Strength KCS ตรวจสอบความสามารถในการรับกําลังของเสาเอียงและ Core-Wall ที่สภาวะใชงานและสภาวะดานกําลัง • เสาเอียง
Strength KCS
Strength KCS
KCS
KCS
KCS
KCS
KCS ลําดับขั้นตอนการดําเนินงาน 1. การประเมินความมั่นคงของโครงสรางอาคารเดิม 2. งานออกแบบการดัดแปลง/เสริมความมั่นคงของโครงสรางอาคารเดิม 3. เทคนิค/ขั้นตอน การกอสราง 4. การตรวจสอบความมั่นคงของโครงสรางหลังการดัดแปลง/ เสริมกําลัง ภาคที่ 2 แนวทางการออกแบบและเสริมโครงสร้างอาคารขนาดใหญ่ กรณีศึกษาอื่นๆ ค. การออกแบบและเสริมโครงสรางเพื่อตานทานแรงแผนดินไหว
KCS การตรวจสอบจากแบบแปลน กรณีศึกษาที่ 1
การตรวจสอบจากแบบแปลน KCS
การตรวจสอบจากแบบแปลน KCS
การตรวจสอบจากแบบแปลน KCS
การตรวจสอบจากแบบแปลน KCS
KCS ขอสรุปจากแบบแปลน • อาคาร A มีลักษณะคอนขางสมํ่าเสมอ – พื้นที่แตละชั้นมีขนาดใกลเคียงกัน – ศูนยกลางของมวลและศูนยกลางความแข็งใกลเคียงกัน • อาคาร B มีลักษณะคอนขางสมํ่าเสมอ – พื้นที่แตละชั้นมีขนาดใกลเคียงกัน – ศูนยกลางของมวลและศูนยกลางความแข็งใกลเคียงกัน
KCS โมเดลสําหรับการวิเคราะหโครงสราง-ไมคิดผลของแผนดินไหว • เนื่องจากแบบโครงสรางไมมีขอมูลของขนาดหนาตัดและปริมาณเหล็กเสริมในอาคาร จึงทําการจําลองอาคาร A และ B และทําการ ออกแบบอาคารโดยไมคิดผลของแรงจากแผนดินไหว เพื่อใหไดปริมาณเหล็กและหนาตัดเบื้องตนของอาคาร
KCS โมเดลสําหรับการวิเคราะหโครงสราง • จําลองอาคาร A และ B แยกคิดผลของแผนดินไหว เพื่อดูพฤติกรรมการตอบสนองตอแรงแผนดินไหวนอยมากเพียงใดของแตละอาคาร
KCS โมเดลสําหรับการวิเคราะหโครงสราง
KCS โมเดลสําหรับการวิเคราะหโครงสราง
KCS โมเดลสําหรับการวิเคราะหโครงสราง • จําลองอาคาร A และ B รวมเปนอาคารเดียว เนื่องจากอาคารสรางเสาติดกันตลอดแนว วามีผลตอพฤติกรรมการตอบสนองตอแรง แผนดินไหวนอยมากใด
KCS โมเดลสําหรับการวิเคราะหโครงสราง
KCS แรงกระทําสําหรับการวิเคราะหโครงสราง • นํ้าหนักบรรทุกคงที่ • นํ้าหนักบรรทุกจร (กฎกระทรวง ฉบับที่ 6 พ.ศ. 2527) • แรงลม (กฏกระทรวง ฉบับที่ 6 พ.ศ. 2527) • แรงแผนดินไหว (มยผ. 1302 วิธีสเปกตรัมการตอบสนอง)
KCS ผลการวิเคราะหโครงสราง • Mode Shapes – Building A อาคารมีโหมดปกติ ไมมีลักษณะการเสียรูปผิดปกติในโหมดแรกๆ Mode 1, Period 1.047 sec Mode 2, Period 0.740 sec Mode 3, Period 0.337 sec
KCS ผลการวิเคราะหโครงสราง • Mode Shapes – Building B อาคารมีโหมดปกติ ไมมีลักษณะการเสียรูปผิดปกติในโหมดแรกๆ
KCS ผลการวิเคราะหโครงสราง • Mode Shapes – Building A & B อาคารมีโหมดปกติ ไมมีลักษณะการเสียรูปผิดปกติในโหมดแรกๆ
KCS สรุปผลการวิเคราะหโครงสราง • เมื่อแยกการวิเคราะห อาคารออกแบบ 2 หลัง A และ B อาคารมีการเคลื่อนที่ไมเทากัน จะทําใหเกิดการกระแทกของตัวอาคารทั้งสอง ในแตละโหมด จึงตองทําการเชื่อมอาคารติดกัน ทําการ วิเคราะหอาคารเปนอาคารเดียวกันเพื่อหาคาการเคลื่อนที่รวม
KCS ผลการวิเคราะหโครงสราง • กําแพงรับแรงเฉือน – พิจารณาโมเมนตดัดภายใตแรงในแนวแกน – พิจารณากําลังรับแรงเฉือน – พิจารณากําลังรับแรงในแนวแกนสูงสุด
KCS ผลการวิเคราะหโครงสราง • กําแพงรับแรงเฉือนในอาคาร A มีกําลังรับแรงเพียงพอ Wall อาคาร A
KCS ผลการวิเคราะหโครงสราง • กําแพงรับแรงเฉือนในอาคาร B มีกําลังรับแรงเพียงพอ Wall อาคาร B
KCS ผลการวิเคราะหโครงสราง • แรงภายในที่เกิดขึ้นในคาน - การเปรียบเทียบแรงภายในที่เกิดจากแผนดินไหวกับที่เกิดจากนํ้าหนักบรรทุกคงที่และนํ้าหนักบรรทุกจร
KCS ผลการวิเคราะหโครงสราง • คานเชื่อมผนังลิฟทอาคาร A ที่มีความเสี่ยงในการเกิดความเสียหาย
KCS สรุปผลการประเมินกําลังของโครงสรางอาคาร • อาคาร A มีความสมํ่าเสมอของโครงสราง • อาคาร B มีความสมํ่าเสมอของโครงสราง • เนื่องจากอาคารสรางชิดกันเมื่อเกิดการเคลื่อนที่ของอาคารทั้งสองในทิศทางตรงกันขาม จะเกิดการกระแทกของตัวอาคาร ซึ่งจะทําใหเกิดความเสียหายตอคาน และเสา อาจทําใหเกิดการวิบัติได • การตอบสนองของโครงสรางโดยรวม - การเคลื่อนตัวสัมพัทธระหวางชั้น (Inter-story Drift) ของอาคารทั้งสอง ภายใตแรงแผนดินไหว อยูในเกณฑที่มาตรฐานกําหนด • การตรวจสอบกําลังของชิ้นสวนโครงสราง - เสา มีกําลังไมเพียงพอสําหรับรับแรงแผนดินไหว ตองทําการเสริมโครงสรางเสา - กําแพงรับแรงเฉือน มีกําลังเพียงพอแมเสริมเหล็กในปริมาณเหล็กขั้นตํ่า - คานในอาคาร A และ B บางจุด อาจเกิดการวิบัติจากแรงดัดภายใตแรงแผนดินไหว ตองทําการตรวจสอบขนาดจริงและการเสริมเหล็กเพื่อยืนยันอีกครั้ง
KCS แนวทางการเสริมกําลังโครงสรางเพื่อรับแรงแผนดินไหว • การเสริมกําลังรับแรงเฉือนคาน - แผนคารบอนไฟเบอรติดบนคาน - เหล็กแผนยึดติดดวย Anchor Bolt • เสาของอาคารทั้งสองที่ชิดกัน เสริมกําลังโดยทําใหเปนเสาตนเดียวกัน ดวยการหุมแผนเหล็กรัดเสาเขาดวยกัน ตองตรวจสอบขนาดและ ปริมาณเหล็กเสริมเพื่อหาความหนาแผนเหล็กที่รัดเสาเขาดวยกัน • เพิ่มผนังรับแรงเฉือนใหกับอาคารเพื่อดูดซับแรงแผนดินไหว
KCS
KCS
KCS
KCS
KCS KCS KCS K.C.S. & Associates Co., Ltd. Charn Issara Tower II, 22nd Floor 2922/267 New Petchaburi Road, Bangkapi, Huaykwang, Bangkok 10310 Thailand Tel: (+66) 2308-2481-5 | Fax: (+66) 2308-2481-5 www.kcs-asso.co.th | [email protected]
เอกสารประกอบบรรยาย การออกแบบจุดต่อโครงสร้างเหล็กกับคอนกรีต เพื่อรับแรงแผ่นดินไหว โดย ดร.เมธี เชี่ยววณิชย์กร บริษัท ไมนฮาร์ท (ประเทศไทย) จำกัด โครงการอบรม ความก้าวหน้าของงานโครงสร้าง วันพฤหัสบดีที ่ 24 พฤศจิกายน 2565 เวลา 08.30-16.30 น. ชั้น 6 ณ อาคาร วสท. (ซอยรามค าแหง 39 วัดเทพลีลา) จัดโดย วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ ร่วมกับ บริษัท ฮิลติ (ไทยแลนด์) จ ากัด
1 Structural Evolution Academy Conference 2022 การออกแบบจุดต่อโครงสร้างเหล็กกับคอนกรีตเพือรับแรง แผ่นดินไหว วิทยากร : ดร. เมธี เชียววณิชย์กร 24 พฤศจิกายน 2565 About Speaker Educations • B.E. Civil Engineering (1st Class Honors) – University of Canterbury, New Zealand • M.E. Structural Engineering – University of Canterbury, New Zealand • Ph.D. Structural & Earthquake Engineering – University at Buffalo, U.S.A. • Post-doctoral Research Associate – University at Buffalo, U.S.A. Licenses • Registered Professional Engineer (P.E.), California, U.S.A. • Registered Structural Engineer (S.E.), California, U.S.A. • Registered Senior Professional Engineer (S.E.), Level III, Thailand Professional Affiliations • ASCE – Member of Methods of Analysis Committee • ASCE – Member of Seismic Effects Committee • Structural Engineers Association of Southern California (SEAOSC) • Past Chairman of Existing Building Committee • Member of Seismology Committee 1 2
2 About Speaker Professional Affiliations (Continued) • EIT - Member of Wind and Seismic Effects Committee • EIT – Member of Concrete Standard Committee • EIT – Member of Prestressed Concrete Standard Committee • TCA – Member of Concrete Maintenance Committee • TSEA – Chairman and Member of Building Structure Sub-committee • Technical Reviewer: • ASCE Journal of Structural Engineering • ASCE Journal of Bridge Engineering • Journal of Constructional Steel Research • Engineering Structures – Journal of Earthquake, Wind and Ocean Engineering • LEED AP BD+C • Project Management Professional (PMP) Experiences • Structural Engineer - KPFF Consulting Engineers, Los Angeles, California, U.S.A. • Project Structural Engineer – Degenkolb Engineers, Los Angeles, California, U.S.A. • Associate Director – Meinhardt (Thailand) • Director – Meinhardt Infrastructure Ltd. OVERVIEW Steel-to-Concrete Connections Seismic Design of Steel Connections Codes / Standards Case Study Non-structural Components Takeaway 3 4
3 STEEL-TO-CONCRETE CONNECTIONS STEEL-TO-CONCRETE CONNECTIONS References: 1) https://www.cuechoi.com/936691967557 2) https://www.steelmastersnyc.com/structural-steel-fabrication-nyc/ 3) https://www.semanticscholar.org/paper/Seismic-Tensile-Force-on-Steel-Girder-Concrete-WallHui/71fa3e3fdb2b61554af24d097f6cdee25f76cb9d/figure/1 Steel Beam-to-Concrete Beam Steel Beam-to-Concrete Wall Column Base Plate 5 6
4 STEEL-TO-CONCRETE CONNECTIONS References: 1) https://ferrotech.sg/headed-shear-connector-studs.php 2) https://www.steelnutbolts.com/photo/ps32124772-cnc_milling_carbon_steel_wet_concrete_l_hook_anchor_bolt.jpg Hooked Bolts Expansion Anchors (ACI 355.2) Headed Studs/Bolts Adhesive Anchors (ACI 355.4) SEISMIC DESIGN OF STEEL CONNECTIONS 7 8
5 SEISMIC DESIGN OF STEEL STRUCTURE 2. Selection of LFRS 1. Site-specific Classification 3. Structural Modeling 4. Structural Analysis & Design 5. Connection Detailing Beam-to-Column Connection Beam-to-Concrete Wall Connection Beam-to-Masonry Wall Connection CONNECTION DETAILING Structural Steel Detailing Fully Restrained Partial Restrained Pinned Anchor Detailing Cast-in-place Post-installed Pinned Connection Moment Connection 9 10
6 STEEL CONNECTION DESIGN Steel connection design Elastic Design Plastic Design (Yield-line Theory, FEM) References: 1) Dessouki, A.K., Youssef, A., and Ibrahim, M.M. (2013), “Behavior of I-beam bolted extended endplate moment connections”, Ain Shams Engineering Journal, Vol. 4, p.685–699. Yield-line Theory STEEL CONNECTION DESIGN References: 1) Petrone. F., Higgins, P.S., Bissonnette, N.P., Kanvinde, A.M. (2016), “The Cross-Aisle Seismic Performance of Storage Rack Base Connections”, Journal of Constructional Steel Research, Vol. 122, p.520–531. Finite Element Method (FEM) Plastic Strain Contour 11 12
7 FAILURE MODES FOR ANCHORS Tensile Loading References: 1) ACI (2019) “Building Code Requirements for Structural Concrete”, ACI 318M-19, American Concrete Institution, MI FAILURE MODES FOR ANCHORS Shear Loading References: 1) ACI (2019) “Building Code Requirements for Structural Concrete”, ACI 318M-19, American Concrete Institution, MI 13 14
8 CODES / STANDARDS CODES / STANDARDS ACI 318 AISC Design Guide ICC-ESR Report AISC Standards 15 16
9 DESIGN STRENGTH REQUIREMENTS FOR ANCHORS References: 1) ACI (2019) “Building Code Requirements for Structural Concrete”, ACI 318M-19, American Concrete Institution, MI SEISMIC DESIGN REQUIREMENTS FOR ANCHORS ACI 318-19, Section 17.10 • Additional requirements for seismic design of anchors in structures assigned to SCD C, D, E, or F. • Not applicable to the design of anchors in plastic hinge zones under seismic forces. • Post-installed expansion, screw and undercut anchors ACI 355.2 • Adhesive anchors ACI 355.4M • “Cracked” concrete for seismic design References: 1) http://www.dmr.go.th/n_more_news_en.php?nid=109487 17 18
10 SEISMIC DESIGN REQUIREMENTS FOR ANCHORS ACI 318-19, Section 17.10.5.2 Tension Design • Additional requirements when strength-level earthquakeinduced tensile force is greater than 20% of the total factored anchor tensile force associated with the same load combination Section 17.10.5.3 & 17.10.5.4 SEISMIC DESIGN REQUIREMENTS FOR ANCHORS ACI 318-19, Section 17.10.5.3 Design Requirements • Four (4) options • All options are provided to protect against nonductile tension failure. 19 20
11 SEISMIC DESIGN REQUIREMENTS FOR ANCHORS ACI 318-19, Section 17.10.5.4 Design Tension Strength • Assuming “cracked” concrete by using reduced anchor nominal tensile strengths associated with concrete failure modes. SEISMIC DESIGN REQUIREMENTS FOR ANCHORS ACI 318-19, Section 17.10.6.2 Shear Design • Additional requirements when strength-level earthquakeinduced shear force is greater than 20% of the total factored anchor shear force associated with the same load combination Section 17.10.6.3 & 17.7 ACI 318-19,Section 17.10.6.3 Design Requirements • Three (3) options • All options are provided to protect brittle failure of the anchors and their attachments. 21 22
12 DESIGN TOOLS FOR ANCHORS Commercial Software - Hilti Profis Anchor Software References: 1) https://www.nolasoft.eu/softwareentwicklung/ DESIGN TOOLS FOR ANCHORS Commercial Software - Hilti Profis Rebar Software 23 24