ໂຄງສ້າງເຫຼັກ: ປັດໄຈທີ່ສຳຄັນຕໍ່ຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງໂຄງສ້າງ

ຫຼັກການພື້ນຖານດ້ານຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງໂຄງສ້າງໃນການອອກແບບໂຄງສ້າງເຫຼັກ

ຄວາມເຂັ້ມແຂງ: ວິທີການທີ່ຄວາມເຂັ້ມແຂງໃນຈຸດເລີ່ມຕົ້ນການເບື່ອງ (yield strength) ແລະ ຄວາມຈຸ່ມຂອງແຮງດຶງ (tensile capacity) ກຳນົດຂອບເຂດຂອງການຮັບແຮງ

ຈຸດທີ່ວັດສະດຸເລີ່ມຕົ້ນເພື່ອປ່ຽນຮູບແບບຢ່າງຖາວອນເອີ້ນວ່າ ຄວາມເຂັ້ມແຂງໃນການເຮັດໃຫ້ເກີດການເຄື່ອນຍ້າຍ (yield strength), ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຈຸກຳລັງໃນການດຶງ (tensile capacity) ຫມາຍເຖິງປະລິມານແຮງທີ່ວັດສະດຸນັ້ນສາມາດຮັບໄດ້ກ່ອນທີ່ຈະຫັກເສຍຢ່າງສົມບູນ. ຄຸນສົມບັດເຫຼົ່ານີ້ເປັນພື້ນຖານສຳລັບການຮັບປະກັນວ່າໂຄງສ້າງຈະຢູ່ໃນສະພາບປອດໄພໃຕ້ສະພາບການຕ່າງໆ. ຍົກຕົວຢ່າງເຫຼັກ ASTM A36. ດ້ວຍຄວາມເຂັ້ມແຂງໃນການເຮັດໃຫ້ເກີດການເຄື່ອນຍ້າຍທີ່ 250 MPa, ຕົ້ນສະເຕີນທີ່ມີພື້ນທີ່ 10 ຕາລາງເມັດເທີ ອາດຈະຮັບນ້ຳໜັກໄດ້ປະມານ 2,500 ຕັນເມັດເທີກ່ອນທີ່ຈະເລີ່ມສະແດງສັນຍານຂອງການລົ້ມສະລາກ. ສ່ວນຫຼາຍຂອງລະບຽບການກ່ຽວກັບການສ້າງສາງຈະຕ້ອງການຄວາມປອດໄພທີ່ເກີນກວ່າຄວາມຕ້ອງການປົກກະຕິໃນການໃຊ້ງານປະຈຳວັນ. ອີງຕາມຄຳແນະນຳ ASCE 7-22, ຄວາມປອດໄພເຫຼົ່ານີ້ມັກຈະຢູ່ໃນຊ່ວງ 40% ຫາ 60% ຂອງຄວາມຈຸກຳລັງເພີ່ມເຕີມ. ວິສະວະກອນຈະຄຳນຶງເຖິງປັດໄຈເຫຼົ່ານີ້ເວລາທີ່ເຂົາເຈົ້າວິເຄາະຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງຄວາມເຄັ່ງຕຶງ (stress) ແລະ ການເຄື່ອນຍ້າຍ (strain) ແລະ ນຳໃຊ້ຕົວຄູນຄວາມປອດໄພທີ່ໄດ້ຄຳນວນຢ່າງລະອຽດ. ວິທີການນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ສາງສາມາດຕ້ານທານຄວາມເຄັ່ງຕຶງທີ່ບໍ່ຄາດຄິດຈາກສະພາບທຳມະຊາດທີ່ຮຸນແຮງເຊັ່ນ: ແຜ່ນດິນໄຫວທີ່ມີອຳນາດສູງ ຫຼື ຝົນຫີມະທີ່ຕົກຢູ່ເທິງຫຼັງຄາຢ່າງໜັກໃນລະດູໜາວ.

ຄວາມແໝ່ນ: ການຈັດການການເບື່ອງຕົວໃນໂຄງສ້າງເຫຼັກທີ່ມີຊ່ວງຍາວ

ໃນການນຳໃຊ້ທີ່ມີຊ່ວງຍາວ

• ອະດີດຂອງການເຮັດໃຫ້ເກີດການບິດ (I) ຜ່ານຮູບແບບຂອງແຖບ I ຫຼື ແຖບປີ້ມທີ່ມີປະສິດທິພາບ
• ມໍດູລັດຂອງຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ (E = 200 GPa ສຳລັບເຫຼັກທີ່ໃຊ້ໃນໂຄງສ້າງ), ເຊິ່ງເຖິງແມ່ນຈະຖືກກຳນົດໄວ້ຢ່າງເຖືອນແທ້ ແຕ່ກໍຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງມີປະສິດທິຜົນຜ່ານການເລືອກວັດຖຸ ແລະ ການເຮັດວຽກຮ່ວມກັນຂອງວັດຖຸຫຼາຍຊະນິດ
• ການຈັດສົ່ງໝູ່ນ້ຳໜັກດ້ວຍລະບົບທີ່ໃຊ້ເສົາຕົ້ນ (truss) ຫຼື ລະບົບທີ່ໃຊ້ສາຍເຊືອກຮັບນ້ຳໜັກ

ເຖິງແມ່ນວ່າການເບື່ອງຕົວເພີຍງ 0.1% (100 mm) ໃນຊ່ວງຂອງສະພານ 100 m ກໍອາດຈະເຮັດໃຫ້ອຸປະກອນທີ່ອ່ອນໄຫວເສຍການຈັດຕັ້ງທີ່ຖືກຕ້ອງ ເຮັດໃຫ້ຄວາມແໝ່ນບໍ່ໄດ້ເປັນພຽງແຕ່ບັນຫາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມສະດວກສະບາຍເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງເປັນຄວາມຕ້ອງການທີ່ສຳຄັນຕໍ່ການໃຊ້ງານ.

ຄວາມສະຖຽນ: ການປ້ອງກັນການບິດຕົວດ້ານຂ້າງ (buckling) ຜ່ານການປັບປຸງຮູບຮ່າງ ແລະ ການຈັດຕັ້ງການຈຳກັດທີ່ເໝາະສົມ

ການບິດຕົວດ້ານຂ້າງ (buckling) – ຄວາມບໍ່ສະຖຽນທີ່ເກີດຂຶ້ນຢ່າງທັນທີທັນໃດຕໍ່ສ່ວນທີ່ຮັບແຮງກົດ – ແມ່ນເປັນສາເຫດຫຼາຍກວ່າ 30% ຂອງການພັງທະລມົນຂອງໂຄງສ້າງສູງ (CTBUH, 2023). ສູດຂອງ Euler ສຳລັບແຮງທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການບິດຕົວ (P _cr = π²EI/(KL)²) ² ແຕ່ເນັ້ນໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມສະຖຽນຂຶ້ນກັບຄວາມຍາວທີ່ມີປະສິດທິຜົນ (KL) ໂດຍທີ່ K ແທນຄວາມສາມາດໃນການຈຳກັດສ່ວນທີ່ຢູ່ທີ່ປາກຂອງຊິ້ນສ່ວນ. ການຫຼຸດຄ່າ K ສາມາດບັນລຸໄດ້ດ້ວຍ:

• ການຕິດຕັ້ງຊ່ວງຄຳທີ່ໃຊ້ເພື່ອຫຼຸດລະດັບຄວາມຍາວທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການສະຫນັບສະຫນູນ
• ການໃຊ້ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຕ້ານການບິດ (moment-resisting connections) ເພື່ອໃຫ້ມີຄວາມໝັ້ນຄົງຕໍ່ການປ່ຽນທິດທາງ (rotational fixity)
• ການເລືອກຮູບແບບຂ້າມທີ່ມີຄວາມແຂງແຮງຕໍ່ການອັດ (axial rigidity) ແລະ ຄວາມແຂງແຮງຕໍ່ການງອງ (flexural rigidity) ຢ່າງສົມດຸນ (ຕົວຢ່າງ: ສ່ວນປະກອບໂຄງສ້າງທີ່ເປັນຮູບທໍ່ຫຼື ຮ່ອງກາງຫວ່າງ (hollow structural sections) ແທນທີ່ຈະເປັນແຖບທີ່ເຕັມ)

ໃນເຂດທີ່ມີຄວາມສ່ຽງຈາກເຫດການດິນໄຫວ (seismic zones), ການອອກແບບລະບົບຄູ່ (dual-system designs) ທີ່ປະກອບດ້ວຍ ກອບທີ່ຕ້ານການບິດພິເສດ (special moment frames) ຮ່ວມກັບ ຜະນັງຕ້ານການເຄື່ອນທີ່ (shear walls) ທີ່ເຮັດດ້ວຍເຫຼັກເສີມ ແລະ ເບຕົງ ສາມາດຫຼຸດຄວາມເປີດເຜີຍຕໍ່ການບິດງໍ (buckling vulnerability) ໄດ້ 55% ເມື່ອທຽບກັບການອອກແບບທີ່ໃຊ້ເພີ່ງກອບທີ່ຕ້ານການບິດເທົ່ານັ້ນ (moment-frame-only configurations) (FEMA P-58).

ຄຸນນະສົມບັດຂອງເຫຼັກ ແລະ ຊະນິດເຫຼັກສຳລັບຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງໂຄງສ້າງເຫຼັກ

ASTM A992 ແລະ A572: ການເລືອກຊະນິດເຫຼັກທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດສຳລັບໂຄງສ້າງເຫຼັກຂອງຕຶກສູງ ແລະ ໂຄງສ້າງອຸດສາຫະກຳ

ເມື່ອເວົ້າເຖິງການສ້າງຄານສຳລັບຕຶກສູງ, ເຫຼັກ ASTM A992 ແມ່ນເຫຼັກທີ່ວິສະວະກອນສ່ວນຫຼາຍເລືອກໃຊ້. ມັນມີຄວາມແຂງແຮງທີ່ຈະເລີ່ມເກີດການເບື່ອງ (yield strength) ຢ່າງໜ້ອຍ 50 ksi ຫຼືປະມານ 345 MPa, ແລະຍັງສາມາດເຊື່ອມໄດ້ຢ່າງດີເລີດ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຂະບວນການຜະລິດໄວຂຶ້ນ ແລະເຊື່ອຖືໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ. ສຳລັບສະຖານທີ່ອຸດສາຫະກຳທີ່ຕ້ອງການແຜ່ນເຫຼັກທີ່ໜາຂຶ້ນ ແລະການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ສັບສົນ, ເຫຼັກ ASTM A572 Grade 50 ຈະເຮັດວຽກໄດ້ດີກວ່າ ເນື່ອງຈາກມັນສາມາດດັດແຕ່ງໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນ ແຕ່ຍັງຄົງຮັກສາຄວາມແຂງແຮງໄວ້ໄດ້ດີ. ເຫຼັກທັງສອງປະເພດນີ້ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ (ductility) ຢ່າງໜ້ອຍ 18% ກ່ອນທີ່ຈະຫັກ, ດັ່ງນັ້ນເວລາທີ່ຖືກໂຫຼດເກີນໄປ ມັນມັກຈະສະແດງສັນຍານເຕືອນກ່ອນທີ່ຈະຫັກທັນທີ. ຄຸນສົມບັດນີ້ມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍຕໍ່ຄວາມປອດໄພ ເນື່ອງຈາກຊີວິດຂອງຄົນເຮົາຂຶ້ນກັບຄວາມສາມາດຂອງໂຄງສ້າງໃນການປະຕິບັດຕົວຢ່າງຄາດເດົາໄດ້ໃນເວລາເກີດຄວາມເຄັ່ງຕຶງ.

ຕົວຊີ້ວັດຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ (ອັດຕາການຍືດຕົວ %, ຄ່າ n) ແລະບົດບາດຂອງມັນຕໍ່ຄວາມຕ້ານທານຂອງໂຄງສ້າງເຫຼັກຕໍ່ເຫດການດິນໄຫວ

ຄວາມສາມາດຂອງເຫຼັກໃນການງໍ່ແທນທີ່ຈະຫັກເຮັດໃຫ້ອາຄານຢືນຢູ່ໄດ້ໃນເວລາເກີດເຫດລະເບີດດິນ. ເມື່ອເຫຼັກສາມາດຍືດອອກໄດ້ຢ່າງໜ້ອຍ 20% ມັນຈະຮັບມືກັບຄວາມເຄັ່ງຕຶງໄດ້ດີຂຶ້ນທົ່ວທັງຄວາມຍາວຂອງມັນ. ຄ່າ n-value ທີ່ວັດແທກປະລິມານທີ່ເຫຼັກເຂັ້ມແຂງຂຶ້ນເມື່ອເກີດການເปลີ່ນຮູບຄວນຈະສູງກວ່າ 0.20 ເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ເກີດຈຸດທີ່ອ່ອນແອ ໂດຍເປັນພິເສດໃນບ່ອນທີ່ຄານປະສານກັບເສົາ. ການທົດສອບໃນໂລກຈິງໃນເວລາເກີດເຫດລະເບີດດິນທີ່ເຮັດໃຫ້ເສຍຫາຍຢ່າງຮຸນແຮງໃນປີ 2023 ໃນຕຸລະກີ ແລະ ສີເຣຍ ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນສິ່ງທີ່ນ່າທີ່ເປັນທີ່ປະທັບໃຈ. ອາຄານທີ່ສອດຄ່ອງກັບມາດຕະຖານຄວາມຍືດຫຍຸ່ນນີ້ມີອັດຕາການພັງທະລົມລົງໆຕ່ຳລົງລົງປະມານ 40% ຕາມທີ່ລາຍງານໄວ້ໃນລາຍງານຄວາມປອດໄພດ້ານເຫດລະເບີດດິນທົ່ວໂລກ. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າ ປະຊາຊົນສາມາດອອກໄປຢູ່ໃນທີ່ປອດໄພໄດ້ຫຼັງຈາກການສັ່ນສະເທືອນສິ້ນສຸດ ແລະ ອາຄານຫຼາຍແຫ່ງຍັງຄົງສາມາດໃຊ້ງານໄດ້ທັນທີສຳລັບການດຳເນີນງານດ້ານສຸກເສີນ.

ລະບົບການເຊື່ອມຕໍ່: ການຮັບປະກັນການຖ່າຍໂອນແຮງແລະຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການລົ້ມສະລາກໃນໂຄງສ້າງເຫຼັກ

ການເຊື່ອມຕໍ່ດ້ວຍການເຊື່ອມແລະການເຊື່ອມຕໍ່ດ້ວຍສະກູ້ວ ໃຕ້ການຮັບແຮງແບບໄດະນາມິກ ແລະ ການຮັບແຮງແບບເປັນວຟົງ

ການທີ່ການເຊື່ອມຕໍ່ປະຕິບັດງານຢ່າງໃດເມື່ອຖືກສັ່ງໃຫ້ຮັບພາລະທີ່ເກີດຂຶ້ນຊ້ຳໆ ແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍຕໍ່ຄວາມທົນທານໂດຍລວມຂອງລະບົບ. ການເຊື່ອມດ້ວຍການເຜົາ (Welded joints) ໃຫ້ຄວາມແຂງແຮງສູງ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການຮັບພາລະສະຖິຕິໄດ້ດີ, ແຕ່ມັນມັກຈະເກີດການເນັ້ນຄວາມເຄັ່ງຕົວທີ່ບ່ອນຕໍ່ຂອງແຕ່ລະຈຸດເຊື່ອມ (weld toes) ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມອ່ອນແອ ແລະ ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເກີດແຕກຫັກເປັນເວລາຍາວ ໂດຍເປັນພິເສດເມື່ອເຮັດວຽກກັບພາລະທີ່ປ່ຽນແປງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ. ສ່ວນການເຊື່ອມດ້ວຍສະກຣູ (Bolted connections) ນັ້ນເຮັດວຽກຕ່າງກັນ. ໂດຍເປັນພິເສດການເຊື່ອມທີ່ຕ້ອງຄວບຄຸມການເລື່ອນ (slip critical ones) ຈະອະນຸຍາດໃຫ້ມີການເคลື່ອນທີ່ທີ່ຄວບຄຸມໄດ້ຢູ່ທີ່ເຂດຕິດຕໍ່ລະຫວ່າງຊິ້ນສ່ວນ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍດູດຊຶມພະລັງງານ ແລະ ປັບປຸງຄວາມສາມາດທັງໝົດຂອງລະບົບໃນການງໍ້ຫຼືດັດແປງໂດຍບໍ່ເກີດການຫັກຫັກ. ຈາກການທົດສອບດ້ານເຊີສະມິກ (seismic tests), ການເຊື່ອມດ້ວຍສະກຣູມັກຈະຢືນຢຸ່ໄດ້ຍາວຂຶ້ນປະມານສາມສິບເປີເຊັນ ໃນແຕ່ລະວຟົງການເปลີ່ນຮູບ (deformation cycles) ກ່ອນຈະລົ້ມສະລາຍ ເມື່ອທຽບກັບການເຊື່ອມດ້ວຍການເຜົາທີ່ຄ້າຍຄືກັນ. ແນ່ນອນ, ຍັງມີຂໍ້ດີ-ຂໍ້ເສຍທີ່ຄວນພິຈາລະນາຢູ່ເຊັ່ນກັນ:

• ແຫວນ : ມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການເກີດຄວາມເຄື່ອນໄຫວເຊິ່ງເກີດຂຶ້ນຊ້ຳໆ (fatigue resistance) ໃນສະພາບການທີ່ຮັບພາລະທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຄົງ; ເໝາະສຳລັບສະພາບແວດລ້ອມທີ່ເນັ້ນການຮັບພາລະສະຖິຕິ
• ຂຸ່ມແບບແຮງບິດ ງ່າຍຕໍ່ການສອບສອດ ການປ່ຽນແທນ ແລະ ການຕິດຕັ້ງເພີ່ມເຕີມໃນສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສູງ ຫຼື ມີຄວາມກັດກາຍເຊັ່ນ: ສິ່ງອຳນວຍຄວາມສະດວກຂອງເຂດທະເລ

ວິທີແກ້ໄຂແບບຮ່ວມກັນ (Hybrid solutions) ເຊັ່ນ: ຟາລັງທີ່ເຊື່ອມດ້ວຍການເຊື່ອມ (welded flanges) ຮ່ວມກັບການເຊື່ອມຕໍ່ແບບເປີດ-ປິດດ້ວຍສະກູ (bolted web connections) ແມ່ນຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງເພີ່ມຂຶ້ນເພື່ອຮັກສາດຸນຍະການລະຫວ່າງຄວາມແຂງແຮງ ຄວາມສາມາດໃນການສອບສອດ ແລະ ການສູນເສຍພະລັງງານ

ວິທີແກ້ໄຂດ້ານວິສະວະກຳຂັ້ນສູງສຳລັບພາລະບັນທຸກທີ່ຮຸນແຮງຕໍ່ໂຄງສ້າງເຫຼັກ

ຍຸດທະສາດການຄຳນວນການເຮັດໃຫ້ເຂັ້ມແຂງ (Bracing strategies) ແລະ ການອອກແບບລາຍລະອຽດທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ (ductile detailing) ສຳລັບໂຄງສ້າງເຫຼັກທີ່ຕ້ານການເກີດแผ่นດິນໄຫວ

ສະຖາປັດຕະຍາການທີ່ເຮັດດ້ວຍເຫຼັກ ເຊິ່ງຖືກອອກແບບມາເພື່ອຕ້ານການເກີດເຫດເຂົ້າໄຫຼ້ (earthquakes) ຈະເຮັດວຽກໂດຍການອະນຸຍາດໃຫ້ເກີດການເปลີ່ນຮູບທີ່ຄວບຄຸມໄດ້ໃນເວລາທີ່ມີການສັ່ນ. ລະບົບການຄຳນວນ (bracing systems) ແລະ ຈຸດເຊື່ອມທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ (ductile connections) ນີ້ເຮັດຫນ້າທີ່ຄ້າຍຄືກັບຟູສໄຟຟ້າ (electrical fuses) ໂດຍຈະຫັກຫຼາຍທີ່ຈຸດທີ່ກຳນົດໄວ້ເພື່ອປ້ອງກັນສ່ວນປະກອບທີ່ສຳຄັນຂອງໂຄງສ້າງຈາກການລົ້ມສະລາກ. ເມື່ອພິຈາລະນາປະເພດຂອງໂຄງສ້າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ໂຄງສ້າງທີ່ມີການຄຳນວນຢູ່ສູນກາງ (concentrically braced frames - CBFs) ແລະ ພີ່ນ້ອງຂອງມັນ ແມ່ນໂຄງສ້າງທີ່ມີການຄຳນວນເອກະລັກ (eccentrically braced frames - EBFs) ຈະເນັ້ນໃຫ້ເກີດຄວາມເສຍຫາຍຢູ່ໃນເຂດທີ່ການປ່ຽນແທນນັ້ນເຮັດໄດ້ງ່າຍ. ໂຄງສ້າງທີ່ມີຈຸດເຊື່ອມທີ່ມີຄວາມຕ້ານທາງດ້ານອັດຕາການເບິ່ງ (Special moment frames - SMFs) ຈະເຮັດຕາມເຫດຜົນທີ່ແຕກຕ່າງກັນເລັກນ້ອຍຕາມຄຳແນະນຳຂອງ AISC 341, ໂດຍເນັ້ນໃຫ້ເກີດການເປີ່ຍນຮູບແບບທີ່ເປັນພາສາພາສີ (plastic deformation) ໃນສ່ວນທ້າຍຂອງຄານເທົ່ານັ້ນ. ການຄົ້ນຄວ້າຫຼ້າສຸດທີ່ເຜີຍແຜ່ໃນເອກະສານ FEMA P-1052 ໃນປີ 2023 ໄດ້ຄົ້ນພົບບາງສິ່ງທີ່ນ่าສົນໃຈກ່ຽວກັບ SMFs ເຫຼົ່ານີ້ດ້ວຍ. ໂຄງສ້າງທີ່ຖືກສ້າງຂຶ້ນດ້ວຍ SMFs ທີ່ບັນລຸອັດຕາຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ (ductility ratios) ລະຫວ່າງ 5% ແລະ 8% ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຕ້ານການລົ້ມສະລາກທັງໝົດ (total collapse) ໃນເວລາເກີດເຫດເຂົ້າໄຫຼ້ຮຸນແຮງ ເຖິງ 40% ດີຂຶ້ນ ເມື່ອທຽບກັບການອອກແບບທີ່ບໍ່ມີປະສິດທິພາບເທົ່າທີ່ຄວນ. ຜົນການຄົ້ນຄວ້າເຫຼົ່ານີ້ເປັນການຢືນຢັນຫຼັກການພື້ນຖານຫຼາຍຢ່າງໃນວິຊາວິສະວະກຳການອອກແບບຕ້ານເຫດເຂົ້າໄຫຼ້.

• ການອອກແບບຄວາມຈຸພ້ອມຢ່າງເປັນລະບົບ ເພື່ອໃຫ້ຄານເກີດການຫຼຸດຮູບກ່ອນຖືກຕັ້ງ ແລະ ຕົວຢືດ/ຕົວຊ່ວຍຮັກສາຄວາມໝັ້ນຄົງເກີດການຫຼຸດຮູບກ່ອນຈຸດເຊື່ອມຕໍ່
• ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການແຕກຫັກຂອງວັດສະດຸໃນອຸນຫະພູມຕ່ຳ (CVN ≥ 20 J ສາມາດທົດສອບໄດ້ທີ່ −20°C) ເພື່ອປ້ອງກັນການແຕກຫັກຢ່າງບໍ່ມີຄວາມຍືດຫຸ່ນທີ່ອຸນຫະພູມຕ່ຳ
• ການອະນຸຍາດໃຫ້ມີການແຂງຕົວຈາກການຢືດຕົວ (strain-hardening) ໃນຮູບຮ່າງຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ ເພື່ອຮັບມືກັບການຫຼຸດຮູບຊ້ຳໆ

ປະສິດທິພາບຕໍ່ໄຟ: ນອກຈາກການໃຊ້ສີທີ່ມີຄຸນສົມບັດຂະຫຍາຍຕົວເມື່ອໄດ້ຮັບຄວາມຮ້ອນ (intumescent coatings) ຕ້ອງພິຈາລະນາເຖິງການຂະຫຍາຍຕົວຈາກຄວາມຮ້ອນໃນລະບົບໂຄງສ້າງເຫຼັກ

ສີທີ່ມີຄຸນສົມບັດຂະຫຍາຍຕົວເມື່ອໄດ້ຮັບຄວາມຮ້ອນ (intumescent coatings) ຊ້າທີ່ຈະຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນ ແຕ່ການຂະຫຍາຍຕົວຈາກຄວາມຮ້ອນທີ່ບໍ່ຖືກຄວບຄຸມຍັງເປັນອັນຕະລາຍທີ່ເງີບໆ. ຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມ 600°C ເຫຼັກທີ່ບໍ່ຖືກຈັດຕັ້ງໃຫ້ຢູ່ໃນສະຖານະທີ່ຄວບຄຸມຈະຂະຫຍາຍຕົວປະມານ 50–100 ມີລີແມັດຕໍ່ແຕ່ລະເມັດຂອງຄວາມຍາວ, ສ້າງໃຫ້ເກີດແຮງກົດທີ່ເກີນ 740 kN/m (ຕາມການທົດສອບໄຟ ASTM E119) ເຊິ່ງອາດເຮັດໃຫ້ເກີດການຄຸ້ມຄຸ້ມ (buckling) ຫຼື ການລົ້ມສະຫຼາຍຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່. ການອອກແບບທີ່ທົນທານຕໍ່ໄຟໃນປັດຈຸບັນຈະປະກອບດ້ວຍການຈັດຕັ້ງໃຫ້ມີການຮັບມືກັບການເคลື່ອນທີ່:

• ຮູບແຕກ (notch) ຫຼື ຮູທີ່ເຈາະໃຫ້ໃຫຍ່ກວ່າປົກກະຕິໃນຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ ເພື່ອໃຫ້ອະນຸຍາດໃຫ້ມີການຂະຫຍາຍຕົວຕາມທິດທາງທີ່ກຳນົດ
• ລະບົບພື້ນປະກອບ (composite floor systems) ທີ່ມີການຈັດວາງຂໍ້ຍືດທີ່ເຂົ້າກັນໄດ້ດ້ານອຸນຫະພູມ (thermally compatible shear stud spacing) ແລະ ການເສີມແຂງດ້ວຍເຫຼັກເສີມໃນພື້ນ (slab reinforcement)
• ລະບົບເສັ້ນລວມທີ່ເພີ່ມເຕີມ (supplemental tension systems) ເຊັ່ນ: ເສັ້ນລວມທີ່ຕິດຕັ້ງຢູ່ແຖວດ້ານນອກ (perimeter cables) ເພື່ອຮັກສາຄວາມຕັ້ງຊື່ຂອງໂຄງສ້າງໃນເວລາທີ່ເກີດການຢືດຕົວຈາກຄວາມຮ້ອນ (thermal sag)

ເຫຼັກສູນເສຍຄວາມແຂງແຮງທີ່ຈະເລີ່ມເກີດການເปล່ຽນຮູບຢ່າງຖາວອນ (yield strength) ຢູ່ອຸນຫະພູມປົກກະຕິປະມານ 60% ຢູ່ທີ່ 550°C ເຊິ່ງເປັນອຸນຫະພູມທີ່ຖືກຍອມຮັບຢ່າງກວ້າງຂວາງວ່າເປັນເກນທີ່ສຳຄັນ. ການປະສົມຜະສົມການປ້ອງກັນໄຟດ້ວຍວິທີທີ່ບໍ່ຕ້ອງໃຊ້ພະລັງງານ (passive fire protection) ກັບການອະນຸຍາດໃຫ້ມີການເคลື່ອນທີ່ທາງຄວາມຮ້ອນທີ່ຖືກອອກແບບໄວ້ ສາມາດຫຼຸດຄວາມສ່ຽງຂອງການລົ້ມສະລາກຂອງໂຄງສ້າງອັນເນື່ອງມາຈາກໄຟໄດ້ 34% ເມື່ອທຽບກັບວິທີການທົ່ວໄປ (SFPE Engineering Guide, 2022).

FAQs

ຄວາມແຂງແຮງທີ່ຈະເລີ່ມເກີດການເປັນຮູບຢ່າງຖາວອນ (yield strength) ໃນໂຄງສ້າງເຫຼັກແມ່ນຫຍັງ?

ຄວາມແຂງແຮງທີ່ຈະເລີ່ມເກີດການເປັນຮູບຢ່າງຖາວອນ (yield strength) ແມ່ນບ່ອນທີ່ວັດສະດຸເລີ່ມເກີດການເปล່ຽນຮູບຢ່າງຖາວອນ. ມັນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍໃນການກຳນົດຂອບເຂດຂອງພາລະບັນທຸກທີ່ໂຄງສ້າງສາມາດຮັບໄດ້.

ການເຊື່ອມຕໍ່ດ້ວຍສະກຣູ້ວ (bolted connections) ສາມາດປັບປຸງປະສິດທິພາບຕໍ່ການສັ່ນໄຫວໄດ້ແນວໃດ?

ການເຊື່ອມຕໍ່ດ້ວຍສະກຣູ້ວ (bolted connections) ສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການເຄື່ອນທີ່ທີ່ຄວບຄຸມໄດ້ທີ່ບ່ອນຕິດຕໍ່, ດູດຊຶມພະລັງງານ ແລະ ເຮັດໃຫ້ລະບົບມີຄວາມຕ້ານທານດີຂຶ້ນຕໍ່ກັບພາລະບັນທຸກທີ່ເກີດຈາກການສັ່ນໄຫວ.

ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ (ductility) ເຮັດຫນ້າທີ່ຫຍັງໃນການອອກແບບໂຄງສ້າງເຫຼັກ?

ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ (ductility) ໃຫ້ເຫຼັກສາມາດຍືດອອກໄດ້ແທນທີ່ຈະຫັກເສຍເວລາທີ່ເກີດຄວາມເຄັ່ງຕຶງ, ເຊິ່ງຊ່ວຍປັບປຸງຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການສັ່ນໄຫວຂອງອາຄານ.

ເປັນຫຍັງການຂະຫຍາຍຕົວຈາກຄວາມຮ້ອນຈຶ່ງເປັນບັນຫາໃນໂຄງສ້າງເຫຼັກ?

ການຂະຫຍາຍຕัวເນື່ອງຈາກຄວາມຮ້ອນສາມາດນຳໄປສູ່ການບິດງໍ່ ຫຼື ການລົ້ມເຫຼວຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ໃຕ້ອຸນຫະພູມທີ່ສູງ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຈຳເປັນຕ້ອງອອກແບບໃຫ້ສາມາດຮັບມືກັບການເคลື່ອນທີ່ໄດ້.