การออกแบบ โครงถัก (Truss) สำหรับหลังคา
เนื่องจากเห็นหลายๆ ท่านให้ความสนใจกับการออกแบบ โครงถัก หรือ truss เป็นจำนวนมากนะครับ วันนี้ก็เลยหยิบเนื้อหามามาคุยกันนิดนึง แล้วก็ทำตัวอย่างการหาแรงภายในและการหากำลังรับแรงของ member เข้ามาด้วยทีเดียวนะครับ ซึ่งในช่วงหลังๆ นี้เราจะเน้นเนื้อหาที่มีตัวอย่างการคำนวณเข้ามาด้วย เพราะพอจะเข้าใจว่าตัวอย่างค่อนข้างจะหายากนะครับ
สำหรับการพิจารณาออกแบบ โครงถัก (truss) ตามทฤษฎีแล้ว จะตั้งสมมติฐานว่าแรงที่เกิดขึ้นใน member จะมีเฉพาะแรงในแนวแกนเท่านั้น (axial forces) ซึ่งก็คือ (1.) แรงอัด และ (2.) แรงดึง อย่างที่เราทราบกันดี และจะไม่มีโมเมนต์กระทำเลย
ขั้นตอนการวิเคราะห์โครงสร้าง
ในกรณีนี้หากใช้ software วิเคราะห์โครงสร้างต่างๆ เช่น SAP2000 ETABS STAAD PRO ฯลฯ ในการขึ้นโมเดลแล้ว จะต้องทำการ release moment ออกจาก member ด้วย เพื่อให้โมเดลมีความเสมือนจริงกับที่เราตั้งสมมติฐานไว้มากที่สุด
แต่หากต้องการคำนวณมือ ซึ่งก็สามารถทำได้ไม่ยากนัก ก็จะต้องทำการตรวจสอบก่อนว่า โครงสร้างมีลักษณะเป็นแบบ determinate หรือ indeterminate ครับ (ตามรูปภาพที่ 1) หากเป็น determinate ก็สามารถพิจารณาหา reaction ที่เกิดขึ้น
แล้วคำนวณหาแรงในแนวแกนที่เกิดขึ้นในแต่ละ member ได้เลยจากสมการสมดุลแรง ทั้งในแนวแกน x และแกน y (sigmaFx และ sigmaFy) และหากจำกันได้ การหาแรงในแนวแกนที่เกิดขึ้นก็มี 2 วิธีด้วยกัน (หรือมากกว่านั้น) คือ (1.) พิจารณาที่ joint (2.) พิจารณาโดยการตัด section
ซึ่งในตัวอย่างนี้จะพิจารณาหาแรงในแนวแกนโดยวิธีที่ 1 ซึ่งพิจารณาทีละจุดที่เราสนใจครับ จุดสำคัญในการคำนวณก็คือ เครื่องหมายลบและบวก โดยในสมการสมดุลแรงนี้จะพิจารณาให้ทิศทางที่แรงพุ่งขึ้นมีค่าเป็นบวก (+) และแรงที่พุ่งออกไปทางขวามีค่าเป็นบวก (+) ครับ และแรงอัดมีทิศทางพุ่งเข้าจุดที่เราสนใจและแรงดึงพุ่งออกจากจุดที่เราสนใจ จากนั้นเมื่อกำหนดทิศทางถูกต้องแล้ว ก็จะได้สมการสมดุลแรงที่ถูกต้องครับ
เมื่อได้แรงภายในแล้ว สิ่งที่ต้องทำต่อมาก็คือ การหากำลังรับแรงของ member ที่เลือกใช้ ซึ่งก็ค่อนข้างตรงไปตรงมาครับ หากแรงที่เกิดขึ้นเป็นแรงอัด เราก็พิจารณา member นั้นให้เหมือนกับเสาตัวหนึ่งโดยต้องคำนึงถึงความชะลูดของ member และความชะลูดของ element ตามการออกแบบปกติเลย ส่วน member ที่ต้องรับแรงดึงก็สามารถรับแรงได้ตาม yield strength และหน้าตัดของเหล็กครับ
หรือ หากต้องการตัวช่วย เราก็มี แอพออกแบบโครงสร้างเหล็ก ให้กับทุกท่านได้ดาวน์โหลดกัน ซึ่งแอพพลิเคชันนี้ ก็ช่วยให้ การออกแบบโครงสร้างเหล็ก สามารถทำได้อย่างง่ายได้มากขึ้นครับ
