การวิเคราะห์และการคำนวณออกแบบโครงเหล็กข้อแข็งด้วยวิธีอิลาสติก-พลาสติก

Abstract

งานวิจัยนี้ได้เสนอวิธีการวิเคราะห์และการคำนวณออกแบบโครงเหล็กข้อแข็งด้วยวิธีอิลาสติก-พลาสติก ซึ่งเป็นการวิเคราะห์อันดับแรก ทั้งนี้คำนึงถึงอันตรกิริยาระหว่างแรงในแนวแกนกับแรงดัดและน้ำหนักบรรทุกภายนอกกระทำได้ทั้งแบบจุดและแบบกระจายสม่ำเสมอ โดยใช้สูตรความสัมพันธ์ระหว่างแรงในแนวแกนกับแรงดัดในแง่ของกำลัง (Strength) และความเสถียรในระนาบ (in-plane Stability) ของ AISC (4) ในการกำหนดเงื่อนไขการเกิดจุดหมุนพลาสติก นอกจากนี้ยังคำนึงถึงความยาวประสิทธิผลของชิ้นส่วนเนื่องจากการปรับปรุงขนาดหน้าตัดของชิ้นส่วนด้วย จากการอิงมาตรฐาน AISC (4) ในการคำนวณออกแบบ ขนาดหน้าตัดของชิ้นส่วนจะถูกเลือกเพื่อให้ได้ค่าตัวประกอบน้ำหนักบรรทุกเมื่อเกิดจุดหมุนพลาสติกจุดแรก และจุดสุดท้ายที่โครงสร้างเกิดการวิบัติตามที่ผู้ออกแบบต้องการ ทั้งนี้คำนึงถึงกำลังของชิ้นส่วน ความเสถียรในระนาบ หน่วยแรงลัพธ์ ณ จุดคลากและพิกัดการโก่งตัวที่น้ำหนักบรรทุกใช้งาน แรงเฉือน ตลอดจนการโก่งเดาะเฉพาะที่ ผลของการวิจัยนี้ แสดงให้เห็นว่าความยาวประสิทธิผลของชิ้นส่วนที่เสนอในงานวิจัยนี้ให้ค่าการวิเคราะห์กำลังประลัยของโครงสร้างต่ำกว่าค่าที่ได้จากการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยวิธีอิลาสติก-พลาสติก โดยใช้ความยาวประสิทธิผลจากรูปแบบสภาพการยึดรั้งที่ปลายเสาของ CRC ประมาร 0-52 เปอร์เซนต์และในการคำนวณออกแบบที่เสนอในงานวิจัยนี้ จะได้น้ำหนักของเหล็กทั้งโครงสร้างมากกว่าการคำนวณออกแบบอย่างเหมาะสมที่สุดโดยวิธีพลาสติก ประมาณ 27-138 เปอร์เซนต์