การวิเคราะห์โครงสร้างเหล็กที่มีรอยต่อ ระหว่างคานและเสาเป็นแบบกึ่งข้อแข็ง

Abstract

การศึกษานี้เป็นวิธีการวิเคราะห์โครงแบบกึ่งข้อแข็ง ซึ่งสามารถนำไปใช้กับโครงสร้างที่มีรอยต่อที่มีลักษณะแบบ ข้อหมุน ข้อแข็ง และแบบกึ่งข้อแข็ง ในการวิเคราะห์โครงสร้างกึ่งข้อแข็ง ใช้วิธีทำซ้ำเข้าช่วย ซึ่งเป็นการวิเคราะห์แบบเชิงเส้นตามวีการรวมสติฟเนสโดยตรงหลาย ๆ ครั้งกลับไปกลับมา โดยการสมมติให้ความสัมพันธ์ของรอยต่อมีสมการโมเมนต์และมุมเปลี่ยนเป็นสมการเชิงเส้นในแต่ละรอบที่ทำการคำนวณ วิธีการทำซ้ำจะสิ้นสุดลงเมื่อค่ามุมเปลี่ยนที่ได้จากสมการเชิงเส้นที่สมมติมีค่าสอดคล้องกับสมการความสัมพันธ์จริงของรอยต่อ ผลการวิเคราะห์โครงสร้างแบบกึ่งข้อแข็งจะได้จากสมการความสัมพันธ์เชิงเส้นของรอยต่อที่ได้สมมติขึ้นเป็นครั้งสุดท้าย ในการศึกษาได้หาสมการความสัมพันธ์โมเมนต์กับมุมเปลี่ยนของรอยต่อในโครงสร้างเหล็ก 4 ประเภท คือ แบบ Single Web Angle, Header Plate, Top and Seat Angle และ End Plate ซึ่งสมการความสัมพันธ์ของรอยต่อจะอยู่ในรูปแบบของสมการพหุนาม โดยขึ้นอยู่กับขนาดหรือสัดส่วนของรอยต่อ เช่น ความหนาของเหล็กฉาก ความยาวของเหล็กฉาก ความหนาของแผ่นเหล็ก เส้นผ่าศูนย์กลางสลักเกลียว ฯลฯ ค่าสัมประสิทธิ์และระดับขั้นของสมการพหุนามหาได้จากการเปรียบเทียบผลการทดสอบที่ผ่านมา โครงสร้างแบบ คาน โครงข้อแข็ง และ โครงข้อหมุน ได้ใช้เป็นกรณีศึกษาเพื่อการวิเคราะห์หาผลของรอยต่อแบบกึ่งข้อแข็งที่มีต่อพฤติกรรมโครงสร้าง การวิเคราะห์ได้ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วย ผลของการศึกษาพบว่า โครงสร้างประเภทคานและประเภทโครงข้อแข็งจะเกิดโมเมนต์ในองค์อาคารมากน้อยขึ้นอยู่กับเฟลกซิบิลิตีของรอยต่อ กล่าวคือถ้ารอยต่อที่มีสติเฟเนสสูงโมเมนต์ลบที่ปลายองค์อาคารจะสูงกว่ากรณีที่มีสติฟเนสต่ำ อนึ่งการแอ่นตัวและการเคลื่อนที่จะขึ้นกับสติฟเนสของรอยต่อเช่นกัน สำหรับโครงข้อหมุนเมื่อรอยต่อมีสติฟเนสมากขึ้น แรงเฉือนและโมเมนต์ในองค์อาคารจะมีค่ามากขึ้นแต่แรงในแนวแกนและการแอ่นตัวของโครงสร้างจะลดลง จากการศึกษาจะพบว่ารอยต่อแบบ Single Web Angle, Header Plate และ Top and Seat Angle จะมีพฤติกรรมเชิงข้อหมุนมากกว่า แต่แบบ Top and Seat Angle จะมีขีดความสามารถในการรับแรงดัดได้มากกว่า 2 แบบแรก สำหรับรอยต่อแบบ End Plate เป็นรอยต่อที่มีความแข็งแรงมากที่สุด แต่ความแข็งยังไม่มากพอที่จะเป็นรอยต่อแบบข้อแข็งได้