ตัวอย่างการคำนวณ: การออกแบบชิ้นส่วนรับแรงดึงเหล็กรูปพรรณ

1. โจทย์ปัญหา

แผ่นเหล็กโครงสร้างรับแรงดึงประลัย $P_u = 800,000 \text{ N}$ ( $800 \text{ kN}$ ) แผ่นเหล็กมีพื้นที่หน้าตัดรวม $A_g = 4000 \text{ mm}^2$ และพื้นที่สุทธิประสิทธิผล $A_e = 2800 \text{ mm}^2$ (หลังจากหักรูเจาะและผลของ shear lag แล้ว) เหล็กที่ใช้มีเกรดที่มีความเค้นคราก $F_y = 250 \text{ MPa}$ ( $\text{N/mm}^2$ ) และความเค้นสูงสุด $F_u = 400 \text{ MPa}$ ( $\text{N/mm}^2$ ) จงคำนวณกำลังรับแรงดึงออกแบบและพิจารณาว่าชิ้นส่วนนี้ปลอดภัยตามหลักการ LRFD หรือไม่

2. ข้อมูลที่กำหนดให้

ความเค้นคราก (Fy)

N/mm²

ความเค้นสูงสุด (Fu)

N/mm²

พื้นที่หน้าตัดรวม (Ag)

mm²

พื้นที่หน้าตัดสุทธิประสิทธิผล (Ae)

mm²

ตัวคูณการคราก (phi_y)

ตัวคูณการฉีกขาด (phi_t)

Loading Component...

3. สูตรและการคำนวณ

ตรวจสอบการครากจากแรงดึงในหน้าตัดรวม: $\phi_y P_{ny} = \phi_y \times F_y \times A_g$ สำหรับค่าเริ่มต้น: $0.90 \times 250 \times 4000 = 900,000 \text{ N}$

ตรวจสอบการฉีกขาดจากแรงดึงในหน้าตัดสุทธิ: $\phi_t P_{nt} = \phi_t \times F_u \times A_e$ สำหรับค่าเริ่มต้น: $0.75 \times 400 \times 2800 = 840,000 \text{ N}$

คำนวณกำลังรับแรงดึงออกแบบ ( $\phi P_n$ ):

Error: Formula civil-steel-tension-member not found in the Formula Registry.

ข้อสรุป: กำลังออกแบบที่ควบคุมคือค่าที่น้อยกว่า ระหว่างการครากและการฉีกขาด ซึ่งสำหรับกรณีนี้คือ $840,000 \text{ N}$ ( $840 \text{ kN}$ ) เนื่องจากกำลังออกแบบมากกว่าแรงที่กระทำ $800,000 \text{ N}$ ดังนั้นชิ้นส่วนมีความปลอดภัย