Robbins Engineering ก่อตั้งในปี 2004 ที่เมือง Little Rock รัฐ Arkansas ได้ออกแบบอาคารผู้โดยสาร FBO (Fixed Base Operator) และโรงเก็บเครื่องบินสำหรับลูกค้าการบินธุรกิจที่สนามบินระดับความสูงสูงซึ่งมีความเร็วลมระดับพายุเฮอริเคน
ส่วนที่โดดเด่นที่สุดของโครงการพิเศษนี้คือโครงถักโค้งที่มีช่วงโล่ง 132 ฟุต รองรับหลังคาคลุมสำหรับเครื่องบินที่มีความสูง 40 ฟุต
โครงสร้างและการออกแบบ
หลังคาคลุมได้รับการออกแบบเป็นโครงสร้างสำหรับให้เครื่องบินเข้ามาจอดเพื่อขึ้นและลงผู้โดยสาร แต่โครงสร้างประเภทนี้มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่และรับแรงหลักจากลม
ทีมออกแบบได้พิจารณาหลายทางเลือกก่อนตัดสินใจใช้โครงถักโค้งที่รองรับด้วยเสาประกอบแบบลาซ (รูปที่ 1) เสาคู่ W24x192 ห่างกัน 4 ฟุต พร้อมค้ำยันแบบ X ด้วยเหล็กกลมและค้ำยัน W8 ระหว่างเสา ประกอบกันเป็นเสาประกอบทั้ง 4 ต้น โครงถักโค้งมีความลึก 6 ฟุต ใช้คอร์ด WT12x88 และแผ่นเว็บแบบมุมคู่
รูปที่ 1. แบบจำลอง RAM Elements ของหลังคาคลุมสูงสำหรับเครื่องบิน
ช่วงโล่ง 132 ฟุตมีจุดต่อแบบสลักเกลียวในสนามหนึ่งจุดใกล้กึ่งกลางช่วง ปลายแต่ละด้านของโครงถักแต่ละตัวยึดกับปีกด้านในของเสา W24 ผ่านการเชื่อมต่อโมเมนต์แบบแผ่นปลายสลักเกลียว (รูปที่ 2) ส่วนโครงถักยื่น 10 และ 20 ฟุตยึดกับปีกด้านนอกของเสาในลักษณะเดียวกัน ค้ำยันแบบ X แนวดิ่งที่ติดตั้งระหว่างโครงถักแต่ละคู่ รวมถึงลาซมุมในระนาบของคอร์ดบนและล่าง ประกอบกันเป็นโครงถักเชิงพื้นที่ระหว่างเสาประกอบแต่ละคู่ ซึ่งสร้างโครงเฟรมโมเมนต์ในทิศทางยาว เสาประกอบแต่ละคู่ทำหน้าที่เป็นโครงถักแนวดิ่งแบบยื่นในแกนตั้งฉาก คานยึดคอนกรีตเชื่อมเสาในทิศทางยาวเพื่อต้านทานแรงผลักของโค้งภายใต้น้ำหนักบรรทุกแรงโน้มถ่วง
รูปที่ 2. คอร์ดโครงถัก WT เชื่อมต่อกับเสา W24 ผ่านแผ่นปลายที่วิเคราะห์ใน Idea Statica
Connection. ส่วนยื่นทางซ้ายของเสา ช่วงหลังทางขวา
บทความฉบับเต็มที่เขียนโดย Jason McCool สามารถเข้าถึงได้บนเว็บไซต์ STRUCTURE Magazine.
การใช้งาน IDEA StatiCa application
Jason McCool, Project Engineer ที่ Robbins Engineering, PLLC:
ซอฟต์แวร์การเชื่อมต่อหลักอื่นๆ ที่เราเคยใช้ไม่สามารถตรวจสอบจุดต่อแบบ splice ของคานที่มีหน้าตัด WT ได้ เนื่องจากผมใช้ WT12x88 สำหรับคอร์ดของโครงถักโค้งหลังคาคลุม IDEA StatiCa application จึงแก้ปัญหาที่มิฉะนั้นจะต้องคำนวณด้วยมืออย่างช้าๆ หรือสร้างสเปรดชีตที่ยุ่งยาก ด้วยความช่วยเหลือของโปรแกรม ผมสามารถตรวจสอบจุดต่อ splice ด้วยทั้งแผ่นปลายและแผ่นเฉือนแบบทับซ้อนได้อย่างรวดเร็ว และปรับปรุงจนได้ผลลัพธ์ที่เหมาะสมที่สุดของแผ่นทับซ้อนในแรงเฉือนคู่ แม้ในขณะที่ยังพัฒนาแบบจำลองการวิเคราะห์โดยรวมอยู่ น่าเสียดายที่ไม่มีลิงก์ BIM สำหรับซอฟต์แวร์ที่เราใช้สำหรับแบบจำลองโดยรวม ดังนั้นผมจึงไม่สามารถใช้ประโยชน์จากฟีเจอร์เหล่านั้นในการถ่ายโอนข้อมูลรูปทรงและแรงกระทำได้ แต่เพียงแค่สามารถสำรวจตัวเลือกที่ไม่ปกติและปรับเปลี่ยนตามต้องการได้อย่างรวดเร็วก็เป็นความช่วยเหลืออย่างมาก
การเชื่อมต่อโมเมนต์แบบแผ่นปลายจากคอร์ด WT ไปยังเสาเป็นอีกส่วนสำคัญสำหรับเราที่ซอฟต์แวร์อื่นไม่สามารถวิเคราะห์ได้ StatiCa ช่วยให้ผมสามารถตัดแผ่นเสริมความแข็งที่ไม่จำเป็นออกได้อย่างมั่นใจ และวางวัสดุเพิ่มเติมในตำแหน่งที่มีประโยชน์มากที่สุด รอยเชื่อมสามารถกำหนดขนาดได้โดยรู้ว่าความเค้นที่ไม่สม่ำเสมอในรอยเชื่อมได้รับการคำนึงถึงโดยตรง แทนที่จะใช้สมมติฐานทั่วไปของความสม่ำเสมอหรือการใช้ตัวคูณเพิ่มแบบสุ่มที่พยายามครอบคลุมความเข้มข้นของความเค้นที่อาจเกิดขึ้น
ตัวอย่างนี้ของโครงถักเหล็กแบบช่องเปิดที่วางบนแผ่นเสริมความแข็งของเสาเป็นอีกกรณีที่ซอฟต์แวร์อื่นมีข้อจำกัด สมมติฐานทั่วไปคือแผ่นเสริมความแข็งรับเฉพาะแรงดึงหรือแรงอัดที่เกิดจากแรงปีกในคานที่ถ่ายเข้าสู่เสาขณะที่โครงสร้างเอียง แต่ Idea Statica ช่วยให้สามารถพิจารณาผลกระทบร่วมกัน เช่น แรงอัดในระนาบและการดัดนอกระนาบในกรณีนี้ หรืออีกกรณีทั่วไปของการเชื่อมต่อโมเมนต์ 4 ทิศทางที่ทำให้แผ่นต่อเนื่องแกนแข็งอยู่ในสภาวะแรงดึงสองแกน
ด้านล่างนี้คือการเชื่อมต่อค้ำยันลมกับเสา W ขนาดค่อนข้างเล็กในส่วนอาคาร FBO (Fixed Base Operator) ของโครงการ แรงในค้ำยันเป็นแรงลมไม่ใช่แผ่นดินไหว และมีขนาดค่อนข้างเล็กที่จุดต่อนี้ แต่นี่เป็นอีกรูปแบบการเชื่อมต่อที่ซอฟต์แวร์ออกแบบการเชื่อมต่ออื่นของเราไม่รองรับ แทนที่จะเสียเวลาคำนวณด้วยมืออย่างยุ่งยากหรือเลือกทางง่ายด้วยการเพิ่มแผ่นเสริมความแข็งที่ไม่จำเป็นหรือใช้แผ่นปลายหนามากเพื่อความปลอดภัยเกินจำเป็น IDEA StatiCa Connection ช่วยให้สามารถตรวจสอบอย่างง่ายดายว่าการเชื่อมต่อที่เสนอมีความเพียงพอมากกว่าที่กำหนด
ผลลัพธ์คือจุดต่อที่สะอาดมากและยังง่ายต่อการผลิตโดยไม่ต้องมีแผ่นเสริมความแข็งของเสาเพิ่มเติม ต่อมา มีการนำการเชื่อมต่อนี้ไปใช้กับส่วนอื่นของอาคารบนเสาที่หนักกว่าเล็กน้อย แต่คราวนี้มีแรงในค้ำยัน 5 เท่า ผมได้สร้างแม่แบบจากกรณีแรกและสามารถนำไปใช้กับตำแหน่งใหม่ได้อย่างรวดเร็วและยืนยันว่ารูปแบบเดิมยังคงใช้งานได้ โดยไม่ต้องมีแผ่นเสริมความแข็งเช่นกัน นอกจากนี้ แม่แบบดังกล่าวยังพร้อมสำหรับการนำไปใช้ซ้ำในโครงการอื่นๆ
บทสรุป
REC ได้รับประโยชน์หลายประการจากการมี IDEA StatiCa Connection แม้ว่าเราจะใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบการเชื่อมต่ออื่นๆ แต่ไม่มีซอฟต์แวร์ใดที่มีความยืดหยุ่นเท่า ซอฟต์แวร์เหล่านั้นล้วนขับเคลื่อนด้วยสูตรคำนวณ และด้วยเหตุนี้จึงจำกัดอยู่กับสูตรที่ได้รับการพัฒนาจากมาตรฐานและข้อกำหนดต่างๆ แล้วนำมาเขียนโปรแกรมโดยผู้พัฒนาซอฟต์แวร์ แต่ IDEA StatiCa เริ่มต้นในระดับที่สูงกว่าที่ซอฟต์แวร์อื่นจะเข้าถึงได้ โดยสามารถสร้างจุดต่อจากส่วนประกอบพื้นฐานไปสู่รูปแบบที่ซับซ้อนที่ผู้เขียนโปรแกรมไม่สามารถคาดการณ์ล่วงหน้าได้ ด้วย CBFEM ที่รองรับการคำนวณ ผมจึงไม่ถูกจำกัดมากนักกับสิ่งที่ผู้เขียนโปรแกรมสามารถจินตนาการได้ล่วงหน้า หน้าตัดและรูปแบบสลักเกลียวที่ไม่สมมาตร การจัดเรียงแผ่นเสริมความแข็งที่ซับซ้อน การตรวจสอบความเพียงพอของจุดต่อที่สร้างแล้วซึ่งมีส่วนประกอบ "ขาดหาย" – ทั้งหมดนี้เป็นไปได้ด้วย Idea Statica ในขณะที่โปรแกรมอื่นมีสมมติฐานที่ตั้งโปรแกรมไว้ เช่น การจัดเรียงแบบสมมาตร การวิเคราะห์แบบแยกส่วนอย่างง่ายโดยไม่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างส่วนต่างๆ เป็นต้น