สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
เนื่องจากเนื้อหาในโพสต์ของเมื่อวันก่อนนั้นค่อนข้างได้ครับความสนใจเป็นอย่างมากจากเพื่อนๆ และ หนึ่งในหลายๆ คำถามที่ผมได้รับ คือ หากเราจะนำวิธีการ Ksoil ไป APPLY ใช้ในโปรแกรมวิเคราะห์โครงสรางใดๆ ที่อาจมี หรือ ไม่มี SPRING SUPPORT จะได้หรือไม่ ?
ผมขอตอบว่า ได้ นะครับ เพราะโดยหลักการก็เหมือนที่ผมเคยกล่าวถึงในโพสต์ก่อนหน้านี้ว่าเราสามารถนำหลักการของ SPRING ไปใช้ได้กับชิ้นส่วนที่มีความยืดหยุ่นตัวได้
ในโพสต์ๆ นี้ผมจึงทำการยก ตย และนำหลักการนี้เพื่อวิเคราะห์โครงสร้างโดยใช้โปรแกรม STAAD.PRO ให้เพื่อนๆ ได้ชมนะครับ
ปล ถึงแม้ว่า STAAD.PRO จะมีคำสั่ง SPRING SUPPORT เราก็สามารถ APPLY ใช้งานวิธีการนี้ได้อยู่ดีนะครับ
(รูปที่ 1)
(รูปที่ 2)
ขั้นตอนแรกผมจะสมมติปัญหาก่อนนะครับ
เรามีเสาเข็มที่ต้องรับ นน ในแนวดิ่งเท่ากับ
DL = 40 T
LL = 22 T
SUM DL+LL = 62 T
โดยที่เสาเข็มต้องรับ นน ในแนวราบเท่ากับ
DL = 3 T
LL = 2 T
SUM DL+LL = 5 T
ดังนั้นเวลาที่เราจะป้อนค่าๆ นี้ไปในโปรแกรมเราอาจสร้าง LC สำหรับ DL และ LL แยกกันเอาไว้ก็ได้นะครับ (ดูรูปที่ 1 และ 2 ประกอบ)
เสาเข็มเป็นรูปสี่เหลี่ยมจตุรัส มีขนาด 40×40 cm ความยาวเสาเข็มเท่ากับ 25 m จากข้อมูลเมื่อวานที่เราวิเคราะห์ได้จะพบว่า
ที่ความลึกตั้งแต่ 0-18 m
Kh = 311 T/m^(3)
ที่ความลึกตั้งแต่ 18-25 m
Kh = 4,978 T/m^(3)
และค่า Kv จะเท่ากับ
Kv = 9,956 T/m^(3)
จากในโพสตืก่อนหน้านี้นะครับ เราจะสามารถหาค่า k ของโครงสร้างได้จาก
ksh = Kh Aph
ซึ่งในปัญหาข้อนี้ ผมทำการแบ่งชิ้นส่วนออกเป็นท่อนละ 1 เมตร ดังนั้นค่า Aph สำหรับชิ้นส่วนทั่วๆ ไปจะเท่ากับ (1+1)(0.4) = 0.8 m^(2) และค่า Ap สำหรับชิ้นส่วนสุดท้ายจะเท่ากับ (0.5+0.5)(0.4) = 0.4 m^(2) ส่วนค่า Apv จะเท่ากับ 0.4×0.4 = 0.16 m^(2)
ที่ความลึกตั้งแต่ 0-18 m
Ksh = (311)(0.8) = 249 T/m
ที่ความลึกตั้งแต่ 18-25 m
Ksh = (4,978)(0.8) = 3,982 T/m
ที่ระดับความลึกๆ ที่สุด
Ksh = (4,978)(0.4) = 1,991 T/m
และค่า kv จะเท่ากับ
Kvh = (9,956)(0.16) = 1,593 T/m
ต่อมานะครับเราจะกำหนดค่าต่างๆ ของ LINK BAR ดังนี้
L = 1.00 m
Ap = 0.20×0.20 = 0.04 m^(2)
จากหลักการเรื่อง STIFFNESS ของชิ้นส่วน LINK BAR ที่ว่า
ks = E Ap / L
ดังนั้นเราจะสามารถหาค่าโมดูลัสยืดหยุ่นที่จะนำไปป้อนในโปรแกรมได้จาก
E = ks L / Ap
ที่ความลึกตั้งแต่ 0-18 m
E = (249)(1)/(0.04) = 6225 T/m^(2)
ที่ความลึกตั้งแต่ 18-25 m
E = (3,982)(1)/(0.04) = 99,550 T/m^(2)
ที่ระดับความลึกๆ ที่สุด
E = (1,991)(1)/(0.04) = 49,775 T/m^(2)
และค่า kv จะเท่ากับ
E = (1,593)(1)/(0.04) = 39,825 T/m^(2)
จากนั้นเราก็นำค่าเหล่านี้ไป INPUT เป็นค่าโมดูลัสยืดหยุ่นในโปรแกรม และ ทำการวิเคราะห์โครงสร้าง
พอเรา ANALYZE ตัวโครงสร้างแล้วเสร็จเราก็มาตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองของเราเสียก่อนนะครับ
(รูปที่ 3)
ในรูปที่ 3 จะเป็นรูปแบบการเสียรูปของเสาเขฌมเนื่องจากแรงกระทำในแนวดิ่งและแนวราบร่วมกัน จะเห็นว่าเสาเข็มมีการเสียรูปไปค่อนข้างมาก ทั้งนี้เนื่องชั้นดินบริเวณนี้มีความอ่อนตัวค่อนข้างมากนั่นเองครับ
(รูปที่ 4)
ในรูปที่ 4 เรามาตรวจสอบดูพฤติกรรมของ LINK BAR กันบ้างนะครับ จะพบว่าใน LINK BAR ของเรานั้นมีแต่ AXIAL LOAD และไม่มี FLEXURE เลยนะครับ ทั้งนี้เกิดจากการที่ผมไป ASSIGN ให้จุดต่อระหว่าง LINK BAR และ เสาเข็มนี้เกิดการ RELEASE ค่า MOMENT ออกไป
ดังนั้นหากพฤติกรรมการเสียรูปของโครงสร้างและตัวโครงสร้าง LINK BAR เป็นไปดังนี้ ก็จะถือว่า LINK BAR นี้ทำหน้าที่แทน SPRING ELEMENT ได้อย่างสมบูรณ์นะครับ
(รูปที่ 5)
ในรูปที่ 5 เป็นแรงดัดที่ได้รับการเพิ่มค่าแล้วนะครับ จะพบว่าค่าแรงดัดสูงสุดนี้มีค่าเท่ากับ 10,241 kgf-m
ต่อมาหากเราเป็นผู้ออกแบบในโครงการก่อสร้างนี้ และ เราต้องทำการออกแบบเสาเข็ม คอร ด้วย เราต้องทำการเลือกคุณสมบัติต่างๆ รวมไปถึงจำนวนของลวดอัดแรงด้วยนะครับ
(รูปที่ 6)
ในรูปที่ 6 เป็นการออกแบบหน้าตัดเสาเข็ม คอร ขนาด 400 มม โดยผมกำหนดให้ใช้เสาเข็มเป็น 2 ท่อนต่อ อาจเป็น 13 ม และ 12 ม ต่อกันก็ได้นะครับ แต่ ในการ INPUT นี้ผมจะใส่ความยาวลงไปเท่ากับ 21 ม เผื่อเอาไว้ก่อนนะครับ โดยในการออกแบบนี้ผมออกแบบโดยใส่จำนวนลวดอัดแรงทั้งหมด 16 เส้น
(รูปที่ 7)
ในรูปที่ 7 เป็นผลการออกแบบ จะพบว่าเสาเข็มสามารถรับหน่วยแรงที่เกิดขึ้นเนื่องจากความยาวเสาเข็มที่ผมกำหนดไว้ที่ 21 ม ได้ ดังนั้นหากจะลดความยาวลงมาก็ไม่มีปัญหาอะไรอย่างแน่นอนนะครับ จะเห็นได้ว่าค่าโมเมนต์ดัดแบบเพิ่มค่าที่หน้าตัดเสาเข็มสามารถรับได้จะเท่ากับ 12,841 kgf-m ซึ่งจะมีค่าสูงกว่าค่าโมเมนต์ดัดแบบเพิ่มค่าที่เราวิเคราะห์โครงสร้างได้นะครับ ดังนั้นก็ถือว่าเสาเข็มต้นนี้สามารถรับแรงดัดที่เกิดขึ้นได้ครับ
ในการออกแบบเสาเข็มรับแรงทางด้านนี้ นอกจากค่าแรงดัดแล้วเราก็จำเป็นต้องออกแบบค่าๆ อื่นๆ ประกอบด้วยนะครับ เช่น ค่าแรงเฉือนในเสาเข็ม ค่าการเสียรูปที่ปลายบนสุดของเสาเข็มว่าเกิดขึ้นมากที่สุดเป็นระยะเท่าใด เกินกว่าค่าระยะที่ยอมให้หรือไม่ เป็นต้นครับ ก็หวังว่าต่อไปนี้พอเพื่อนๆ จะต้องออกแบบเสาเข็มรับแรงทางด้านข้างก็พอที่จะเข้าใจกระบวนการและวิธีในการออแบบในเบื้องต้นกันบ้างแล้วนะครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
ADMIN JAMES DEAN
