การโก่งเดาะด้านข้างและบิด
การโก่งเดาะด้านข้างและบิดคืออะไร และมีสาเหตุมาจากอะไร?
การโก่งเดาะด้านข้างและบิด (LTB) คือการเสียรูปของคานที่ไม่มีการยึดรั้งเนื่องจากแรงกระทำ ออกไปจากแกนตามยาว ทั้งการเคลื่อนตัวด้านข้างและการบิด
คานเหล็กที่ไม่มีการยึดรั้งคือคานที่ปีกรับแรงอัดสามารถเคลื่อนตัว (หรือเคลื่อนที่) ในทิศทางด้านข้างและหมุนได้อย่างอิสระ หากนำทฤษฎีนี้ไปใช้กับคานรองรับแบบง่าย ปีกรับแรงอัดคือปีกบน เมื่อปีกนี้เบี่ยงตัวด้านข้าง ปีกรับแรงดึงจะพยายามรักษาคานให้ตรงและสร้างแรง 'คืนตัว' เนื่องจากการดัดด้านข้างของคาน อย่างไรก็ตาม แรงเหล่านี้เพียงอย่างเดียวไม่สามารถรักษาคานให้ตรงได้ ความต้านทานของคานต่อ LTB ถูกกำหนดโดยแรงคืนตัวและองค์ประกอบด้านข้างของแรงดึงในปีกรับแรงดึง
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแรงของปีกรับแรงอัดและปีกรับแรงดึงทำให้คานที่ไม่มีการยึดรั้งเกิดการบิด ความต้านทานต่อการบิดนี้ขึ้นอยู่กับความต้านทานการบิดของหน้าตัดคาน ตัวอย่างเช่น คานที่มีความหนาปีกมากจะมีความต้านทานการบิดมากกว่าคานที่มีความหนาปีกน้อยกว่าสำหรับความลึกที่กำหนด มีหน้าตัดอื่นๆ ที่ให้ความต้านทานมากกว่าด้วย (RHS/SHS) และมักใช้ในสถานการณ์ที่ต้องการช่วงคานขนาดใหญ่เพื่อรับแรงในแนวดิ่ง (เช่น ช่องเปิดที่มีประตูพับ) ซึ่งมีแนวโน้มที่จะได้รับผลกระทบจากแรงนอกระนาบ
เพื่อดูว่าการวิบัติแบบ LTB เกิดขึ้นอย่างไร ลองดูวิดีโอนี้
ปัจจัยใดบ้างที่มีอิทธิพลต่อ LTB?
มีปัจจัยหลักสามประการ:
- ตำแหน่งของแรงกระทำ
- การกระจายโมเมนต์ดัด
- เงื่อนไขการรองรับที่ปลาย
ตำแหน่งของแรงกระทำ
ผลของ LTB ถูกควบคุมโดยระยะห่างระหว่างตำแหน่งของแรงกระทำและศูนย์แรงเฉือนของหน้าตัดคาน หน้าตัดมีแนวโน้มเกิด LTB มากขึ้นหากแรงกระทำอยู่เหนือศูนย์แรงเฉือน ผลจะน้อยลงหากแรงกระทำตามแนวศูนย์แรงเฉือน และหากกระทำด้านล่างคานก็มีโอกาสน้อยมากที่จะเกิด LTB
[หมายเหตุ] ศูนย์แรงเฉือนคือจุดบนหน้าตัดคานที่แรงกระทำไม่ทำให้เกิดการบิด ขึ้นอยู่กับรูปร่างหน้าตัด ศูนย์แรงเฉือนและจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดสมมาตรอยู่ที่จุดเดียวกัน อาจไม่ตรงกันในหน้าตัดที่ไม่สมมาตร การคำนวณศูนย์แรงเฉือนสำหรับหน้าตัดใดๆ ต้องใช้คณิตศาสตร์บ้าง แต่โชคดีที่วิศวกรใช้ซอฟต์แวร์และมีตารางอ้างอิงได้!
การกระจายโมเมนต์ดัด
หน้าตัดที่มีโมเมนต์ดัดสม่ำเสมอตลอดความยาวมีความต้านทานการโก่งเดาะน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการกระจายโมเมนต์ดัดแบบอื่น
เงื่อนไขการรองรับที่ปลาย
ความต้านทาน LTB ของหน้าตัดคานเพิ่มขึ้นเมื่อการรองรับที่ปลายมีการยึดรั้งมากขึ้น พิจารณาคานที่วางบนหินรองเทียบกับคานที่หล่อฝังในผนัง Concrete อันหลังมีการยึดรั้งที่ปลายมากกว่าอันแรก อันหนึ่งหมุนได้อย่างอิสระและอีกอันหมุนไม่ได้
ข้อพิจารณาในการออกแบบ
การจัดให้มีการยึดรั้งด้านข้างที่มีประสิทธิภาพสามารถลดขนาดของคานได้อย่างมาก การยึดรั้งอย่างสมบูรณ์สามารถทำได้โดยการทำงานร่วมกันแบบ Composite ของแผ่นพื้น Concrete การยึดรั้งบางส่วนสามารถทำได้โดยใช้คานกลาง การค้ำยัน - ที่มีขนาดเพียงพอและวางตำแหน่งอย่างเหมาะสม - ก็สามารถใช้ได้เช่นกัน
สิ่งเหล่านี้เหมาะสำหรับการออกแบบชิ้นส่วน แต่จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อมาถึงการออกแบบการเชื่อมต่อ?
แรงปฏิกิริยาที่แท้จริงยังคงเหมือนเดิมโดยไม่คำนึงถึงการยึดรั้ง LTB แต่ชิ้นส่วนมีความแข็งเพิ่มเติมเนื่องจากการยึดรั้งนี้ หากเราละเลยสิ่งนี้ การออกแบบการเชื่อมต่อจะเป็นการประมาณค่าเกินจริง
ใน IDEA StatiCa เวอร์ชันใหม่ (เวอร์ชัน 22.0) เราได้นำเสนอการดำเนินการใหม่ – Lateral Torsional Restraint – เพื่อให้ผู้ใช้สามารถนำสิ่งนี้มาพิจารณาได้หากต้องการ
ค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟีเจอร์ Lateral Torsional Restraint การดำเนินการนี้หลีกเลี่ยงการบิดของชิ้นส่วนในการเชื่อมต่อและช่วยให้การออกแบบมีความประหยัดมากขึ้นในขณะที่ยังคงรักษาความปลอดภัยที่ต้องการ
ทดลองใช้ IDEA StatiCa ฟรี
