จุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบของโครงถักเหล็กแบบโฮว์
Main Article Content
บทคัดย่อ
การประเมินค่าความแข็งแกร่ง (Stiffness) ในแนวนอกระนาบของโครงถักเหล็ก โดยเทียบเคียงเสมือนพฤติกรรมของคานเหล็กที่มีหน้าตัดสมมาตรแกนเดียวนั้น เป็นหนึ่งในแนวทางที่สามารถกระทำได้โดยอาศัยข้อมูลของตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแรงเฉือน (Shear Center) ร่วมด้วย ในกรณีที่เป็นคานเหล็กจะสามารถคำนวณหาค่าตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแรงเฉือนได้โดยง่าย แต่สำหรับโครงถักเหล็กนั้นไม่สามารถคำนวณหาค่าตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแรงเฉือนได้โดยตรงเนื่องจากผลของความไม่ต่อเนื่องของชิ้นส่วนเว็บ (Web) (ชิ้นส่วนแนวตั้งและชิ้นส่วนแนวทแยง) จึงเป็นข้อจำกัดในการประเมินความแข็งแกร่งของโครงถักเหล็กในแนวนอกระนาบ งานวิจัยนี้ทำการศึกษาความสัมพันธ์ของตำแหน่งจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบกับมิติต่าง ๆ ที่เปลี่ยนไปของโครงถัก จากการศึกษาพบว่า ตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบของโครงถักเหล็กแบบโฮว์สามารถอยู่ได้ทั้งภายในและภายนอกความลึกของโครงถัก โดยขึ้นอยู่กับค่าโมเมนต์ความเฉื่อยของชิ้นส่วนคอร์ดและชิ้นส่วนเว็บ เมื่อโครงถักมีค่าโมเมนต์ความเฉื่อยของชิ้นส่วนคอร์ดมากขึ้นจะส่งผลให้เปอร์เซ็นต์ของตำแหน่งจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบวัดจากคอร์ดบนมีค่าลดลง และโครงถักที่มีค่าโมเมนต์ความเฉื่อยของชิ้นส่วนเว็บลดลงจะมีเปอร์เซ็นต์ของตำแหน่งจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบที่ลดลงเช่นกัน งานวิจัยนี้เสนอสมการสำหรับคำนวณหาตำแหน่งจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบของโครงถักเหล็กแบบโฮว์ที่ดัดแปลงจากสมการของคานเหล็ก โดยสมการที่เสนอสามารถใช้ได้ดีภายใต้เงื่อนไขที่กำหนดการประเมินค่าความแข็งแกร่ง (Stiffness) ในแนวนอกระนาบของโครงถักเหล็ก โดยเทียบเคียงเสมือนพฤติกรรมของคานเหล็กที่มีหน้าตัดสมมาตรแกนเดียวนั้น เป็นหนึ่งในแนวทางที่สามารถกระทำได้โดยอาศัยข้อมูลของตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแรงเฉือน (Shear Center) ร่วมด้วย ในกรณีที่เป็นคานเหล็กจะสามารถคำนวณหาค่าตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแรงเฉือนได้โดยง่าย แต่สำหรับโครงถักเหล็กนั้นไม่สามารถคำนวณหาค่าตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแรงเฉือนได้โดยตรงเนื่องจากผลของความไม่ต่อเนื่องของชิ้นส่วนเว็บ (Web) (ชิ้นส่วนแนวตั้งและชิ้นส่วนแนวทแยง) จึงเป็นข้อจำกัดในการประเมินความแข็งแกร่งของโครงถักเหล็กในแนวนอกระนาบ งานวิจัยนี้ทำการศึกษาความสัมพันธ์ของตำแหน่งจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบกับมิติต่าง ๆ ที่เปลี่ยนไปของโครงถัก จากการศึกษาพบว่า ตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบของโครงถักเหล็กแบบโฮว์สามารถอยู่ได้ทั้งภายในและภายนอกความลึกของโครงถัก โดยขึ้นอยู่กับค่าโมเมนต์ความเฉื่อยของชิ้นส่วนคอร์ดและชิ้นส่วนเว็บ เมื่อโครงถักมีค่าโมเมนต์ความเฉื่อยของชิ้นส่วนคอร์ดมากขึ้นจะส่งผลให้เปอร์เซ็นต์ของตำแหน่งจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบวัดจากคอร์ดบนมีค่าลดลง และโครงถักที่มีค่าโมเมนต์ความเฉื่อยของชิ้นส่วนเว็บลดลงจะมีเปอร์เซ็นต์ของตำแหน่งจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบที่ลดลงเช่นกัน งานวิจัยนี้เสนอสมการสำหรับคำนวณหาตำแหน่งจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบของโครงถักเหล็กแบบโฮว์ที่ดัดแปลงจากสมการของคานเหล็ก โดยสมการที่เสนอสามารถใช้ได้ดีภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ลงตีพิมพ์เป็นข้อคิดเห็นของผู้เขียนเท่านั้น
ผู้เขียนจะต้องเป็นผู้รับผิดชอบต่อผลทางกฎหมายใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นจากบทความนั้น
เอกสารอ้างอิง
M. Jirawacharadet, “Structural steel design : Allowable stress design method,” Suranaree University of Technology, 2005 (in Thai).
T. Thepchatri, “Behavior and design of steel structures,” Chulalongkorn University Press, 2016 (in Thai).
J. Jankowska-Sandberg and J. Kolodziej, “Experimental study of steel truss lateral-torsional buckling,” Engineering Structures, vol. 46, pp. 165–172, 2013, doi: 10.1016/ j.engstruct.2012.07.033.
B. Giltner and A. Kassimali, “Equivalent beam method for trusses,” Practice Periodical on Structural Design and Construction, vol. 5, no. 2, pp. 70–77, 2000, doi: 10.1061/(ASCE)1084-0680(2000)5:2(70).
P. Sawaengdi, “Equivalent out-of-plane moment of inertia for steel howe truss,” M.S. Thesis, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Kasetsart University, 2017 (in Thai).
ANSYS, Inc., ANSYS Mechanical APDL User’s Guide, Release 2020 R1, Canonsburg, PA, USA, 2020.
P. Li, X. Zhao, D. Ding, X. Li, Y. Zhao, L. Ke, X. Zhang, and B. Jian, “Optimization design for steel trusses based on a genetic algorithm,” Buildings, vol. 13, no. 6, 2023, Art. no. 1496, doi: 10.3390/buildings13061496.
N. T. Hieu, N. Q. Cuong, and V. A. Tuan, “Optimization of steel roof trusses using machine learning-assisted differential evolution,” Journal of Science and Technology in Civil Engineering, vol. 15, no. 4, pp. 99–110, 2021, doi: 10.31814/stce. huce(nuce)2021-15(4)-09.
J. He, F. Kong, P. Huang, and K. Mei, “Experimental and numerical investigation on behavior of rectangular closed section steel truss beams with concrete-filled joints,” Buildings, vol. 14, no. 12, 2024, doi: 10.3390/buildings14123857.
T. V. Galambos and A. E. Surovek, “Structural stability of steel: Concepts and applications for structural engineers,” Hoboken, NJ, USA: Wiley & Sons, Inc., 2008.
