การยึดโครงถัก - เคล็ดลับและเทคนิค

เกี่ยวกับโครงสร้างโครงถัก

แบบจำลองโดยรวมส่วนใหญ่ประกอบด้วยชิ้นส่วนโครงถักที่รับได้เฉพาะแรงดึง/แรงอัดเท่านั้น หมายความว่าการดัดและแรงเฉือนในชิ้นส่วนถูกระงับอย่างสมบูรณ์ จากมุมมองของวิธี Finite Element เมทริกซ์ความแข็งถูกครอบงำด้วยพจน์แนวแกน ซึ่งกำจัด DOF (องศาอิสระ) ของการดัดและแรงเฉือนออกไป

•  แปลงการดัดเป็นแรงแนวแกน
•  เพิ่มอัตราการใช้งานวัสดุให้สูงสุด
•  กำหนดเส้นทางการถ่ายแรงที่ชัดเจน
•  รองรับช่วงพาดยาว
•  ลดความซับซ้อนในการประเมินเสถียรภาพ

แบบจำลองโดยรวม 

ระบบโครงถักยื่นถูกยึดติดกับเสาคอนกรีตชิ้นส่วนสำเร็จรูป โครงสร้างโครงถักเชื่อมต่อกับคานผ่านการเชื่อมต่อแบบหมุนได้คู่หนึ่ง แรงทั้งหมดถ่ายผ่านพุกในแรงดึงและแรงเฉือน และคอนกรีตภายใต้แรงอัด

01) แบบจำลองโครงถักโดยรวมและเส้นทางการถ่ายแรงที่ชัดเจน

Checkbot 

โครงสร้างประเภทนี้ถูกนำเข้าสู่ Checkbot โดยมี Node คู่หรือหลาย Node ที่โดยธรรมชาติแล้วไม่สามารถส่งออกไปยัง IDEA StatiCa Connection เป็นชุดได้ ในขั้นตอนแรก Node ของคอร์ดบนจะถูกลบออก ชิ้นส่วนคอร์ดบนจะไม่เกี่ยวข้องกับ Node ที่มีอยู่ใดๆ และต้องเชื่อมต่อกับ Node ของคอร์ดล่าง ซึ่งรวมชิ้นส่วนแนวทแยงและคอร์ดล่างเข้าด้วยกัน เมื่อกระบวนการเสร็จสมบูรณ์ ชิ้นส่วนทั้งหมดจะถูกรวมไว้ภายใต้ Node หลักเดียว ซึ่งเปิดทางให้ควบคุมชิ้นส่วนหลายชิ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นด้วยการประกอบแบบ offset

02) แบบจำลอง Checkbot + การรวมชิ้นส่วนเข้าสู่ Node เดียว

IDEA StatiCa Connection

แบบจำลองที่สร้างขึ้นประกอบด้วยลำดับของโปรไฟล์ L คู่ คอร์ดบนและล่างของโครงถักเชื่อมต่อกับเสาชิ้นส่วนสำเร็จรูปผ่านแผ่นรองคอนกรีตเทในที่ เสริมด้วยแผ่นฐานและแผ่น Gusset ที่เชื่อมไว้ล่วงหน้าเพื่อให้การประกอบในสถานที่ก่อสร้างเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ

03) คำอธิบายแบบจำลองการยึดที่ออกแบบ

ในการวิเคราะห์โดยรวม โดยทั่วไปแรงแนวแกนจะถูกสมมติให้กระทำผ่านจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัด อย่างไรก็ตาม หากกลุ่มสลักเกลียวในการเชื่อมต่อจริงไม่ได้อยู่ในแนวเดียวกับจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัด จะเกิดความเยื้องศูนย์ขึ้น ความเยื้องศูนย์นี้ก่อให้เกิดโมเมนต์ดัดรองในชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ

ผลกระทบดังกล่าวไม่ถูกจับในแบบจำลอง FEA โดยรวมมาตรฐาน เว้นแต่จะมีการสร้างแบบจำลองรูปทรงเรขาคณิตของการเชื่อมต่อและการนำแรงเข้าอย่างชัดเจน ในทางปฏิบัติ โมเมนต์เพิ่มเติมจากความเยื้องศูนย์ของแรงแนวแกนแสดงออกมาเป็นความเค้นดัดที่เพิ่มขึ้น ซึ่งต่อมาส่งผลต่อการประเมินความเค้น von Mises ขั้นสุดท้ายในการประเมินการเชื่อมต่อโดยละเอียด

สำหรับการกำหนดค่าโครงถักที่ตรวจสอบ ข้อจำกัด N–Vy–Vz ให้การแสดงแทนการถ่ายแรงที่สมจริงกว่า คำกล่าวนี้ไม่ได้มีเจตนาเป็นคำแนะนำสากลสำหรับระบบโครงถักทั้งหมด แต่เป็นข้อสรุปเฉพาะสำหรับการจัดเรียงโครงสร้างนี้

ข้อจำกัดเหล่านี้ระงับการเสียรูปเชิงหมุนที่จุดต่อ ส่งผลให้เกิดโมเมนต์ปฏิกิริยาตกค้าง นอกจากนี้ แนวทแยงแนวตั้งยังยับยั้งการดัดของคอร์ด เสริมสมมติฐานที่ว่าข้อจำกัด N–Vy–Vz สะท้อนพฤติกรรมการเชื่อมต่อจริงในกรณีนี้ได้ดีกว่า

จากมุมมองกลศาสตร์การเชื่อมต่อ เงื่อนไขขอบเขตนี้จึงถือว่าใกล้เคียงกับความเป็นจริงทางกายภาพมากกว่า

04) คอร์ดและแนวทแยงที่มีข้อจำกัด

แบบจำลองเส้นลวดแสดงให้เห็นวิถีของแรงและเส้นจุดศูนย์ถ่วงของแต่ละหน้าตัด

05) แบบจำลองเส้นลวดและเส้นทางการถ่ายแรงที่ชัดเจน

รูปร่างที่เสียรูปและการแสดงภาพความเค้นให้ข้อมูลเชิงลึกและการตรวจสอบเบื้องต้นว่าแรงถูกนำไปใช้อย่างถูกต้องหรือไม่ แรงดึงในคอร์ดบนและแรงอัดในคอร์ดล่างบ่งชี้ว่าแบบจำลองทดแทนทำงานได้ดี

06) การตรวจสอบตามมาตรฐานและรูปร่างที่เสียรูป

ปฏิสัมพันธ์ของแรงไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาในบล็อกคอนกรีตเนื่องจากสมมติฐานที่ลดความซับซ้อนซึ่งใช้ได้กับตัวกลางคอนกรีตใน Connection app อัตราการใช้งานอยู่ที่เพียง 38% และการตรวจสอบพุกไม่ผ่าน เหตุใดจึงเกิดเหตุการณ์นี้?

FYI:

กลุ่มพุกที่แผ่นฐานแยกกันมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันในบล็อกคอนกรีตเดียว ซึ่งอยู่นอกขอบเขตของมาตรฐานสำหรับการออกแบบการยึด การแตกร้าวของคอนกรีตในแรงดึงและการงัดออกของคอนกรีตไม่ได้รับการตรวจสอบ การวิบัติของขอบคอนกรีตไม่ได้รับการตรวจสอบ (CEB-FIB: Bulletin 58 - Design of anchorages in concrete (2011) – Chapter 1.2: Figure 1.2-8 and Figure 1.2-9) . 

ระบบนำทางผู้ใช้ไปยังการตรวจสอบตามมาตรฐาน 3D Detail เนื่องจากมาตรฐานมีข้อมูลไม่เพียงพอสำหรับการตั้งค่าที่กล่าวถึงข้างต้น

07) เหตุใดจึงไม่ผ่านการตรวจสอบพุก?

ควรตรวจสอบการโก่งเดาะเสมอเมื่อตรวจสอบการเชื่อมต่อ รูปแบบโหมดและปัจจัยการโก่งเดาะถูกให้ไว้เป็นตัวบ่งชี้ระยะขอบความปลอดภัย และสามารถระบุโหมดที่มีแนวโน้มจะไม่เสถียรก่อนได้ 

สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์การโก่งเดาะเชิงเส้น ซึ่งการสัมผัสระหว่างแผ่น Gusset และผนังของหน้าตัด L คู่จะเปิดออก

การสัมผัสแบบเปิด (ช่องว่าง):

หากแผ่นถูกแยกออกในสภาวะสมดุล:

• การสัมผัสไม่ทำงาน
• ไม่มีการเพิ่มส่วนสนับสนุนความแข็ง
• พื้นผิวเคลื่อนที่อย่างอิสระในโหมดการโก่งเดาะ

ผลกระทบต่อการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็กในทางปฏิบัติ:

ในการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็กหลายแห่ง:

• แผ่น Gusset
• เหล็กฉาก
• รูสลักเกลียว
• แผ่นรอง

การสัมผัสทำงานเพียงบางส่วนในสภาวะสมดุล

ดังนั้น ใน LBA:

• เฉพาะบริเวณที่ถูกอัดในปัจจุบันเท่านั้นที่มีส่วนสนับสนุนความแข็ง
• การสัมผัสที่อาจเกิดขึ้นในอนาคตถูกละเว้น

สิ่งนี้อาจนำไปสู่:

• การทะลุผ่านเฉพาะที่ใน eigenmodes
• โหมดการโก่งเดาะที่ยืดหยุ่นเกินไป
• รูปแบบการเสียรูปที่ไม่สมจริง

นี่ไม่ใช่ข้อบกพร่อง — แต่เป็นข้อจำกัดพื้นฐานของการโก่งเดาะแบบ eigenvalue ที่มีการสัมผัส

08) โหมดการโก่งเดาะเชิงเส้นและปัจจัยวิกฤต

IDEA StatiCa 3D Detail

เพื่อปิดวงจรการออกแบบและบรรลุผลลัพธ์ที่น่าพอใจสำหรับทุกองค์ประกอบ รวมถึงเสาคอนกรีตชิ้นส่วนสำเร็จรูป จำเป็นต้องคำนึงถึงการจัดวางเหล็กเสริมที่มีอยู่และประเมินระบบโดยพิจารณาปฏิสัมพันธ์ระหว่างพุกและเหล็กเสริม

กลไกการถ่ายแรงไม่ได้สิ้นสุดที่แผ่นฐาน แรงในพุกต้องถูกกระจายเข้าสู่ชิ้นส่วนคอนกรีตเสริมเหล็กผ่านแรงยึดเหนี่ยว การจำกัด และการทำงานแบบแบบจำลองค้ำยันและตัวดึง ดังนั้น เหล็กเสริมจะต้องถูกรวมไว้ในแบบจำลองการตรวจสอบอย่างชัดเจน

การใช้ลิงก์ BIM จาก IDEA StatiCa Connection ทำให้การถ่ายโอนข้อมูลเป็นไปอย่างตรงไปตรงมาและมีประสิทธิภาพ สามารถนำเข้าข้อมูลต่อไปนี้ได้โดยตรง:

• รูปทรงเรขาคณิตของเสาคอนกรีต
• การกำหนดค่าแผ่นฐานและพุก
• แรงที่เกิดขึ้นในพุกและรอยเชื่อม

สิ่งนี้เร่งเส้นทางสู่การตรวจสอบตามมาตรฐานขั้นสุดท้ายได้อย่างมีนัยสำคัญ

อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้การประเมินที่สอดคล้องกับฟิสิกส์ องค์ประกอบที่จำเป็น โดยเฉพาะการจัดวางเหล็กเสริมและเงื่อนไขขอบเขตที่สมจริง จะต้องถูกกำหนดในแบบจำลอง 3D Detail (วิธี Compatible Stress Field Method) เฉพาะเมื่อนั้นเท่านั้นจึงจะสามารถประเมินพฤติกรรมร่วมของคอนกรีตและเหล็กเสริมได้อย่างถูกต้อง และประเมินโหมดการวิบัติแบบเปราะ (เช่น การแตกร้าวของคอนกรีต) ในบริบทของระบบที่มีเหล็กเสริมได้

ระบบสนามเวกเตอร์แรงที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งได้มาจาก connection app รับประกันการกระจายความเค้นที่มีความหมายใต้แผ่นฐาน 

09) เหล็กเสริม เงื่อนไขขอบเขต + การกระจายแรง

จำเป็นต้องทำการตรวจสอบเบื้องต้นและการตรวจสอบด้วยสายตาเพื่อให้แน่ใจว่าแบบจำลองทำงานตามที่คาดหวัง การไหลของความเค้นอัดแสดงพฤติกรรมที่คาดหวัง และความเค้นในเหล็กเสริมรับประกันความปลอดภัยของการออกแบบ 

10) การตรวจสอบสรุป การไหลของความเค้น

รูปร่างที่เสียรูปควรเป็นผลลัพธ์แรกที่ใช้ตรวจสอบความถูกต้องของเงื่อนไขขอบเขต รูปร่างที่เสียรูปแสดงให้เห็นพฤติกรรมที่คาดการณ์ไว้

11) สภาวะความเค้นของพุก รูปร่างที่เสียรูป

บทสรุปและข้อสรุปสำคัญ

แบบจำลองโครงถัก = การทำให้เป็นอุดมคติแนวแกน
มีประสิทธิภาพสำหรับการไหลของแรงโดยรวม (แรงดึง/แรงอัดเท่านั้น) แต่ผลกระทบของการดัดและแรงเฉือนถูกระงับและต้องได้รับการแก้ไขที่ระดับการเชื่อมต่อ

สมมติฐานจุดศูนย์ถ่วงมีความสำคัญอย่างยิ่ง
การไม่ตรงแนวระหว่างกลุ่มสลักเกลียวและจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดก่อให้เกิดการดัดรองที่ไม่ถูกจับในการวิเคราะห์ FEA โดยรวม สิ่งนี้จะต้องได้รับการตรวจสอบในการออกแบบการเชื่อมต่อโดยละเอียด

เงื่อนไขขอบเขตกำหนดความเป็นจริง
สำหรับกรณีนี้ ข้อจำกัด N–Vy–Vz สะท้อนพฤติกรรมของจุดต่อได้ดีกว่า การยับยั้งการหมุนและการทำงานของแนวทแยงมีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญต่อการตอบสนองของคอร์ด

การตรวจสอบพุกในคอนกรีตล้วน/คอนกรีตไม่เสริมเหล็กเป็นแบบอนุรักษ์นิยม
สมมติฐานของมาตรฐานที่ลดความซับซ้อนอาจบ่งชี้ถึงการวิบัติ ความสามารถรับแรงที่แท้จริงขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของเหล็กเสริมและการกระจายแรงในชิ้นส่วนคอนกรีต

เหล็กเสริมปิดวงจร
เส้นทางการถ่ายแรงดำเนินต่อเนื่องเกินแผ่นฐาน เฉพาะแบบจำลอง 3D Detail (วิธี Compatible Stress Field Method) ที่มีเหล็กเสริมและเงื่อนไขขอบเขตที่สมจริงเท่านั้นที่สามารถจับพฤติกรรมร่วมและป้องกันโหมดการวิบัติแบบเปราะได้

ตรวจสอบรูปร่างที่เสียรูปเสมอ
หากการเสียรูปสอดคล้องกับสัญชาตญาณโครงสร้าง แบบจำลองมีแนวโน้มสะท้อนพฤติกรรมทางกายภาพได้อย่างถูกต้อง