การตรวจสอบตามมาตรฐานของชิ้นส่วนการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก (HKG)

ความเค้นสมมูลที่ได้ (HMH, von Mises) และ ความเครียดพลาสติก ถูกคำนวณบนแผ่นเหล็ก เมื่อถึงกำลังคราก ค่าการออกแบบ $p_y$ (Cl. 3.1.2) บนแผนภาพวัสดุแบบสองเส้นตรง การตรวจสอบความเครียดพลาสติกสมมูลจะถูกดำเนินการ ค่าขีดจำกัด 5% ถูกแนะนำใน Eurocode (EN 1993-1-5 App. C, Par. C8, Note 1) ค่านี้สามารถปรับเปลี่ยนได้ใน Code setup แต่การศึกษาการตรวจสอบได้ดำเนินการสำหรับค่าที่แนะนำนี้ 

ชิ้นส่วนแผ่นเหล็กถูกแบ่งออกเป็นห้าชั้น และพฤติกรรมยืดหยุ่น/พลาสติกจะถูกตรวจสอบในแต่ละชั้น โปรแกรมจะแสดงผลลัพธ์ที่แย่ที่สุดจากทั้งหมด

ความเค้นอาจสูงกว่ากำลังคราก ค่าการออกแบบเล็กน้อย สาเหตุคือความลาดเอียงเล็กน้อยของสาขาพลาสติกของแผนภาพความเค้น-ความเครียด ซึ่งใช้ในการวิเคราะห์เพื่อปรับปรุงความเสถียรของการคำนวณ

$$p_y = \min \left \{ \frac{Y_s}{\gamma_{m1}}, \frac{U_s}{\gamma_{m2}} \right \}$$

โดยที่:

• $p_y$ – กำลังคราก ค่าการออกแบบ
• $Y_s$ – กำลังคราก ค่าลักษณะเฉพาะ
• $U_s$ – กำลังดึงต่ำสุด
• $\gamma_{m1}$ – ตัวประกอบวัสดุ (Table 4.1); ค่าเริ่มต้น $\gamma_{m1} = 1$ แก้ไขได้ใน Code setup
• $\gamma_{m2}$ – ตัวประกอบวัสดุ (Table 4.1); ค่าเริ่มต้น $\gamma_{m2} = 1.2$ แก้ไขได้ใน Code setup

รอยเชื่อมชน

รอยเชื่อมชนแบบเจาะลึกเต็มพิกัดถูกนำมาใช้ และความต้านทานของรอยเชื่อมถือว่าเท่ากับโลหะแม่ – Cl. 9.2.5.2.1.

รอยเชื่อมฟิลเลต

รอยเชื่อมฟิลเลตได้รับการออกแบบโดยวิธีการแบบง่ายตาม Cl. 9.2.5.1.6. 

$$f_w \le p_w$$

• $f_w = \sqrt{\sigma_\perp ^2 + \tau_\perp ^2 + \tau_\parallel ^2}$ – ผลรวมเวกเตอร์ของความเค้นในคอรอยเชื่อมในทุกทิศทาง
• $p_w$ – ค่าการออกแบบความแข็งแรงของรอยเชื่อมฟิลเลตที่กำหนดตาม Table 9.2a และ 9.2b; สำหรับกรณีที่ไม่ครอบคลุมใน Tables 9.2a และ 9.2b:

  • $p_w = \min \{0.5 U_e, 0.55 U_s\}$ – สำหรับลวดเชื่อม EN ที่ใช้กับเหล็ก EN
  • $p_w = 0.38 \min \{U_e, U_s\}$ – สำหรับกรณีอื่น ๆ
• $U_e$ – ความแข็งแรงดึงขั้นต่ำของลวดเชื่อม
• $U_s$ – ความแข็งแรงดึงขั้นต่ำ

ความยาวประสิทธิผลของรอยเชื่อมฟิลเลตถูกลดลงด้วย $2\cdot s$ ตาม Cl. 9.2.5.1.3 โดยที่ $s$ คือขนาดขาของรอยเชื่อมฟิลเลตซึ่งถือว่าเท่ากับ $a\cdot \sqrt{2}$.

Tables 9.2a และ 9.2b: ค่าการออกแบบความแข็งแรง $p_w$ [MPa]

ความแข็งแรงดึงขั้นต่ำเริ่มต้นของลวดเชื่อม $U_e$ [MPa]

ไดอะแกรมรอยเชื่อมแสดงความเค้นตามสูตรต่อไปนี้:

$$\sigma = \sqrt{\sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + 3 \tau_{\parallel}^2 }$$

สลักเกลียวรับแรงดึง

ความต้านทานแรงดึงของสลักเกลียวได้รับการตรวจสอบตาม Cl. 9.3.7.1 ดังนี้:

$$P_t = A_s \cdot p_t$$

โดยที่:

• $A_s$ – พื้นที่หน้าตัดรับความเค้นดึง
• $p_t$ – กำลังรับแรงดึงที่ได้จากตาราง 9.8

แรงงัดถูกนำมาพิจารณาโดยการวิเคราะห์ด้วยวิธี Finite Element

สลักเกลียวรับแรงเฉือน

ความสามารถรับแรงเฉือนของสลักเกลียวถูกกำหนดตาม Cl. 9.3.6.1.1 ดังนี้:

$$P_s = p_s \cdot A_s$$

โดยที่:

• $p_s$ – ค่าการออกแบบกำลังรับแรงเฉือนที่ได้จากตาราง 9.5
• $A_s$ – พื้นที่หน้าตัดรับแรงเฉือนที่มีประสิทธิผล; $A_s = A_t$ หากเกลียวถูกตัดผ่านโดยระนาบแรงเฉือน มิฉะนั้น $A_s$ จะถูกนำมาเป็นพื้นที่หน้าตัดของแกนสลักเกลียว
• $A_t$ – พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึง 

ตาม Cl. 9.3.6.1.6 เมื่อสลักเกลียวผ่านแผ่นรองที่มีความหนา $t_{pa}$ มากกว่าหนึ่งในสามของเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ $d$ ความสามารถรับแรงเฉือน $P_s$ ควรลดลงโดยคูณด้วยตัวประกอบลด $\beta_p$ ที่ได้จาก:

$$\beta_p = \frac{9d}{8d+3t_{pa}} \le 1$$

สลักเกลียวรับแรงดึงและแรงเฉือนร่วมกัน

การรวมกันของแรงดึงและแรงเฉือนได้รับการตรวจสอบตาม Cl. 9.3.8.1 ดังนี้:

$$\frac{F_s}{P_s} + \frac{F_{tot}}{P_t} \le 1.4$$

โดยที่:

• $F_s$ – แรงเฉือนในสลักเกลียว
• $P_s$ – ความต้านทานแรงเฉือนของสลักเกลียว
• $F_{tot}$ – แรงดึงรวมที่กระทำในสลักเกลียวรวมถึงแรงงัด
• $P_t$ – ความต้านทานแรงดึงของสลักเกลียว

สลักเกลียวรับแรงกด

ความสามารถรับแรงกดของสลักเกลียว ถูกกำหนดตาม Cl. 9.3.6.1.2 ดังนี้:

$$P_{bb} = d \cdot t_p \cdot p_{bb}$$

โดยที่:

• $d$ – เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสลักเกลียว
• $t_p$ – ความหนาของแผ่นที่เชื่อมต่อ
• $p_{bb}$ – กำลังรับแรงกดของสลักเกลียวที่ได้จากตาราง 9.6

แต่ละแผ่นได้รับการตรวจสอบแยกกันและแสดงผลที่เลวร้ายที่สุด

ความสามารถรับแรงกดของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ ถูกกำหนดตาม Cl. 9.3.6.1.3 โดยเป็นค่าต่ำสุดของต่อไปนี้:

$$P_{bs} = k_{bs} \cdot d \cdot t_p \cdot p_{bs}$$

$$P_{bs} = 0.5 \cdot k_{bs} \cdot e \cdot t_p \cdot p_{bs}$$

$$P_{bs} = 1.5 \cdot l_c \cdot t_p \cdot U_s \le 2.0 \cdot d \cdot t_p \cdot U_b$$

โดยที่:

• $k_{bs}$ – สัมประสิทธิ์รู ซึ่งกำหนดเป็น

  • สำหรับรูมาตรฐาน $k_{bs} = 1.0$
  • สำหรับรูขนาดใหญ่กว่ามาตรฐานและรูร่องสั้น $k_{bs} = 0.7$
  • สำหรับรูร่องยาว $k_{bs} = 0.5$
• $d$ – เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสลักเกลียว
• $t_p$ – ความหนาของแผ่นที่เชื่อมต่อ
• $p_{bs}$ – กำลังรับแรงกดของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ

  • สำหรับเหล็กเกรด S275, $p_{bs} = 460$ MPa
  • สำหรับเหล็กเกรด S355, $p_{bs} = 550$ MPa
  • สำหรับเหล็กเกรด S460, $p_{bs} = 670$ MPa
  • สำหรับเหล็กเกรดอื่นๆ, $p_{bs} = 0.67 (U_s+Y_s)$
• $e$ – ระยะขอบในทิศทางของแรงเฉือนวัดจากแนวกึ่งกลางของสลักเกลียว
• $l_c$ – ระยะสุทธิระหว่างขอบรับแรงกดของรูและขอบใกล้ของรูที่อยู่ติดกันในทิศทางการถ่ายแรงเดียวกัน
• $U_s$ – กำลังดึงต่ำสุดของแผ่นที่เชื่อมต่อ
• $Y_s$ – กำลังครากลักษณะเฉพาะของแผ่นที่เชื่อมต่อ
• $U_b$ – กำลังดึงต่ำสุดที่กำหนดของสลักเกลียว

ความสามารถในการรับแรงเฉือน

ความสามารถในการรับแรงเฉือนของสลักเกลียวอัดแรงถูกกำหนดตาม Cl. 9.3.6.2 ดังนี้:

$$P_{SL} = 0.9 \cdot K_s \cdot \mu \cdot P_0$$

โดยที่:

• $K_s$ – สัมประสิทธิ์รู โดยใช้ค่า

  • สำหรับรูมาตรฐาน $K_s = 1.0$
  • สำหรับรูขนาดใหญ่กว่ามาตรฐาน $K_s = 0.85$
  • สำหรับรูแบบร่อง $K_s = 0.7$
• $\mu$ – สัมประสิทธิ์การลื่นไถลระหว่างชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อจากตาราง 9.7 สามารถแก้ไขได้ใน Code setup
• $P_0$ – แรงพิสูจน์ขั้นต่ำของสลักเกลียวที่ระบุในมาตรฐานสากลหรือมาตรฐานท้องถิ่นที่เกี่ยวข้อง

การรวมกันของแรงดึงและแรงเฉือน

การรวมกันของแรงดึงและแรงเฉือนได้รับการตรวจสอบตาม Cl. 9.3.8.2 ดังนี้:

$$\frac{F_s}{P_{SL}}+\frac{F_{tot}}{0.9\cdot P_0} \le 1.0$$

โดยที่:

• $F_s$ – แรงเฉือนในสลักเกลียว
• $P_{SL}$ – ความต้านทานการลื่นไถลของสลักเกลียวอัดแรง
• $F_{tot}$ – แรงดึงรวมที่กระทำในสลักเกลียวรวมถึงแรงงัด
• $P_0$ – แรงพิสูจน์ขั้นต่ำที่ระบุของสลักเกลียวอัดแรง

Concrete รับแรงกด

Concrete รับแรงกดจะถูกตรวจสอบตาม CoP – SUoS – Cl. 9.4.1 ดังนี้:

$$\sigma \le w$$

โดยที่:

• $\sigma$ – ความเค้นอัดเฉลี่ยที่พื้นที่ประสิทธิผล $A_{eff}$ ซึ่งเป็นจุดตัดของสองพื้นที่:

  • $A_{CM}$ – พื้นที่ประสิทธิผลที่กำหนดตาม Cl. 9.4.1 สำหรับแรงอัดล้วน
  • $A_{FEM}$ – พื้นที่ใต้แผ่นฐานที่สัมผัสกับ Concrete ที่กำหนดโดย FEA
• $w = 0.6 f_{cu}$ – ความต้านทานแรงอัดของ Concrete ต่อแรงกระทำแบบเข้มข้น 
• $f_{cu}$ – กำลังอัดประลัยลักษณะเฉพาะต่ำสุดของ Concrete

พื้นที่ประสิทธิผล $A_{CM}$ คือพื้นที่ของชิ้นส่วนเหล็กรวมถึงแผ่นเสริมความแข็งที่เชื่อมกับแผ่นฐาน เพิ่มขึ้นด้วยระยะทับซ้อน $c$:

$$c = t_p \sqrt{\frac{p_{yp}}{3w}}$$

โดยที่:

• $t_p$ – ความหนาของแผ่นฐาน
• $p_{yp}$ – กำลังครากการออกแบบของแผ่นฐาน

แรงดันใต้โซนแรงอัดถือว่าสม่ำเสมอ

การถ่ายแรงเฉือน

แรงเฉือนที่แผ่นฐานถูกสมมติว่าถ่ายจากเสาไปยังฐานราก Concrete โดย:

1. แรงเสียดทานระหว่างแผ่นฐานกับ Concrete/ปูน
2. เดือยรับแรงเฉือน
3. สลักยึด

สลักยึด

แรงดึงในสลักยึดรวมถึงแรงงัดและถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์

สลักยึดไม่ได้รับการตรวจสอบในซอฟต์แวร์

สลักเกลียว

ระยะห่างขั้นต่ำของสลักเกลียวเป็นไปตาม Cl. 9.3.1.1: ระยะจากศูนย์กลางถึงศูนย์กลางของสลักเกลียวต้องมากกว่า $2.5 \cdot d$ โดยที่ $d$ คือเส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสลักเกลียว

ระยะขอบขั้นต่ำวัดจากแนวศูนย์กลางของสลักเกลียวเป็นไปตาม Table 9.3:

รอยเชื่อม

ขนาดขาขั้นต่ำของรอยเชื่อมแบบฟิลเลตได้รับการตรวจสอบตาม Table 9.1

การออกแบบตามความสามารถรับแรงไม่ได้รับการกำหนดโดยมาตรฐานฮ่องกง

จุดต่อถูกจำแนกประเภทตามความแข็งของจุดต่อเป็น:

• แข็ง – จุดต่อที่มีการเปลี่ยนแปลงมุมเดิมระหว่างชิ้นส่วนน้อยมาก
• กึ่งแข็ง – จุดต่อที่ถือว่ามีความสามารถในการให้ความต้านทานการดัดที่เชื่อถือได้และทราบค่า
• แบบหมุนได้ – จุดต่อที่ไม่พัฒนาโมเมนต์ดัด

จุดต่อถูกจำแนกประเภทตาม EN 1993-1-8 – Cl. 5.2.2

• แข็ง – $\frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \ge k_b$
• 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; ความแข็งของจุดต่อถือว่าเป็นเชิงเส้นจนถึง 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 จะถูกใช้เว้นแต่ผู้ใช้กำหนด "ระบบค้ำยัน" ใน Code setup
• M_j,Rd – ความต้านทานโมเมนต์ออกแบบของจุดต่อ
• K_b = I_b / L_b
• K_c = I_c / L_c