การออกแบบงานวิศวกรรมโครงสร้าง เหล็กรูปพรรณ (STRUCTURAL STEEL ENGINEERING DESIGN หรือ SSE)
หัวข้อในวันนี้จะเกี่ยวข้องกันกับหัวข้อ การออกแบบงานวิศวกรรมโครงสร้าง เหล็กรูปพรรณ (STRUCTURAL STEEL ENGINEERING DESIGN หรือ SSE) นะครับ
เนื่องจากในโพสต์เมื่อหลายวันที่ผ่านมานั้นผมได้อธิบายถึงลักษณะและประเภทของโครงถักเหล็กให้เพื่อนๆ ได้ทราบและรู้จักกันในเบื้องต้นกันไปแล้ว และ ในวันเดียวกันนั้นก็มีเพื่อนของเราสอบถามกันมาหลายคนเลยว่า “ประเภทของโครงถักใดที่จะสามารถรับ นน ในแนวดิ่งได้ดีกว่ากัน
วันนี้ผมจึงจะขออนุญาตมาตอบคำถามในประเด็นนี้ให้นะครับ โดยที่ผมจะขออนุญาตแบ่งโครงถักออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ก่อน คือ
(1) แบบที่ TOP และ BOTTOM คอร์ดนั้นมีการวางตัวขนานกันตามแนวราบ แต่ เรียบสม่ำเสมอตลอดความยาวของโครงถัก
(2) แบบที่ TOP และ BOTTOM คอร์ดนั้นมีการวางตัวขนานกันตามแนวเอียง แต่ เรียบสม่ำเสมอตลอดความยาวของโครงถัก\
(3) แบบที่ TOP และ BOTTOM คอร์ดนั้นไม่ได้วางตัวขนานกัน ดังนั้น ท้องของโครงถักจะมีความเรียบสม่ำเสมอ แต่ ที่ด้านบนจะเกิดเป็น SLOPE ไม่สม่ำเสมอตลอดความยาวของโครงถัก
โดยที่ในวันนี้ผมจะขออนุญาตกล่าวถึงเฉพาะเนื้อหาในหัวข้อที่ (1) ก่อนนะครับ ไม่อย่างนั้นเกรงว่าเนื้อหาทั้งหมดนั้นจะมีความยาวมากจนเกินไป
ก่อนอื่นขอทบทวนกันก่อนสักนิดนะครับว่า เราทราบกันดีว่าโครงถักนั้นเป็นโครงสร้างรับแรงดัดประเภทหนึ่งที่เหมาะสมสำหรับที่จะนำมาใช้รับ นน ของโครงสร้างที่มีช่วงระยะห่างระหว่างเสาที่ค่อนข้างยาวมากๆ และ เราก็ทราบดีเช่นกันว่าตามหลักการของโครงสร้างรับแรงดัดว่า แรงดัด นั้นจะมีค่าเท่ากับ แรงในแขน คูณกับ ระยะทางระหว่างแขนของแรง หรือ เขียนได้ว่า
M = (F)(Z)
โดยที่
M คือ แรงดัด
F คือ แรงในแขน
Z คือ ระยะทางระหว่างแขนของแรง
ดังนั้นหากว่าค่า M หรือ ค่าแรงดัด นั้นมีค่าคงที่ หลักการในการออกแบบโครงถักให้มี แรงในแขน เกิดขึ้นน้อยที่สุด คือ ให้ค่าของ Z หรือ ระยะทางระหว่างแขนของแรง นั้นมีค่ามากที่สุดนั่นเอง
พอที่จะเข้าใจหลักการตามที่ผมอธิบายไปหรือไม่ครับ ? เอาเป็นว่าเพื่อนๆ มาดู ตย ประกอบจะดีกว่า เพื่อนๆ จะได้สามารถนึกภาพตามกันออกครับ
ผมทำการจำลองโครงสร้างโครงถักเหล็กทั้งหมด 3 โครง ซึ่งแต่ละโครงจะมีคุณสมบัติทุกๆ อย่างเหมือนกัน เช่น ใช้หน้าตัดของโครงถักทั้งบนและล่างที่เท่าๆ กัน มีระยะห่างระหว่างเสาเท่าๆ กัน มีการรับ นน ในแนวดิ่งที่จุดต่อของโครงถักเท่าๆ กัน เป็นต้น แต่ จะมีความแตกต่างกันเพียงอย่างเดียว คือ ความสูงของโครงถัก กล่าวคือ ผมให้โครงถักแต่ละตัวนั้นมีค่า Z หรือ ระยะทางระหว่างแขนของแรง นั้นแตกต่างกัน โดยระยะดังกล่าวจะอยู่ที่ 0.50 M 0.75 M และ 1.00 M ตามลำดับ
จะเห็นได้จากในรูปว่าผลจากการวิเคราะห์และออกแบบตัวโครงสร้างโดยซอฟต์แวร์ STAAD.PRO จะพบว่าค่า DESIGN RATIO ของโครงถักนั้นจะสอดคล้องตามคำอธิบายของผมนะครับ คือ จะเห็นได้ว่าโครงถักที่มีระยะ Z ที่น้อยก็จะมีค่า DESIGN RATIO ที่สูง และ ยิ่งเราทำการเพิ่มค่า Z ให้มากขึ้นเท่าใด ค่าของ DESIGN RATIO ก็จะมีค่าลดลงตามไปด้วยนั่นเองครับ
ปล ประเด็นที่เรากำลังพูดถึงในที่นี้จะเป็นเฉพาะกลไก การรับกำลัง ของตัวโครงถักนะครับ เพราะ ก่อนอื่นเพื่อนๆ ต้องไม่ลืมว่าในความเป็นจริงนั้นยิ่งเราเพิ่มความสูงของโครงถักให้มากขึ้นเท่าใด ชิ้นส่วนต่างๆ ภายในโครงถักของเราก็จะมีความชะลูดเพิ่มมากยิ่งขึ้นตามไปด้วย ดังนั้นในการออกแบบจริงๆ นั้นยังมีเหตุและปัจจัยอื่นๆ อีกมากที่ทางผู้ออกแบบนั้นจำเป็นที่จะต้องนำมาคำนึงถึงในการออกแบบด้วยนะครับ
เอาเป็นว่าเพื่อนๆ ก็น่าที่จะพอเข้าใจกันบ้างแล้วนะครับ ในวันพรุ่งนี้ผมจะขออนุญาตมาพูดต่อถึงหัวข้อที่ (2) และ (3) ต่อก็แล้วกันนะครับ เพื่อนๆ ท่านใดมีความสนใจก็สามารถที่จะติดตามกันได้ครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
