แผ่น Gusset - มีความสำคัญอย่างไร?

เมื่อคุณต้องการสร้างการเชื่อมต่อแผ่น Gusset อย่างรวดเร็ว คุณจะทำอย่างไร? คุณเพียงแค่เพิ่มแผ่นโลหะรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเข้ากับคานหลัก และเชื่อมต่อชิ้นส่วนรองเข้ากับแผ่นนี้ แค่นั้นก็เสร็จแล้ว แล้วมันมีความสำคัญอย่างไร?

ไม่มีอะไรมากนักเมื่อ 1. คุณเชื่อมต่อชิ้นส่วนหนึ่งชิ้นภายใต้แรงดึง 2. คุณมีพื้นที่เพียงพอสำหรับส่วนประกอบการเชื่อมต่อทั้งหมด และ 3. คุณไม่ต้องกังวลเรื่องความสวยงามของการเชื่อมต่อ ความสนุกทั้งหมดเริ่มต้นขึ้นเมื่อการเชื่อมต่อมีความซับซ้อน เมื่อชิ้นส่วนรับแรงอัด และเมื่อมีแรงกดดันด้านต้นทุนและความสวยงาม 

ประเภทพื้นฐานของการจัดเรียงการเชื่อมต่อแผ่น Gusset

ในรูปต่อไปนี้ เราสามารถเห็นการจัดเรียงตามแนวขวางทั่วไปของแผ่น Gusset ในการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก 

การใช้งานแผ่น Gusset ที่พบบ่อยที่สุดคือในคานโครงถักและในระบบค้ำยันด้านข้าง ซึ่งชิ้นส่วนแนวทแยงถูกเชื่อมต่อผ่านแผ่น Gusset

อะไรคือแผ่น Gusset และอะไรที่ไม่ใช่

สำหรับผู้ที่ไม่มีประสบการณ์ อาจเป็นเรื่องยากที่จะหาแผ่น Gusset (หรือ Gusset) ท่ามกลางส่วนประกอบเหล็กทั้งหมดในการเชื่อมต่อ บางคนอาจถามว่า มันไม่ใช่แค่แผ่นเสริมความแข็งอีกชิ้นหนึ่งหรือ? ไม่ใช่ 

• แผ่น Gusset เป็นส่วนสำคัญของโครงสร้าง ซึ่งแรงภายในทั้งหมดจากชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อถูกถ่ายผ่านแผ่นเหล่านี้
• ในขณะที่ แผ่นเสริมความแข็ง เป็นส่วนสำคัญที่จำเป็นสำหรับความแข็งของการเชื่อมต่อที่ถูกต้องและเพื่อหลีกเลี่ยงการโก่งเดาะของแผ่น
• พูดง่ายๆ ก็คือ หากแผ่น Gusset วิบัติ ภัยพิบัติก็อยู่ใกล้แค่เอื้อม หากไม่มีแผ่นเสริมความแข็ง โครงสร้างยังคงอยู่รอดได้ (อย่างน้อยก็ชั่วระยะเวลาหนึ่ง) 

คำว่า แผ่น Gusset มักจะได้รับความสนใจหลังจากการพังทลายของโครงสร้างหรือส่วนหนึ่งของโครงสร้างเท่านั้น การพังทลายของสะพาน Interstate 35W ในปี 2007 เป็นหนึ่งในเหตุการณ์อันน่าเศร้าเหล่านั้น

ในกรณีนี้ สาเหตุหลักถูกระบุว่าเป็นการออกแบบแผ่น Gusset ของคานโครงถักที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐาน และการขาดการควบคุมส่วนประกอบการเชื่อมต่อเหล่านี้ในระหว่างการตรวจสอบสะพานจำนวนนับไม่ถ้วน มีการสันนิษฐานเพียงว่าแผ่น Gusset จะไม่ใช่จุดอ่อนที่สุดในการออกแบบ และการเชื่อมต่อแผ่น Gusset มีความแข็งแรงมากกว่าคานที่วิ่งเข้าสู่จุดต่อ แต่น่าเสียดายที่ไม่เป็นเช่นนั้น

มาตรฐานการออกแบบให้คำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการตรวจสอบการออกแบบการเชื่อมต่อแผ่น Gusset ตัวอย่างของมาตรฐานการออกแบบที่มีข้อกำหนดสำหรับแผ่น Gusset:

• AISC 360-16 (สหรัฐอเมริกา)
• CSA-S16-09 (แคนาดา)
• EN 1993-1-8 (สภาพแวดล้อมยุโรป)

คำแนะนำเหล่านี้อิงตามแนวทางเชิงวิเคราะห์ ซึ่งค่อนข้างง่ายในการนำไปใช้ แต่อาจใช้เวลานานมากเมื่อจำนวนประเภทการเชื่อมต่อหรือทางเลือกเพิ่มขึ้น

ชิ้นส่วนรับแรงดึง

การเชื่อมต่อของชิ้นส่วนรับแรงดึงนั้น พูดได้ว่าเป็นกรณีที่ง่ายกว่า แต่วิศวกรยังคงต้องทำการตรวจสอบแผ่น Gusset หลายรายการ ตัวอย่างเช่น หน้าตัด Whitmore ควรได้รับการตรวจสอบสำหรับแรงดึง

ลักษณะบนกระดาษ:

และในโครงสร้างจริง:

การตรวจสอบอีกรายการหนึ่งเกี่ยวข้องกับการวิบัติแบบ Block Shear ในการเชื่อมต่อ ซึ่งเกี่ยวข้องทั้งส่วนประกอบแรงเฉือนและแรงดึง และระบุไว้ใน AISC 360 Sec. J4.3 ในฐานะผู้ออกแบบการเชื่อมต่อ คุณต้องตรวจสอบเส้นทางการวิบัติจากแรงเฉือนที่เป็นไปได้ทั้งหมดในกลุ่มสลักเกลียว ดังที่เห็นในตัวอย่างด้านล่าง

คุณสามารถหาตัวอย่างการประเมินความต้านทาน Block Shear ที่จัดทำไว้อย่างดีได้ใน บทความการตรวจสอบนี้

ชิ้นส่วนรับแรงอัด

การออกแบบการเชื่อมต่อแผ่น Gusset อาจกลายเป็น "กีฬา" ที่แตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิงเมื่อต้องจัดการกับชิ้นส่วนรับแรงอัด เรายังคงต้องตรวจสอบการวิบัติจากแรงเฉือนทั้งหมด แต่ปัญหาการโก่งเดาะเริ่มมีบทบาทสำคัญมากขึ้น 

พารามิเตอร์สำคัญในการออกแบบการเชื่อมต่อชิ้นส่วนรับแรงอัดคือข้อเท็จจริงที่ว่าชิ้นส่วนสามารถหรือไม่สามารถโก่งออกนอกระนาบของแผ่น Gusset ได้ สิ่งนี้จะส่งผลต่อพฤติกรรมของกลไกการวิบัติและการเกิด Plastic Hinge ในแผ่น ใน IDEA StatiCa Connection คุณสามารถกำหนดพฤติกรรมนี้สำหรับชิ้นส่วนแต่ละชิ้นได้อย่างง่ายดายโดยการเลือก ประเภทแบบจำลอง ที่ถูกต้อง

รูปแบบการวิบัติสำหรับสองสถานการณ์ที่แตกต่างกันเหล่านี้แสดงในรูปต่อไปนี้

สิ่งนี้สามารถแก้ไขได้ด้วยแนวทางเชิงวิเคราะห์เช่นกัน แต่คุณอาจต้องใช้เวลามากกับการจัดเรียงการเชื่อมต่อแต่ละแบบ วิศวกรมักจะประหยัดเวลาอันมีค่าโดยการหลีกเลี่ยงสถานการณ์นี้และเพิ่มแผ่นเสริมความแข็ง ซึ่งเป็นวิธีแก้ปัญหาที่เข้าใจได้แต่มีค่าใช้จ่ายสูง

การใช้เครื่องมืออัจฉริยะที่ให้การตรวจสอบเสถียรภาพสำหรับการเชื่อมต่อดังกล่าวเป็นอีกทางหนึ่ง การวิเคราะห์การโก่งเดาะเป็นส่วนพื้นฐานของแอปพลิเคชัน IDEA StatiCa Connection และให้รูปแบบการโก่งเดาะและตัวคูณแรงสำหรับจำนวนรูปแบบที่ผู้ใช้กำหนด

การวิจัย

ในการพัฒนา IDEA StatiCa ไม่มีที่สำหรับแนวทางลองผิดลองถูก วิธีการทั้งหมดที่ใช้ในแอปพลิเคชันและแบบจำลองการคำนวณได้รับการตรวจสอบจากการทดสอบโครงสร้างจริงและวิเคราะห์เพิ่มเติมในความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยที่มีชื่อเสียง

งานวิจัยหนึ่งดังกล่าวยังอุทิศให้กับการออกแบบการเชื่อมต่อแผ่น Gusset ผลลัพธ์ของการทดสอบถูกเปรียบเทียบกับ การสร้างแบบจำลองด้วยวิธี Component-Based Finite Element โดยมีความสัมพันธ์ที่ดีมาก ที่นี่คุณสามารถหา บทความการตรวจสอบ พร้อมผลลัพธ์ของการวิจัย

วิธีการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพและแข่งขันได้

แล้วตัวเลือกของคุณมีอะไรบ้างเมื่อต้องการออกแบบการเชื่อมต่อตามมาตรฐาน แต่ยังต้องการทำการออกแบบและตรวจสอบไม่ใช่ในหน่วยเดือนแต่ในหน่วยสัปดาห์? ยิ่งไปกว่านั้น คุณต้องมีความยืดหยุ่นสำหรับการแก้ไขระหว่างโครงการ และต้องการเปรียบเทียบการจัดเรียงหลายแบบในเวลาที่เหมาะสม คุณยังต้องการให้การเชื่อมต่อของคุณประกอบได้ง่ายและไม่แพงเกินไปหรือไม่?

คุณรู้คำตอบที่ถูกต้องอยู่แล้ว เราต้องใช้เครื่องมือแห่งศตวรรษที่ 21 ซึ่งจะทำงานที่ไม่ต้องใช้ความคิดสร้างสรรค์ส่วนใหญ่แทนเรา หากเราต้องการมีอิสระในการออกแบบอย่างแท้จริง จำนวนตัวเลือกจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ 

คุณสามารถ ลองใช้ IDEA StatiCa Connection และคุณจะพบว่ามันคือทุกสิ่งที่คุณต้องการสำหรับงานนี้ หรือคุณสามารถทำตามเส้นทางการเรียนรู้มาตรฐาน: 

• ขั้นแรก ใช้ Spreadsheet Excel บางส่วน 
• จากนั้นลองใช้ซอฟต์แวร์การเชื่อมต่อที่ใช้ Spreadsheet ที่ซับซ้อนกว่า 
• เมื่อถึงขีดจำกัด ใช้เวลากับการทดลองบางอย่างที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น 
• อาจสร้างแบบจำลอง Shell โดยละเอียดในแอปพลิเคชัน FEA ของคุณ 
• และหลังจากการทดลองทั้งหมดเหล่านี้ ไปใช้แอปพลิเคชัน IDEA StatiCa Connection อยู่ดี

หลังจากเส้นทางนี้ คุณจะชื่นชมประโยชน์ทั้งหมดของมันอย่างเต็มที่  

วิดีโอสอนสั้นๆ ที่อุทิศให้กับการเชื่อมต่อด้วยแผ่น Gusset

เมื่อพูดถึงการประมาณต้นทุน การคำนวณราคาสำหรับการเชื่อมต่อแต่ละจุดในปัจจุบันอาจเป็นเรื่องยุ่งยากมาก ในแอปพลิเคชัน IDEA StatiCa ข้อมูลนี้ปรากฏออกมาเกือบเหมือนผลพลอยได้ที่น่ายินดี ในบทความนี้ คุณจะพบเคล็ดลับที่จำเป็นทั้งหมดเกี่ยวกับวิธีใช้คุณสมบัตินี้

การใช้งานทั่วไปอีกประเภทหนึ่งของแผ่น Gusset

ด้วยการมาถึงของการกัดด้วย CNC ในโรงงานก่อสร้างโยธาด้วย แผ่น Gusset จึงเป็นหนึ่งในวิธีหลักในการเชื่อมต่อไม่เพียงแต่ชิ้นส่วนเหล็กแต่ยังรวมถึงชิ้นส่วนไม้ด้วย แทนที่จะตัดแต่งรูปทรงปลายชิ้นส่วนที่ซับซ้อน เราสามารถเพียงแค่ใส่แผ่นเหล็กที่มีรู ชิ้นส่วนไม้ถูกเตรียมด้วยรูและร่องที่ทำด้วย CNC และการเชื่อมต่อถูกประกอบขึ้นในที่สุดด้วยหมุดและสลักเกลียวเหล็ก

ระดับถัดไปในวิวัฒนาการการออกแบบโครงสร้างคือการผสมผสานวัสดุโครงสร้างและใช้คุณสมบัติที่ดีที่สุดของแต่ละวัสดุในตำแหน่งที่เหมาะสม นั่นคือที่มาของโครงสร้างไม้-เหล็กแบบผสม นอกจากความสวยงามตามธรรมชาติแล้ว ยังมีเหตุผลอื่นอีกมากมายสำหรับการใช้งาน เช่น การลดต้นทุน ความต้องการการป้องกันอัคคีภัยที่น้อยลง หรือการลดรอยเท้าคาร์บอน

สำหรับผู้ที่สนใจการออกแบบการเชื่อมต่อเหล็ก-ไม้ อ่านเพิ่มเติม เกี่ยวกับการเชื่อมต่อไม้ที่แก้ไขใน IDEA StatiCa Connection ใน ศูนย์สนับสนุน ของเรา

IDEA StatiCa ภูมิใจที่อยู่แนวหน้าในการออกแบบการเชื่อมต่อและชิ้นส่วนโครงสร้าง หากคุณมีแนวคิดเกี่ยวกับวิธีการปรับปรุงการออกแบบแผ่น Gusset แจ้งให้เราทราบ.