การเชื่อมต่อรับโมเมนต์ - คำนวณได้ทั้งหมด!

โดยทั่วไป การเชื่อมต่อรับโมเมนต์คือจุดต่อที่นอกจากแรงตามแนวแกนและแรงเฉือนแล้ว ยังช่วยให้สามารถถ่ายแรงโมเมนต์ดัดระหว่างชิ้นส่วนโครงสร้างสองชิ้น หรือจากโครงสร้างไปยังฐานรากได้ 

การเชื่อมต่อรับโมเมนต์บางประเภทสามารถพบได้ในเกือบทุกโครงสร้าง แต่การใช้งานทั่วไปมักพบใน 

• โครงข้ามของโรงงานเหล็ก
• โครงของอาคารหลายชั้น
• โครงเสริมความแข็งแทนระบบค้ำยัน

มีการจำแนกประเภทหลายแบบ:

จำแนกตามหน้าตัดที่ใช้:

• หน้าตัดเปิด
• หน้าตัดกลวง
• แบบผสม

จำแนกตามองค์ประกอบการเชื่อมต่อ:

• เชื่อม (เท่านั้น)
• ยึดด้วยสลักเกลียว (เท่านั้น)
• แบบผสม

จำแนกตามการใช้งานในโครงสร้างรับแผ่นดินไหว:

• รับแผ่นดินไหว
• ไม่รับแผ่นดินไหว

จำแนกตามรูปแบบ

• แผ่นปลายเต็มความลึก
• แผ่นปลายแบบยื่น
• แผ่นปลายแบบยื่นเสริมแผ่นเสริมความแข็ง
• คานแบบ Haunch
• ฯลฯ

บ่อยครั้งที่เมื่อพูดถึงการเชื่อมต่อรับโมเมนต์ เรามักนึกถึงการเชื่อมต่อแบบแข็ง แต่ไม่ควรลืมการเชื่อมต่อแบบกึ่งแข็ง (หรือแบบยึดบางส่วน) ซึ่งสามารถถ่ายโมเมนต์ดัดที่มีนัยสำคัญได้เช่นกัน ความแข็งของการเชื่อมต่อรับโมเมนต์มีความสำคัญอย่างยิ่ง และคุณสามารถหาข้อมูลที่เป็นประโยชน์ได้ใน บทความบล็อกที่เน้น หัวข้อนี้  

จากมุมมองการออกแบบโครงสร้าง โลกประกอบด้วยสองประเภทของภูมิภาคหลัก ได้แก่ พื้นที่ที่มีกิจกรรมแผ่นดินไหวและพื้นที่ที่ไม่มีกิจกรรมแผ่นดินไหว

ที่ตั้งของโครงสร้างที่ออกแบบมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อตัวเลือกและข้อจำกัดที่ผู้ออกแบบต้องพิจารณา เมื่อโครงสร้างต้องได้รับการออกแบบให้รับแผ่นดินไหว แบบจำลองโครงสร้างโดยรวมต้องได้รับการปรับให้สอดคล้องกับพฤติกรรมที่คาดหวังภายใต้แรงแผ่นดินไหวอย่างแม่นยำ ความแข็งด้านข้างของโครงสร้างต้องได้รับการรับประกันด้วยรูปแบบโครงสร้างที่เหมาะสม เพื่อจุดประสงค์นี้ วิศวกรโครงสร้างมักเลือกใช้ค้ำยันแนวทแยง ผนังรับแรงเฉือน หรือโครงต้านทานโมเมนต์ (MRF)

การเชื่อมต่อรับแผ่นดินไหวตาม AISC 

มีรายการการเชื่อมต่อที่เหมาะสมสำหรับโครงเหล่านี้ตามแนวทางการออกแบบของสหรัฐอเมริกา ซึ่งเรียกว่า Prequalified Connections ที่ระบุไว้ใน ANSI/AISC 358-16

คุณสามารถดูตัวอย่างบางส่วนได้ในภาพด้านล่าง: 

1. หน้าตัดคานลดขนาด (RBS)
2. แผ่นปลายแบบยื่นไม่เสริมแผ่นเสริมความแข็งยึดด้วยสลักเกลียว (BUEEP)
3. แผ่นปลายแบบยื่นเสริมแผ่นเสริมความแข็งยึดด้วยสลักเกลียว (BSEEP)
4. แผ่นปีกยึดด้วยสลักเกลียว (BFP)
5. ปีกไม่เสริมแรงเชื่อม - เอวเชื่อม (WUF-W)
6. แบบยึดด้วยสลักเกลียว Kaiser (KBB)
7. การเชื่อมต่อรับโมเมนต์ Simpson Strong-Tie (Strong Frame)
8. การเชื่อมต่อรับโมเมนต์แบบ Double-tee

การเชื่อมต่อรับโมเมนต์สำหรับ HSS (หน้าตัดเหล็กกลวง)

ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ การเชื่อมต่อรับโมเมนต์ไม่ได้เหมาะสำหรับหน้าตัดเปิดเท่านั้น บ่อยครั้งที่คุณต้องการหรือจำเป็นต้องใช้หน้าตัดกลวงด้วย เรามีตัวเลือกอะไรบ้าง? ใช่ มีดังนี้:

• การเชื่อมต่อคานต่อเนื่องบนเสา HSS
• การเชื่อมต่อรับโมเมนต์แบบแผ่นทะลุ
• การเชื่อมต่อรับโมเมนต์แบบแผ่นตัดออก/แผ่นปลอก
• การเชื่อมต่อรับโมเมนต์แบบปีก Tee เชื่อม
• การเชื่อมต่อรับโมเมนต์แบบแผ่นปลาย
• การเชื่อมต่อรับโมเมนต์แบบแผ่น Diaphragm
• การเชื่อมต่อแบบเชื่อมโดยตรง

บางคนอาจกล่าวว่า: ใช่ แต่ HSS ไม่ได้รับอนุญาตสำหรับการเชื่อมต่อรับแผ่นดินไหวแบบ prequalified นั่นเป็นความจริง เว้นแต่คุณจะใช้ในประเภทการเชื่อมต่อรับโมเมนต์แบบ SidePlate

     (a) การก่อสร้างคานและเสาหน้าตัด wide-flange แบบด้านเดียว;

     (b) การก่อสร้างคานและเสาหน้าตัด wide-flange แบบสองด้าน;

     (c) คานหน้าตัด wide-flange กับเสา HSS หรือเสากล่องประกอบ;

     (d) คาน HSS ไม่มีแผ่นปิดกับเสาหน้าตัด wide-flange;

     (e) คาน HSS มีแผ่นปิดกับเสาหน้าตัด wide-flange; 

     (f) คาน HSS มีแผ่นปิดกับเสา HSS หรือเสากล่องประกอบ

IDEA StatiCa Connection ได้เตรียมแม่แบบสำหรับประเภทการเชื่อมต่อที่ซับซ้อนและใช้งานน้อยเหล่านี้ด้วย คุณสามารถประหยัดเวลาได้มากโดยการใช้งานแม่แบบเหล่านี้

การเชื่อมต่อรับแผ่นดินไหวตาม EN - Equaljoints

ความพยายามอย่างต่อเนื่องในการปรับใช้การเชื่อมต่อรับแผ่นดินไหวในมาตรฐานการออกแบบโครงสร้างเหล็กของยุโรปมีมาเป็นระยะเวลานาน

โครงการที่เรียกว่า Equaljoints กำลังได้รับการพัฒนาโดย ECCS (European Convention for Constructional Steelwork) ภายในกิจกรรมที่มุ่งเป้าหมายในการจัดทำแนวทางการออกแบบการเชื่อมต่อรับแผ่นดินไหวสำหรับการกำหนดมาตรฐาน Eurocodes

     a) การเชื่อมต่อแบบ Haunch

     b) จุดต่อแผ่นปลายแบบยื่นเสริมแผ่นเสริมความแข็ง

     c) จุดต่อแผ่นปลายแบบยื่นไม่เสริมแผ่นเสริมความแข็ง

     d) จุดต่อแบบ Dog-bone

โครงการนี้จะให้เกณฑ์การ prequalification ของจุดต่อเหล็กสำหรับ EN 1998-1 เวอร์ชันถัดไป: การออกแบบโครงสร้างเพื่อต้านทานแผ่นดินไหว IDEA StatiCa มีส่วนร่วมในโครงการนี้และผลการทดลองได้รับการเปรียบเทียบกับผลลัพธ์จากการวิเคราะห์ CBFEM ที่รวมอยู่ใน Connection app คุณสามารถดูได้ที่นี่ว่าการทดลองและการตรวจสอบดำเนินการอย่างไรในทางปฏิบัติ

แผ่นเสริมความแข็ง 

เมื่อคุณต้องการถ่ายโมเมนต์ดัดขนาดใหญ่จากชิ้นส่วนหนึ่งไปยังอีกชิ้นส่วนหนึ่ง บ่อยครั้งคุณต้องเพิ่มแผ่นเสริมความแข็งเพื่อรักษาความต่อเนื่องของการไหลของแรง แต่จะออกแบบที่ไหนและอย่างไรให้ถูกต้อง? 

บางครั้งโครงสร้างเองเป็นตัวจำกัดตัวเลือก และเราต้องปรับการออกแบบให้เข้ากับองค์ประกอบโครงสร้างอื่น ในทางกลับกัน เมื่อคุณมีความสะดวกในการออกแบบแผ่นเสริมความแข็งตามความรู้ที่ดีที่สุดของคุณ คุณควรตระหนักถึงตัวเลือกที่มีอยู่ 

ตัวอย่างบางส่วนของการจัดวางแผ่นเสริมความแข็ง:

การเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุน

การเชื่อมต่อรับโมเมนต์ไม่ใช่ประเภทที่ถูกที่สุด ในความเป็นจริง อาจเป็นส่วนที่มีราคาแพงที่สุดของโครงสร้างทั้งหมดเมื่อคำนึงถึงการผลิต การขนส่ง และการติดตั้ง

มีความเป็นไปได้จำนวนมากในการออกแบบการเชื่อมต่อเฉพาะ แต่ประสบการณ์ช่วยให้เราเลือกสิ่งที่ถูกต้องได้ คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมอย่างหนึ่งที่ช่วยคุณในการเลือกการออกแบบที่เหมาะสมและมีประสิทธิภาพที่สุดคือเครื่องคำนวณต้นทุนการผลิต ซึ่งแสดงให้คุณเห็นทันทีว่าการเปลี่ยนแปลงการออกแบบส่งผลต่อราคาอย่างไร

การคำนวณและการประเมิน 

มีวิธีและเครื่องมือมากมายสำหรับการคำนวณและการประเมินประเภทการเชื่อมต่อรับโมเมนต์เฉพาะ คุณสามารถหาแอปพลิเคชันมากมายที่ให้การตรวจสอบตามมาตรฐานสำหรับการจัดเรียงการเชื่อมต่อเฉพาะ แต่ถ้าคุณต้องการประเมินทุกประเภทอย่างแท้จริง รายการตัวเลือกของคุณจะแคบลง หากการเชื่อมต่อของคุณไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของชิ้นส่วนแยกเท่านั้น และฝังอยู่ในโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่มีชิ้นส่วนอื่นเชื่อมต่ออยู่ คุณมีเพียงสองตัวเลือก:

1) ตัวเลือกแรกคือการสร้างแบบจำลองชุดการเชื่อมต่อทั้งหมดเป็นแบบจำลอง shell ไม่เชิงเส้นในแอปพลิเคชัน FEA ขั้นสูงบางตัว โดยไม่มีความเป็นไปได้ในการตรวจสอบตามมาตรฐานเฉพาะ

2) ตัวเลือกที่สองคือการใช้ IDEA StatiCa Connection application ในกรณีนี้ คุณไม่มีข้อจำกัดในการสร้างแบบจำลองและการวิเคราะห์ ภายในไม่กี่นาที คุณสามารถเตรียมการตรวจสอบสลักเกลียว รอยเชื่อม และความเค้น-ความเครียดได้อย่างถูกต้องตามมาตรฐานการออกแบบที่เลือก 

เพียงเลือกแม่แบบของคุณ แก้ไข ปรับให้เหมาะสมตามผลลัพธ์ และประเมินการตรวจสอบทั้งหมดที่จำเป็นภายในไม่กี่นาที:

ทดลองใช้ IDEA StatiCa ฟรี

สนใจความสามารถของ IDEA StatiCa ในการออกแบบการเชื่อมต่อรับโมเมนต์หรือไม่? ไม่มีเวลาใดดีไปกว่านี้ในการทดลองใช้ IDEA StatiCa! 

เริ่มทดลองใช้วันนี้และเพลิดเพลินกับการเข้าถึงและบริการแบบเต็มรูปแบบฟรี 14 วัน