-1-8 ดังนั้นความเค้นดึงจริงที่เกิดขึ้นในพุกจึงไม่เกี่ยวข้อง วิธีการคำนวณนี้อ้างอิงจากการทดสอบที่ TU Delft กฎการคำนวณเหล่านี้จาก Eurocode เหมือนกับกฎการคำนวณจากชุด TGB คำอธิบายของกฎการคำนวณรวมอยู่ใน NEN 6772 แต่ไม่ใช่ใน EN 1993-1-8 สำหรับการเชื่อมต่อแผ่นฐานเสา จึงเพียงพอที่จะทำการตรวจสอบแยกสำหรับแรงดึงและแรงเฉือนเท่านั้น

ปฏิสัมพันธ์ของแรงดึงและแรงเฉือนในเหล็ก (EN 1992-4 – ตาราง 7.3)

ปฏิสัมพันธ์ของแรงดึงและแรงเฉือนสำหรับ ตัวยึดพุกติดตั้งภายหลัง Stud หัวคอนกรีตเทในที่ และเหล็กเสริม ถูกกำหนดแยกกันสำหรับรูปแบบการวิบัติของเหล็กและ Concrete ตามตาราง 7.3 ปฏิสัมพันธ์ในเหล็กถูกตรวจสอบตามสมการ (7.54) ปฏิสัมพันธ์ในเหล็กถูกตรวจสอบสำหรับพุกแต่ละตัวแยกกัน

\[ \left ( \frac{N_{Ed}}{N_{Rd,s}} \right )^2 + \left ( \frac{V_{Ed}}{V_{Rd,s}} \right )^2 \le 1.0 \]

ปฏิสัมพันธ์ของแรงดึงและแรงเฉือนใน Concrete

 ปฏิสัมพันธ์ใน Concrete ถูกตรวจสอบตามสมการ (7.55)

\[ \left ( \frac{N_{Ed}}{N_{Rd,i}} \right )^{1.5} + \left ( \frac{V_{Ed}}{V_{Rd,i}} \right )^{1.5} \le 1.0 \]

ให้ใช้ค่าที่มากที่สุดของ \(N_{Ed} / N_{Rd,i} \) และ \(V_{Ed} / V_{Rd,i} \) สำหรับรูปแบบการวิบัติต่างๆ โปรดทราบว่าค่าของ \(N_{Ed}\) และ \(N_{Rd,i}\) มักเป็นของกลุ่มพุก

พุกแบบมีช่องว่าง: Gap

พุกที่มีประเภทการรองรับแบบ Gap ถูกออกแบบเป็นองค์อาคารแท่งที่รับแรงเฉือน โมเมนต์ดัด และแรงอัดหรือแรงดึง แรงภายในเหล่านี้ถูกกำหนดโดยแบบจำลองวิธี Finite Element พุกถูกยึดทั้งสองด้าน ด้านหนึ่งอยู่ที่ 0.5×d ใต้ระดับ Concrete และอีกด้านอยู่ตรงกลางความหนาของแผ่น ความยาวโก่งเดาะสมมติอย่างอนุรักษ์นิยมเป็นสองเท่าของความยาวองค์อาคารแท่ง ใช้โมดูลัสหน้าตัดพลาสติก องค์อาคารแท่งถูกออกแบบตาม EN 1993-1-1 แรงเฉือนอาจลดกำลังครากของเหล็กตามข้อ 6.2.8 แต่ความยาวขั้นต่ำของพุกเพื่อให้น็อตพอดีใต้แผ่นฐานทำให้พุกวิบัติในการดัดก่อนที่แรงเฉือนจะถึงครึ่งหนึ่งของความต้านทานแรงเฉือน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องลด ปฏิสัมพันธ์ของโมเมนต์ดัดและกำลังอัดหรือแรงดึงถูกประเมินตามข้อ 6.2.1

ความต้านทานแรงเฉือน (EN 1993-1-1 ข้อ 6.2.6):

\[ V_{pl,Rd} = \frac{A_V f_y / \sqrt{3}}{\gamma_{M2}} \]

โดยที่:

• A_V = 0.844 A_s – พื้นที่รับแรงเฉือน
• A_s – พื้นที่สลักเกลียวที่ลดลงโดยเกลียว
• f_y – กำลังครากของสลักเกลียว
• γ_M2 – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วน

ความต้านทานแรงดึง (EN 1993-1-8 – ข้อ 3.6.1):

\[ F_{t,Rd}=\frac{c k_2 f_{ub} A_s}{\gamma_{M2}} \ge F_t \]

โดยที่:

• c – การลดลงของความต้านทานแรงดึงของสลักเกลียวที่มีเกลียวตัดตาม EN 1993-1-8 – ข้อ 3.6.1. (3) แก้ไขได้ในการตั้งค่ามาตรฐาน
• k₂ = 0.9 – ตัวประกอบจากตาราง 3.4 ใน EN 1993-1-8
• f_ub – กำลังประลัยของสลักพุก
• A_s – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึงของสลักพุก
• γ_M2 – ตัวประกอบความปลอดภัย (EN 1993-1-8 – ตาราง 2.1 แก้ไขได้ในการตั้งค่ามาตรฐาน)

ความต้านทานแรงอัด (EN 1993-1-1 ข้อ 6.3):

\[ F_{c,Rd} = \frac{\chi A_s f_y}{\gamma_{M2}} \]

โดยที่:

• \( \chi = \frac{1}{\Phi + \sqrt{\Phi^2 - \bar\lambda^2}} \le 1 \) – ตัวประกอบลดการโก่งเดาะ
• \( \Phi = 0.5 \left [1+ \alpha (\bar\lambda - 0.2) + \bar\lambda^2 \right ] \) – ค่าสำหรับกำหนดตัวประกอบลดการโก่งเดาะ χ
• α = 0.49 – ตัวประกอบความไม่สมบูรณ์สำหรับเส้นโค้งการโก่งเดาะ c (สำหรับหน้าตัดวงกลมเต็ม)
• \( \bar\lambda = \sqrt{\frac{A_s f_y}{N_{cr}}} \) – ความชะลูดสัมพัทธ์
• \( N_{cr} = \frac{\pi^2 E I}{L_{cr}^2} \) – แรงวิกฤตของออยเลอร์
• \( I = \frac{\pi d_s^4}{64} \) – โมเมนต์ความเฉื่อยของสลักเกลียว
• L_cr = 2 l – ความยาวโก่งเดาะ สมมติอย่างอนุรักษ์นิยมว่าสลักเกลียวถูกยึดแน่นใน Concrete และสามารถหมุนได้อย่างอิสระที่แผ่นฐาน
• l – ความยาวขององค์อาคารสลักเกลียวเท่ากับครึ่งหนึ่งของความหนาแผ่นฐาน + ช่องว่าง + ครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียว สมมติอย่างอนุรักษ์นิยมว่าแหวนรองและน็อตไม่ถูกยึดกับผิว Concrete (ETAG 001 – ภาคผนวก C – ข้อ 4.2.2.4)

ความต้านทานการดัด (EN 1993-1-1 ข้อ 6.2.5):

\[ M_{pl,Rd} = \frac{W_{pl} f_y}{\gamma_{M2}} \]

• \( W_{pl}= \frac{d_s^3}{6} \) – โมดูลัสหน้าตัดของสลักเกลียว
• f_y – กำลังครากของสลักเกลียว
• γ_M2 – ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วน

อัตราการใช้งานเหล็กพุก (EN 1993-1-1 ข้อ 6.2.1)

\[ \frac{N_{Ed}}{N_{Rd}} + \frac{M_{Ed}}{M_{Rd}} \le 1 \]

โดยที่:

• N_Ed – แรงการออกแบบแรงดึง (บวก) หรือแรงอัด (ลบ)
• N_Rd – ความต้านทานการออกแบบแรงดึง (บวก, F_t,Rd) หรือแรงอัด (ลบ, F_c,Rd)
• M_Ed – โมเมนต์ดัดการออกแบบ
• M_Rd = M_pl,Rd – ความต้านทานการดัดการออกแบบ

การจัดวาง

การตรวจสอบการจัดวางพุกจะดำเนินการหากเลือกตัวเลือกในการตั้งค่ามาตรฐาน ตรวจสอบเฉพาะระยะห่างขั้นต่ำระหว่างพุก (วัดจากศูนย์กลางถึงศูนย์กลาง) ระยะห่างขั้นต่ำแตกต่างกันสำหรับพุกแต่ละประเภทและกำหนดไว้ในข้อกำหนดผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคยุโรป ผู้ใช้สามารถแก้ไขค่าระยะห่างขีดจำกัดในการตั้งค่ามาตรฐานเป็นทวีคูณของเส้นผ่านศูนย์กลางสลักพุก

ระยะขอบถึงแผ่นเหล็กเป็นไปตามกฎสำหรับสลักเกลียว กล่าวคือ แนะนำ e = 1.2 ในตาราง 3.3 ใน EN 1993-1-8 ผู้ใช้สามารถแก้ไขค่านี้ในการตั้งค่ามาตรฐาน

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

การออกแบบตามความสามารถรับแรง (EN)

การออกแบบตามความสามารถรับแรงเป็นส่วนหนึ่งของการตรวจสอบแผ่นดินไหว และรับประกันว่าจุดต่อมีความสามารถในการเสียรูปที่เพียงพอ

วัตถุประสงค์ของการออกแบบตามความสามารถรับแรงคือการยืนยันว่าอาคารมีพฤติกรรมเหนียวที่ควบคุมได้เพื่อหลีกเลี่ยงการพังทลายในแผ่นดินไหวระดับการออกแบบ คาดว่า Plastic hinge จะเกิดขึ้นในชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน และชิ้นส่วนที่ไม่กระจายพลังงานทั้งหมดของจุดต่อต้องสามารถถ่ายแรงได้อย่างปลอดภัยอันเนื่องมาจากการคราก (Yielding) ในชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน ชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานโดยทั่วไปคือคานในโครงต้านทานโมเมนต์ แต่อาจเป็นแผ่นปลายก็ได้ ไม่ใช้ค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยสำหรับชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน โดยกำหนดค่าสองค่าให้กับชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน:

• γ_ov – ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งแรงเกิน – EN 1998-1, Cl. 6.2; ค่าที่แนะนำคือ γ_ov = 1.25; แก้ไขได้ในวัสดุ
• γ_sh – ค่าสัมประสิทธิ์การแข็งตัวจากความเครียด; ค่าที่แนะนำคือ γ_sh = 1.2 สำหรับคานในโครงต้านทานโมเมนต์ γ_sh = 1.0 ในกรณีอื่น; แก้ไขได้ในการดำเนินการ

ไดอะแกรมวัสดุถูกปรับเปลี่ยนตามรูปต่อไปนี้:

ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นของชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานช่วยให้สามารถป้อนแรงกระทำที่ทำให้ Plastic hinge เกิดขึ้นในชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานได้ ในกรณีของโครงต้านทานโมเมนต์และคานเป็นชิ้นส่วนที่กระจายพลังงาน คานควรถูกกระทำโดย M_y,Ed = γ_ovγ_shf_yW_pl,y และแรงเฉือนที่สอดคล้องกันV_z,Ed = –2 M_y,Ed / L_h, โดยที่:

• f_y – ความแข็งแรงคราก (Characteristic yield strength)
• W_pl,y – โมดูลัสหน้าตัดพลาสติก
• L_h – ระยะห่างระหว่าง Plastic hinge บนคาน

ในกรณีของจุดต่อที่ไม่สมมาตร คานควรถูกกระทำโดยทั้งโมเมนต์ดัดแบบ Sagging และ Hogging และแรงเฉือนที่สอดคล้องกัน

แผ่นเหล็กของชิ้นส่วนที่กระจายพลังงานถูกยกเว้นจากการตรวจสอบ

การวิเคราะห์การโก่งเดาะ (EN)

ความต้านทานแรงของชิ้นส่วนที่บางอาจถูกกำหนดโดยการรวมกันของการวิเคราะห์การโก่งเดาะเชิงเส้นและการวิเคราะห์ไม่เชิงเส้นทางวัสดุ

มีห้าประเภทของการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยวิธี Finite Element โดยมีสมมติฐานดังต่อไปนี้:

1. วัสดุเชิงเส้น, เรขาคณิตเชิงเส้น
2. วัสดุไม่เชิงเส้น, เรขาคณิตเชิงเส้น
3. วัสดุเชิงเส้น, การสูญเสียเสถียรภาพเชิงเส้น – การโก่งเดาะ
4. วัสดุเชิงเส้น, เรขาคณิตไม่เชิงเส้นโดยใช้ความไม่สมบูรณ์
5. วัสดุไม่เชิงเส้น, เรขาคณิตไม่เชิงเส้นโดยใช้ความไม่สมบูรณ์

ขั้นตอนการออกแบบที่รวมแนวทางที่ 2 และ 3 – ความไม่เชิงเส้นทางวัสดุและการวิเคราะห์เสถียรภาพ – ถูกกล่าวถึงในบทที่ 8 ของ EN 1993-1-6 การตรวจสอบความต้านทานการโก่งเดาะโดยอิงจากผลลัพธ์ FEM ที่ได้รับอธิบายไว้ใน Annex B ของ EN 1993-1-5 ขั้นตอนนี้ใช้สำหรับโครงสร้างหลากหลายประเภท ยกเว้นเปลือกบางมากที่การวิเคราะห์เรขาคณิตไม่เชิงเส้นพร้อมความไม่สมบูรณ์เริ่มต้นมีความเหมาะสมกว่า (4 และ 5)

ขั้นตอนนี้ใช้ตัวขยายแรง α, ซึ่งได้จากผลลัพธ์ของการวิเคราะห์ FEM และช่วยให้สามารถคาดการณ์ความต้านทานหลังการโก่งเดาะของจุดต่อได้

ค่าสัมประสิทธิ์แรง α_ult,k ถูกกำหนดโดยการถึงขีดความสามารถพลาสติกโดยไม่คำนึงถึงความไม่เชิงเส้นทางเรขาคณิต การตรวจสอบขีดความสามารถพลาสติกและการกำหนด α_ult,k โดยอัตโนมัติทั่วไปได้ถูกนำไปใช้ในซอฟต์แวร์ที่พัฒนาขึ้น

ค่าสัมประสิทธิ์การโก่งเดาะวิกฤต α_cr ถูกกำหนด ซึ่งได้จากการวิเคราะห์ FEM ของเสถียรภาพเชิงเส้น โดยถูกกำหนดโดยอัตโนมัติในซอฟต์แวร์โดยใช้แบบจำลอง FEM เดียวกันกับการคำนวณ α_ult,k ควรสังเกตว่าจุดวิกฤตในแง่ของความต้านทานพลาสติกไม่จำเป็นต้องถูกประเมินในรูปแบบการโก่งเดาะวิกฤตแรก จำเป็นต้องประเมินรูปแบบการโก่งเดาะหลายรูปแบบในจุดต่อที่ซับซ้อน เนื่องจากเกี่ยวข้องกับส่วนต่างๆ ของจุดต่อ

ความชะลูดของแผ่นไร้มิติ \( \bar \lambda_p \) ของรูปแบบการโก่งเดาะที่ตรวจสอบถูกกำหนดดังนี้:

\[ \bar \lambda_p = \sqrt{\frac{\alpha_{ult,k}}{\alpha_{cr}}} \]

ค่าสัมประสิทธิ์การลดการโก่งเดาะ ρ ถูกกำหนดตาม Annex B ของ EN 1993-1-5 ค่าสัมประสิทธิ์การลดขึ้นอยู่กับความชะลูดของแผ่น เส้นโค้งการโก่งเดาะที่ใช้แสดงอิทธิพลของค่าสัมประสิทธิ์การลดต่อความชะลูดของแผ่น ค่าสัมประสิทธิ์การโก่งเดาะที่ให้ไว้ซึ่งใช้ได้กับชิ้นส่วนที่ไม่สม่ำเสมอนั้นอิงจากเส้นโค้งการโก่งเดาะของคาน การตรวจสอบอิงจากเกณฑ์การครากของ von Mises และวิธีความเค้นที่ลดลง ความต้านทานการโก่งเดาะถูกประเมินดังนี้

\[ \frac{\alpha_{ult,k} \rho}{\gamma_{M2}} \ge 1 \]

ค่าสัมประสิทธิ์การลดการโก่งเดาะ ρ ตาม EN 1993-1-5 Annex B

แม้ว่ากระบวนการดูเหมือนจะง่าย แต่มีความทั่วไป แข็งแกร่ง และสามารถทำให้เป็นอัตโนมัติได้ง่าย ข้อดีของขั้นตอนนี้คือการวิเคราะห์ FEM ขั้นสูงของจุดต่อทั้งหมด ซึ่งสามารถนำไปใช้กับเรขาคณิตทั่วไปได้ นอกจากนี้ยังรวมอยู่ในมาตรฐาน Eurocode ที่ใช้งานอยู่ การวิเคราะห์เชิงตัวเลขขั้นสูงให้ภาพรวมอย่างรวดเร็วของพฤติกรรมโดยรวมของโครงสร้างและส่วนที่วิกฤต และช่วยให้สามารถเสริมความแข็งได้อย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันความไม่เสถียร

ความชะลูดขีดจำกัด λ_p ระบุไว้ใน Annex B ของ EN 1993-1-5 และกำหนดกรณีทั้งหมดที่ต้องประเมินตามขั้นตอนก่อนหน้า ความต้านทานถูกจำกัดโดยการโก่งเดาะสำหรับความชะลูดของแผ่นที่สูงกว่า 0.7 เมื่อความชะลูดลดลง ความต้านทานถูกควบคุมโดยความเครียดพลาสติก ค่าสัมประสิทธิ์การโก่งเดาะวิกฤตขีดจำกัดสำหรับความชะลูดของแผ่นเท่ากับ 0.7 และความต้านทานการโก่งเดาะที่เท่ากับความต้านทานพลาสติกอาจได้รับดังนี้

\[ \alpha_{cr} = \frac{\alpha_{ult,k}}{\bar \lambda_p^2} = \frac{1}{0.7^2} = 2.04 \]

อิทธิพลของความชะลูดของแผ่นต่อความต้านทานพลาสติก M_ult,k และความต้านทานการโก่งเดาะ M_CBFEM แสดงในรูปด้านล่าง แผนภาพแสดงผลลัพธ์ของการศึกษาเชิงตัวเลขของแผ่นเสริมความแข็งรูปสามเหลี่ยมในจุดต่อโครงสร้างพอร์ทัลเฟรม

อิทธิพลของความชะลูดของแผ่นต่อความต้านทานของจุดต่อโครงสร้างพอร์ทัลเฟรมที่มีแผ่นเสริมความแข็งบาง

การจำแนกประเภทจุดต่อ (EN)

จุดต่อถูกจำแนกประเภทตามความแข็งของจุดต่อเป็น:

• แบบแข็ง – จุดต่อที่มีการเปลี่ยนแปลงมุมระหว่างชิ้นส่วนน้อยมากจนไม่มีนัยสำคัญ
• กึ่งแข็ง – จุดต่อที่ถือว่ามีความสามารถในการให้ความต้านทานการดัดในระดับที่เชื่อถือได้และทราบค่า
• แบบหมุนได้ – จุดต่อที่ไม่เกิดโมเมนต์ดัด

จุดต่อถูกจำแนกประเภทตาม EN 1993-1-8 – Cl. 5.2.2

• แบบแข็ง – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \ge k_b \)
• 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 โดยถือว่าความแข็งของจุดต่อเป็นเชิงเส้นจนถึง 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 จะถูกใช้ เว้นแต่ผู้ใช้จะกำหนด "ระบบค้ำยัน" ใน Code setup
• M_j,Rd – ค่าการออกแบบความต้านทานโมเมนต์ของจุดต่อ
• K_b = I_b / L_b
• K_c = I_c / L_c

การยึดแนวนอน

การเชื่อมต่อต้องได้รับการออกแบบเพื่อถ่ายแรงดึงที่เกิดจากผลอันดับสอง – เสาถูกถอดออกและพื้นทำหน้าที่เป็นเมมเบรน

จุดรองรับ

วิเคราะห์เฉพาะชิ้นส่วนเดียวและชิ้นส่วนอื่นทั้งหมดถูกยึดที่ปลาย ควรใช้เฉพาะแรงตามแนวแกนกับชิ้นส่วนที่วิเคราะห์ ดังนั้นประเภทแบบจำลองจึงถูกกำหนดเป็น N-Vy-Vz (โมเมนต์ดัดและการบิดถูกจำกัด)

การโหลด

แรงตามแนวแกนที่กระทำต่อชิ้นส่วนที่วิเคราะห์ควรกำหนดตาม EN 1993-1-7, ข้อ A.5.1:

สำหรับการยึดภายใน:

\[T_i=0.8(g_k+\psi q_k) s L \ge 75 \textrm{ kN} \]

สำหรับการยึดรอบขอบ:

\[T_p=0.4(g_k+\psi q_k) s L \ge 75 \textrm{ kN} \]

โดยที่:

• \(g_k\) – น้ำหนักบรรทุกคงที่ลักษณะเฉพาะ
• \(q_k\) – น้ำหนักบรรทุกจรลักษณะเฉพาะ
• \(s\) – ระยะห่างของการยึด
• \(L\) – ช่วงของการยึด
• \(\psi\) – ตัวประกอบที่เกี่ยวข้องในนิพจน์สำหรับการรวมผลของแรงกระทำสำหรับสถานการณ์การออกแบบอุบัติเหตุ (เช่น \(\psi_1\) หรือ \(\psi_2\) ตามนิพจน์ (6.11b) ของ EN 1990)

แบบจำลองวัสดุและการตรวจสอบ

ตาม SCI P358: Joints in steel construction: Simple Joints to Eurocode 3 – ภาคผนวก A ตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วนสำหรับการยึดแนวนอนถูกนำมาใช้ คือ \(\gamma_{Mu}\) โดยมีค่าเริ่มต้น 1.1 ซึ่งสามารถแก้ไขได้ใน Code setup ตัวประกอบความปลอดภัยนี้ใช้สำหรับแผ่นเหล็ก สลักเกลียว และรอยเชื่อมในการวิเคราะห์การยึดแนวนอน 

คาดว่าจะมีแรงและการเสียรูปสูงสุด และการออกแบบแผ่นเหล็กอ้างอิงจากความแข็งแรงสูงสุดของแผ่นเหล็ก \(f_u\) นั่นคือเหตุผลที่แบบจำลองวัสดุสำหรับการวิเคราะห์ด้วยวิธี Finite Element มีพฤติกรรมแบบยืดหยุ่นจนถึง \(f_u / \gamma_{Mu}\) ความชันของสาขาพลาสติกคือโมดูลัสความยืดหยุ่นของยัง \(E/1000\) การตรวจสอบดำเนินการที่ขีดจำกัดความเครียดพลาสติก 5%

ความต้านทานของสลักเกลียวและรอยเชื่อมคำนวณด้วย \(\gamma_{Mu}\) แทน \(\gamma_{M2}\) เมื่อใช้ค่าเริ่มต้นของตัวประกอบความปลอดภัยบางส่วน ความต้านทานแรงจะสูงกว่าประมาณ 14% เมื่อเทียบกับ ULS

สลักเกลียวอัดแรงล่วงหน้าถูกสมมติว่าเกิดการลื่นไถลและถูกตรวจสอบเป็นสลักเกลียวธรรมดาแบบขันแน่น

เอกสารอ้างอิง

EN 1993-1-7: Eurocode 1 – Actions on structures – Part 1-7: General actions – Accidental actions, CEN, 2006.

SCI P358: Joints in steel construction: Simple Joints to Eurocode 3

ECCS project FAILNOMORE workshops