Transcript Document
่ นโครงสร้าง คาน-เสา 5. สว ิ้ สว ่ นทีร่ ับแรงด ัดและแรงอ ัดร่วกั ัน ต ัวอย่าง ชน จ ันท ันของโครงหล ังคาทีว่ างแปไก่ตรง Joint ิ้ สว ่ นทีร่ ับแรงด ัดและแรงดึงร่วกั ัน ต ัวอย่าง ชน ขือ ่ ของโครงหล ังคาทีก ่ น ี า้ หน ััแขวนอยูด ่ ว้ ย ิ้ สว ่ นทีร่ ับแรงด ัดและแรงอ ัดร่วกั ัน ต ัวอย่าง ชน เสาทีต ่ อ ้ งร ับ ้ งศูนย์ นา้ หน ััเยือ เสาทีต ่ อ ้ งร ับ แรงัระทาทางข้าง Wind Water ิ้ สว ่ นทีร่ ับแรงด ัดและแรงอ ัดร่วกั ัน ต ัวอย่าง ชน เสาและคานในโครงเฟรกทีต ่ อ ้ งร ับแรงลก Wind Wind ่ นของโครงสร้างทีต เราเรียัสว ่ อ ้ งร ับแรงด ัดร่วกั ับแรงใน ่ นของโครงสร้าง คาน-เสา (Beam-Column) แนวแันว่า สว ้ จะเป็นควากเค้นร่วก (Combine Stress) ควากเค้นทีเ่ ัิดขึน ระหว่าง ควากเค้นตากแัน (Axial stress) ั ับ ควากเค้นด ัด (Flexural stress) P Mc A I และในัรณีทก ี่ โี กเกนต์ด ัดัระทาทงสองแัน ั้ (Mx และ My) จะรวกผลของโกเกนต์ทงสองแันน ั้ นเป ั้ ็ น P Mx y Myx A Ix Iy ถ้าแรงตากแันเป็นแรงดึง ัารคานวณด ังัล่าวข้างต้น กีควากถูัต้องเพียงพอ แต่ถา้ แรงตากแันเป็นแรงอ ัด ัารคานวณด ังัล่าวข้างต้นจะ เป็นเพียงค่าโดยประกาณเท่านน ั้ เพราะย ังไก่ได้คด ิ ผลของัาร ้ อ ันเนือ โั่งต ัวด้านข้างทีเ่ พิก ่ ขึน ่ งกาจาัแรงอ ัด (เรียัว่า P-D ่ นของโครงสร้างต้องร ับโกเกนต์ด ัดกาั Effect) ซงึ่ เป็นเหตุให้สว ้ ัว่าเดิก ขึน P-D Effect สกกติวา่ เริก่ ต้นคานร ับแรงัระทาด้านข้างเพียงอย่างเดียว กีโกเกนต์สง ู สุดทีั ่ งึ่ ัลางคานเป็น M 0 QL / 4 QL3 กีระยะแอ่นต ัวสูงสุดเป็น D0 48EI Q D0 M0 BMD ถ้ากีแรงัด P ัระทาทีป ่ ลายทงสองข้ ั้ าง ้ เป็น M1 M 0 PD0 โกเกนต์สง ู สุดทีั ่ งึ่ ัลางคานจะเพิก ่ ขึน ้ อีัเป็นD1 D0 D0 กีระยะแอ่นต ัวสูงสุดเพิก ่ ขึน Q P P D0 D1 M1 M0 BMD ้ นีท ้ าให้เัิดโกเกนต์เพิก ้ อีั ระยะโั่งต ัวทีเ่ พิก ่ ขึน ่ ขึน ้ เป็น M 2 M 0 PD1 ซงึ่ โกเกนต์สง ู สุดทีั ่ งึ่ ัลางคานจะเพิก ่ ขึน ้ อีัเป็น D2 D1 D1 ซงึ่ ทาให้เัิดระยะแอ่นต ัวสูงสุดเพิก ่ ขึน Q P P D0 D2 D1 M2 M1 M 0 BMD ้ นีท ้ าให้เัิดโกเกนต์เพิก ้ อีั ระยะโั่งต ัวทีเ่ พิก ่ ขึน ่ ขึน ้ เป็น M 3 M 0 PD2 ซงึ่ โกเกนต์สง ู สุดทีั ่ งึ่ ัลางคานจะเพิก ่ ขึน ้ อีัเป็น D3 D2 D2 ซงึ่ ทาให้เัิดระยะแอ่นต ัวสูงสุดเพิก ่ ขึน Q P P D0 D 2D1 D3 ่ นีเ้ รือ เป็นเชน ่ ยๆ ไปจนโกเกนต์ และระยะแอ่นต ัว กีคา ่ คงทีเ่ ป็น M3 M2 M1 M 0 M max และ Dmax BMD จาััารวิเคราะห์ทางอีลาสติั พบว่า D max 1 D0 1 P / P e และ M max M 0 PDmax Pe 2 EI / L2 (หกายถึง Euler Load) Q P P D0 Dmax M max QL3 D0 48EI QL M0 4 M0 BMD ้ จริง สงิ่ ทีเ่ ราสนใจคือ Mmax เพราะเป็นโกเกนต์ทเี่ ัิดขึน ิ้ สว ่ นคาน-เสา ซงึ่ จะต้องนากาพิจารณาในัารออัแบบ ในชน M max M 0 PDmax D max แทนค่าและจ ัดรูปสกัารได้เป็น M max เรียั Cm M0 1 P / Pe 1 D0 1 P / P e QL M0 4 QL3 D0 48EI เฉพาะัรณีน ี้ Cm 1 0.18P / Pe Cm ว่าสว่ นขยายโกเกนต์ (Moment Magnification Factor) 1 P / Pe ซงึ่ จะกีคา่ ไก่นอ้ ยัว่า 1.0 เสกอ ั ิ ธิ์ Cm ทีใ่ ชใ้ นัารออัแบบจะดูได้จาั ตาราง 5.1-5.2 สาหร ับ สกประส ท กาตรฐาน AISC/ASD และ ตาราง 5.3 สาหร ับกาตรฐาน AISC/LRFD ข้อัาหนดสาหร ับกาตรฐาน AISC/ASD โครงสร้างร ับแรงดึงและแรงด ัดร่วกั ัน ้ กัาร Interaction ให้ใชส ในทีน ่ ี้ (หกายเหตุ ัรณีแรงดึงจะไก่ก ี P-D Effect) โครงสร้างร ับแรงอ ัดและแรงด ัดร่วกั ัน 1. ัรณีทแ ี่ รงอ ัดกีคา่ น้อย (fa/Fa <= 0.15) ้ กัาร Interaction ให้ใชส (หกายเหตุ เป็นสกัารเดียวั ับ โครงสร้างร ับแรงดึงและแรงอ ัดร่วกั ัน เพราะไก่ตอ ้ งคิดผลของ P-D Effect) โครงสร้างร ับแรงอ ัดและแรงด ัดร่วกั ัน 2. ัรณีทแ ี่ รงอ ัดกีคา่ กาั (fa/Fa > 0.15) อาจกีผลของ P-D Effect ให้ตรวจสอบตากสกัาร Interaction ทงั้ 2 สกัารต่อไปนี้ และ ในทีน ่ ี้ เป็นค่าของหน่วยแรงออยเลอร์ท ี่ หารด้วย F.S. (= 23/12) แล้ว สปส. Cmx และ Cmy หาได้จาัตารางที่ 5.1-5.2 เทียบั ับัรณี Beam ธรรกดา (ไก่ใช่ Beam Column) Fb=0.6Fy P = 28+66.5 = 94.5 t ปลายบน M = 1.5+3.5625 = 5.0625 t.m ปลายล่าง M = 1.8+4.275 = 6.075 t.m M2 M1 ่ นโครงสร้างร ับโกเกนต์ด ัดสองทาง (Biaxial Bending) สว กาตรฐาน AISC/ASD ให้ตรวจสอบด้วยสกัาร Interaction ่ เดียวั ัน แต่ไก่ตอ เชน ้ งนาหน่วยแรงอ ัดกาคิด นน ่ ั คือ (M x y / I x ) (M y x / I y ) 1.0 Fbx Fby ซงึ่ อาจหาค่า Elastic Section Modulus ทีต ่ อ ้ งัารโดยประกาณ จาัสกัาร หกายเหตุ หกายควากว่าเราสกกติให้ Fbx = 0.6Fy และ Fby = 0.75Fy ไปั่อน แล้วจึงตรวจสอบในภายหล ัง รูปต ัวอย่าง ัรณีแรงัระทาผ่าน Shear Center ของหน้าต ัด ซงึ่ อาจใช ้ Fby = 0.75Fy ได้ ต ัวอย่าง ัรณีแรงัระทาไก่ผา ่ น Shear Center ของหน้าต ัด หน้าต ัดจะต้องร ับโกเกนต์บด ิ (Twisting Moment) ด้วย กาตรฐาน AISC/ASD จึงให้ลดัาล ัง ต้านทานรอบแันรองลงครึง่ หนึง่ ได้เป็น Fby = 0.75Fy/2 หรือจะใช ้ Iy/2 แทน Iy ในัารหาหน่วยแรงด ัดั็ได้ = (OK) วิธท ี า ด้วยวิธ ี AISC/ASD 1. หานา้ หน ััและโกเกนต์ด ัดทีป ่ ระทาต่อแป DL+LL = 100 kg/m2 จาัรูปแปแต่ละต ัว วางห่างั ัน 2.5 เกตร (ในแนวราบ) นา้ หน ัััระจายลงแป ในแนวดิง่ w = 100x2.5 = 250 kg/m แตัแรงเข้าแันหล ััแ ละแันรองของแป wx 3 237.2 kg/m 10 1 wy w sin q 250 79.1 kg/m 10 wx w cos q 250 w wy q ้ ในแันหล ััและแันรอง คานวณโกเกนต์ด ัดสูงสุดทีเ่ ัิดขึน M x wx L2 / 8 237.2 52 /8= 741.25 kg.m แต่ละโครงห่างั ัน 5.00 m M y wy (L / 2)2 /8 79.1 (5/ 2)2 /8= 61.8 kg.m เลือัขนาดรูปต ัด กี sag rod ทุัๆ ัึง่ ัลางแป สกกติวา ่ Cn = 5 74125 6180(5) 57.7 cm3 0.6 2500 (0.75 / 2) 2500 แรงัระทาไก่ผา่ น shear center ลองเลือั W150x14 kg/m ซงึ่ หน้าต ัดเป็นแบบ compact Lc Min 0.444b f E / Fy , 0.69 E /(dFy / Af ) 2, 000, 000 0.69 2, 000, 000 Min 0.444(7.5) , 2,50 0 (15 2,500) / (7. 5 0.7 ) Min 94.2,193.2 = 94.2 cm ในทีน ่ ี้ Lb = 2.50 m rT Iy / 2 A f ( Aw / 6) 49.5 / 2 7.5 0.7 12 0.5 / 6 2.0 cm เลือัใช ้ Cb = 1.0 และ L/rT=125 Fbx Max[ 5.862 ECb 0.414 ECb , ] 0.6Fy 2 ( L / rT ) Ld / Af Max[750.33,1159.2] 1159.2 ksc ตรวจสอบด้วยสกัาร Interaction หกายเหตุถา้ คิดด้วย วิธ ี LRFD จะผ่านพอดี (74125 / 88.8) (6180 /13.2) 1.22 > 1.0 ไก่ผา่ นต้องเพิก ่ ขนาดหน้าต ัด 1159.2 0.375 2500 แผ่นเหล็ัรองใต้เสาทีร่ ับโกเกนต์ด ัด ขนาด BxN (ัว้าง B ยาวN) ้ งศูนย์ จาัตาแหน่งัึง่ ัลางเสา M อาจแปลงเป็น Pe ได้ ในทีน ่ ้ี e คือระยะเยือ ้ งศูนย์ e < N/6 (หรือเกือ (ั) เกือ ่ ระยะเยือ ่ โกเกนต์ด ัดกีคา่ น้อย) หน่วยแรงัดใต้แผ่นเหล็ัจะเป็นหน่วยแรงอ ัดทงหกด ั้ และัระจาย เป็นรูปสเี่ หลีย ่ กคางหกู ้ งศูนย์ N/6 < e <= N/2 (หรือเกือ (ข) เกือ ่ ระยะเยือ ่ โกเกนต์ด ัดกีคา่ ปานัลาง) หน่วยแรงัดใต้แผ่นเหล็ัจะกีขน ึ้ เพียงบางสว่ นเท่านน ั้ และัระจายเป็นรูปสากเหลีย ่ ก ้ งศูนย์ e > N/2 (หรือเกือ (ค) เกือ ่ ระยะเยือ ่ โกเกนต์ด ัดกีคา่ กาั) หน่วยแรงัดใต้แผ่นเหล็ัจะกีขน ึ้ เพียงบางสว่ นเท่านน ั้ ่ เดียวั ับัรณี (ข) และัระจายเป็นรูปสากเหลีย ่ ก เชน แต่พบว่าแรงล ัพธ์จาัหน่วยแรงัดกีคา่ น้อยัว่า แรงัระทา P ่ ยร ับแรงดึงด้วย ทาให้ตอ ้ งใช ้ anchor bolt ชว จะต้องคานวณระยะฝังยึดของ anchor ตากกาตรฐาน ACI ด้วย