สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
เมื่อวานนี้ผมได้อธิบายให้เพื่อนๆ ได้รู้จักกับชิ้นส่วนสำคัญในผนังรับแรงเฉือน ซึ่งก็คือ BOUNDARY ELEMENT ไปแล้วนะครับ ก็คาดหมายว่าเพื่อนๆ จะรู้จักกับชิ้นส่วนๆ นี้เมื่อต้องดูแบบวิศวกรรมโครงสร้างนะครับ ในวันนี้ผมจะมาเล่าให้ฟังถึงวิธีการอีกวิธีการหนึ่งในการคำนวณหาว่าหน้าตัดของผนังรับแรงเฉือนที่เราทำการออกแบบนั้นจะต้องการชิ้นส่วนที่เรียกว่า BOUNDARY ELEMENT หรือไม่กันอีกวิธีการหนึ่ง พร้อมกันนี้ผมยังได้อธิบายถึงวิธีในการคำนวณหาขนาดของหน้าตัดของทั้ง 2 วิธีการนี้ด้วยวิธีการพอสังเขปแก่เพื่อนๆ ด้วยนะครับ โพสต์นี้ออกจะยาวสักหน่อยแต่ผมเชื่อว่าน่าจะเป็นประโยชนืต่อเพื่อนๆ ที่กำลังออกแบบงานอาคารสูงนะครับ
วิธีที่ผมได้แนะนำไปเมื่อวานนี้มีชื่อเรียกว่า วิธีการ (A) วิธีการอย่างง่าย (SIMPLIFIED METHOD) ส่วนวิธีการต่อไปนี้มีชื่อเรียกว่า วิธีการ (B) วิธีการโดยละเอียด (RIGOROUS METHOD) ซึ่งวิธีการหลังนี้เป็นวิธีการที่มาตรฐาน ACI ได้แนะนำให้ใช้ในการพิจารณาออกแบบชิ้นส่วน BOUNDARY ELEMENT ด้วยนะครับ
สาเหตุที่ผมต้องอธิบายถึงวิธีการนี้ก็เพราะว่า โดยปกตินั้นผู้ออกแบบอาจเลือกใช้ทั้ง 2 วิธีในการออกแบบผนังรับแรงเฉือนนั่นเองครับ ซึ่งในตอนต้นเมื่อเราทำการวิเคราะห์โครงสร้างเสร็จ เราอาจทำการตรวจสอบด้วยวิธี การแรกซึ่งจะง่ายและคำนวณได้ค่อนข้างเร็ว เพราะ เราตรวจสอบโดยอาศัย STRESS INDEX ในการตรวจสอบ ซึ่งหากผลการคำนวณออกมาว่าค่า STRESS นี้ไม่เกินค่า PERMISSIBLE STRESS มากๆ ก็แสดงว่าค่าแนวดน้มความน่าจะเป็นที่หน้าตัดจะต้องการ BOUNDARY ELEMENT ก็ยิ่งมีน้อย หากค่าที่ออกมามีค่าใกล้เคียงกันมาก หรือ อาจมากกว่าอยู่เล็กน้อย ก็แสดงว่าหน้าตัดอาจไม่ปลอดภัยหากไม่ทำการเสริมด้วย BOUNDARY ELEMENT ทำให้ในที่สุดเราก็จำเป็นต้องใช้วิธีที่ 2 ในการตรวจสอบและทำการออกแบบเจ้าชิ้นส่วน BOUNDARY ELEMENT นี้นั่นเอง
เรามาดูขั้นตอนในการคำนวรของแต่ละวิธีการทีละวิธีการนะครับ เริ่มต้นจากวิธีอย่างง่ายก่อน
(A) วิธีออกแบบขนาดของชิ้นส่วนของ BOUNDARY ELEMENT ด้วยการอาศัย วิธีอย่างง่าย มีขั้นตอนการตรวจสอบดังนี้ครับ (ดูรูปที่ 1 ประกอบนะครับ)
(1A) ตรวจสอบหาค่าระยะความยาวของผนังรับแรงเแือน (lw)
(2A) ทำการวิเคราะห์โครงสร้าง
(3A) จากผลการวิเคราะห์โครงสร้างเราจะได้ค่า นน บรรทุกแบบเพิ่มค่า (Factored P หรือ Pu) ที่กระทำในโครงสร้างผนังรับแรงเฉือน
(4A) คำนวณเปรียบเทียบค่า COMPRESSION STRESS กับค่า PERMISSIBLE STRESS ซึ่งมีค่าเท่ากับ 0.2S√(fc’) โดยหากค่า STRESS ที่คำนวณได้ออกมานั้นมีค่ามากกว่าค่าที่ยอมให้นี้ ก็แสดงว่าผนังรับแรงเฉือนของเราต้องการ BOUNDARY ELEMENT
(5A) ออกแบบขนาดความลึกของตัว BOUNDARY ELEMENT โดยพิจารณาจาก
หาก Pu = 0.35Po ให้ใช้ค่า Hbe = 0.25lw
หาก Pu = 0.15Po ให้ใช้ค่า Hbe = 0.15lw
โดยระยะน้อยที่สุดของ Hbe = 0.15lw
(6A) การออกแบบขนาดความกว้างของตัว BOUNDARY ELEMENT โดยวิธีอย่างง่ายนั้นเราต้องทำการลองออกแบบเหล็กเสริมดูเสียก่อน หากพบว่าขนาดความกว้างของหน้าตัดของผนังรับแรงเฉือนมีค่าน้อยจนเกิน หรือ เหล้กเสริมอาจจะแน่นจนเกินไป เราค่อยทำการเลือกขยายหน้าตัดบริเวณ BOUNDARY ELEMENT ให้มีขนาดที่โตกว่าความกว้างของผนังรับแรงเฉือนได้ครับ
เป็นไงบ้างครับ วิธีนี้ก็ค่อนข้างจะง่ายๆ นะครับ และ จะสังเหตได้ว่าขัหนตอนการตรวจสอบและออกแบบนั้นค่อนข้างจะหยาบมาก ก็หวังว่าคงไม่ได้ยากจนเกินไปนะครับ เอาละ เพื่อเป็นการไม่เสียเวลา เรามาต่อที่วิธีโดยละเอี้ยดกันเลยดีกว่านะครับ
(B) วิธีออกแบบขนาดของชิ้นส่วนของ BOUNDARY ELEMENT ด้วยการอาศัย วิธีโดยละเอียด มีขั้นตอนการตรวจสอบดังนี้ครับ (ดูรูปที่ 2 และ 3 ประกอบนะครับ)
(1B) ตรวจสอบหาค่าระยะความยาวของผนังรับแรงเแือน (lw) และ ความสูงทั้งหมดของผนังรับแรงเฉือน (hw)
(2B) ทำการวิเคราะห์โครงสร้าง
(3B) จากผลการวิเคราะห์โครงสร้างเราจะได้ค่าการโยกตัว (δ) ของโครงสร้างผนังรับแรงเฉือน
(4B) คำนวณหาค่า c หรือ ระยะจากแกนสะเทินไปจนถึงบนสุดของผนังรับแรงเฉือนด้านที่รับแรงอัดโดยอาศัยวิธีการ STRAIN COMPATIBILTY
(5B) เราจะนำ c จากสมการในข้อ (4) ไปเปรียบเทียบกับค่าที่คำนวรได้จากสมการข้างล่าง โดยหากคำนวณค่า c ออกมาแล้วมีค่ามากกว่าระยะนี้ ก็แสดงว่าผนังรับแรงเฉือนของเราต้องการ BOUNDARY ELEMENT
BOUNDARY ELEMENT INDEX = lw/(600δ/hw)
(6B) ตรวจสอบหาค่า δ/hw ต่ำที่สุด โดยหากค่า δ/hw ที่ใช้ในสมการข้อที่ (5) นั้นมีค่าน้อยกว่า 0.007 ก็ให้แทนค่าสัดส่วนนี้ด้วย 0.007
(7B) ออกแบบขนาดความลึกของตัว BOUNDARY ELEMENT ได้จากค่ามากที่สุดของ
Hbe = max.( c-lw/10 , c/2 )
(8B) การออกแบบขนาดความกว้างของตัว BOUNDARY ELEMENT โดยวิธีละเอียดนั้นเราต้องทำการลองออกแบบเหล็กเสริมดูเสียก่อน หากพบว่าขนาดความกว้างของหน้าตัดของผนังรับแรงเฉือนมีค่าน้อยจนเกิน หรือ เหล้กเสริมอาจจะแน่นจนเกินไป เราค่อยทำการเลือกขยายหน้าตัดบริเวณ BOUNDARY ELEMENT ให้มีขนาดที่โตกว่าความกว้างของผนังรับแรงเฉือนได้ครับ
ผมก็หวังว่าการที่ผมนำวิธีการในการประเมินว่าหน้าตัดของผนังรับแรงเฉือนที่เราทำการออกแบบในอาคารของเรานั้นต้องการชิ้นส่วน BOUNDARY ELEMENT หรือไม่ พร้อมกับวิธีในการคำนวณขนาดหน้าตัดพอสังเขปซึ่งเป็นประสบการณ์ตรงของผมในงานออกแบบมาฝากเพื่อนๆ ในครั้งนี้จะมีประโยชน์ไม่มากก็น้อยต่อเพื่อนๆ นะครับ จนกว่าจะพบกันใหม่
ADMIN JAMES DEAN
