End-Plate Moment Connection per AISC Design Guide 39

by Eatherton and Murray during NASCC 2023

.

เราได้นำเสนอรายละเอียดเกี่ยวกับ การออกแบบ moment connection แบบแผ่นปิดปลาย หรือ end plate ไปพอสมควรแล้ว ซึ่งที่ผ่านมา การคำนวณ จะอ้างอิง Design guide 2 ฉบับคือ Design guide 4 ซึ่งใช้กับระบบต้านทานแรงลมและแรงแผ่นดินไหว และ Design guide 16 ซึ่งใช้กับโครงสร้างทั่วไป

.

แต่ ณ ปัจจุบัน AISC ได้ release new design guide ฉบับล่าสุด 39 ซึ่งเป็นฉบับที่ “ยุบ ฉบับที่ 4 และ 16” แล้ว “รวม + ปรับปรุงแก้ไข ฉบับที่ 4 และ 16” เพื่อให้เกิดความสอดคล้องกับมาตรฐานใหม่ๆ ผลการศึกษาวิจัยใหม่ๆ

.

ในประเด็นของการออกแบบจุดต่อเพื่อรับแรงแผ่นดินไหว จะแตกต่างจกการออกแบบจุดต่อทั่วไป ที่มุ่งเน้นตอบโจทย์ด้านกำลัง หรือ strength design แต่สำหรับการออกแบบจุดต่อเพื่อรับแรงแผ่นดินไหว โดย concept จะเป็นการออกแบบเพื่อให้ achieve maximum displacement ไม่ว่าระบบรับแรงแผ่นดินไหวจะยังคงสภาพ elastic ที่เป็น stiff lateral system หรือ inelastic ที่ “less stiff” แต่ยังคง maintain structural integrity หรือโครงสร้างไม่เกิดการ collapse

.

การที่จะทำให้ระบบโครงสร้างรับแรงแผ่นดินไหวไม่เกิดการ collapse ได้นั้น แน่นอนว่า จุดต่อต้องมีความเหนียวตามที่ต้องการ โดยในการคำนวณออกแบบ เริ่มจากการกำหนดแรงตามระดับของพื้นที่ที่จะก่อสร้าง (พื้นที่ในโซนแผ่นดินไหว base shear เกิดสูง) นำ #ความเหนียว #ductility #R มาหาร base shear ซึ่งระบบโครงสร้างที่เหนียว ก็จะทำให้แรงแผ่นดินไหวที่ใช้ในการออกแบบโครงสร้าง ลดน้อยลง

.

การออกแบบระบบโครงสร้างรับแรงแผ่นดินไหวในรายละเอียด จำเป็นจะต้องพิจารณามาตรฐานอื่นประกอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง AISC360: Standard for Structural Steel Buildings and Bridges / AISC341: Seismic Provision for Structural Steel Buildings / AISC358: Prequalified Connections for Special and Intermediate Moment Frame for Seismic Application และรวมไปจนถึง ASCE7: Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures ประกอบ

.

หลักสำคัญ ที่ต้องเข้าใจคือ อยู่ดีๆ เราจะกำหนดค่าความเหนียว (R) ออกมาลอยๆ ไม่ได้ ไม่มีสมการในการคำนวณค่าความเหนียว >>> #หาความเหนียวได้จากการทดสอบเท่านั้น โดยการทดสอบต้องเป็นไปตามเงื่อนไขที่กำหนด ทั้งจำนวนรอบของแรง cyclic load กำลังรับโมเมนต์ Mp และ Rotation ก่อนที่จะเกิดการ fail … และมันไม่ practical หากจะ develop new joint for seismic load ด้วยการทำ mock up แล้วส่งไป test เพื่อหาค่าความเหนียว (R) ออกมา

.

แนวทางที่ได้กำหนดไว้คือ การทำ detail ตาม prequalified moment connection อ้างอิง AISC 358 ซึ่งหากดำเนินการทำ detail ตามนั้น ก็จะส่งผลให้

+ แรงแผ่นดินไหว ที่ใช้ในการคำนวณโครงสร้างลดน้อยลง จาก R value ที่เพิ่มมากขึ้น

+ ขนาดของ seismic resistant member ก็จะลดลง จากแรงแผ่นดินไหวที่ลดลง

– ค่าใช้จ่ายในการทำรายละเอียดจุดต่อ เช่นต้องเชื่อม PJP CJP ในบางจุด ติด stiffener บางตำแหน่ง และการตรวจสอบคุณภาพ (NDT พวก UT RT) จะเพิ่มมากขึ้น

.

รายละเอียดคร่าวๆ ประมาณนี้นะครับ ถ้าสงสัยก็สอบถามมาได้ ยังไงต้องขอบคุณท่านผู้บรรยาย Eatherton & Murray มากๆ ที่ได้สรุปความรู้เกี่ยวกับ end plate นี้อย่างยอดเยี่ยมครับ