จุดต่อรับแรงเฉือน : หลายท่านอาจได้เคยชมรายการ #กำจัดจุดอ่อน หรือ The Weakest Link รายการเมื่อหลายปีก่อนมาบ้างนะครับ คำว่า The Weakest Link นี้ เป็นภาพสะท้อนที่ดีในการพิจารณาคำนวณออกแบบโครงสร้างเหล็ก ไม่ว่าจะเป็น เสา คาน และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง จุดต่อ หรือ connection ที่ต้องพิจารณาว่ารูปแบบการวิบัติ หรือ Failure mode ใด มีกำลังรับแรง “ที่ขีดจำกัด” หรือ “Limit state” ที่ต่ำที่สุด

หากเรามีโซ่ 1 เส้น โซ่เส้นนี้มี 3 ข้อ กำลังรับแรงขอโซ่ข้อที่ต่ำสุด ย่อมจะเป็นกำลังรับแรงของโซ่ทั้งเส้น หากโซ่ข้อนี้ขาด โซ่ทั้งเส้นก็จะไม่สามารถรับแรงอะไรได้ ขาดตามไปด้วย เช่นเดียวกับจุดต่อโครงสร้าง หากมี bolt มี weld และมี shear plate (บางท่านอาจเรียก shear tab) ประกอบเข้าด้วยกัน หาก bolt ขาด ในขณะที่ weld และ shear plate ไม่ขาด shear connection นี้ก็จะวิบัติ รับแรงไม่ได้อีกต่อไป ซึ่งแน่นอนว่า limit state ที่เป็น bolt failure จะมีกำลังที่ต่ำกว่า limit state อื่นๆ ไม่ว่าจะเป็น weld shear หรือ shear plate failure limit state ก็ตาม

ในส่วนของ shear plate อาจมีรูปแบบการวิบัติหลายรูปแบบ มี limit state หลายค่า ทั้งการวิบัติจากการเฉือนครากของ shear plate ที่เรียกว่า shear yielding ที่ค่อยๆ เฉือนครากออกไม่ขาดแบบฉับพลัน ดังเช่นการเฉือนขาด หรือ shear rupture ที่จะขาดผ่านแนวรูเจาะ เสมือนหนึ่งเรามีถุงพลาสติก การดึงให้ขาดออกบางครั้งเราทำได้ยาก หลายครั้งเราจะนำปากกา มาเจาะรู หลายๆ รู แล้วการฉีกพลาสติกออกจะไม่ยากอีกต่อไป จะขาดแบบฉับพลันทันที เรียกว่า rupture failure (พลาสติกกับเหล็กเป็น ductile material เหมือนกัน ดังนั้น perception การพิจารณาไม่ต่างกันมากนะครับ)

นอกจากนั้น อาจมีลักษณะการวิบัติที่ผสมผสานระหว่างการวิบัติแบบถูกดึงขาด tensile rupture ไปพร้อมกับ shear yielding หรือ shear rupture ที่เรียกว่า block shear failure หรืออาจเกิดการ “ยู่” ของ shear plate กรณีที่แผ่นเหล็กรับแรงเฉือนนี้บางจนเกินไป เรียกว่า bearing failure โดยหากการยู่ เกิดขึ้นมาก ก็จะเกิดการขาดจากผลของการยู่ เรียกว่า tear-out failure ได้ (อ่านว่า “แทร์ เอาท์” นะครับ ไม่ใช่ “เทียร์ เอาท์”)

limit state ทั้งหมด ไล่ตั้งแต่

– bolt shear, weld shear, shear plate yielding, shear plate rupture, shear plate – block shear, shear plate bearing/tear out

ก็นำมาพิจารณาว่า limit state ใดให้กำลังที่ต่ำที่สุด limit state ตัวนั้น ก็จะเป็นตัว control กำลังรับแรง หรือเป็นตัวแทนของ shear connection ทั้งหมด

แน่นอนว่า connection ประเภทอื่นๆ อาจมี limit state ที่มากกว่านี้ เช่นบาง connection อาจะเกิดพฤติกรรม prying หรือ การงัด บาง connection อาจมีรูปแบบพิเศษ เช่น Whitmore failure ของ tension member connection ก็ต้องพิจารณากันไปให้เหมาะสมครับ

ในโพสต์ได้มีการนำเสนอตัวอย่าง และพร้อมกับตัวช่วยในการคำนวณออกแบบ “SSI Steel Design Mobile Application” ที่สามารถใช้ได้ทั้ง iPhone ระบบ iOS และ บน Android plateform ของโทรศัพท์มือถือทั่วไป ปัจจุบัน download และใช้ได้ฟรี มีทั้งการคำนวณออกแบบ เสา คาน base plate และ shear connection ให้กับวิศวกรได้เป็นตัวช่วย check รายการคำนวณ หรือทำ prelim design แบบเร็วๆ หรืออาจใช้สำหรับการประชุมประสานงาน แก้ปัญหาหน้างานแบบเร็วๆ ไม่ต้องพกหนังสือหรือคอมพิวเตอร์เครื่องใหญ่ๆ ไปครับ

iOS: https://apps.apple.com/th/app/ssi-steel-design/id1474838160

Android: https://play.google.com/store/apps/details…

#จุดต่อรับแรงเฉือน #จุดต่อรับแรงเฉือน

#WeLoveSteelConstruction