L08 Weld Connection - WordPress.com...ก นน นใช ลวดเช อมหลอมต ดแผ นโลหะน นเข าด วยก น ว ธ การเช

Lecture8 Weld Connection

Topics

• Introduction

• Type of Welding , Electrode , Symbol

• Failure of Welding , Effective Weld Area

• Welding Connection Design

Introductionปจจบนการประกอบโครงสรางเหลกมกทาโดยวธการเชอมเปนสวนใหญ โดยการตอโดยการเชอมนเปนวธการตอแผนโลหะใหตดกนโดยใชความรอนเผาโลหะตรงบรเวณรอยตอใหละลายแลวพรอมกนนนใชลวดเชอมหลอมตดแผนโลหะนนเขาดวยกน วธการเชอมดวยลวดเชอมทนยมกนทวไปมอย 3 วธ1. การเชอมแบบแทง (Shielded metal arc welding , SMAW)2. การเชอมแบบจม (Submerged arc welding , SAW)3. การเชอมแบบใชกาซ (Gas metal arc welding , GMAW)การเชอมแบบแทง จะเปนลกษณะการเชอมดวยมอโดยใชธปเชอม ซงประกอบดวยแกนลวดหมดวยฟลกซ (flux) ความรอนทปลายธปจะทาใหลวดและฟลกซหลอมละลาย ตวลวดจะทาหนาทเปนตวประสานใหชนงานเชอมตดกน สวนฟลกซจะเปลยนเปนกาซทครอบคลมบรเวณรอยเชอม และ บางสวนจะเปลยนเปนกาก (Slag) เกาะตดกบผวรอยเชอมซงสามารถเคาะออกไดงาย การเชอมดวยวธนจะตองมการเปลยนลวดเชอมเปนชวงๆทาใหรอยเชอมไมสมาเสมอไดแตเปนวธเชอมทสะดวกจงมกนยมใชในงานสนามทวไป

Introductionการเชอมแบบจม จะเปนลกษณะการเชอมแบบอตโนมตโดยฟลกซจะถกกองไวในบรเวณทเชอมกอนปลายลวดเชอมจะจมอยในบรเวณฟลกซน ลวดเชอมจะถกจายออกมาอยางตอเนองในระหวางการเชอมทาใหสามารถเชอมไดอยางรวดเรวและควบคมคณภาพรอยเชอมไดอยางดเปนวธการเชอมทนยมในโรงงาน

การเชอมแบบใชกาซ โดยวธนจะใชกาซคารบอนไดออกไซดเปนกาซคลม แทน การใชฟลกซ เสนลวดเชอมจะถกสงจากขดลวดไปยงทอเชอมทาใหสามารถทาการเชอมไดอยางตอเนองสวนมกใชกบการเชอมในโรงงาน

Introduction

SMAW

Introduction

SAW

GMAW

Type of Weldชนดของจดตอสามารถแบงออกไดเปน 3 แบบดวยกน คอ 1. การเชอมตอแบบทาบ (Fillet Weld) เปนการตอแผนเหลกทตงฉากกนหรอซอนกน แลว

เชอมตามแนวยาวหรอตามขวาง รอยเชอมตอแบบฟลเลท สามารถรบไดทงแรงดง แรงอด แรงเฉอน

2. การเชอมตอแบบชน (Butt Weld or Groove Weld) เปนการเชอมตอตรงปลายขอบชนสวนทนามาวางชนกน การเตรยมรอยตอแบบนตองเตรยมขอบปลายทจะเชอมไวกอนลวงหนาลกษณะการเชอมมทงแบบเชอมในรองลกตลอดความหนาของชนสวนทนามาตอ หรอ เชอมในรองลกเพยงบางสวนของความหนากได รอยเชอมแบบนจะใชสาหรบแรงดง หรอ แรงอดโดยตรง

3. การเชอมอดแบบปลก (Plug or Slot Weld) เปนการตอแผนเหลก 2 ชนทนามาซอนกนโดยการเจาะรหรอทาชองเตรยมไวกอน แลวจงเชอมอดลงในชองใหตดกน การเชอมลกษณะนคอการเชอมตอแบบทาบนนเอง สามารถรบแรงเฉอนไดด แตชนสวนอาจเกดการบดงอหรอโกงตว

Type of Weld Type of Weld

Electrodeลวดเชอมทใชเปนตวประสานเพอเชอมตอสวนของโครงสราง ปกตบอกเปนสญลกษณ ดงน E_ _ X X ซงตว E หมายถง ลวดเชอมหรอ อเลกโทรด (electrode) ตวถดไปเปนตวเลข 2 ตว ยกตวอยางเชน 70 หมายถง ลวดเชอมนสามารถรบแรงดงประลยไดไมนอยกวา 70 ksi สวนตวอกษร XX บอกถงคณลกษณะการเคลอบผวหรอสารทใชเปนเปลอกหมลวดเชอมรวมถงทาหรอตาแหนงทเชอมลวด ดงนนเมอนาลวดมาใชตองศกษาและเลอกใหเหมาะสมกบกาลงตานทานของชนโลหะ

E60 ใชกบเหลกทมกาลงจดครากไมเกน 42 ksi เชนเหลกชนด A36 E70 ใชกบเหลกทมกาลงจดครากไมเกน 55 ksi เชน เหลกชนด A36 (Fy = 36 ksi ,

A572 Grade 50 (Fy = 50 ksi)FExx คอ กาลงรบแรงดงประลยของลวดเชอม

เทากบ 70 ksi หรอ 4,900 ksc. สาหรบลวดเชอม E70เทากบ 60 ksi หรอ 4,200 ksc. สาหรบลวดเชอม E60

ElectrodeAWS ไดกาหนดการจบคระหวางลวดเชอมกบชนงานไวดงตารางท 8.1 โดยในการจบคนจะมผลใหกาลงของรอยเชอมมคาสงกวากาลงของวสดชนงานดงนนกาลงของรอยตอจงขนกบวสดชนงาน ในรอยตอทประกอบดวยชนงาน ทมกาลงวสดตางกน สามารถใชลวดเชอมทจบคกบวสดทมกาลงสงกวา หรอ ลวดเชอมทจบคกบวสดทมกาลงตากวาททาใหเกดไฮโดรเจนตกคางตาได

Electrodeตารางท 8.1 การจบค (Matching) ของชนงานเชอมกาหนดโดย AWS D 1.1

นอยกวาหรอเทากบความหนา 19 มม.

Symbol

สญลกษณการเชอมตามมาตรฐานอเมรกน (American Welding Society , AWS) ซงมาตรฐาน AISC ไดนามาใชเปนการเขยนบอกใหชางกอสรางไดทราบถง ลกษณะ วธการเชอม ขนาดขาเชอม ความยาวรอยเชอม ตาแหนงทจะเชอม ลวดเชอมทจะใช เปนตน

Symbol Failure of Welding , Effective Weld Areaหนวยแรงตางๆทเกดบนรอยเชอม

Failure of Welding , Effective Weld Areaการวบตของรอยเชอมอาจเกดได 2 แบบ คอ การวบตทรอยเชอม หรอ การวบตทแผนเหลกนามาตอ การวบตทงสองแบบเกดจากแรงกระทาในระนาบใดระนาบหนง เชน แรงดง , แรงอด , แรงเฉอน ซงอาจอยในระนาบของรอยเชอมหรอในระนาบของแผนเหลก จากรปแสดงระนาบการวบตของรอยเชอม หรอ ทแผนเหลกเมอรบแรงเฉอนโดยแผนเหลกอาจเกดการวบตทระนาบ 1-1 หรอ 3-3 และ รอยเชอมเกดการวบตทระนาบ 2-2 ซงเปนระนาบทมพนทนอยทสด ทเรยกวา เนอทประสทธผลของรอยเชอม โดยหาไดจาก ผลคณของความยาวของรอยเชอมกบระยะความหนาประสทธผล

สาหรบการเชอมแบบตอทาบทมขนาดขาเชอมเทากน ระยะความหนาประสทธผลจะเปนระยะทสนทสดทวดจากมมของการเชอมไปยงผวเชอมสมมต ซงเปนผวเชอมในแนวเรยบทวดจากขาเชอมหนงไปยงขาเชอมอกอนหนง นนคอ ระยะความหนาประสทธผล มคาเทากบ 0.707 เทาของขนาดขาเชอมเมอเชอมดวยวธ SMAW ( แตถาเชอมดวยวธ SAW จะใหคามากขนอกเลกนอย) สวนการเชอมแบบตอทาบทมขนาดขาไมเทากน ระยะความหนาประสทธผลจะเปนระยะตงฉากทวดจากมมของการเชอมไปยงผวเชอมสมมตดงกลาวแลว

Throat = Size x Cos 45 = (0.707)(Size)

size

size

45

sizeL

P

P

Failureplane

Failure of Welding , Effective Weld Area

สาหรบการเชอมแบบตอชน และ เชอมลกตลอดความหนาของชนสวนเนอทประสทธผล = (ความหนาของชนสวนทบางกวา)(ความยาวของการเชอม)สาหรบการเชอมในรหรอในชองเนอทประสทธผล = เนอทหนาตดของรหรอชองทรบแรงกระทา

1. รอยเชอมแบบรอง (Groove Welds)พนทประสทธผล ของรอยเชอมแบบรองมคา Aw = Le x teโดยท Le คอ ความยาวประสทธผลของรอยเชอม (ซม.) หรอ ความยาวของรอยเชอมบนชนงาน te คอ ความหนาประสทธผลของรอยเชอม (ซม.) (ดไดจากรป หรอ ตาราง J2.1)กรณรอยเชอมลกเตมหนา te คอ ความหนาของชนงานทนอยกวากรณรอยเชอมลกไมเตมหนา te คอ D – 3 เมอ 45 < < 60

te คอ D เมอ > 60

Failure of Welding , Effective Weld Area Failure of Welding , Effective Weld Area

Failure of Welding , Effective Weld Area Failure of Welding , Effective Weld Areaความหนาประสทธผลนอยทสดของรอยเชอมกรณรอยเชอมแบบลกไมเตมหนาของชนงาน ความหนาประสทธผลนอยทสดไดกาหนดใหมคาตามตาราง 8.2

ความหนาของชนงานทบางกวา (t) (มม.)

ความหนาประสทธผลนอยสดของรอยเชอมแบบรอง (มม.)

t 6 3

6 < t 13 5

13 < t 19 6

19 < t 38 8

38 < t 57 10

57 < t 150 13t > 150 16

ตารางท 8.2 ความหนาประสทธผลนอยทสดของรอยเชอมแบบรอง

2. รอยเชอมแบบพอก (fillet Welds)พนทประสทธผล ของรอยเชอมแบบรองมคา Aw = Le x teโดยท Le คอ ความยาวประสทธผลของรอยเชอมแบบพอก (ซม.) โดยมขอกาหนดดงตอไปน(a.) กรณออกแบบโดยวธกาลง Le 4a หรอ มฉะนน a Le / 4 (b.) กรณเหลกแบนรบแรงดงทมรอยเชอมตามแนวยาวเทานน Le w โดยท w เปนระยะตงฉากระหวางรอยเชอม(c.) กรณเชอมรบแรงทปลาย (รอยเชอมตามแนวยาวขนานกบแนวแรงเพอทาหนาทถายแรงตามแกนทปลายองคอาคาร) ให L คอ ความยาวจรงของรอยเชอม จะไดเมอ L 100a ; Le = Lเมอ 100a < L 300a ; Le = L โดยท = 1.2 – 0.002(L/a) 1.0เมอ L > 300a ; Le = 0.6 L(d.) กรณรอยเชอมเวนระยะ Le = Li โดยท Li คอ ความยาวของรอยเชอมแตละชวง (4a หรอ 40 มม.)(e.) กรณจดตอแบบทาบ Le 5t หรอ 25 มม. โดยท t คอความหนาของชนงานทบางกวา

Failure of Welding , Effective Weld Areate คอ ความหนาประสทธผลของรอยเชอม (ซม.) หรอ ระยะทสนทสดของรอยเชอมไปยงผวของรอยเชอม (a.) กรณของขนาดขาเชอมเทากน te = 0.707a (b.) กรณขนาดขาเชอมไมเทากน te = ab / (a2+b2)0.5

(c.)กรณการเชอมแบบจม te = a เมอ a 10 มม. และ 0.707a + 3 เมอ a > 10 มม.a คอ ขนาดของขาเชอม (ซม.) ดไดจากตารางขนาดขาเชอมสาหรบรอยเชอมแบบพอก



ความหนาของชนงานทบางกวา (t) มม.

ขนาดขาเชอมทเลกทสด a (มม.)

ขนาดขาเชอมใหญทสด a (มม.)

t 6 3 6

6 < t 13 5 t-2

13 < t 19 6 t-2t > 19 8 t-2

ตารางแสดงขนาดขาเชอมสาหรบรอยเชอมแบบพอกตารางท 8.3 ตารางแสดงขนาดขาเชอมสาหรบรอยเชอมแบบพอก

Failure of Welding , Effective Weld Areaการสนสดของรอยเชอมแบบพอก สามารถหยดรอยเชอมตไปจนถงปลายหรอดานขางของชนสวนตอ ยกเวนในกรณดงตอไปน1.) กรณจดตอแบบทาบกบองคอาคารรบแรงดง รอยเชอมแบบพอกบนชนสวนทนาไปตอจะตอง

เวนระยะจากขอบขององคอาคารหลกนเปนระยะไมนอยกวาขนาดของรอยเชอม2.) กรณการเชอมออมปลาย (end return) ความยาวของรอยเชอมทออมปลายนจะตองนอยกวา

4 เทาขนาดของรอยเชอมหรอครงหนงของความกวางชนงาน3.) รอยเชอมแบบพอกทใชในการเชอมตอระหวางแผนเหลกตงเสรมกาลงกบเอวของคานแผน

เหลกประกอบทมความหนาเอว 19 มม. หรอนอยกวาจะตองเวนระยะหางจากรอยเชอมตอแผนเอวและปกไมนอยกวา 4 เทา และ ไมมากกวา 6 เทาของความหนาของแผนเอว ยกเวนในกรณทสวนปลายของแผนเหลกตงเสรมกาลงเชอมตดปก

End Return

PP

รอยเชอมแบบอดรกลมและรอง (Plug and Slot Welds)พนทประสทธผล (Ae) พนทรบแรงเฉอนประสทธผลมคาเทากบพนทหนาตดระบหรอรองในระนาบของผวสมผสระหวางองคอาคาร ตารางแสดงคากาหนดตางๆเกยวกบขนาดรอยเชอม ระยะหาง และ ความยาวของรอยเชอมแบบอดรกลมและอดรรอง


ขนาดของรอยเชอมa (มม.)

รอยเชอมแบบอดรกลมขอกาหนดอนๆ

รอยเชอมแบบอดรรองขอกาหนดอนๆ

t 16 a = t t + 8 มม. 2.25 a t + 8 มม. w 2.25 a t >16 a t/2 (min) + 3 มม. L 10a

> 16 มม. s 4 S(L) 2LS(T) 4w


โดยท t คอ ความหนาของชนงาน (มม.) คอ เสนผาศนยกลางของรอยเชอม (มม.)w คอ ความกวางของรอยเชอม (มม.)L คอ ความยาวของรอยเชอม (มม.)s คอ ระยะหางระหวางศนยกลางร (มม.)S(L) คอ ระยะระหวางศนยกลางของรอยเชอมในแนวขนานกบความยาว (มม.)S(T) คอ ระยะระหวางศนยกลางของรอยเชอมในแนวตงฉากกบความยาว (มม.)

Welding Connection Designกาลงแรงระบของรอยเชอมกาลงแรงระบของรอยเชอมชนดตางๆ ไดแก กาลงแรงระบทนอยกวาระหวางกาลงแรงระบของวสดชนงานกบกาลงระบของลวดเชอม ซงคานวณไดดงตอไปนวสดชนงาน ; Rn = FnBMABM (8.1)บนรอยเชอม ; Rn = FnwAwe (8.2)โดยท Rn คอ กาลงแรงระบของวสดชนงานหรอรอยเชอม (กก.)FnBM คอ กาลงแรงระบของวสดชนงาน (ดตาราง Table J2.5) (กก./ ตร.ซม.)Fnw คอ กาลงแรงระบของลวดเชอม (ดตาราง Table J2.5) (กก./ ตร.ซม.)ABM คอ พนทหนาตดของวสดชนงาน (ตร.ซม.)Awe คอ พนทประสทธผลของรอยเชอม (ตร.ซม.)

Welding Connection Design

Welding Connection Designการออกแบบรอยเชอมมาตรฐาน AISC กาหนดการออกแบบรอยเชอมดงนASD ; Ra = Rn/ (8.3)LRFD ; Ru = Rn (8.4)โดยท Ra คอ กาลงแรงใชงานทสามารถรบได (กก.)Ru คอ กาลงแรงปรบคาทสามารถรบได (กก.)Rn คอ กาลงแรงระบของรอยเชอม (กก.) คอ ตวคณความปลอดภย (ดตาราง Table J2.5) คอ ตวคณความตานทาน (ดตาราง Table J2.5)

Welding Connection Designสาหรบรอยเชอมแบบพอกทมแรงกระทาในระนาบ สามารถใช = 0.75 และ = 2.00 โดยคากาลงแรงระบของรอยเชอมมคาดงนa.) กลมของรอยเชอมเปนแนวเสนทมแรงกระทาในระนาบผานจดศนยถวง

Rn = FnwAwe (8.5)โดยท Fnw คอ 0.6FEXX(1.0+0.50sin1.5 ) กก./ตร.ซม. คอ มมระหวางแรงกบแกนตามยาวของรอยเชอม (องศา)Awe คอ พนทประสทธผลของรอยเชอม (ตร.ซม.)b.) กลมของรอยเชอมมแนวขนานและตงฉากกบแนวแรงกาลงแรงระบของกลมรอยเชอม ไดแก คาทมากกวาจากสมการ (8.6)

Rn = Rnwl + Rnwt หรอ Rn = 0.85Rnwl + 1.5Rnwt (8.6)โดยท Rnwl คอ กาลงแรงระบรวมของรอยเชอมทมแนวขนานกบแรง (ดตาราง Table J2.5)Rnwt คอ กาลงแรงระบรวมของรอยเชอมทมแนวขวางกบแรง (ดตาราง Table J2.5)

สตรการคานวณคาโมเมนตหนาตด(Sx) และ โพลารโมเมนตอนเนอรเชยรอบจดศนยถวงรอยเชอม (Ip) เมอกาหนดรอยเชอมมลกษณะเปนเสน


da.) Sx = d2 / 6 Ip = d3 / 12

db.) Sx = d2 / 3 Ip = d(3b2 +d2 ) / 6

b

b

dc.) Sx = bd Ip = b(3d2 +b2 ) / 6

Welding Connection DesignX(c.g.)

d

b

d.)Y(c.g.) X(c.g.) = b2 / 2(b - d)

Y(c.g.) = d2 / 2(b + d)Sx = (4bd + d2 ) / 6 Ip =[ (b +d )4 – 6b2d2] / 12(b + d)

d

b

e.)

X(c.g.)

X(c.g.) = b2 / (2b + d) Sx = bd + d2 / 6 Ip = [(8b3+6bd2+d3 )/ 12] – [b4 / (2b+d)]


f.)

b

d

Y(c.g.)Y(c.g.) = d2 / 2b + d Sx = (2bd + d2 ) / 3 Ip = [(b3+6b2d+8d3 )/ 12] – [d4 / (2b+d)]

b

dg.) Sx = bd + d2 / 3 Ip = (d +b )3 / 6

Welding Connection Designb

d

Y(c.g.) Y(c.g.) = d2 / (b + 2d) Sx = (2bd + d2 ) / 3 Ip = [(b3+8d3 )/ 12] – [d4 / (b+2d)]

b

d

h.)

i.)Sx = bd + d2 / 3 Ip = [(b3+3b2+d3 )/ 6]


j.) x x

r

Sx = r2 Ip = 2r3

รอยตอดวยสลกเกลยวและการเชอมรวมกนปจจบนมาตรฐาน AISC ไมอนญาตใหใชสลกเกลยวรบแรงรวมกบรอยเชอม ยกเวนใน

รอยตอรบแรงเฉอนซงตดตงดวยรเจาะแบบมาตรฐาน หรอ แบบรองสนขวางกบทศของแนวแรง ใหสามารถรบแรงรวมกบรอยเชอมแบบพอกตามยาวได ซงในกรณดงกลาวสลกเกลยวจะรบแรงไดไมเกนรอยละ 50 ของแรงทสามารถรบไดของรอยตอชนดรบแรงแบกทาน และ ความรอนจากการเชอมจะไมมผลตอคณสมบตเชงกลของสลกเกลยว

ในกรณการเสรมกาลงโครงสรางจากรอยตอเดมทใชสลกเกลยวกาลงสง สามารถใชการเชอมเสรมกาลงได โดยกาหนดใหสลกเกลยวรบแรงทกระทา ณ ปจจบน และรอยเชอมรบแรงสวนทเพมขน (ขอกาหนดดงกลาวขางตนไมคลอบคลมถงรอยตอชนดสลกเกลยวรวมกบรอยเชอมทใชในรอยตอของคาน-คาน , คาน – เสา และรอยตอทมลกษณะใกลเคยงกน


Welding Connection Designการจดตาแหนงรอยเชอมและสลกเกลยว

กลมรอยเชอมหรอสลกเกลยวทปลายองคอาคารททาหนาทถายแรงตามแนวแกนเขาสองคอาคารนนๆจะตองจดวางใหแนวจดศนยถวงของกลมทบกบแนวจดศนยถวงขององคอาคาร ยกเวนในกรณทไดออกแบบโดยคานงถงการเยองศนยนไวแลว และในรอยตอทปลายเหลกฉากเดยว เหลกฉากค และ องคอาคารประเภทอนๆในลกษณะเดยวกนทรบนาหนกบรรทกสถต เชน รอยตอขององคอาคารในโครงถก (Truss) เปนตน

Welding Connection Designการออกแบบรอยตอเชอมเพอรบแรงตรงศนย

รอยตอทรบแรงกระทาผานจดศนยถวงของรอยตอเชอม เรยกวา รอยตอเชอมเพอรบแรงรวมศนย หนวยแรง(stress) ทเกดขนบนรอยเชอมจะสมมตใหแผกระจายอยางสมาเสมอ โดยรอยเชอมจะรบแรงกระทาเทาๆกน หนวยแรงทเกดขนอาจเปน หนวยแรงดง หนวยแรงอด หรอ หนวยแรงเฉอน แตสาหรบการคานวณรอยตอเชอมแบบทาบ จะพจารณาใหหนวยแรงนนๆ กระทาบนเนอทประสทธผลของรอยเชอมเสมอ ซงหนวยแรงทเกดขนบนรอยเชอม หรอ ชนสวนทนามาตอ ตองมคาไมเกนหนวยแรงทกาหนดตามมาตรฐาน AISC ในการออกแบบรอยเชอมตอของเหลกฉากเพอใหรบแรงรวมศนย ตองพจารณาจดใหแนวศนยถวงของรอยเชอมอยในแนวเดยวกบแนวศนยถวงของเหลกฉากทรบแรงกระทาในแนวนนซงพจารณาหาความยาวรอยเชอมไดดงน

Welding Connection Designa

L2

P1

P2

P

L1

b แกนศนยถวงของเหลกฉากซงเปนแนวศนยถวงของรอยเชอมดวย

ให P เปนแรงทกระทาผานศนยถวงของเหลกฉาก ซงรอยเชอมตองรบแรงนให P1 และ P2 เปนแรงตานทานของรอยเชอมทเชอมยาวเทากบ L1 และ L2 ตามลาดบ ดงนนเมอพจารณาหาโมเมนตรอบแนวเชอม L2 จะได P1 = (P)(b) / (a+b) และ ถาให Pw เปนกาลงแรงของรอยเชอมตอหนวยความยาว ดงนนจะไดระยะ L1 = P1 / Pw ในทานองเดยวกนจะได P2 = (P)(a) / (a+b) และ L2 = P2 / Pw

Welding Connection Designการออกแบบรอยตอเชอมเพอรบแรงเยองศนย

รอยตอทรบแรงกระทาไมผานจดศนยถวงของรอยเชอมตอ เรยกวา รอยเชอมตอรบแรงเยองศนย เมอพจารณายายแรงใหกระทาผานจดศนยถวงของรอยเชอมตอ จะเหนวารอยเชอมตอนนตองรบโมเมนตดดหรอโมเมนตบดดวยแลวแตกรณ นนคอ รอยเชอมตองรบทงแรงดงหรอแรงอด ซงเกดจากโมเมนตดดหรอโมเมนตบด และ แรงเฉอนรวมกน โดยรอยเชอมจะรบแรงเฉอนเทาๆกนตลอดความยาวทเชอม สวนแรงดงหรอแรงอดทรอยเชอมตองรบ คานวณหาไดจากสตรแรงดด หรอ แรงบด แลวแตกรณ รอยเชอมทอยหางจากจดศนยถวงของรอยเชอมตอมากทสดจะรบแรงดงหรอแรงอดมากทสด แรงลพธทไดจากการรวมแรงทกระทารวมกนจะเปนแรงเฉอนทรอยเชอมตองรบ ซงตองมคาไมเกนกวาคาทยอมใหตามทมาตรฐาน AISC กาหนดไว


PP

L

e

P End Return

Exampleตวอยางท 8.1) องคอาคารมการตอแบบทาบ และ การเชอมแบบพอกดวยวธ SMAW แผนเหลกขนาด 200x9 มม. ชนด Fy = 2,450 ksc. และ Fu = 4,000 ksc. ลวดเชอมชนด E70 ขนาดขาเชอม 5 มม. ใหคานวณหากาลงแรงดงทสามารถรบไดของรอยตอดวยวธ ASD และ LRFD

P P

PL 200x9 mm. PL 200x9 mm.

200 mm.

9 mm. 9 mm. PP

5 200

5 200

Exampleกาลงรบแรงดงทสามารถรบไดของรอยตอ ขนอยกบกาลงรบแรงของรอยเชอมและของแผนเหลกกาลงรบแรงดงทสามารถรบได เมอพจารณาการวบตของรอยเชอมดงนเนองจากเปนการเชอมแบบ SMAW จะไดความหนาประสทธผลของรอยเชอม te = 0.707a = 0.707x5 = 3.535 มม. จากตารางท 8.1 แผนเหลกชนดเทยบเทา A36 สามารถจบคไดกบชนดลวดเชอม E70 ดงนนจาก Table J2.5 พจารณาในสวนของรอยเชอมแบบพอก ซงพฤตกรรมการถายแรงจะเปนแบบแรงเฉอนบนพนทประสทธผล จะไดหนวยแรงระบของรอยเชอม Fnw = 0.6FEXX = 0.60x4900 = 2,940 ksc.กาลงแรงระบของรอยเชอม Rn = FnwteLe = 2,940x0.3535x20x2/1000 = 41.57 ตนASD ; Rn / = 41.57 / 2 = 20.785 ตนLRFD ; Rn = 0.9x41.57 = 37.41 ตน

Exampleกาลงรบแรงดงทสามารถรบได เมอพจารณาการวบตของแผนเหลกดงนเนองจากการคราก ; Pn = 2,450x0.9x20 / 1000 = 44.1 ตนASD ; Pn / t = 44.1 / 1.67 = 26.40 ตนLRFD ; tPn = 44.1x0.9 = 39.69 ตนเนองจากการขาด Pn = FuAe = 4,000x0.9x20x1.00 / 1000 = 72 ตน ; (U=1.00)ASD ; Pn / t = 72 / 2 = 36 ตนLRFD ; tPn = 72x0.9 = 64.8 ตนดงนนจะไดวากาลงแรงดงทสามารถรบไดเนองจากการวบตของแผนเหลก มคาASD ; Pn / t = 44.1 / 1.67 = 26.40 ตนLRFD ; tPn = 44.1x0.9 = 39.69 ตนดงนนกาลงรบแรงดงทสามารถรบไดของรอยตอ ไดแก กาลงแรงดงทสามารถรบไดจากการวบตของรอยเชอมASD ; Rn / = 41.57 / 2 = 20.785 ตนLRFD ; Rn = 0.9x41.57 = 37.41 ตน

ตวอยางท 8.2) รอยตอแบบทาบและการเชอมแบบพอกดวยวธ SMAW ขององคอาคารรบแรงดง ใชลวดเชอมชนด E60 แผนเหลกชนด Fy = 2,450 ksc. และ Fu = 4,000 ksc. ใหคานวณกาลงแรงดงทสามารถรบไดของรอยตอดวยวธ ASD และ LRFD

Example

12 200

PP

L=200 แผนเหลก a PL 150x25

แผนเหลก b PL 250x20

Exampleกาลงรบแรงดงทสามารถรบไดของรอยตอ คานวณไดจากจากตารางท 8.3 เมอความหนาของชนงานสวนทบางกวา t = 20 มม. จะไดขนาดขาเชอมทเลกสดเทากบ 8 มม. และ ขนาดขาเชอมใหญสดเทากบ 18 มม. ดงนน เลอกใชขนาดขาเชอม 12 มม. ใชไดตรวจสอบความยาวของรอยเชอมกรณเหลกแบนรบแรงดงทมรอยเชอมตามแนวยาวเทานน Le w โดยท w เปนระยะตงฉากระหวางรอยเชอมLe = 200 มม. > w = 150 มม. ใชไดกาลงแรงดงของรอยเชอมทสามารถรบไดte = 0.707 a = 0.707 x 12 = 8.484 มม.Le = 2x200 = 400 มม. Awe = Lete = 400x8.484 /100 = 33.936 ตร.ซม.กาลงแรงดงระบ Rn = 0.6FE60Awe = 0.6x4,200x33.936/1,000 = 85.518 ตน

ExampleASD ; Pn / t = 85.518 / 2 = 42.759 ตนLRFD ; tPn = 85.5x0.75 = 64.138 ตน

กาลงรบแรงดงของแผนเหลกทสามารถรบได

แผนเหลก 150x25 : Ag = 15x2.5 = 37.5 ตร.ซม.

แผนเหลก 250x20 : Ag = 25x2.0 = 50.0 ตร.ซม.

เนองจาก 150 มม.(w) < 200 มม. (L) < 1.5x150(1.5w) จงใช U = 0.75 จะได Ae = UAn = 0.75 x

15.0 x 2.5 = 28.125 ตร.ซม. สวนแผนเหลก 250x20 มม. ไมตองคานวณเนองจากไมวบต

Example1.) การครากบนพนทหนาตดรวม : Tn= Fy Ag = 2450x37.50 / 1000 = 91.90 ตน

ASD : 91.90 / 1.67 = 55.0 ตน

LRFD : 91.90 x 0.90 = 82.7 ตน

2.) การขาดบนพนทหนาตดสทธประสทธผล : Tn = FuAe = 4000x28.12 / 1000 = 112.5 ตน

ASD : 112.50 / 2.00 = 56.20 ตน (เฉพาะแผนเหลก 150x25 มม.)

LRFD : 112.50 x 0.75 = 84.40ตน

Example3.) การเฉอนออก : Tn = 0.6FuAnv + UbsFuAnt 0.6FyAgv + UbsFuAnt

โดยท Anv = Agv = 2x20x2 = 80.0 ตร.ซม.

Ant = 15x2 = 30.0 ตร.ซม.

0.6FuAnv = (0.6x4000x80.0)/1000 = 192.0 ตน

0.6FyAgv =(0.6x2450x80.0)/1000 = 118.0 ตน

UbsFuAnt =(1.0x4000x30.0)/1000 = 120.0 ตน

ดงนน Tn = 118 + 120 = 238 ตน

ASD : Tn /t = 238 /2 = 119 ตน

LRFD : tTn = 0.75x238 = 179 ตน

ExampleASD : กาลงรบแรงดงทสามารถรบได คอ Min(55,56.2,119) เทากบ 55 ตน

LRFD : กาลงรบแรงดงทสามารถรบได คอ Min(82.7,84.4,179) เทากบ 82.7 ตน

ดงนนกาลงรบแรงดงทรอยตอสามารถรบได ไดแก กาลงแรงดงทสามารถรบไดจากการวบตของ

รอยเชอม มคาดงนASD ; Pn / t = 85.518 / 2 = 42.759 ตนLRFD ; tPn = 85.5x0.75 = 64.138 ตน

Exampleตวอยางท 8.3) ใหคานวณหากาลงของแรงทสามารถรบไดของรอยตอระหวางเหลกฉาก 100x100x10 มม. (Ag = 19 ตร.ซม.) กบองคอาคาร WT เพอถายแรงดงสถต การเชอมแบบพอก SMAW ลวดเชอมชนด E70 เหลกม Fy =2,450 ksc. และ Fu = 4,000 ksc. ดวยวธ ASD และ LRFD

50 50

L=150 mm.

6 mm.

T.

c.g. ของรอยเชอม c.g. ของเหลกฉาก

L100x100x10

X(c.g.) = 28.2

6 150

100 6

WT (หนา 9 มม.) รบแรงดง

Example1.) การครากบนพนทหนาตดรวม : Tn= Fy Ag = 2450x19.00 / 1000 = 46.55 ตน

ASD : 46.55 / 1.67 = 27.87 ตน

LRFD : 46.55 x 0.90 = 41.89 ตน


ASD : 61.72 / 2.00 = 30.86 ตน

LRFD : 61.72 x 0.75 = 46.29ตน

หมายเหต Ae = (1- 28.2/150)(19) = (0.812)(19) = 15.43 ตร.ซม.

Example3.) การเฉอนออก : Tn = 0.6FuAnv + UbsFuAnt 0.6FyAgv + UbsFuAnt

โดยท Anv = Agv = 2x15x0.9 = 27 ตร.ซม.

Ant = 10x0.9 = 9.0 ตร.ซม.

0.6FuAnv = (0.6x4000x27)/1000 = 64.8 ตน

0.6FyAgv =(0.6x2450x27)/1000 = 39.69 ตน

UbsFuAnt =(1.0x4000x9)/1000 = 36 ตน

ดงนน Tn = 39.6 +36 = 75.6 ตน

ASD : Tn /t = 75.6 /2 = 37.8 ตน

LRFD : tTn = 0.75x75.6 = 56.7 ตน

ExampleASD : กาลงรบแรงดงทสามารถรบได คอ Min(27.87,30.86,37.8) เทากบ 27.87 ตน

LRFD : กาลงรบแรงดงทสามารถรบได คอ Min(41.89,46.29,56.7) เทากบ 41.89 ตน

กาลงรบแรงดงของรอยเชอมทสามารถรบได

เนองจากเปนรอยตอของเหลกฉากภายใตแรงดงสถต จงไมจาเปนตองคานงถงผลของการเยอง

ศนยของรอยเชอม กาลงแรงดงสามารถคานวณไดดงน

Rnwl = FnwLete = 0.6x4900x2x15x0.707x0.6/1000 = 37.4 ตน

Rnwt = FnwLete = 0.6x4900x10x0.707x0.6/1000 = 12.5 ตน

จะได Rn = Rnwl + Rnwt = 37.4 + 12.5 = 49.9 ตน

หรอ Rn = 0.85Rnwl + 1.5Rnwt = (0.85x37.4) + (1.5x12.5) = 50.5 ตน

Exampleกาลงแรงระบ Rn = 50.5 ตน (ใชคาทมากกวา)ASD ; Pn / t = 50.5 / 2 = 25.2 ตนLRFD ; tPn = 50.5x0.75 = 37.90 ตนกาลงรบแรงดงของรอยตอทสามารถรบได นนขนอยกบกาลงจากรอยเชอม และ มคาดงนASD ; Pn / t = 50.5 / 2 = 25.2 ตนLRFD ; tPn = 50.5x0.75 = 37.90 ตน

Exampleตวอยางท 8.4) ใหออกแบบรอยตอของเหลกฉากขนาด 100x100x10 มม. กบแผนเหลกหนา 9 มม. เพอถายแรงดงไดเตมกาลงของเหลกฉาก ใชการเชอมแบบพอกวธ SMAW ลวดเชอมชนด E 70 เหลกม Fy = 2,450 ksc. และ Fu = 4,000 ksc. ดวยวธ LRFD และ กาหนดใหจดศนยถวงของเหลกฉากทบกบจดศนยถวงของรอยเชอม (Xc.g. = 28.2 มม.)

P

แผนเหลกหนา 9 มม.

L100x100x10

L2

L1

L3= 100

A

Exampleกาลงรบแรงดงทสามารถรบไดของเหลกฉาก

1.) การครากบนพนทหนาตดรวม : Tn= Fy Ag = 2450x19.00 / 1000 = 46.55 ตน

LRFD : 46.55 x 0.90 = 41.89 ตน


LRFD : 64.60 x 0.75 = 48.45ตน

หมายเหต Ae = (0.85)(19) = 16.15 ตร.ซม. เนองจากยงไมทราบความยาวรอยเชอม จงสมมตใช

U = 0.85 และ เนองจากยงไมทราบความยาวรอยเชอม จงสมมตวารอยตอไมเกดการวบต

เนองจากการเฉอนออกแตจะตองทาการตรวจสอบการวบตลกษณะนในภายหลงเมอทราบคา

ความยาว L2 แลว

Exampleดงนนจะไดวา กาลงรบแรงดงปรบคาทเหลกฉากสามารถรบได คอ 41.89 ตน

ออกแบบรอยเชอม

โดยรอยเชอมตองมขนาดอยระหวาง 5 < a < 7 ดงนนจงเลอกใชขนาดขาเชอม 6 มม.

ดงนนจะไดกาลงรอยเชอมตอความยาว เทากบ Fnvte = 0.75x(0.60x4900)x(0.707x0.6) =

935.361 กก./ซม.

ความยาวรอยเชอม L1 และ L2 คานวณไดจากสมดลของโมเมนตรอบจด A และ แรงตาม

แนวแกนดงน

P

แผนเหลกหนา 9 มม.

L100x100x10

L2

L1

A

935.361L1

9353.61

935.361L2

MA = 0 ; 41,890 x 2.82 = 935.361L1x10 + 9,353.61x5 จะได L1 = 7.629 ซม.

Fx = 0 ; 41,890 = [935.361x(7.629 + L2)] + 9353.61 จะได L2 = 27.15 ซม.

Example Exampleตรวจสอบคา U

U = 1 – (2.82 / 27.15) = 0.896 > 0.85 ใชได 3.) การเฉอนออก : Tn = 0.6FuAnv + UbsFuAnt 0.6FyAgv + UbsFuAnt

โดยท Anv = Agv = 2x27x0.9 = 48.6 ตร.ซม.

Ant = 10x0.9 = 9.0 ตร.ซม.

0.6FuAnv = (0.6x4000x48.6)/1000 = 116.64 ตน

0.6FyAgv =(0.6x2450x48.6)/1000 = 71.44 ตน

UbsFuAnt =(1.0x4000x9)/1000 = 36 ตน

ดงนน Tn = 71.44 +36 = 107.44 ตน

LRFD : tTn = 0.75x107.44 = 80.58 ตน > 41.90 ตน

ตวอยางท 8.5) ใหหาขนาดรอยเชอมของรอยตอบาเสา โดยการเชอมแบบพอกดวยวธ SMAW ใชลวดเชอม E70 แผนเหลกมความหนา 12 มม. และไมเกดการวบตภายใตแรงกระทาดวยวธ ASD และ LRFD กาหนดใหแรงกระทาใชงานเนองจากนาหนกบรรทกคงท 4 ตน และ นาหนกบรรทกจร 14 ตน

Example

A150 350

600

P

Plate 12 mm.

y

x

Xc.g.

y

xd

A

A

Ry , fy

Rv , fv

Rx , fx

Exampleการออกแบบดวยวธ ASD

จาก Case (e.) การหารอยเชอมลกษณะเสน จะได x(c.g.) = 152 / (2(15) + 60) = 2.5 ซม.

โมเมนตบดในรอยเชอม Mt = 18x(35+15 -2.5) = 855 ตน-ซม.

แรงเฉอนเนองจากโมเมนตบดในทศทาง x และ y ทจด A มคา

Rx = (Mt y / Ip ) te = (855x1000x30 / 46687 ) = 549.40 กก./ซม.

Ry = (Mt x / Ip ) te = (855x1000x12.5 / 46687 ) = 228.91 กก./ซม.

แรงเฉอนในทศทาง y เนองจากแรงใชงาน P = 18 ตน มคา

Rv = fvte = P / L = 18x1000 / [(2x15) + 60] = 200 กก./ซม.

3 2 3 4 3 2 4 48 6 8(15) (6)(15)(60) 15 15 4668712 2 12 (2)(15) 60p e e e

b bd d bI t t tb d

แรงลพธ R = ( (549.40)2 + (228.91 + 200 )2 )0.5 = 697 กก./ซม.

จากตาราง Table J 2.5แรงเฉอนทรอยเชอมสามารถรบได

Rn / = (0.6 / 2)(4900)(0.707a) = 1039a กก./ซม.

ดงนนจะไดขนาดขาเชอมทตอง a 697 / 1039 = 0.67 ซม.

และเนองจากแผนเหลกมความหนา 12 มม. จะไดขนาดขาเชอมจากตารางท 8.3 คอ 5 a 10

ดงนนใชลวดเชอม E70 ขาเชอมขนาด 7 มม.

Exampleการออกแบบดวยวธ LRFD

แรงปรบคาทตองการ Pu = (1.2x4) + (1.6x14) = 27.2 ตน

โมเมนตบดทตองการ Mt = 27.2(35+15-2.5) = 1,292 ตน-ซม.

แรงเฉอนเนองจากโมเมนตบดในทศทาง x และ y ทจด A มคา

Rux = (Mut y / Ip ) te = (1292x1000x30 / 46687 ) = 830.20 กก./ซม.

Ruy = (Mut x / Ip ) te = (1292x1000x12.5 / 46687 ) = 345.92 กก./ซม.

แรงเฉอนในทศทาง y เนองจากแรงปรบคา P = 27.2 ตน มคา

Ruv = fvte = Pu / L = 27.2x1000 / [(2x15) + 60] = 302.22 กก./ซม.

Example

แรงลพธ R = ( (830.2)2 + (345.92 + 302.22 )2 )0.5 = 1053.24 กก./ซม.


Rn = (0.6 x0.75)(4900)(0.707a) = 1558.93a กก./ซม.

ดงนนจะไดขนาดขาเชอมทตอง a 1053.24 / 1558.93 = 0.675 ซม.



Example Exampleตวอยางท 8.6) ใหหาขนาดรอยเชอมของรอยตอสาหรบฐานรองคานเพอรบแรงปฏกรยาใชงาน เนองจากน าหนกบรรทกคงท 1.5 ตน และ น าหนกบรรทกจร 3.5 ตน แผนเหลกมความหนา 6 มม. และสมมตวาฐานรองรบคานมความแขงแรงพอ ใชการเชอมแบบพอกดวยวธ SMAW ลวดเชอม E70 ดวยวธ ASD และ LRFD

Plate 6 mm.250 mm.

P150 mm.

E-70a 250

250 mm.

te te

Exampleการออกแบบดวยวธ ASD

แรงเฉอน เนองจากแรงใชงาน P = 5 ตน มคา

Rv = fvte = P / L = 5x1000 / (2x25) = 100 กก./ซม.

M = 5x1000x15 = 75,000 กก. – ซม.

จาก Case (b.) ของการเชอมลกษณะเสน จะได Sx = (252 / 3)te = 208.33 ซม3.

แรงดงเนองจากโมเมนต Rt = ft te = Mte / S = 75,000 / 208.33 = 360 กก./ซม.

แรงลพธ R = (Rv2 + Rt

2)0.5 = (1002 + 3602)0.5 = 373.63 กก./ซม.


Rn / = (0.6 / 2)(4900)(0.707a) = 1039a กก./ซม.

Exampleดงนนจะไดขนาดขาเชอมทตอง a 373.63 / 1039 = 0.359 ซม.



Exampleการออกแบบดวยวธ LRFD

แรงเฉอน เนองจากแรงปรบคาทตองการ P = 1.2x1.5 + 1.6x3.5 = 7.4 ตน มคา

Rv = fvte = P / L = 7.4x1000 / (2x25) = 148 กก./ซม.

Mu = 7.4x1000x15 = 111,000 กก. – ซม.

แรงดงเนองจากโมเมนต Rt = ft te = Mute / S = 111,000 / 208.33 = 532.8 กก./ซม.

แรงลพธ Ru = (Ruv2 + Rut

2)0.5 = (1482 + 532.82)0.5 = 552.9 กก./ซม.


Rn = (0.6 x 0.75)(4900)(0.707a) = 1558.93a กก./ซม.

ดงนนจะไดขนาดขาเชอมทตอง a 552.9 / 1558.93 = 0.354 ซม.



Example

Documents

L08 Weld Connection - WordPress.com...ก นน นใช ลวดเช อมหลอมต ดแผ นโลหะน นเข าด วยก น ว ธ การเช