จุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบของโครงถักเหล็กแบบโฮว์Equivalent Out-of-Plane Shear Center of Steel Howe Truss

Abstract

การประเมินค่าความแข็งแกร่ง (Stiffness) ในแนวนอกระนาบของโครงถักเหล็ก โดยเทียบเคียงเสมือนพฤติกรรมของคานเหล็กที่มีหน้าตัดสมมาตรแกนเดียวนั้น เป็นหนึ่งในแนวทางที่สามารถกระทำได้โดยอาศัยข้อมูลของตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแรงเฉือน (Shear Center) ร่วมด้วย ในกรณีที่เป็นคานเหล็กจะสามารถคำนวณหาค่าตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแรงเฉือนได้โดยง่าย แต่สำหรับโครงถักเหล็กนั้นไม่สามารถคำนวณหาค่าตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแรงเฉือนได้โดยตรงเนื่องจากผลของความไม่ต่อเนื่องของชิ้นส่วนเว็บ (Web) (ชิ้นส่วนแนวตั้งและชิ้นส่วนแนวทแยง) จึงเป็นข้อจำกัดในการประเมินความแข็งแกร่งของโครงถักเหล็กในแนวนอกระนาบ งานวิจัยนี้ทำการศึกษาความสัมพันธ์ของตำแหน่งจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบกับมิติต่าง ๆ ที่เปลี่ยนไปของโครงถัก จากการศึกษาพบว่า ตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบของโครงถักเหล็กแบบโฮว์สามารถอยู่ได้ทั้งภายในและภายนอกความลึกของโครงถัก โดยขึ้นอยู่กับค่าโมเมนต์ความเฉื่อยของชิ้นส่วนคอร์ดและชิ้นส่วนเว็บ เมื่อโครงถักมีค่าโมเมนต์ความเฉื่อยของชิ้นส่วนคอร์ดมากขึ้นจะส่งผลให้เปอร์เซ็นต์ของตำแหน่งจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบวัดจากคอร์ดบนมีค่าลดลง และโครงถักที่มีค่าโมเมนต์ความเฉื่อยของชิ้นส่วนเว็บลดลงจะมีเปอร์เซ็นต์ของตำแหน่งจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบที่ลดลงเช่นกัน งานวิจัยนี้เสนอสมการสำหรับคำนวณหาตำแหน่งจุดศูนย์กลางแรงเฉือนเทียบเท่าในแนวนอกระนาบของโครงถักเหล็กแบบโฮว์ที่ดัดแปลงจากสมการของคานเหล็ก โดยสมการที่เสนอสามารถใช้ได้ดีภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

Evaluating the out-of-plane stiffness of a steel truss by comparing the behavior of the steel truss with that of a steel beam with a single symmetric cross section is possible. However, the location of the shear center is required. For a steel beam, the location of the shear center can be easily calculated. However, calculating the position of the shear center of a steel Howe truss is not possible due to the discontinuity of the web members. This research therefore investigates the relationship between the position of the equivalent out-of-plane shear center and the dimensions of the truss. From the study, it was found that the location of the equivalent out-of-plane shear center can be located both inside and outside the depth of the truss. It depends on the moment of inertia of the chord and web members. When the moment of inertia of the chord members increases, the percentage of the equivalent out-of-plane shear center position measured from the top chord decreases. A truss with a lower moment of inertia of the web members also has a lower percentage location of the equivalent out-of-plane shear center. This research also proposes an equation to calculate the equivalent out-of-plane shear center location of a steel howe truss, which is modified from the equation for a steel beam. The proposed equation shows good results under specific conditions.