End-plate moment connection (Design concept & procedures)

การออกแบบ end-plate moment connection ใน AISC2003 เรื่อง Extended End-Plate Moment Connections: Seismic and Wind Applications (Second Edition) ได้ระบุว่าใช้วิธี Yield Line Theory เป็นทฤษฏีอ้างอิงเพื่อการคำนวณหาความแข็งแรงของ column flange และ end plate ว่ามีกำลังรับน้ำหนักเพียงพอหรือไม่นะครับ
.
ซึ่งข้อกำหนดต่างๆจะถูกระบุไว้ 8 ข้อ เพื่อเป็นแนวทางในการปฏิบัติเพื่อการออกแบบดังในรูปที่ 1 ครับ
.
โดยสิ่งที่เราต้องทำการตรวจสอบ 4 อย่างหลักๆคือ
1. ค่าความต้านทานโมเมนต์ของ connection
2. ความแข็งแรงของ end plate
3. ความแข็งแรงของ bolt connection
4. ความแข็งแรงของ column flange
.
concept ของวิธี yield line analysis (รูปที่ 2) กล่าวคือ
เมื่อเกิดโมเมนต์ดัดขึ้นที่คานแล้ว แรงดึงที่เกิดขึ้นจะกระทำกับ Bolts ชุดบนที่แรงเท่าๆกันทุกตัว โดยที่มีจุดหมุนจะอยู่ที่ตำแหน่ง center-line ของ bottom flange ในขณะที่ Bolts ชุดล่างไม่เกิดการรับแรงอัดเนื่องจาก bolts ไม่ได้ถูกกดนะครับ
.
ซึ่งถ้าพูดอย่างนี้หลายคนอาจจะคิดว่าแล้วทำไมต้องใส่ bolts ตั้ง 4 ตัวด้านล่างเท่ากับด้านบน ทั้งๆที่ไม่ได้รับแรงอะไรเลย
คำตอบคือ โครงเฟรมของเราสามารถเกิดการ sway ได้ เป็นผลที่มาจากแรงลมที่มาจากทุกทิศทาง uplift เป็นต้น ดังนั้นแรงดึงสามารถเปลี่ยนทิศทางไปเกิดกับ bolts ชุดล่างแทนได้ที่แรงเท่าๆกับด้านบน
เพราะฉะนั้นจึงเป็นที่มาว่าออกแบบด้านบนก็จะเท่ากับออกแบบด้านล่างด้วยนั่นเองครับ
.
– เมื่อมีการใช้ end-plate connection แล้ว plastic hinge จะค่อยๆ พัฒนาขึ้นผ่าน inelastic flexural deformation ใน connecting beam และใน column panel zone ซึ่งเป็นผลให้เสาและข้อต่อมีความแข็งแรง แต่คานที่นำมาต่อนั้นมีความอ่อนแอ