Learning Modules

Learning Module 5: การโก่งเดาะ

Steel

AISC (USA)

Buckling

Plates

บทความนี้มีให้บริการในภาษา:

แปลโดย AI จากภาษาอังกฤษ

การออกแบบการเชื่อมต่ออาจเป็นเรื่องยากที่จะสอน เนื่องจากลักษณะที่ละเอียดของหัวข้อนี้และพฤติกรรมสามมิติโดยพื้นฐานของการเชื่อมต่อส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อมีความสำคัญอย่างยิ่ง และบทเรียนที่ได้รับจากการศึกษาการออกแบบการเชื่อมต่อ รวมถึงเส้นทางแรงและการระบุและประเมินรูปแบบการวิบัติ มีลักษณะทั่วไปและสามารถนำไปใช้กับการออกแบบโครงสร้างได้อย่างกว้างขวาง IDEA StatiCa ใช้แบบจำลองการวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นที่เข้มงวดและมีอินเทอร์เฟซที่ใช้งานง่ายพร้อมการแสดงผลสามมิติ (เช่น รูปร่างที่เสียรูป ความเค้น ความเครียดพลาสติก) จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสำรวจพฤติกรรมของการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก จากจุดแข็งเหล่านี้ ได้มีการพัฒนาชุดแบบฝึกหัดแบบมีคำแนะนำที่ใช้ IDEA StatiCa เป็นห้องปฏิบัติการเสมือนจริงเพื่อช่วยให้นักศึกษาเรียนรู้เกี่ยวกับแนวคิดในพฤติกรรมและการออกแบบการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก Learning Module เหล่านี้มุ่งเป้าหมายหลักไปที่นักศึกษาระดับปริญญาตรีชั้นสูงและระดับบัณฑิตศึกษา แต่ยังได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับวิศวกรที่ปฏิบัติงานด้วย Learning Module เหล่านี้ได้รับการพัฒนาโดยรองศาสตราจารย์ Mark D. Denavit จาก University of Tennessee, Knoxville

วัตถุประสงค์การเรียนรู้

หลังจากทำแบบฝึกหัดนี้แล้ว ผู้เรียนควรสามารถอธิบายได้ว่าการโก่งเดาะส่งผลต่อความแข็งแรงของการเชื่อมต่ออย่างไร และการโก่งเดาะสามารถแก้ไขได้ในการออกแบบโดยใช้การวิเคราะห์การโก่งเดาะเชิงเส้นอย่างไร

ข้อมูลพื้นฐาน

การออกแบบโครงสร้างที่ประสบความสำเร็จต้องพิจารณาผลทางกายภาพหลายประการ AISC Specification Section C1 ระบุผลกระทบหลัก 5 ประการที่ต้องพิจารณา ได้แก่ การครากของเหล็ก ความเค้นตกค้าง ความไม่เชิงเส้นทางเรขาคณิต (เช่น ผลกระทบ P-δ) และความไม่สมบูรณ์ทางเรขาคณิตเริ่มต้น

วิธีหนึ่งที่พิจารณาผลกระทบเหล่านี้ในการออกแบบคือการใช้เส้นโค้งเสา (column curve) ที่เชื่อมโยงความแข็งแรงรับแรงอัดที่ใช้ได้กับความยาวประสิทธิผล เส้นโค้งเสาเบื้องต้นสำหรับการโก่งเดาะแบบดัดสามารถกำหนดได้โดยพิจารณาเฉพาะการครากของเหล็กและการโก่งเดาะแบบออยเลอร์เท่านั้น

เส้นโค้งเสาพื้นฐาน

เส้นโค้งเสา AISC ที่กำหนดโดย AISC Specification Equations E3-2 และ E3-3 คำนึงถึงความเค้นตกค้างและความไม่สมบูรณ์ทางเรขาคณิตเริ่มต้น ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ลดความแข็งแรงเมื่อเปรียบเทียบกับเส้นโค้งเสาพื้นฐาน

เส้นโค้งเสาที่กำหนดใน AISC Specification Section E3

เนื่องจากองค์ประกอบการเชื่อมต่อโดยทั่วไปมีความเค้นตกค้างต่ำกว่าและมีรูปร่างที่แตกต่างจากเสาทั่วไป จึงสามารถบรรลุความแข็งแรงที่สูงกว่าเมื่ออัตราส่วนความชะลูดต่ำ (Dowswell, 2016) AISC Specification Section J4.4 อนุญาตให้ใช้ความเค้นระบุเท่ากับความเค้นครากเมื่ออัตราส่วนความชะลูด L_c/r น้อยกว่าหรือเท่ากับ 25

เส้นโค้งเสาที่กำหนดใน AISC Specification Section J4.4

เส้นโค้งเสา AISC ได้รับการพัฒนาโดยอิงจากผลลัพธ์ สำหรับรูปร่างและความยาวของเสาหลากหลาย ของการวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นทางเรขาคณิตและวัสดุพร้อมความไม่สมบูรณ์ที่รวมอยู่ด้วย (GMNIA) การวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นประเภทนี้ถือว่าใกล้เคียงความเป็นจริงมากที่สุดและสามารถคำนึงถึงผลกระทบทั้งหมดที่ระบุใน AISC Specification Section C1 การวิเคราะห์ IDEA StatiCa ทั่วไปเป็นการวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นทางวัสดุโดยไม่รวมผลกระทบของความไม่เชิงเส้นทางเรขาคณิตและความไม่สมบูรณ์ทางเรขาคณิตเริ่มต้น (MNA) หากการเชื่อมต่อมีชิ้นส่วนหน้าตัดกลวงเป็นชิ้นส่วนรับแรง IDEA StatiCa จะทำการวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นทางเรขาคณิตและวัสดุโดยไม่รวมผลกระทบของความไม่สมบูรณ์ทางเรขาคณิตเริ่มต้น (GMNA) สำหรับทั้ง MNA และ GMNA IDEA StatiCa ไม่พิจารณาความเค้นตกค้าง ซึ่งอาจทำให้การลดความแข็งเนื่องจากการครากบางส่วนเด่นชัดขึ้น เนื่องจากผลทางกายภาพบางอย่างไม่ได้รับการพิจารณาในการวิเคราะห์ จึงจำเป็นต้องทำการตรวจสอบการโก่งเดาะเพิ่มเติม

ใน IDEA StatiCa การโก่งเดาะจะถูกตรวจสอบโดยใช้อัตราส่วนระหว่างแรงโก่งเดาะวิกฤตและแรงที่กระทำ เรียกว่าอัตราส่วนการโก่งเดาะหรือตัวประกอบการโก่งเดาะ α_cr อัตราส่วนการโก่งเดาะต้องมากกว่าหรือเท่ากับอัตราส่วนการโก่งเดาะขั้นต่ำที่จำกัด อัตราส่วนการโก่งเดาะที่จำกัด α_cr,lim ขึ้นอยู่กับประเภทของการโก่งเดาะ (เช่น การโก่งเดาะโดยรวมเทียบกับการโก่งเดาะเฉพาะที่) และคุณสมบัติของวัสดุ นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับวิธีการออกแบบที่ใช้ (เช่น LRFD เทียบกับ ASD) คำแนะนำทั่วไปสำหรับการโก่งเดาะเฉพาะที่คืออัตราส่วนการโก่งเดาะไม่ควรน้อยกว่า 3.0 สำหรับ LRFD หรือ 4.5 สำหรับ ASD

การโก่งเดาะสามารถประเมินได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นใน IDEA StatiCa โดยการลดความเค้นคราก ด้วยตัวประกอบที่ขึ้นอยู่กับความชะลูดตามที่อธิบายไว้ในบทความนี้ อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่ได้ใช้กันทั่วไปในทางปฏิบัติ

การเชื่อมต่อ

การเชื่อมต่อที่ตรวจสอบในแบบฝึกหัดนี้ประกอบด้วยแผ่นเหล็กหนา 1/2 นิ้ว กว้าง 8 นิ้ว ระหว่างชิ้นส่วน W8×67 สองชิ้น แต่ละชิ้นมีแผ่นปลายหนา แม้ว่าจะไม่ใช่การเชื่อมต่อที่ใช้งานจริง แต่การกำหนดค่านี้ช่วยให้สามารถเปรียบเทียบผลการวิเคราะห์กับการคำนวณด้วยมือได้

ความยาวของแผ่นการเชื่อมต่อ L สามารถปรับได้ในแบบจำลองที่ให้มาพร้อมกับแบบฝึกหัดนี้โดยใช้ตำแหน่งของแผ่นปลาย (การดำเนินการ SP1 และ SP2)

ชิ้นส่วน B2 ถูกกำหนดเป็นชิ้นส่วนรับแรง ชิ้นส่วน B1 ถูกกำหนดประเภทแบบจำลอง "N-Vy-Vz" เพื่อป้องกันการหมุนของ W8 ทั้งในการวิเคราะห์ความเค้น-ความเครียด (EPS) และการวิเคราะห์การโก่งเดาะ รูปร่างที่โก่งเดาะที่ได้แสดงไว้ด้านล่าง ด้วยเงื่อนไขขอบเขตเหล่านี้ ตัวประกอบความยาวประสิทธิผล K เท่ากับ 1 และความยาวประสิทธิผลของแผ่น L_c เท่ากับความยาวที่ไม่มีการรองรับ L

ขั้นตอน

ขั้นตอนสำหรับแบบฝึกหัดนี้สมมติว่าผู้เรียนมีความรู้การใช้งาน IDEA StatiCa (เช่น วิธีการนำทางซอฟต์แวร์ กำหนดและแก้ไขการดำเนินการ ทำการวิเคราะห์ และค้นหาผลลัพธ์) คำแนะนำสำหรับการพัฒนาความรู้ดังกล่าวมีอยู่บนเว็บไซต์ IDEA StatiCa

ดึงไฟล์ IDEA StatiCa สำหรับการเชื่อมต่อตัวอย่างที่ให้มาพร้อมกับแบบฝึกหัดนี้ เปิดไฟล์ใน IDEA StatiCa เพื่อทำแบบฝึกหัด ให้ปฏิบัติตามเนื้อหา ทำงานที่กำหนด และตอบคำถาม

ตรวจสอบการเชื่อมต่อที่มีความยาว L = 10 นิ้ว

1. คำนวณแรงโก่งเดาะ Euler ของแผ่น

2. คำนวณกำลังรับแรงอัดของแผ่นตามการออกแบบสำหรับสภาวะขีดจำกัดของการคราก

3. คำนวณกำลังรับแรงอัดของแผ่นตามการออกแบบโดยใช้ AISC Specification Section J4.4.

\(r=\frac{t}{\sqrt{12}}=\frac{0.5\textrm{ in.}}{\sqrt{12}}=0.144\textrm{ in.}\)

L_c/r = (10 in.)/(0.144 in.) = 69.3

L_c/r > 25 ใช้ AISC Specification Section E3

\(4.71\sqrt{\frac{E}{F_y}} = 4.71 \sqrt{ \frac{(29000\textrm{ ksi})}{(50\textrm{ ksi})} } =113.4\)

\( L_c / r \le 4.71 \sqrt{\frac{E}{F_y}} \) ใช้ AISC Specification Equation E3-2

F_e = π²E/(L_c/r)² = π²(29,000 ksi)/(69.3)² = 59.6 ksi

F_e สามารถคำนวณได้จาก P_e/A_g = (238.5 kips)/(4 in.²) = 59.6 ksi

F_n = 0.658⁽^Fy^/^Fe⁾F_y = 0.658^{(50 ksi)/(59.6 ksi)}(50 ksi) = 35.2 ksi

P_n = F_nA_g = (35.2 ksi)(4 in.²) = 140.8 kips

\(\phi\)P_n = 0.9(200 kips) = 126.7 kips

4. เรียกใช้การวิเคราะห์ใน IDEA StatiCa เพื่อกำหนดแรงกระทำสูงสุดที่อนุญาตโดยไม่พิจารณาการโก่งเดาะ เปรียบเทียบผลลัพธ์กับค่าความต้านทานที่คำนวณได้

แรงอัดสูงสุดที่สามารถกระทำได้ก่อนถึงขีดจำกัดความเครียดพลาสติก 5% ในแผ่นเหล็กคือ 184 kips ค่านี้สูงกว่าค่าความต้านทานแรงอัดการออกแบบของแผ่นเหล็กที่คำนวณสำหรับสภาวะขีดจำกัดของการคราก (180 kips) เล็กน้อย แม้จะต่ำกว่าแรงโก่งเดาะแบบ Euler (238.5 kips) แต่ค่าความต้านทานพลาสติกจาก IDEA StatiCa สูงกว่าค่าความต้านทานแรงอัดการออกแบบของแผ่นเหล็กที่คำนวณตาม AISC Specification Section J4.4 (126.7 kips) มาก ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสมการใน AISC Specification ทำนายการวิบัติจากการโก่งเดาะแบบอไม่ยืดหยุ่นที่ได้รับอิทธิพลจากความเค้นตกค้างและความไม่สมบูรณ์ทางเรขาคณิตเริ่มต้น

ความเครียดพลาสติกบนรูปร่างที่เสียรูปที่ P = 184 kips (ตัวคูณมาตราส่วนการเสียรูป = 10)

5. เรียกใช้การวิเคราะห์การโก่งเดาะใน IDEA StatiCa เพื่อหาอัตราส่วนการโก่งเดาะ ใช้อัตราส่วนการโก่งเดาะเพื่อคำนวณแรงโก่งเดาะ และเปรียบเทียบกับค่าความต้านทานที่คำนวณได้

เมื่อใช้แรงกระทำ 184 kips อัตราส่วนการโก่งเดาะเท่ากับ 1.36 แรงโก่งเดาะจาก IDEA StatiCa คือ (184 kips)×(1.36) = 250 kips ค่านี้มากกว่า P_e อยู่ 5% ความแตกต่างอาจเกิดขึ้นระหว่างแรงโก่งเดาะแบบ Euler และแรงโก่งเดาะของ IDEA StatiCa เนื่องจากความแตกต่างระหว่างทฤษฎีคานและแบบจำลอง Shell Element ที่ IDEA StatiCa ใช้

รูปร่างการโก่งเดาะและผลสรุปเมื่อใช้แรงกระทำ P = 184 kips

6. กำหนดแรงกระทำสูงสุดที่อนุญาตใน IDEA StatiCa โดยพิจารณาการโก่งเดาะด้วยอัตราส่วนการโก่งเดาะจำกัดที่ 3.0

เมื่อแรงโก่งเดาะเท่ากับ 250 kips แรงกระทำที่ทำให้ได้อัตราส่วนการโก่งเดาะเท่ากับ 3.0 คือ (250 kips)/(3.0) = 83.4 kips การกำหนดแรงกระทำใน IDEA StatiCa ให้มีค่านี้จะได้อัตราส่วนการโก่งเดาะเท่ากับ 3.0 แม้ว่าจะไม่มีความเครียดพลาสติกในการเชื่อมต่อที่ระดับแรงกระทำนี้ แต่อัตราส่วนการโก่งเดาะอยู่ที่ขีดจำกัด ดังนั้น 83.4 kips จึงเป็นแรงกระทำสูงสุดที่อนุญาตสำหรับการเชื่อมต่อนี้ แรงนี้ต่ำกว่ากำลังรับแรงอัดตามการออกแบบของแผ่นเหล็กที่คำนวณตาม AISC Specification Section J4.4 (126.7 kips) มาก

รูปร่างการโก่งเดาะและผลสรุปเมื่อแรงกระทำ P = 83.4 kips

ตรวจสอบการเชื่อมต่อที่มีความยาวต่างๆ

กรอกตารางที่แสดงด้านล่าง โดยที่ P_e คือแรงโก่งเดาะแบบออยเลอร์ ϕP_n คือความแข็งแรงรับแรงอัดในการออกแบบตาม AISC Specification Section J4.4 P_IDEA,PLคือแรงที่กระทำสูงสุดที่อนุญาตจาก IDEA StatiCa โดยพิจารณาเฉพาะขีดจำกัดความเครียดพลาสติก 5% P_IDEA คือแรงที่กระทำสูงสุดที่อนุญาตจาก IDEA StatiCa โดยพิจารณาขีดจำกัดความเครียดพลาสติก 5% และอัตราส่วนการโก่งเดาะที่จำกัดเท่ากับ 3.0 และ P_IDEA,e คือแรงโก่งเดาะจาก IDEA StatiCa วาดกราฟผลลัพธ์เทียบกับความยาวประสิทธิผล L_c

L = L_c	L_c/r	ϕF_yA_g	P_e	P_e/3.0	ϕP_n	P_IDEA,PL	P_IDEA,e	P_IDEA
นิ้ว	---	kips	kips	kips	kips	kips	kips	kips
2	13.9	180.0
4	27.7	180.0	1,490.7	496.9	170.2	193.0	1,522.8	193.0
6	41.6	180.0
8	55.4	180.0	372.7	124.2	143.8	184.0	390.0	130.0
10	69.3	180.0
12	83.1	180.0	165.6	55.2	108.6	184.0	173.7	57.9
14	97.0	180.0
16	110.9	180.0	93.2	31.1	73.3	184.0	97.2	32.4

7. ตารางและกราฟ

L = L_c	L_c/r	φF_yA_g	P_e	P_e/3.0	ϕP_n	P_IDEA,PL	P_IDEA,e	P_IDEA
in.	---	kips	kips	kips	kips	kips	kips	kips
2	13.9	180.0	5,962.9	1,987.6	180.0	205.0	5,588.3	205.0
4	27.7	180.0	1,490.7	496.9	170.2	193.0	1,522.8	193.0
6	41.6	180.0	662.5	220.8	158.6	186.0	688.2	186.0
8	55.4	180.0	372.7	124.2	143.8	184.0	390.0	130.0
10	69.3	180.0	238.5	79.5	126.7	184.0	249.6	83.2
12	83.1	180.0	165.6	55.2	108.6	184.0	173.7	57.9
14	97.0	180.0	121.7	40.6	90.5	184.0	127.5	42.5
16	110.9	180.0	93.2	31.1	73.3	184.0	97.2	32.4

ในกราฟ \(\phi\)F_yA_g เทียบได้กับ P_IDEA,PL เนื่องจากทั้งสองแสดงถึงกำลังคราก; \(\phi\)P_n เทียบได้กับ P_IDEA เนื่องจากทั้งสองแสดงถึงกำลังการออกแบบ; และ P_e เทียบได้กับ P_IDEA,e เนื่องจากทั้งสองแสดงถึงกำลังการโก่งเดาะแบบยืดหยุ่น

P_IDEA,PL มีค่ามากกว่า \(\phi\)F_yA_g สำหรับ L_c ≤ 4 in. สำหรับแผ่นที่สั้นมาก การยึดรั้งที่ปลายและผลของ Poisson ทำให้เกิดสภาวะความเค้นหลายแกนที่ซับซ้อนมากขึ้น ส่งผลให้มีกำลังสูงกว่า

P_IDEA สอดคล้องกับ P_e/3.0 สำหรับ L_c ≥ 8 in. สำหรับแผ่นที่ยาวกว่า การโก่งเดาะเป็นตัวควบคุมใน IDEA StatiCa และกำลังจะเท่ากับแรงโก่งเดาะวิกฤตแบบยืดหยุ่นหารด้วยอัตราส่วนการโก่งเดาะขีดจำกัดนั้น

8. จากผลลัพธ์ของคุณ สำหรับช่วงค่า Lc ใด IDEA StatiCa (ที่มีอัตราส่วนการโก่งเดาะจำกัดที่ 3.0) แสดงค่าความแข็งแรงน้อยกว่าข้อกำหนด AISC? น้อยกว่าเท่าใด? และสำหรับช่วงค่า Lc ใด IDEA StatiCa แสดงค่าความแข็งแรงมากกว่าข้อกำหนด AISC? มากกว่าเท่าใด?

แรงกระทำสูงสุดที่อนุญาตจาก IDEA StatiCa มีค่ามากกว่า \(\phi\)P_n สำหรับ L_c ≤ 6 in. ความแตกต่างที่มากที่สุดอยู่ที่ L_c = 6 in. ซึ่ง \(\phi\)P_n มีค่ามากกว่า P_IDEA อยู่ 17%

โปรดทราบว่าความแตกต่างระหว่าง \(\phi\)P_n และ P_IDEA ไม่ได้เกิดจากการโก่งเดาะเพียงอย่างเดียว สำหรับ L_c = 2 in. นั้น \(\phi\)P_n มีค่ามากกว่า P_IDEA อยู่ 14% ที่ความยาวประสิทธิผลนี้ ค่าความแข็งแรงทั้งสองถูกควบคุมโดยการครากของวัสดุ และความแตกต่างที่เกิดขึ้นมาจากความแตกต่างระหว่างการประเมินความเค้นแบบง่ายในการคำนวณด้วยมือ กับแบบจำลอง Shell Element ที่รวมผล Poisson และประเมินสภาวะความเค้นหลายแกนด้วยเกณฑ์การวิบัติ von Mises

แรงกระทำสูงสุดที่อนุญาตจาก IDEA StatiCa มีค่าน้อยกว่า \(\phi\)P_n สำหรับ L_c ≥ 8 in. ความแตกต่างที่มากที่สุดอยู่ที่ L_c = 16 in. ซึ่ง \(\phi\)P_n มีค่าน้อยกว่า P_IDEA อยู่ 56%

9. อัตราส่วนการโก่งเดาะที่จำกัดควรเป็นเท่าใดสำหรับการเชื่อมต่อนี้?

ใน IDEA StatiCa การลดกำลังเนื่องจากการโก่งเดาะจะไม่เริ่มต้นจนกว่า L_c จะมากกว่า 6 นิ้ว ในการคำนวณตามข้อกำหนด AISC การลดกำลังเนื่องจากการโก่งเดาะเริ่มต้นที่ L_c/r = 25 หรือ L_c = 3.6 นิ้ว

เพื่อให้ขีดจำกัดอัตราส่วนการโก่งเดาะถูกกระตุ้นที่ประมาณ L_c/r = 25 อัตราส่วนการโก่งเดาะที่จำกัด α_cr,lim จะต้องเป็นค่าที่ทำให้แรงโก่งเดาะวิกฤต (ที่ L_c/r = 25) หารด้วยอัตราส่วนการโก่งเดาะที่จำกัดเท่ากับกำลังคราก (Yielding) ในการออกแบบ

\[ \frac{P_e}{\alpha_{cr,lim}} = \phi F_y A_g \]

\[ \alpha_{cr,lim} = \frac{P_e}{\phi F_y A_g} = \frac{\pi ^2 E I / L_c^2}{\phi F_y A_g} = \frac{\pi ^2 E}{\phi F_y (L_c/r)^2} \]

\[ \alpha_{cr,lim} = \frac{\pi ^2 (29000\textrm{ ksi}}{(0.9)(50\textrm{ ksi}) (25)^2} = 10.2 \]

โปรดทราบว่าขีดจำกัดนี้ขึ้นอยู่กับกำลังคราก (Yield Strength) และพื้นฐานการออกแบบ (เช่น LRFD) และไม่ใช้กับการโก่งเดาะเฉพาะที่ (Local Buckling) ดู บทความนี้ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม

การใช้ขีดจำกัดการโก่งเดาะนี้จะไม่ขจัดความแตกต่างระหว่าง \(\phi\)P_n และ P_IDEA สำหรับค่า L_c ขนาดเล็กที่การครากควบคุม การใช้ขีดจำกัดการโก่งเดาะนี้แทนค่า 3.0 จะยังเพิ่มความแตกต่างระหว่าง \(\phi\)P_n และ P_IDEA สำหรับค่า L_c ขนาดใหญ่ที่การโก่งเดาะควบคุม

10. ข้อดีและข้อเสียของการใช้ขีดจำกัดอัตราส่วนการโก่งเดาะเพื่อพิจารณาการโก่งเดาะในการออกแบบการเชื่อมต่อคืออะไร?

ข้อดี:

ไม่จำเป็นต้องใช้การวิเคราะห์ GMNIA ขั้นสูง

ข้อเสีย:

อัตราส่วนการโก่งเดาะขีดจำกัดค่าเดียวไม่สามารถใช้ได้กับการเชื่อมต่อทุกประเภท
ค่าอัตราส่วนการโก่งเดาะขีดจำกัดที่น้อย (เช่น 3.0) อาจนำไปสู่ความผิดพลาดในทิศทางที่ไม่ปลอดภัยสำหรับชิ้นส่วนที่มีความชะลูดปานกลาง ซึ่งการโก่งเดาะแบบอไม่ยืดหยุ่นเป็นตัวควบคุม
ค่าอัตราส่วนการโก่งเดาะขีดจำกัดที่มาก (เช่น 10.0) อาจนำไปสู่ความผิดพลาดในทิศทางที่ปลอดภัยเกินไปสำหรับชิ้นส่วนที่มีความชะลูดสูง ซึ่งการโก่งเดาะแบบยืดหยุ่นเป็นตัวควบคุม

การเชื่อมต่ออื่นๆ

คุณสามารถสำรวจผลกระทบของการโก่งเดาะและลักษณะของการออกแบบเพื่อเสถียรภาพโดยใช้การวิเคราะห์การโก่งเดาะเชิงเส้นเพิ่มเติมได้โดยการวิเคราะห์การเชื่อมต่ออื่นๆ การเชื่อมต่ออื่นๆ ต่อไปนี้แนะนำสำหรับการสำรวจเพิ่มเติม

Connection 2

การเชื่อมต่อที่ใช้ในขั้นตอนข้างต้น แต่มีการยึดด้านข้างเพื่อให้แผ่นโก่งเดาะในรูปแบบยึดแน่น-ยึดแน่น (K = 0.5) การยึดนี้ทำได้โดยการกำหนดประเภทแบบจำลองสำหรับชิ้นส่วนทั้งสองเป็น "N-Vy-Vz-Mx-My-Mz"

Connection 3

การเชื่อมต่อที่ใช้ในขั้นตอนข้างต้น แต่แทนที่แผ่นด้วยหน้าตัดกลวงสี่เหลี่ยมบางเพื่อประเมินการโก่งเดาะเฉพาะที่ ปรับความชะลูดโดยการเปลี่ยนความหนาของหน้าตัดกลวง อ้างอิง AISC Specification Section E7 สำหรับข้อกำหนดเกี่ยวกับการโก่งเดาะเฉพาะที่ของชิ้นส่วนรับแรงอัดหน้าตัดกลวง

Connection 4

คานปีกกว้างที่มีแรงกระทำที่จุด เพื่อประเมินการบดอัดเสียหายเฉพาะที่ของเอว ปรับความชะลูดโดยการเปลี่ยนความหนาของเอวของคานปีกกว้าง อ้างอิง AISC Specification Section J10 สำหรับข้อกำหนดเกี่ยวกับปีกและเอวที่รับแรงกระจุกตัว

Connection 5

การเชื่อมต่อที่มีแผ่นยื่นรูปสามเหลี่ยม ปรับความชะลูดโดยการเปลี่ยนความหนาของแผ่นยื่น อ้างอิง AISC Manual Part 15 สำหรับคำแนะนำในการออกแบบแผ่นยื่น คำแนะนำเพิ่มเติมสามารถพบได้ใน Dowswell and Vild (2023) และบทความนี้

Connection 6

การเชื่อมต่อแผ่น Gusset ในโครงยึดด้านข้าง ปรับความชะลูดโดยการเปลี่ยนระยะห่างของค้ำยันแนวทแยงจากจุดทำงาน อ้างอิง AISC Design Guide 29 Appendix C สำหรับคำแนะนำเกี่ยวกับการโก่งเดาะของแผ่น Gusset

เอกสารอ้างอิง

AISC. (2022). Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. American Institute of Steel Construction, Chicago, Illinois.

AISC. (2023). Steel Construction Manual, 16th Edition. American Institute of Steel Construction, Chicago, Illinois.

Dowswell, B. (2016). "Stability of Rectangular Connection Elements." Engineering Journal, AISC, 53(4), 171–202. https://doi.org/10.62913/engj.v53i4.1106

Dowswell, B. and Vild, M. (2023). "Linear buckling analysis in the design of bracket plates." ce/papers, 6(3–4), 1831–1836. https://doi.org/10.1002/cepa.2631

Muir, L. S. and Thornton, W. A. (2014). Vertical Bracing Connections – Analysis and Design. Design Guide 29, American Institute of Steel Construction, Chicago, Illinois.

เลือกภาษา

เลือกภูมิภาค

Learning Module 5: การโก่งเดาะ

วัตถุประสงค์การเรียนรู้

ข้อมูลพื้นฐาน

การเชื่อมต่อ

ไฟล์ตัวอย่าง

ขั้นตอน

การเชื่อมต่ออื่นๆ

Connection 2

ไฟล์ตัวอย่าง

Connection 3

ไฟล์ตัวอย่าง

Connection 4

ไฟล์ตัวอย่าง

Connection 5

ไฟล์ตัวอย่าง

Connection 6

ไฟล์ตัวอย่าง

เอกสารอ้างอิง

บทความที่เกี่ยวข้อง

Learning Module 4: แรงงัด

โมดูลการเรียนรู้ที่ 1: การออกแบบกำลังโดยการวิเคราะห์แบบไม่ยืดหยุ่น

โมดูลการเรียนรู้ที่ 2: เส้นทางแรงและรูปแบบการวิบัติของการเชื่อมต่อแบบรับแรงเฉือนอย่างง่าย

โมดูลการเรียนรู้: เส้นทางแรงและรูปแบบการวิบัติของการเชื่อมต่อโมเมนต์แบบยึดแน่นสมบูรณ์ (AISC)