กำลังและความเหนียวของข้อต่อโครงสร้างเหล็ก ที่ก่อสร้างในประเทศไทยภายใต้แรงแผ่นดินไหว

Abstract

การศึกษานี้เป็นการนำเสนอพฤติกรรมข้อต่อคาน-เสาเหล็กก่อสร้างในประเทศเมื่อรับแรงวัฏจักร ด้วยวิธีการวิเคราะห์ไฟไนอิลิเมนต์ ขนาดหน้าตัดคาน-เสาทดสอบในห้องปฏิบัติการ ณ มหาวิทยาลัยมิชิแกน ถูกนำมาเป็นต้นแบบในการสร้างแบบจำลองไฟไนอิลิเมนต์ (แบบจำลอง FEM1) ตัวอย่างคาน-เสาชนิดเชื่อมแผ่นปีกคาน และใส่สลักเกลียวที่แผ่นเอวคาน (Welded Unreinforced Flanges-bolted Web) ผลการวิเคราะห์แบบจำลองนี้เทียบกับผลการทดสอบตัวอย่าง พบว่าแบบจำลอง FEM1 มีความถูกต้องแม่นยำสูง โดยให้ผลการวิเคราะห์ใกล้เคียงกับผลการทดสอบตัวอย่างจริง จากนั้นทำการปรับแบบจำลอง FEM1 โดยเชื่อมหน้าตัดคานกับปีกเสาทั้งหมด (แบบจำลอง FEM2) ซึ่งเป็นแบบจำลองข้อต่อคาน-เสาเหล็กชนิดที่นิยมสร้างในประเทศไทย ผลการวิเคราะห์แบบจำลอง FEM2 มีลักษณะใกล้เคียงกับแบบจำลอง FEM1 กล่าวคือ ความเค้น von-Mises สูงสุดเกิดขึ้นบริเวณจุดต่อระหว่างปีกคานกับหน้าเสา อย่างไรก็ตามเมื่อเทียบระหว่างชิ้นส่วนย่อยพบว่า ความเค้นในปีกคานและแผ่น Continutity ของแบบจำลอง FEM2 เมื่อมีการกระจายตัวสม่ำเสมอมากกว่าของแบบจำลอง FEM1 นอกจากนี้แผ่นคานสามารถถ่่ายแรงจากคานสู่หน้าเสาได้ดีกว่าแผ่นเหล็กปะกับ (shear tab) ส่วนแผ่น panel zone ของทั้งสองแบบจำลองมีลักษณะการกระจายตัวของความเค้นใกล้เคียงกันแต่แบบจำลอง FEM1 แสดงค่าความเค้นที่สูงกว่าและการกระจายตัวได้ดีกว่าที่ค่าการหมุนตัวของข้อต่อเท่ากัน ดังนั้นจึงสรุปว่าข้อต่อคาน-เสาเหล็กชนิด FEM1 มีประสิทธิภาพในการถ่ายแรงวัฏจักรคานสู่เสาได้ดีกว่าข้อต่อชนิดอื่น FEM2