หลักการของ Base plate connection vs. End plate connection
ในโพสต์นี้ จะนำเสนอถึง ความใกล้เคียงกัน ในการพิจารณา Base plate connection และ End plate connection นะครับ ว่ามันหลักการที่ใกล้เคียงกัน คืออะไร
หลังจากที่ได้ปูพื้นถึง ความแตกต่างระหว่าง
1. Shear connection vs. Moment connection มาสู่
2. Flange-plate moment connection vs. End-plate moment connection
ความแตกต่างของรายละเอียดในการพิจารณา
รายละเอียดในการพิจารณานั้น แน่นอนว่าจะมีความแตกต่างกันอยู่บ้างนะครับ แต่ concept ในการพิจารณานั้น ไม่ได้แตกต่างกันมาก
คือโดยปกติ เราออกแบบ base plate โดยอาจพิจารณาทั้งแบบที่
ถ้าพิจารณาให้ละเอียดลงไปถึงพฤติกรรมการถ่ายแรงแล้ว หน้าที่ของ base plate คือ การกระจายถ่ายแรงจากเสาลงไปยังตอม่อและฐานราก จาก normal stress ที่กระทำที่หน้าตัดเสา ไปสู่ normal stress ที่ “แผ่กระจายมากขึ้น” จากการ apply ใช้ base plate
หรืออีกนัยหนึ่ง base plate ไม่ได้เป็นอุปกรณ์ที่นำมาติดตั้งเพื่อการถ่ายแรงเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่ “กระจายแรง” ไม่ให้เกิดการกระจุกตัว ไม่เกิด stress concentration ที่ pier หรือ footing ด้วย
ดังนั้น หากแผ่น base plate หนามากๆ การถ่ายแรงก็จะสามารถกระทำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไม่เกิดการ bending ของแผ่น base plate แต่ในทางปฏิบัติ วิศวกรผู้ออกแบบก็ต้องพยายามออกแบบให้มีความหนาที่เหมาะสม เพื่อลดต้นทุนงานก่อสร้างให้ได้มากที่สุด
ซึ่งเมื่อพิจารณา pressure ที่กระทำใต้ base plate ซึ่งเป็น reaction ที่กระทำโดย pier หรือ footing จากผลของ column load แล้ว pressure นี้จะนำไปพิจารณาว่า จะมากจนทำให้ base plate เกิดการ bending ที่มาก
จนทำให้ base plate เกิดการดัดตัว เกิด plastic hinge ที่ขอบเสาต่อกับ base plate หรือไม่ ซึ่ง limit state นี้ ทำให้เราสามารถพิจารณาหา ความหนาของ base plate ที่ต่ำที่สุดได้
นอกจากนี้ base plate ยังอาจเกิดการวิบัติแบบ shear yielding (หรือ tensile yielding ซึ่งเป็นเรื่องเดียวกัน ต่างกันเพียงการหมุน Mohr circle) ได้ ซึ่งต้องพิจารณา yield line
โดยเป็นสมการที่ค่อนข้างยาว ได้มากจากการคำนวณ collapse mechanism และการทดสอบในห้องปฏิบัติการ เพื่อตรวจสอบผล ซึ่งค่อนข้างสลับซับซ้อนในแง่ของที่มาพอสมควร
และเช่นเดียวกับ End-plate moment connection คือ จุดต่อนี้อาจต้องรับทั้ง moment และ shear ด้วย ดังนั้นในการออกแบบ Base plate จึงต้องมีการพิจารณา normal stress ที่เพิ่มขึ้นจากผลของ moment ตลอดจนแรงเฉือนที่ฐาน
ซึ่งต้องถ่ายโดย anchor bolt หรือ สลักสมอ ที่ต้องรับ tension จาก moment ที่ถ่ายจาก column ด้วย (ถ้ามี) โดยหากขนาด anchor bolt ไม่เพียงพอ ผู้ออกแบบก็อาจพิจารณาเพิ่มเหล็กแผ่นเสริมรับแรงเฉือนด้านใต้ (เรียกว่า shear lug) เพิ่มเติมเข้ามา
ทั้งนี้ ท่านสามารถ download SSI Steel Design Mobile Application ไปทดลองใช้คำนวณหาความหนา base plate ดูได้นะครับ download ได้ฟรี ตามข้อมูลที่นี่นะครับ