สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
วันนี้ผมจะขออนุญาตมาทำการโพสต์และแชร์ความรู้เกี่ยวกับเรื่อง ความรู้ทางด้านงานออกแบบที่เกี่ยวข้องกันกับการทำงานทางด้านวิศวกรรมโครงสร้างเชิงพลศาสตร์ต่างๆ มาฝากเพื่อนๆ ทุกคนนะครับ
วันนี้ผมจะขออนุญาตพาเพื่อนๆ ทุกคนไปเรียนรู้กันต่อถึงเรื่อง แผนภูมิที่ทำหน้าที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง ค่าของแรง และ ค่าของการเคลื่อนที่ หรือที่เรานิยมเรียกกันในภาษาอังกฤษว่า HYSTERESIS GRAPH กันต่อเป็นโพสต์สุดท้ายของช่วงๆ นี้ก่อนที่เราจะขยับไปถึงเรื่องหรือหัวข้ออื่นๆ ต่อไปนะครับ
โดยเมื่อสัปดาห์ที่ผ่านมานั้นผมได้เล่าให้เพื่อนๆ ทราบกันเกี่ยวกับเรื่อง HYSTERESIS GRAPH ของโครงสร้าง คสล ไปแล้ว ดังนั้นในวันนี้เรายังคงอยู่ที่เรื่องๆ นี้แต่ผมจะเล่าเพิ่มเติมให้ทราบถึงปัจจัยสำคัญที่จะทำให้โครงสร้างนั้นมีกลไกของการ สลายพลังงาน หรือ ENERGY DISSIPATION ที่เกิดขึ้นจากแรงกระทำจากคลื่นแผ่นดินไหวที่ดีได้ ซึ่งปัจจัยสำคัญที่ว่านี้ก็คือ ความเหนียว หรือ DUCTILITY และ การเกิดจุดหมุนพลาสติก หรือ PLASTIC HINGE นั่นเองนะครับ
เมื่อโครงสร้างคอนกรีตของเราต้องตกอยู่ภายใต้แรงกระทำจากแผ่นดินไหว หากว่าจะทำการออกแบบโดยตั้งสมมติฐานว่า เราจะยอมให้โครงสร้างนั้นเกิดความเสียหายได้บ้าง เช่น ยอมให้คอนกรีตในบางตำแหน่งนั้นสามารถที่จะเกิดรอยร้าวขึ้นได้ หรือ ยอมให้เหล็กเสริมในบางตำแหน่งนั้นเกิดการครากได้ เป็นต้น เพื่อนๆ ทราบหรือไม่ครับว่าการตั้งสมมติฐานในการออกแบบเช่นนี้จะเป็นช่วยลดขนาดของแรงแผ่นดินไหวที่มากระทำต่อโครงสร้างของเราได้ดีนะระดับหนึ่งเลยนะครับ ซึ่งก็จะช่วยทำให้การออกแบบนั้นมีความประหยัดมากยิ่งขึ้น แต่ ผมขออนุญาตเรียนเพื่อนๆ เพื่อทำความเข้าใจกันก่อนนะครับว่า การที่เรานั้นยอมให้โครงสร้างของเราสามารถที่จะเกิดความเสียหายได้บ้างนั้น ก็ย่อมที่จะต้องหมายความว่า เราจะต้องไม่ยินยอมให้โครงสร้างของเรานั้นเกิดการพังทลายลงไปด้วย
เพื่อนๆ ทราบกันหรือไม่ครับว่า เราสามารถที่จะทำเช่นนั้นได้ด้วยวิธีการใด ?
ถูกต้องครับ
เราจำเป็นที่จะต้องออกแบบให้โครงสร้างของเรานั้นมีค่า ความเหนียว ที่มากเพียงพอ เพราะ หากโครงสร้างของเรานั้นมีค่า ความเหนียว ที่มากเพียงพอโครงสร้างของเราก็จะไม่พังทลายลงมา ดังนั้นความเหนียวจึงถือได้ว่าเป็น คุณสมบัติที่มีความสำคัญอย่างยิ่งยวดของโครงสร้างคอนกรีตที่จะทำหน้าที่ในการต้านทานแรงกระทำจากแผ่นดินไหว โดยหากเราจะนิยามความหมายของคำว่า ความเหนียว ก็สามารถที่จะทำได้ง่ายๆ โดยการหมายถึง ความสามารถที่โครงสร้างจะสามารถเปลี่ยนรูปไปได้โดยที่ไม่เกิดการสูญเสียกาลังในการรับน้ำหนัก โดยที่ความเหนียวของโครงสร้างนั้นสามารถที่จะวัดได้จากค่า μ∆ ซึ่งก็คือ ค่าอัตราส่วนความเหนียว หรือ DUCTILITY RATIO โดยที่ค่าๆ นี้ก็คือ ค่าสัดส่วนระหว่างค่า ∆m หรือ ระยะในการที่โครงสร้างนั้นเกิดการเคลื่อนตัวไปในขณะที่เกิดการวิบัติ หรือ พูดง่ายๆ ก็คือ ระยะการเคลื่อนตัวสูงสุด กับค่า ∆y หรือ ระยะของการเคลื่อนตัวของโครงสร้างในขณะที่เหล็กเสริมนั้นเกิดการครากไป หรือ เขียนได้ง่ายๆ ว่า
μ∆ = ∆m / ∆y
โดยที่กลไก ความเหนียว จะช่วยเป็นสิ่งที่ทำให้โครงสร้างของเรานั้นไม่พังทลายลงมา และ ก็จะสามารถเขียนและอธิบายได้ง่ายๆ โดยดูได้จากรูปที่ผมนำมาโพสต์ประกอบในโพสต์ๆ นี้นะครับ
สำหรับในกรณีที่โครงสร้างของเรานั้นทำขึ้นจากคอนกรีตเป็นหลัก การที่โครงสร้างนั้นจะมีพฤติกรรมขององค์อาคารที่มีความเหนียวได้จะเกิดขึ้นจากการที่เหล็กเสริมนั้นเกิดการครากเนื่องจากการดัดตัว หรือ FLEXURAL YIELDING MODE ทั้งนี้เมื่อโครงสร้างของเรานั้นเกิดแรงภายในที่เป็น โมเมนต์ กระทำต่อหน้าตัดใดๆ ภายในโครงสร้างของเรา โดยที่ค่าโมเมนต์นี้มีค่าเท่ากับ กำลังต้านทานโมเมนต์ดัดของหน้าตัด ในที่สุดก็จะทำให้หน้าตัดนั้นๆ เกิด จุดหมุนพลาสติก ขึ้น โดยหากเพื่อนๆ นั้นทำการตรวจวัด ค่าโมเมนต์ ที่เกิดขึ้นโดยเริ่มนับจากจุดนี้ออกไป ค่าโมเมนต์ที่หน้าตัดนี้จะไม่ได้มีการเพิ่มขึ้นมากนัก แต่ จะมีการหมุนตัวของหน้าตัดที่สูงมากๆ แทนนะครับ โดยที่ความสามารถของการที่หน้าตัดนั้นจะหมุนตัวได้ มาก หรือ น้อย เพียงใด ก็จะขึ้นอยู่กับ ค่าความเหนียว ของหน้าตัดนั้นๆ นั่นเองครับ
สุดท้ายนี้ผมอยากที่จะขอสรุปสั้นๆ สักเล็กน้อยว่า หากเพื่อนๆ มีความคิดที่จะทำการออกแบบให้โครงสร้างคอนกรีตของเพื่อนๆ นั้นสามารถที่จะมีความสามารถในการต้านทานต่อแรงกระทำจากแผ่นดินไหวได้ดี เพื่อนๆ ต้องพึง จำ และ ระลึก เอาไว้อยู่เสมอว่า เรามีความจำเป็นที่จะต้องทำการออกแบบให้ระบบโครงสร้างคอนกรีตของเรานั้นมี กลไกการสลายพลังงานที่ดี และ สำหรับโครงสร้างคอนกรีตแล้วการที่จะทำให้ระบบโครงสร้างนั้นมีกลไกการสลายพลังงานที่ดีได้ เราก็จำเป็นที่จะต้องทำการออกแบบรายละเอียดต่างๆ ภายในองค์อาคารโดยการคำนึงถึงเรื่อง ความเหนียว ของโครงสร้างเป็นหลักเลย นั่นเป็นเพราะเมื่อโครงสร้างของเรานั้นมีค่า ความเหนียว ที่มากเพียงพอ ก็จะทำให้โครงสร้างของเรานั้นสามารถที่จะสร้าง จุดหมุนพลาสติก ขึ้นในตำแหน่งที่มีความเหมาะสมได้ในที่สุดครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
#การออกแบบวิศวกรรมโครงสร้างต้านทานแรงกระทำจากแผ่นดินไหว
#อธิบายกลไกการสลายพลังงานของโครงสร้างที่ทำจากคอนกรีต
ADMIN JAMES DEAN