1. เหตุใดการคำนวณจึงหยุดก่อนกำหนด
เกณฑ์การหยุดในแบบจำลอง 3D CSFM ทำให้การจำลองหยุดที่ขีดจำกัดที่กำหนด ดู วิธีแก้ปัญหาและอัลกอริทึมควบคุมแรงสำหรับวิธี Compatible Stress Field Method แบบ 3D ในพื้นฐานทางทฤษฎีของ IDEA StatiCa Module รายละเอียด โดยค่าเริ่มต้น ตัวเลือก "Stop at Limit Strain" จะเปิดใช้งาน และการคำนวณจะหยุดเมื่อถึงเกณฑ์ ULS บางข้อ ระบบจะตรวจสอบอัตราการใช้งานของ Concrete เหล็กเสริม และการยึดเหนี่ยวของพุก ความเครียดของ Concrete ถูกจำกัดที่ 5 % ในแรงอัด และ 7 % ในแรงดึง เพื่อให้การคำนวณลู่เข้า ความเครียดพลาสติกของเหล็กเสริมถูกจำกัดที่ 5 % ส่วนการยึดเหนี่ยวของพุกใช้ขีดจำกัดตามการเลื่อนไถล ไม่ใช่ความเค้นยึดเหนี่ยว สาเหตุอาจมีได้หลายประการ สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดคือไม่มีเหล็กเสริม ข้อผิดพลาดจากการลู่ออกอาจเกิดจากการกำหนดจุดรองรับของแบบจำลองไม่เหมาะสม ซึ่งทำให้เกิดการเสียรูปมากเกินไป อีกสาเหตุหนึ่งคือการออกแบบไม่เพียงพอสำหรับแรงกระทำที่กำหนด หรือมีแรงกระทำเกินกำลัง
2. ใน Detail สามารถใช้จุดรองรับประเภทใดได้บ้าง
ในการจัดรายละเอียดแบบ 3D จุดรองรับแบบพื้นผิวสามารถเพิ่มความแข็งเกร็งได้ในทุกทิศทาง โดยค่าเริ่มต้น จุดรองรับจะรับแรงอัดเท่านั้น (ปุ่มสีเทา) ซึ่งอาจทำให้โครงสร้าง "ลอยหลุด" เนื่องจากไม่มีความต้านทานแรงดึง หากต้องการให้รับแรงดึงได้ ให้สลับปุ่มเป็นสีขาว มีแนวทางที่แนะนำสองแบบ:
1) ใช้จุดรองรับแบบรับแรงอัดเท่านั้นตามค่าเริ่มต้นสำหรับฐานรากที่วางบนพื้นดิน แต่ต้องกำหนดน้ำหนักบรรทุกตัวเองด้วยตนเอง เนื่องจากไม่ได้ส่งออกมาจาก IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ
2) สำหรับแบบจำลองย่อย (เช่น ระเบียง เสาตอม่อ ฯลฯ) ที่มีเหล็กเสริมต่อเนื่อง ให้ใช้จุดรองรับมาตรฐานและการยึดเหนี่ยวของเหล็กเสริมต่อเนื่อง วิธีนี้จะเพิ่มข้อจำกัดแบบจุดเดียว เพื่อให้การถ่ายแรงเป็นไปอย่างถูกต้อง และหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาด เช่น การหลุดร่อนของระยะหุ้มคอนกรีตหรือการลู่ออกของแบบจำลอง หากไม่ใช้วิธีนี้ แบบจำลองอาจล้มเหลวเนื่องจากขีดจำกัดความเครียด (เช่น 7 % ในแรงดึง)
สำหรับข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับฟังก์ชันการทำงานของ Detail 3D ดู ฟังก์ชันการทำงานทั้งหมดของ Detail 3D
3. เหตุใดการปฏิบัติตามกฎการจัดรายละเอียดจึงสำคัญมาก
เหล็กเสริมที่ออกแบบควรเป็นไปตามกฎการจัดรายละเอียดตามมาตรฐาน (เช่น เหล็กเสริมเพิ่มเติมสำหรับการถ่ายแรงดึงและแรงเฉือนตาม EN 1992-4) Detail 3D ช่วยให้การไหลของแรงเป็นไปอย่างถูกต้อง คือ บริเวณรับแรงอัดใน Concrete และแรงดึงในเหล็กเสริม การเสริมเหล็กอย่างเหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็น เนื่องจาก Concrete ไม่สามารถถ่ายแรงดึงได้ กฎการจัดรายละเอียดไม่ได้ถูกตรวจสอบโดยอัตโนมัติ ผู้ใช้ต้องนำไปใช้ด้วยตนเอง และเป็นความรับผิดชอบของวิศวกรโครงสร้างที่จะเสริมเหล็กให้บล็อก Concrete อย่างถูกต้อง
4. จะจำลองการถ่ายแรงเฉือนอย่างถูกต้องได้อย่างไร
แรงเฉือนในแผ่นฐานสามารถถ่ายผ่านแรงเสียดทาน พุก หรือเดือยรับแรงเฉือนได้ แต่ใช้ได้เพียงวิธีเดียวในแต่ละครั้ง สำหรับแรงเสียดทาน ต้องลำดับ load case ให้ถูกต้อง โดยให้ใส่แรงอัด (แรงกระทำถาวร) ก่อน แล้วจึงใส่แรงเฉือน (แรงกระทำจร) หากทำไม่ถูกต้อง แผ่นฐานอาจ "ลอยหลุด"
เมื่อใช้ลำดับการให้แรงที่เหมาะสมและกำหนดสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเป็น 0.25 จะสามารถถ่ายแรงเฉือนได้ 25% ของแรงอัด สำหรับเดือยรับแรงเฉือน แรงเฉือนทั้งหมดจะถูกถ่ายผ่านเดือย แต่เดือยจะไม่ถูกตรวจสอบใน IDEA StatiCa Module รายละเอียด ให้ตรวจสอบเดือยรับแรงเฉือนใน IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อก่อน แล้วจึงนำเข้าสู่ Detail การถ่ายแรงในบล็อก Concrete เป็นไปตามเส้นทางความเค้นทั่วไป (ปีก/เอว) ตามทิศทางของแรงกระทำ สำหรับพุก ผู้ใช้สามารถกำหนดได้ว่าพุกตัวใดมีผลต่อการถ่ายแรงเฉือน อย่างไรก็ตาม พุกก็ไม่ถูกตรวจสอบแรงเฉือนใน Detail เช่นกัน ดังนั้นควรตรวจสอบกำลังของพุกใน Connection ก่อนที่จะจำลองใน Detail
5. ควรพิจารณาอะไรบ้างเมื่อส่งออกจาก Connection ไปยัง Detail
สามารถให้แรงกระทำโดยตรงกับพุก (แรงดึง แรงอัด แรงเฉือน) หรือกับแผ่นฐาน (แรงภายในทั้งหกองค์ประกอบ) พุกและแผ่นฐานถูกจำลองเป็นองค์ประกอบแยกกัน ดังนั้นต้องเปิดใช้งานการถ่ายแรงระหว่างทั้งสองด้วยตนเองผ่านข้อจำกัด
- เมื่อส่งออกแบบจำลองพุกจาก IDEA StatiCa Module การเชื่อมต่อ (เช่น ดู BIM link Connection to Detail - Eccentrically loaded anchoring) การถ่ายแรงตามแนวแกนระหว่างพุกและแผ่นฐานจะถูกปิด เพื่อหลีกเลี่ยงแรงงัดเพิ่มเติมที่ไม่ต้องการบนแผ่นฐาน
- หรืออีกวิธีหนึ่ง เมื่อสร้างแบบจำลองใหม่ตั้งแต่ต้นและให้แรงกระทำโดยตรงบนแผ่นฐาน ผู้ใช้ต้องเปิดใช้งานการถ่ายแรงตามแนวแกนและแรงเฉือนระหว่างแผ่นฐานและพุก
6. ควรกำหนดความแข็งเกร็งของแผ่นฐานเท่าใด
การกำหนดความแข็งเกร็งของแผ่นฐานให้ถูกต้องก็มีความสำคัญเช่นกัน ภาพต่อไปนี้เปรียบเทียบแบบจำลองสามแบบ:
- แผ่นฐานแบบยืดหยุ่นที่ส่งออกจาก Connection
- แผ่นฐานแบบยืดหยุ่นที่จำลองโดยตรงใน Detail 3D โดยให้แรงกระทำที่จุดเดียว
- และแผ่นฐานแบบแข็งที่เพิ่มความหนา โดยให้แรงกระทำที่จุดเดียว
ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าแผ่นแบบยืดหยุ่นที่จำลองโดยตรงใน Detail 3D ให้การกระจายความเค้นที่ไม่ถูกต้องและเกิดผลของแรงงัดที่ไม่เป็นจริง แผ่นแบบแข็งช่วยขจัดปัญหาเหล่านี้ และให้ผลลัพธ์สอดคล้องกับการส่งออกจาก Connection แรงในพุกในแบบจำลองที่หนึ่งและที่สามใกล้เคียงกัน แต่แบบจำลองที่สอง (แผ่นแบบยืดหยุ่นใน Detail 3D) ประเมินแรงในพุกสูงเกินจริงมากกว่า 30 % จึงเป็นวิธีที่ไม่ถูกต้อง ดังนั้น หากไม่ได้ส่งออกจาก Connection และให้แรงกระทำที่จุดเดียว เพื่อให้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแผ่นฐานกับ Concrete ใกล้เคียงความเป็นจริงมากที่สุด ขอแนะนำให้ใช้แผ่นฐานแบบแข็ง
7. แล้วความเค้นสัมผัสเป็นอย่างไร
ใน Connection สามารถกำหนด Contact ระหว่างแผ่นเหล็กสองแผ่นและแสดงความเค้นสัมผัสได้ อย่างไรก็ตาม มีข้อจำกัดที่ทราบกันดี (ดู ที่นี่) คือความเค้นสัมผัสระหว่างแผ่นเหล็กจะถูกละเลยระหว่างการส่งออกจาก Connection ไปยัง Detail
ข้อจำกัดนี้ส่งผลต่อแบบจำลอง Detail สองประการ:
- แรงกระทำบางส่วนหายไปทั้งหมด
- แรงกระทำที่นำเข้าไม่อยู่ในสมดุล และไม่สามารถคำนวณแบบจำลองได้ เนื่องจากแผ่นฐานเสียรูปมากและการวิเคราะห์ลู่ออก
จะแก้ไขข้อจำกัดนี้ได้อย่างไร มีสองทางเลือก:
- แก้ไขแบบจำลองในแอปพลิเคชัน Connection เพื่อไม่ให้มีการสัมผัสระหว่างแผ่นที่ก่อให้เกิดความเค้นสัมผัส การดำเนินการ End Plate, Splice และ Stiffening plate (ประเภทการป้อนข้อมูล Doubler) จะสร้างการสัมผัสโดยอัตโนมัติเบื้องหลัง!
- ลบผลของแรงกระทำที่ส่งออกจากแบบจำลอง Connection เลือกแผ่นฐานแล้วเปลี่ยน Load type เป็น Column เพิ่ม Load case ใหม่และ Load impulse, แล้วป้อนแรงภายในให้เหมือนกับในแบบจำลอง Connection
8. เหตุใดความเค้นยึดเหนี่ยวจึงเกิน 99,9 % อย่างรวดเร็ว
ในแบบจำลองส่วนใหญ่ ความเค้นยึดเหนี่ยวในพุกจะมีอัตราการใช้งานเกิน 99,9% ที่ระดับแรงดึงต่ำมาก สาเหตุสามารถดูได้จากแผนภาพความเค้น-ความเครียดของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างพุก/เหล็กเสริมกับ Concrete ดังแสดงในรูปด้านล่าง แรงยึดเหนี่ยวถึงความเค้นประลัยอย่างรวดเร็ว และการให้แรงเพิ่มเติมจะทำให้แรงยึดเหนี่ยวเกิดการเสียรูปพลาสติก หากต้องการกำหนดความเค้นยึดเหนี่ยวประลัยสำหรับพุกแบบใช้กาว ดูบทความ กำลังยึดเหนี่ยวของพุกใน Detail 3D
9. ควรจัดการการตั้งค่าตาข่ายอย่างไร
คุณภาพของตาข่ายมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจำลองแบบ 3D โดยเฉพาะปัญหาไม่เชิงเส้น เนื่องจากส่งผลโดยตรงต่อเวลาในการคำนวณ ตัวคูณตาข่ายมีค่าตั้งแต่ 0.5 ถึง 5 โดยค่าเริ่มต้นคือ 1 การใช้ตัวคูณ 5 ช่วยให้การจำลองเร็วขึ้นและช่วยระบุข้อผิดพลาดได้ แต่ผลลัพธ์อาจไม่แม่นยำ (คลาดเคลื่อนเกิน 30%) หลังจากตรวจสอบแบบจำลองแล้ว ขอแนะนำให้ใช้ตัวคูณ 1 หรือต่ำกว่าเพื่อให้ได้ความเค้นและความเครียดที่แม่นยำ ซึ่งจะใช้เวลาวิเคราะห์นานขึ้น ตาข่ายแบบหยาบ (ตัวคูณสูง) ใช้สำหรับการออกแบบเบื้องต้น ส่วนตาข่ายแบบละเอียด (ตัวคูณต่ำ) ให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำกว่าในการจำลองขั้นสุดท้าย โดยเฉพาะบริเวณรอบพุก
10. สามารถนำเข้าพุกหลายชุดได้หรือไม่
ได้ แล้วจะเกิดอะไรขึ้นหลังจากส่งออกพุกหลายชุดจาก Connection ไปยัง Detail Concrete block สองบล็อกขึ้นไปจะถูกนำเข้าสู่ Detail ตามจำนวนแผ่นฐานใน Connection โดยแผ่นฐานแต่ละแผ่นจะมี Concrete block เป็นของตนเอง ข้อจำกัดที่ทราบกันดี (ดู ข้อจำกัดที่ทราบสำหรับ Detail 3D) คือ Detail ไม่รองรับ solid block หลายบล็อก ดังนั้นผู้ใช้ต้องลบบล็อกทั้งหมดให้เหลือเพียงบล็อกเดียว และเชื่อมโยงแผ่นฐานอื่นทั้งหมดเข้ากับบล็อกนั้น จากนั้นจึงจะได้การกระจายแรงในพุกและรอยเชื่อมที่ถูกต้อง
สรุป
3D CSFM ใน IDEA StatiCa Module รายละเอียด เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการจำลองพฤติกรรมไม่เชิงเส้นของ Concrete และเหล็กเสริม ช่วยให้เป็นไปตามข้อกำหนดของ Eurocode และ ACI สามารถจัดการปฏิสัมพันธ์ของแรงยึดเหนี่ยว บริเวณรับแรงดึงและแรงอัด และการจัดวางเหล็กเสริมได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมให้โซลูชันการยึดและการถ่ายแรงที่เชื่อถือได้ เกณฑ์ต่าง ๆ ทำให้การคำนวณหยุดเมื่อถึงขีดจำกัดความเครียดวิกฤต และการจัดรายละเอียดเหล็กเสริมที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สอดคล้องกับความเป็นจริง คุณภาพของตาข่ายมีความสำคัญต่อความแม่นยำของการจำลอง โดยตาข่ายที่ละเอียดกว่าให้ความแม่นยำดีกว่า แต่ใช้เวลาวิเคราะห์นานขึ้น เหล็กเสริมเพิ่มเติม การถ่ายแรงเฉือน และการตั้งค่าการส่งออกที่ถูกต้อง ก็เป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบที่แม่นยำและเป็นไปตามมาตรฐาน
สำหรับข้อมูลโดยละเอียดเพิ่มเติม ดูเว็บินาร์ 10 Most Frequently Asked Questions for 3D Anchoring
