มาตรฐาน Eurocode ได้กำหนดวิธีการวิบัติของพุกและฐานรากคอนกรีตไว้หลายวิธี และแบ่งย่อยตามประเภทของแรงกระทำ ใน IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ เราสามารถประเมินพุกได้จนถึงขณะนี้ แต่มีข้อจำกัดบางประการ ทำให้ต้องทำการประเมินด้วยตนเอง
ในขณะเดียวกัน ไม่สามารถคำนึงถึงเหล็กเสริมสำหรับ Concrete block ได้ แต่สิ่งนี้กำลังเปลี่ยนไปด้วย IDEA StatiCa Detail 3D ซึ่งเพิ่มความเป็นไปได้มากขึ้น IDEA StatiCa Detail 3D ไม่ได้เสนอการประเมินตามที่เราคุ้นเคยในมาตรฐานที่กำหนดไว้สำหรับ Plain concrete อย่างไรก็ตาม ด้วยการวิเคราะห์ FE เราสามารถยืนยันได้ว่า Concrete เสริมเหล็กจะสามารถรองรับแรงที่กำหนดได้ และในที่นี้จะป้องกันการวิบัติของ Concrete ซึ่งจะสอดคล้องกับเงื่อนไขเหล่านั้น Application เหล่านี้ทำงานเป็นอิสระจากกันและสามารถใช้แยกกันได้ แต่ด้วยการเชื่อมโยงระหว่าง Connection และ Detail ก็สามารถใช้ Detail เพียงอย่างเดียวเป็นการคำนวณเสริมได้เช่นกัน
ตอนนี้ เรามาดูเงื่อนไขของ Eurocode ทีละข้อ และความเป็นไปได้ที่ Application เหล่านี้มอบให้เรากันเถอะ
แรงดึง
Eurocode แบ่งประเภทแรงกระทำแรก (แรงดึง) ออกเป็น 6 กรณีที่เป็นไปได้ของการวิบัติของพุกหรือ Concrete block (a, b, c, d, e, f) และอีก 2 กรณีสำหรับฐานรากเสริมเหล็ก (g, h)
รูปด้านล่างแสดงแผนผังว่ารูปแบบการวิบัติใดที่คุณสามารถประเมินได้ด้วย Application Connection และพฤติกรรมใดที่สามารถครอบคลุมได้โดยการใช้ Concrete เสริมเหล็ก และดังนั้นจึงใช้การวิเคราะห์ใน Detail IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ ใช้สูตรเชิงประจักษ์จาก Eurocode ( EN 1992-4-7.2.1) สำหรับการออกแบบพุก (CBFEM) ในขณะที่ IDEA StatiCa Module รายละเอียด อ้างอิงจากวิธี Finite Element ทั้งหมด (3D CSFM) ดังนั้นตัวเลือกการประเมินบางส่วนจึงซ้อนทับกันในทั้งสอง Application แต่ใช้วิธีที่แตกต่างกันเสมอ
ด้วยลักษณะของวิธีการที่นำมาใช้ในซอฟต์แวร์ มีเพียง Plain concrete เท่านั้นที่สามารถพิจารณาได้ใน Connection ในขณะที่ มีเพียงฐานราก Concrete เสริมเหล็กเท่านั้นที่สามารถพิจารณาได้ใน Detail
สมมติฐานหลักและข้อจำกัดของการวิเคราะห์สำหรับ IDEA StatiCa Detail 3D ได้กล่าวถึงในบทความ Known Limitations
a) การวิบัติของเหล็ก
การวิบัติของเหล็กของพุกที่รับแรงดึงเพียงอย่างเดียว ได้รับการตรวจสอบในทั้งสอง Application ความต้านทานแรงดึงของพุกถูกตรวจสอบใน Connection ตามสูตรต่อไปนี้:
ใน Detail พุกจะถูกตรวจสอบตาม Eurocode ที่เลือกไว้ (1992-4 หรือ 1993-1-8) ใน Project Settings พฤติกรรมนี้ใช้ได้ตั้งแต่เวอร์ชัน 25.1.1
ในเวอร์ชันเก่ากว่า พุกจะถูกตรวจสอบเหมือนเหล็กเสริมทั่วไป โดยอิงจากแผนภาพความเค้น-ความเครียดที่กำหนดไว้สำหรับวัสดุแต่ละชนิด โดยใช้ค่าความเครียดขีดจำกัดสูงสุด 5% (คำนวณจากผลของการเสริมความแข็งจากแรงดึง อ่านเพิ่มเติมใน Theoretical Background)
b) การวิบัติแบบกรวย Concrete
การวิบัติแบบกรวย Concrete สามารถตรวจสอบได้ใน Connection อย่างไรก็ตาม ใน Connection Application สามารถพิจารณาได้เฉพาะPlain concreteเท่านั้น
ดังนั้น ในกรณีที่กรวย Concrete เกิดการวิบัติ ควรดำเนินการต่อไปยัง IDEA StatiCa Detail ซึ่งมีการวิเคราะห์ของ Concrete block เสริมเหล็กทั้งหมด กำลังรับแรงดึงของ Concrete ถูกละเลยแบบระมัดระวัง (conservative) ซึ่งหมายความว่ากำลังรับน้ำหนักสำหรับการวิบัติแบบกรวยนั้นถูกกำหนดในระดับที่มากพอสมควรโดยปริมาณเหล็กเสริมที่กำหนด ในรูปด้านล่าง คุณจะเห็นทิศทางของความเค้นหลักที่บ่งบอกรูปร่างของกรวยที่กล่าวถึงข้างต้น ในส่วนด้านขวา คุณจะเห็นค่าความเค้นของ Concrete ซึ่งได้รับการประเมินด้วยค่าขีดจำกัด
c) การวิบัติแบบดึงหลุด (Pull-out)
การตรวจสอบตามมาตรฐานนี้มีใน Connection เฉพาะบางกรณีเท่านั้น (ดูรูปแรกในบทความนี้) จำเป็นต้องมีการประเมินเพิ่มเติมสำหรับพุกกลไกแบบติดตั้งภายหลัง
ใน Detail สามารถตั้งค่าสิ่งที่เรียกว่าพุกแบบยึดเหนี่ยว (adhesive anchors)และระบุกำลังยึดเหนี่ยวเชิงออกแบบตามพารามิเตอร์ทางเทคนิคของพุกนั้นๆ ได้ จากนั้นพุกจะได้รับการตรวจสอบโดยอิงจากพารามิเตอร์เหล่านี้ (ใช้ได้เฉพาะกับ Concrete เสริมเหล็กเท่านั้น)
d) การวิบัติแบบผสมของการดึงหลุดและ Concrete ของตัวยึดแบบกาว
การวิบัติแบบนี้สามารถตรวจพบได้เฉพาะใน Detail เท่านั้น ซึ่งความเค้นของ Concrete และบริเวณยึดเหนี่ยวจะถูกประเมินโดยใช้ 3D CSFM กลไกการวิบัติแบบผสมของการดึงหลุดและ Concrete นี้ใน Detail อิงตามหลักการที่กำหนดไว้ข้างต้น และการประเมินเป็นส่วนหนึ่งของการตรวจสอบกำลังรับแรงของ Concrete และการยึดเหนี่ยว (ใช้ได้เฉพาะกับ Concrete เสริมเหล็กเท่านั้น)
e) การวิบัติแบบแตกร้าวของ Concrete (Splitting)
ไม่สามารถประเมินได้ใน Connection สำหรับ Detail การวิบัติแบบ Splitting มักเป็นปัญหาของ Plain concrete ซึ่งการใช้เหล็กเสริมจะป้องกันไม่ให้เกิดขึ้น ในขณะเดียวกัน คุณสามารถเห็นความเค้นและความเครียดของทั้งเหล็กเสริมภายใต้แรงอัดหรือแรงดึง และ Concrete ภายใต้แรงอัดได้ใน Detail application
f) การวิบัติแบบระเบิดของ Concrete (Blow-out)
สำหรับ Plain concrete สามารถทำการตรวจสอบตามมาตรฐานเชิงประจักษ์ตาม Eurocode ใน Connection ได้
สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างเสริมเหล็ก สามารถใช้ Detail ได้ การวิบัติแบบระเบิดของ Concrete ถูกครอบคลุมอยู่ในการวิเคราะห์กำลังรับแรงของ Concrete โดยที่ความเค้นดึงจะถูกถ่ายโอนโดยเหล็กเสริมเท่านั้น (ตามที่ได้กล่าวถึงหลายครั้งข้างต้น)
การตรวจสอบเพิ่มเติมสำหรับ Concrete block เสริมเหล็ก:
สำหรับฐานรากเสริมเหล็ก จำเป็นต้องมีการประเมินเหล็กเสริมเพิ่มเติม การวิบัติของเหล็กเสริมและการวิบัติของการยึดเหนี่ยวของเหล็กเสริม เป็นส่วนหนึ่งของการประเมินเหล็กเสริมใน Detail
g) การวิบัติของเหล็กเสริม
h) การวิบัติของการยึดเหนี่ยวของเหล็กเสริม
แรงเฉือน
Eurocode แบ่งประเภทแรงกระทำที่สอง (แรงเฉือน) ออกเป็น 4 กรณีที่เป็นไปได้ของการวิบัติของพุกหรือ Concrete block (a, b, c, d) และอีก 2 กรณีสำหรับฐานรากเสริมเหล็ก (e, f)
รูปด้านล่างแสดงแผนผังว่ารูปแบบการวิบัติใดที่คุณสามารถประเมินได้ด้วย Connection application และพฤติกรรมใดที่สามารถครอบคลุมได้โดยการใช้ Concrete เสริมเหล็ก และดังนั้นจึงใช้การวิเคราะห์ใน Detail IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ ใช้สูตรเชิงประจักษ์จาก Eurocode ( EN 1992-4-7.2.2) สำหรับการออกแบบพุก (CBFEM) การวิบัติทุกประเภทที่เกิดจากแรงเฉือนสามารถครอบคลุมได้ใน Connection application
ใน IDEA StatiCa Detail 3D แรงเฉือนสามารถถ่ายโอนได้โดยแรงเสียดทาน พุก หรือเดือยรับแรงเฉือน สิ่งสำคัญที่ต้องกล่าวคือมีเพียงฐานรากเท่านั้นที่ได้รับการประเมิน ชิ้นส่วนเหล็กอื่นๆ (เช่น เดือยรับแรงเฉือน รอยเชื่อม) จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบใน Connection หรือที่อื่น อีกครั้งหนึ่งที่ต้องเน้นย้ำว่ามีเพียง Concrete เสริมเหล็กเท่านั้นที่จำเป็น
a) การวิบัติของเหล็กโดยไม่มีระยะแขนคันโยก (lever arm)
การวิบัติของเหล็กโดยไม่มีระยะแขนคันโยกของพุกที่รับแรงเฉือน ได้รับการตรวจสอบใน Connection ความต้านทานแรงเฉือนของพุกถูกตรวจสอบใน IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ ตามสูตรต่อไปนี้:
ใน Detail พุกจะถูกตรวจสอบอีกครั้งตาม Eurocode ที่เลือกไว้ (1992-4 หรือ 1993-1-8) ใน Project Settings พฤติกรรมนี้ใช้ได้ตั้งแต่เวอร์ชัน 25.1.1 การประเมินนี้ไม่สามารถทำได้ใน Detail สำหรับเวอร์ชันเก่ากว่านี้
b) การวิบัติของเหล็กโดยมีระยะแขนคันโยก (lever arm)
การวิบัติของเหล็กโดยมีระยะแขนคันโยกของพุกที่รับแรงเฉือน ได้รับการตรวจสอบเฉพาะใน Connection เท่านั้น ความต้านทานแรงเฉือนของพุกถูกตรวจสอบใน IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ ตามสูตรต่อไปนี้:
ไม่สามารถทำการประเมินนี้ได้ใน Detail
c) การวิบัติแบบ Concrete pry-out
การวิบัติแบบ Concrete pry-out ของพุกที่รับแรงเฉือน ได้รับการตรวจสอบเฉพาะใน Connection เท่านั้น ความต้านทานแรงเฉือนของพุกถูกตรวจสอบใน IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ ตามสูตรต่อไปนี้:
จากนั้นจึงทำการประเมินกำลังรับแรงเฉือนของ Concrete ผ่านแผ่นฐานใน Detail application
d) การวิบัติแบบขอบ Concrete
การวิบัติแบบขอบ Concrete ของพุกที่รับแรงเฉือน ได้รับการตรวจสอบใน Connection เฉพาะสำหรับ Plain concrete เท่านั้น ความต้านทานแรงเฉือนของพุกถูกตรวจสอบใน IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ ตามสูตรต่อไปนี้:
การวิบัติแบบขอบ Concrete สามารถตรวจสอบได้ใน Detail (เฉพาะ Concrete เสริมเหล็กเท่านั้น)
การตรวจสอบเพิ่มเติมสำหรับ Concrete block เสริมเหล็ก:
สำหรับฐานรากเสริมเหล็ก จำเป็นต้องมีการประเมินเหล็กเสริมเพิ่มเติม การวิบัติของเหล็กและการยึดเหนี่ยวของเหล็กเสริม เป็นส่วนหนึ่งของการประเมินเหล็กเสริมใน IDEA StatiCa Detail
e) การวิบัติของเหล็กของเหล็กเสริมเพิ่มเติม
f) การวิบัติของการยึดเหนี่ยวของเหล็กเสริมเพิ่มเติม
สรุป
ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดสามารถพบได้ในตัวอย่างเช่น การยึดพุกใกล้ขอบและกรณีอื่นๆ ที่ Plain concrete ไม่สามารถรองรับแรงที่กำหนดได้ โปรดทราบว่า พุกและเดือยรับแรงเฉือนจำเป็นต้องได้รับการประเมินเพิ่มเติมใน Connection แต่เมื่อใช้ร่วมกัน เครื่องมือซอฟต์แวร์ทั้งสองนี้จะให้แนวทางแก้ไขที่ครอบคลุม
เนื่องด้วยวิธีการและลักษณะการออกแบบของ Application Detail application จึงเหมาะสำหรับฐานรากเสริมเหล็กเท่านั้น