Primary and Secondary Beam Modelling
การจำลองโครงสร้างสำหรับการวิเคราะห์นั้นทำกันหลากหลายมาก โดยเฉพาะเมื่อกราฟฟิคเริ่มดีขึ้น คนเริ่มมองไปที่รูป 3D เป็นหลัก จนลืมพื้นฐานกันไปหมด ขอเพียงแค่รูป 3D เหมือนจริง จนไม่สนใจว่าทำไปแล้วจะเกิดอะไรขึ้น
ผมเลยมีคำถามให้คิด ถ้ามี Primary Beam ตัดกับ Secondary Beam โดย Primary Beam ลึกกว่า แต่มีระดับ Top of Steel เท่ากัน เราควรจำลองโครงสร้างอย่างไร? มีให้เลือก 3 แบบตามรูป โดยสมมติว่าจุดต่อถ่ายโมเม้นต์ข้ามระหว่างฝั่งได้นะครับ (ไม่ต้องสนใจ Bolt ในรูป)
A) เอา Node ไว้ที่ Top of Steel ทั้ง Primary และ Secondary แล้ว ใส่ Member Offset หรือสร้าง Rigid Link เพื่อกดระดับของคานลงมาให้ Top of Beam อยู่ที่ ระดับ Top of Steel (หรือคือการกดเมมเบอร์ลงมาที่ NA) แบบนี้มีคนจำนวนมากทำกัน เพราะกดดูระดับ Node ในโมเดลจะตรงกับระดับในแบบก่อสร้างทันที ทำให้ไม่งง
B) เอา Node ไว้ระดับ NA ของ Primary Beam (หรืออาจจะไว้ที่ NA ของ Secondary Beam) แบบนี้เมมเบอร์ของ Primary จะอยู่ที่ระดับ Node พอดี แต่เมมเบอร์ของ Secondary จะอยู่ต่ำเกินไป จึงต้องยกขึ้น ให้ระดับ Top of Steel อยู่ระดับเดียวกับ PrimaryBeam แล้วสร้าง Member Offset หรือ Rigid Link เชื่อมเอาไว้ แบบนี้ถ้าดูระดับ Node จะไม่ตรงกับระดับ Top of Steel ในแบบก่อสร้าง แต่จะอยู่ต่ำลงมาเท่ากับครึ่งหนึ่งของความลึกคาน แบบนี้ก็มีคนทำเยอะ
C) ใช้ระดับ Node ของ Primary และ Secondary Beam ต่างกัน ต่่างคนต่่างอยู่ที่ NA ของตัวเอง ดังนั้นระดับเมมเบอร์จะอยู่ที่ NA พอดี และ Top of Steel จะอยู่ที่เดียวกันพอดี แต่ปัญหาคือที่จุดต่อ จะมี 2 Nodes แล้วอยู่กันคนละระดับ จะต้องสร้าง Member Offset หรือ Rigid Link เชื่อมเอาไว้ แบบนี้ไม่ค่อยมีคนทำ เพราะวุ่นวาย
เรามาวิเคราะห์ปัญหากัน การที่คานต่างความลึก แต่มี Top of Steel อยู่ที่เดียวกัน การจำลองโครงสร้างแต่ละแบบจะต่างกันยังไง โดยผมยกมาให้ดู3 แบบ ที่คนทำกันเยอะๆ
โดย Rigid Offset / Member Offset / Rigid Link ในความหมายในที่นี้คือ มันต้องสามารถจะถ่ายได้ทั้งแรงแต่ละแกนและโมเมนต์ ซึ่งเป็นความหมายที่ใช้กันในโมเดลทั่วๆ ไป (อย่าเอาไปปนกับ Master-Slave Technique ที่ถ่ายแต่แรง 3 แกน ไม่ถ่ายโมเมนต์)
การจะเข้าใจ Beam ที่ใช้ Rigid Offset ในตั้งฉากกับคาน หรือแค่ยกคานขึ้นลงให้ได้ระดับที่ต้องการ จะต้องทำความเข้าใจกับ Portal Frame ก่อน เนื่องจากมันเป็นเรื่องเดียวกัน
จะเห็น Portal Frame มี Uniform Load ข้างบน จะเห็นว่า ต่อให้มีแต่แรงกระทำแนวดิ่ง ก็จะเกิดแรงถีบด้านข้างที่จุดรองรับ
ถ้าเราสมมติว่า เมมเบอร์แนวนอนคือ คาน เมมเบอร์แนวดิ่งสองฝั่งถ้าเราให้ Stiffness สูงมาก มันก็จะเหมือน Rigid Offset ที่ช่วยยกเมมเบอร์แนวนอน จากจุดรองรับที่เป็น Node ที่เราโมเดล ขึ้นไปหา NA ของคานที่ต้องการ ซึ่งจะพบว่าเกิดแรงถีบที่ Node เสมอ และจะมีโมเมนต์ที่ปลายคานที่ต่อกับ Rigid Offset
เรามาดูวิธีการโมเดลแต่ละแบบว่าจะเกิดอะไรขึ้น
วิธี A เอา Node ไว้ที่ Top of Steel (TOS) แล้ว Offset เมมเบอร์ลงไปตำแหน่ง NA ของคานแต่ละตัว
ทำแบบนี้จะเกิดแรงแนวแกนทั้ง Primary และ Secondary Beam และเกิด End Moment ที่ปลายคาน ต่อให้มันเป็นคานตัวสุดท้ายของสแปนก็ตาม
และถ้า Secondary มีแค่ฝั่งเดียวของ Primary แรงถีบจากคานรองจะกลายเป็นแรงด้านข้างในคานหลักทันที แถมอยู่ที่ TOS ด้วย ทำให้มี Torsion เพิ่มอีกด้วย
แรงถีบจะเกิดมาหรือน้อยขึ้นกับ Stiffness ของโครงสร้างรอบๆ ยิ่งแข็งมาก แรงถีบยิ่งเยอะ
วิธีนี้เป็นวิธีที่ไม่ควรทำที่สุด เพราะเกิดแรงที่ไม่สมเหตุสมผลในโมเดล ทำให้ได้ขนาดโครงสร้างที่ใหญ่เกินไป
วิธี B เอา Node ไว้ที่ NA ของ Primary Beam แล้วใช้ Rigid Offset กับ Secondary Beam ขึ้นไปที่ตำแหน่ง NA
วิธีนี้จะดีกว่าวิธี A เพราะแรงแนวแกนในเมมเบอร์และโมเมนต์ที่สแปนสุดท้าย (ยกเว้นสแปนสุดท้ายเป็น Fixed End) ของ Primary Beam จะหายไป
แต่จะยังมีปัญหาแรงแนวแกนและโมเมนต์ที่สแปนสุดท้ายของคานรองจากผลของ Rigid Offset ถึงแม้ว่าจะใช้จุดต่อสุดท้ายของสแปนคานรองเป็น pinned ก็ยังเกิดโมเมนต์ปลายคาน เพราะจุด pinned เป็นปลาย Rigid Offset ไม่ใช่ปลายคาน อาจจะต้องแก้ด้วยการปลดโมเมนต์ปลายคานช่วย
และปัญหาเดิม คือถ้ามีึคานรองฝั่งเดียว มันจะเกิดแรงด้านข้างในคานหลักทันที แต่ดีหน่อยที่มันเกิดที่ NA ของคานหลัก จึงไม่กลายเป็น Torsion
ผมแนะนำว่าควรทำวิธีนี้ เพราะใช้จุดต่อระดับเดียวกัน ลดความวุ่นวาย แต่ควรจะดูรายละเอียดในบริเวณที่มีคานรองฝั่งเดียว ถ้าเกิด Moment ใน Minor Axis อาจจะสามารถยกเว้นไม่พิจารณาได้
วิธี C วาง Node ไว้ที่ NA ของใครของมันเลย
เป็นวิธีที่ดีที่สุด และก็วุ่นวายที่สุด เนื่ิองจากแรงในแนวแกนจะหายไป และโมเมนต์ที่ปลายคานสแปนสุดท้ายก็ไม่เกิด
แต่ปัญหาจะตามมาทันที เพราะที่ Floor เดียวกัน อาจจะมี Node อยู่หลายระดับ ยิ่งใช้คานต่างขนาด ยิ่งมีระดับของ Node มากขึ้น
นี่เราเพิ่งพิจารณาเพียงแค่ผลของแรงแนวดิ่ง ถ้ามีแรงด้านข้างเข้ามาด้วย การที่โมเดลโครงสร้างไม่อยู่ที่ NA เวลาใส่แรงที่ Node เข้ามา มันจึงเกิด Torsion ในคานโครงสร้างได้ ทั้งที่มันไม่ควรมี
การโมเดล Plate หรือ Slab เข้าไปโดยใช้จุดต่อที่อยู่ที่NA ของคาน แล้วใส่ Offset ให้ Plate/Slab ให้ขึ้นไปอยู่ระดับตามแบบ ก็เป็นกรณีเดียวกัน ที่จะทำให้เกิดแรงด้่านขึ้นในคาน ทั้งที่มีแต่แรงแนวดิ่ง
การจะจำลองโครงสร้างนั้นไม่มีผิดไม่มีถูก มีแต่ใกล้เคียงหรือไม่ใกล้เคียงความเป็นจริง ดังนั้นการที่จะจำลองแต่ละวิธีควรที่จะต้องเข้าใจว่ามันจะเกิดอะไรขึ้นบ้าง มากกว่าจะดูเพียงรูปสามมิติว่ามีความสวยงามเหมือนจริง รูปสามมิติเหมือนจริงไม่ได้การันตีได้ว่ามีึความถูกต้อง แต่แรงภายในที่เกิดขึ้นในโครงสร้างเป็นสิ่งที่วิศวกรควรให้ความใส่ใจมากกว่า
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
