6.1 แบบจำลองวัสดุใน 3D วิธี Compatible Stress Field Method (AASHTO)

Concrete - ความแข็งแรง

แบบจำลอง Concrete ที่นำมาใช้สำหรับการคำนวณความแข็งแรงใน 3D วิธี Compatible Stress Field Method อ้างอิงจากสมมติฐานการออกแบบความแข็งแรงของ AASHTO LRFD ในด้านสมดุลและความเข้ากันได้ของความเครียด ตามข้อกำหนด AASHTO LRFD (2024) Article 5.6.2.1 ความแข็งแรงรับแรงดึงของ Concrete จะถูกละเว้น

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 48\qquad The stress-strain diagram of concrete for Strength analysis}}}\]

การนำ 3D วิธี Compatible Stress Field Method ไปใช้ใน IDEA StatiCa Detail ไม่ได้พิจารณาเกณฑ์การวิบัติที่ชัดเจนในแง่ของความเครียดสำหรับ Concrete ที่รับแรงอัด (กล่าวคือ หลังจากถึงจุดความเค้นสูงสุด จะพิจารณาสาขาพลาสติกที่มีค่า ε_c0 สูงสุด 5% ในขณะที่ AASHTO LRFD (2024) Article 5.6.2.1 กำหนดให้ความเครียดสูงสุดน้อยกว่า 0.3%) การลดความซับซ้อนนี้ไม่อนุญาตให้ตรวจสอบความสามารถในการเสียรูปของโครงสร้างที่วิบัติจากแรงอัด อย่างไรก็ตาม ความแข็งแรงจะถูกทำนายได้อย่างถูกต้องเมื่อพิจารณาการเพิ่มขึ้นของความเปราะของ Concrete ตามความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้น โดยใช้ตัวประกอบลด \(\eta_{fc}\) ที่กำหนดไว้ใน fib Model Code 2010 ดังนี้:

\[f'_{c,lim}=\alpha_{1}\cdot\phi_{c}\cdot \eta _{fc}\cdot f'_{c}\]

\[{\eta _{fc}} = {\left( {\frac{{30}}{{{f'_{c}}}}} \right)^{\frac{1}{3}}} \le 1\]

โดยที่:

α₁ คือตัวประกอบลดความแข็งแรงรับแรงอัดของ Concrete ที่กำหนดไว้ใน AASHTO LRFD (2024) Article 5.6.2.2 เมื่อใช้แผนภาพความเค้น-ความเครียดแบบพาราโบลา-สี่เหลี่ยม จำเป็นต้องลดความเค้นอัดสูงสุดด้วยตัวประกอบนี้ ซึ่งจะเฉลี่ยการกระจายความเค้นในบริเวณรับแรงอัดในลักษณะที่ทำให้ความแข็งแรงรับแรงอัดที่ได้น้อยกว่าหรือเท่ากับความแข็งแรงรับแรงอัดที่คำนวณโดยใช้แผนภาพความเค้น-ความเครียดที่มีสาขาพลาสติกลดลง.

Φ_c คือตัวประกอบลดความแข็งแรงสำหรับ Concrete ค่าเริ่มต้นกำหนดตาม AASHTO LRFD (2024) Article 5.5.4.2

f'_c คือความแข็งแรงรับแรงอัดของ Concrete แบบทรงกระบอก (หน่วยเป็น MPa สำหรับการกำหนด \( \eta_{fc} \))

เหล็กเสริม

พิจารณาแผนภาพความเค้น-ความเครียดแบบ elasto-plastic สมบูรณ์ที่มีจุดครากที่กำหนดไว้สำหรับเหล็กเสริมที่ไม่ได้อัดแรง ดู AASHTO LRFD (2024) Article 5.4.3 การกำหนดแผนภาพนี้ต้องการเพียงคุณสมบัติพื้นฐานของเหล็กเสริมเท่านั้น ได้แก่ ความแข็งแรงและโมดูลัสความยืดหยุ่น

แผนภาพความเค้น-ความเครียดของเหล็กเสริมสามารถกำหนดโดยผู้ใช้ได้เช่นกัน แต่ในกรณีนี้ไม่สามารถสมมติผลของการเสริมความแข็งจากแรงดึงได้ 

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 49 \qquad Stress-strain diagram of reinforcement}}}\]

โดยที่:

Φ_s คือตัวประกอบลดความแข็งแรงสำหรับเหล็กเสริม โดยค่าเริ่มต้นกำหนดตาม AASHTO LRFD (2024) Article 5.5.4.2

f_y คือความแข็งแรงจุดครากของเหล็กเสริม

E_s โมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กเสริม

10% ถูกเลือกเป็นความเครียดขีดจำกัดที่การคำนวณจะหยุด ซึ่งถือว่าปลอดภัยตาม ASTM A955/A955M-20c Article 7

การเสริมความแข็งจากแรงดึง (Fig. 50)  จะถูกคำนึงถึงโดยอัตโนมัติโดยการปรับความสัมพันธ์ความเค้น-ความเครียดของเหล็กเสริมเปลือยที่ป้อนเข้า เพื่อให้สะท้อนถึงความแข็งเฉลี่ยของเหล็กเสริมที่ฝังอยู่ใน Concrete (ε_m)

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 50\qquad Scheme of tension stiffening.}}}\]