5 สภาวะขีดจำกัดของรอยต่อสลักเกลียวรับแรงเฉือน (AISC 360 ASD)

เวลาตรวจรอยต่อสลักเกลียว หลายคนดูแค่ว่าสลักรับแรงเฉือนได้พอไหม แต่ตาม AISC 360 รอยต่อแบบ bearing-type ต้องผ่านอย่างน้อย 5 สภาวะขีดจำกัด และตัวที่ควบคุมมักไม่ใช่สลัก บทความนี้ใช้ตัวอย่างเดียวกับค่าเริ่มต้นของ เครื่องคำนวณ Bolted Shear Connection โดยใช้วิธี ASD (Ra = Rn / Ω) หน่วย kg และ ksc

ข้อมูลตัวอย่าง

• สลัก M20 Group A (A325) เกลียวอยู่ในระนาบเฉือน (N) รับแรงเฉือนระนาบเดียว
• สลัก 2 แถว แถวละ 3 ตัว (n = 6) ระยะ s = 70 mm, g = 80 mm, ระยะถึงขอบปลาย Le = 40 mm
• แผ่นเหล็ก 160 × 12 mm SS400 (Fy = 2,450 ksc, Fu = 4,100 ksc) รูมาตรฐาน dh = 22 mm
• แรงกระทำ P = 10,000 kg

1. สลักรับแรงเฉือน (J3.7), Ω = 2.00

Fnv = 372 MPa = 3,793 ksc, Ab = π(2.0)²/4 = 3.142 cm²

Rn = 6 × 3,793 × 3.142 = 71,502 kg → Ra = 35,751 kg

2. แรงแบกทานและการฉีกขาดที่รู (J3.11), Ω = 2.00

แต่ละสลักใช้ค่าน้อยกว่าระหว่าง 1.2·lc·t·Fu (ฉีกขาด) กับ 2.4·d·t·Fu (แบกทาน)

• สลักตัวริม: lc = Le − dh/2 = 29 mm → 1.2 × 2.9 × 1.2 × 4,100 = 17,122 kg (การฉีกขาดควบคุม)
• สลักตัวใน: lc = s − dh = 48 mm → ถูกจำกัดที่ 2.4 × 2.0 × 1.2 × 4,100 = 23,616 kg

Rn = 2 × (17,122 + 2 × 23,616) = 128,707 kg → Ra = 64,354 kg

3. แผ่นเหล็กครากที่หน้าตัดเต็ม (J4.1a), Ω = 1.67

Ag = 16 × 1.2 = 19.20 cm² → Rn = 2,450 × 19.20 = 47,040 kg → Ra = 28,168 kg

4. แผ่นเหล็กขาดที่หน้าตัดสุทธิ (J4.1b), Ω = 2.00

หักรูด้วยขนาด dh + 2 mm = 24 mm สองรู: An = (160 − 2 × 24) × 12 = 13.44 cm² (ไม่เกิน 0.85·Ag = 16.32 cm²)

Rn = 4,100 × 13.44 = 55,104 kg → Ra = 27,552 kg

5. Block shear (J4.3), Ω = 2.00

ตรวจสองรูปแบบแล้วใช้ค่าน้อยกว่า

• กลุ่มสลักฉีกออกตรงกลาง (2 ระนาบเฉือน + แรงดึงระหว่างแถว): 91,056 kg
• ฉีกออกไปทางขอบข้าง (1 ระนาบเฉือน + แรงดึงถึงขอบ): 73,080 kg → Ra = 36,540 kg

สรุปผล

กำลังของรอยต่อคือ 27,552 kg ควบคุมโดยการขาดของแผ่นที่หน้าตัดสุทธิ ไม่ใช่สลัก ผลที่ตามมาคือ

• เปลี่ยนเป็นสลัก Group B (A490): กำลังของรอยต่อไม่เพิ่มเลย ยังเป็น 27,552 kg
• เพิ่มขนาดเป็น M24: รูใหญ่ขึ้นเป็น 27 mm หน้าตัดสุทธิลดเหลือ 12.24 cm² กำลังลดลงเป็น 25,092 kg
• ขยายแผ่นเป็นกว้าง 180 mm: กำลังเพิ่มเป็น 31,689 kg (การครากของแผ่นกลายเป็นตัวควบคุม)

สิ่งที่ช่วยได้จริงคือแผ่นที่กว้างหรือหนาขึ้น ไม่ใช่สลักที่ใหญ่ขึ้น

ข้อควรระวัง

• ระยะ s และ g ควรไม่น้อยกว่า 3d (ขั้นต่ำ 2⅔d) และระยะถึงขอบต้องไม่น้อยกว่าตาราง J3.4M (M20 = 26 mm)
• การคำนวณนี้ไม่รวมแรงเยื้องศูนย์ แรงดึงร่วมกับแรงเฉือน รอยต่อแบบ slip-critical และ prying action
• รอยต่อแบบ double shear ให้ใช้ความหนาของแผ่นที่วิกฤตที่สุดในการตรวจแผ่น

ผลการคำนวณเป็นแนวทาง ควรได้รับการตรวจสอบโดยวิศวกรผู้รับผิดชอบก่อนนำไปใช้งานจริง