การออกแบบโครงสร้างเหล็ก

การออกแบบโครงสรา้ งเหล็ก | หมวดวชิ าวศิ วกรรมโครงสรา้ ง

_____________________________________________________________________

3.7.2 ชนิดของรอยเช่ือม (Types of Welds)
ชนิดของรอยเช่ือมที่นิยมใชโ้ ดยทวั่ ไปมี 3 รปู แบบคือ

1. การเช่ือมแบบพอก (Fillet Welds) ลกั ษณะรอยเชื่อมดงั รูปที่ 3.7-4 ก.คือการเช่ือมท่ีนํา
แผ่นเหล็กมาซอ้ นกนั (Lap Joint) หรือมาชนกนั เป็ นรปู ตวั ทีแลว้ เดินรอยเช่ือมพอกแทรกที่ซอกมุมของ
แผ่นเหล็ก

2. การเชื่อมแบบเซาะร่อง (GrooveWelds)ลักษณะของรอยเชื่อมดังรูปที่ 3.7-4 ข.คือ
การเช่ือมท่ีนําแผ่นเหล็กมาชนกนั เป็ นเสน้ ตรง โดยทาํ การบากแผ่นเหล็กเป็ นรปู ตวั V ตวั U หรือ ตวั J ก็
ไดแ้ ลว้ เดินรอยเชื่อมใหโ้ ลหะเหลวจากลวดเช่ือมที่ละลายออกมาเพื่อไปแทรก (Filler) ช่องวา่ งท่ีบากไว้
ใหเ้ ต็ม รอยบากที่แทรกโลหะเต็มหน้า (Full Filler)ของแผ่นเหล็กที่นํามาต่อเช่ือมจะเรียกว่าเป็ นการ
เช่ือมแบบเซาะร่องเต็มหน้า (FullorComplete Penetration)มกั ใชก้ บั ช้ ินส่วนที่รบั แรงดึงหรือแรงดดั แต่
ถา้ รอยบากท่ีแทรกโลหะเหลวไม่เต็มหน้าของแผ่นเหล็กท่ีนํามาต่อเช่ือมจะเรียกว่าเป็ นการเช่ือมแบบ
เซาะร่องบางสว่ น (Partial Penetration) มกั จะใชก้ บั ช้ ินสว่ นท่ีรบั แรงอดั เป็ นตน้

3. การเช่ือมแบบอุดรู (PlugorSlotWelds)ลักษณะของรอยเชื่อมดังรูปที่ 3.7-4 ค.คือ
การนําแผ่นเหล็กท่ีนํามาต่อเช่ือมมาเจาะรหู รือช่องใหช้ ่องทะลุแลว้ นํามาวางทบั ซอ้ นกนั จากน้ันใหเ้ ชื่อม
อุดรทู ี่เจาะไวด้ งั กล่าวใหเ้ ต็ม

รูปที่ 3.7-4ชนิดของรอยเชื่อม (Types of Welds)

อานนท์ วงศแ์ กว้ และ สุทศั น์ ลีลาทวีวฒั น์ | หน้าท่ี 51 ของบทท่ี 3

แนวทางการเลื่อนระดบั เป็ นสามญั วศิ วกร | สภาวศิ วกร

________________________________________________________________

ก า ร ต่ อ เ ชื่ อ ม ด้ว ย ก า ร เ ช่ื อ ม ส า ม า ร ถ นํ า ม า ใ ช ้กับ รู ป แ บ บ ข อ ง ก า ร เ ช่ื อ ม ต่ อ (TypeofJoint)
ไดห้ ลายรปู แบบดงั รูปที่ 3.7-5เช่นการต่อชน (ButtJoint) การต่อทาบ (Lap Joint) การเชื่อมชนตวั ที
(Tee Joint) การเชื่อมยดึ ปลาย (Edge Joint) การเชื่อมยดึ มุม (Corner Joint)

Butt Joint

Lap Joint Tee Joint

Edge Joint Corner Joint

รูปท่ี 3.7-5รปู แบบของการเช่ือมต่อ (Type of Joint)

การจะระบุขนาด ชนิดของรอยเชื่อม ความยาวรอยเชื่อม ฯลฯ จะอาศัยการใชส้ ัญลักษณ์
มาตรฐาน ตวั อยา่ งสญั ลกั ษณต์ ามมาตรฐาน AWS (American Welding Society) สามารถสรุปไดใ้ นรูป
ที่ 3.7-6

WONGKAEW and LEELATAVIWAT | หนา้ ท่ี 52 ของบทท่ี 3

การออกแบบโครงสรา้ งเหล็ก | หมวดวชิ าวศิ วกรรมโครงสรา้ ง

_____________________________________________________________________

รูปที่ 3.7-6สญั ลกั ษณม์ าตรฐานของการเชื่อมจาก AWS

อานนท์ วงศแ์ กว้ และ สุทศั น์ ลีลาทวีวฒั น์ | หน้าท่ี 53 ของบทที่ 3

แนวทางการเลื่อนระดบั เป็ นสามญั วศิ วกร | สภาวศิ วกร

________________________________________________________________

3.7.3 การออกแบบรอยเช่ือมแบบพอก (Fillet Weld)
รอยเชื่อมแบบพอกเป็ นที่นิยมใชใ้ นทางปฏิบตั ิเพราะง่ายต่อการทาํ งาน สามารถประยุกตใ์ ชใ้ น

รอยต่อไดห้ ลายรูปแบบ ลกั ษณะภาพตดั ขวางของรอยเชื่อมแสดงไดด้ งั รูปท่ี 3.7-7ในการออกแบบจะ
สมมุติใหร้ อยเช่ือมเกิดการวิบตั ิข้ ึนบนระนาบท่ีมีพ้ ืนท่ีน้อยท่ีสุด เรียกว่าพ้ ืนท่ีบริเวณคอของรอยเชื่อม
หรือ Throat Area โดยจะสมมุติใหก้ าํ ลงั รบั แรงของรอยเชื่อมต่อความยาวรอยเช่ือมหนึ่งหน่วยความยาว
มีค่าเท่ากบั กาํ ลงั รบั แรงเฉือนของลวดเชื่อมคูณกบั พ้ ืนที่ Throat Area ต่อความยาวรอยเชื่อมหน่ึงหน่วย
ความยาว ที่ไดจ้ ากการคํานวณส่วนท่ีแคบที่สุดของรอยเช่ือมตามหลกั เรขาคณิตจากจุดเริ่มตน้ เช่ือม
(Root) ดงั รูปที่ 3.7-7ซ่ึงแสดงการคิดพ้ ืนที่ประสิทธิผลของการเช่ือมแบบพอกน้ ี

a (weld size)  (Tteh=ro0a.t707a) 

Root of fillet weld t
Te

รูปที่ 3.7-7ลกั ษณะของการเช่ือมแบบพอก (Fillet Weld)

จากรปู ถา้ เป็ นการเช่ือมไฟฟ้ าแบบธรรมดา (Shield Metal-Arc Welding) จะไดข้ นาดคอของ
รอยเช่ือมประสิทธิผลดงั น้ ี

te  0.707a (3.7-1)

เม่อื te = ขนาดคอประสิทธิผล (Throat Size), มม.
a = ขนาดขาของรอยเชื่อม (Weld Size or Leg Size), มม.

กาํ ลงั ระบุของรอย จะหาไดจ้ ากกาํ ลงั ระบุท่ีน้อยกว่าระหว่างกาํ ลงั ระบุของวสั ดุช้ ินงานกบั กาํ ลงั
ระบุของลวดเช่ือม สาํ หรบั กรณีท่ีใชม้ าตรฐาน LRFDกาํ ลงั ระบุของรอยเชื่อมต่อความยาวคาํ นวณไดจ้ าก
(มาตรฐานหน่วยแรงท่ียอมใหข้ อง วสท ก็ใชห้ ลกั การเดียวกนั แต่รปู แบบสมการอาจแตกต่างไป)

WONGKAEW and LEELATAVIWAT | หนา้ ที่ 54 ของบทที่ 3

การออกแบบโครงสรา้ งเหล็ก | หมวดวชิ าวศิ วกรรมโครงสรา้ ง

_____________________________________________________________________

Rnw  a0.6Fu . กก./ซม. บนวสั ดุช้ ินงาน (3.7-2)
 Rnw  te 0.6FEXX กก./ซม. บนลวดเชื่อม (3.7-3)

โดยที่ te = ขนาดคอประสิทธิผล (Throat Size), ซม.
a = ขนาดขาของรอยเชื่อม (Weld Size or Leg Size), ซม.
Fu = หน่วยแรงประลยั ของวสั ดุช้ ินงาน กก./ตารางเซนติเมตร
FEXX = หน่วยแรงดึงประลยั ของลวดเช่ือมกก./ตารางเซนติเมตร

เนื่องจากรอยเช่ือมมีหน้าที่ตอ้ งส่งถ่ายแรงจากช้ ินหน่ึงไปอีกช้ ินหน่ึงไดอ้ ย่างปลอดภัยดังน้ัน
รอยเช่ือมจะตอ้ งมขี นาดขาเช่ือมและความยาวท่ีเหมาะสม รวมท้งั ตอ้ งใชล้ วดเชื่อมท่ีถูกตอ้ งดว้ ยโดยปกติ
ลวดเชื่อมท่ีใชจ้ ะมคี ุณสมบตั ิสอดคลอ้ งกบั ช้ ินงานที่จะเช่ือม

ลวดเช่ือมท่ีใชใ้ นการเช่ือมแบบแท่ง (SMAW) ไดแ้ ก่ลวดเชื่อมชนิด E60, E70, E80, E100
และ E110 โดยท่ีตวั เลขหลงั ตวั อกั ษร E จะเป็ นค่ากาํ ลงั ดึงประลยั ของลวดเช่ือม (ultimate tensile
strength) มีหน่วยเป็ น ksi กล่าวคือลวดเชื่อมชนิด E60 จะมีกาํ ลงั ดึงประลยั เท่ากบั 60000 Lbs/in2
หรือ 4200 กก./ตร.ซม.กาํ ลงั และหน่วยแรงที่ยอมใหข้ องรอยเช่ือม สาํ หรบั การออกแบบแสดงสรุปไวใ้ น
ตารางท่ี 3.7-1

ตารางท่ี3.7-1กาํ ลังและหน่วยแรงที่ยอมใหข้ องรอยเช่ือม ดว้ ยวิธี AISC-LRFD และ AISC-ASD

(มาตรฐาน ว.ส.ท.)

ชนิดของการเช่ือมและ การออกแบบดว้ ยวธิ ี AISC-LRFD การออกแบบดว้ ย ระดบั กาํ ลงั ของ

แรงกระทาํ วธิ ี AISC-ASD รอยเช่ือมท่ีตอ้ งใช้

วสั ดุ  หน่วยแรงระบุ หน่วยแรงท่ียอม

FBMหรือ Fw ให้
รอยเช่ือมแบบพอก

แรงเฉือนบนเน้ ือที่ ช้ ินงาน 0.75 0.60Fu - เสมอเท่าหรือ
ประสิทธิผล ลวดเช่ือม 0.75 0.60FEXX 0.30FEXX ตาํ่ กวา่ ของช้ ินงาน
ช้ ินงาน 0.90 Fy เท่ากบั ของช้ ินงาน (ดตู ารางที่ 3.7-
แรงดึงหรือแรงอดั ขนาน
กบั แกนของรอยเช่ือม 4)

(*) กาํ ลงั เฉือนระบุ Rn = 0.6FuAnv (Anv = เน้ ือที่สุทธิรบั แรงเฉือน ตร.ซม.)

อานนท์ วงศแ์ กว้ และ สุทศั น์ ลีลาทวีวฒั น์ | หน้าท่ี 55 ของบทท่ี 3

แนวทางการเลื่อนระดบั เป็ นสามญั วศิ วกร | สภาวศิ วกร

________________________________________________________________

ขนาดของรอยเช่ือม นอกจากจะตอ้ งมีขนาดเพียงพอที่จะรบั แรงแลว้ จะตอ้ งมีขนาดเป็ นไปตามที่
มาตรฐานกาํ หนดเพ่ือการควบคุมคุณภาพของรอยเช่ือม โดยขนาดขาของรอยเช่ือมน้อยท่ีสุดและมาก
ที่สุดสาํ หรบั การเชื่อมแบบพอก จะตอ้ งเป็ นไปตามท่ีแสดงในตารางท่ี 3.7-2

ตารางท่ี 3.7-2ขนาดขาของรอยเชื่อมน้อยท่ีสุดและมากท่ีสุดสาํ หรับการเช่ือมแบบพอก (Minimum
and Maximum Leg Size of Fillet Welds) (AISC-LRFD Table J2.5)

t e  t2
t 1 a 

L l a
5tmin 

tmax = ความหนาค่าท่ีมากกวา่ ของ t1และ t2
tmin = ความหนาค่าท่ีนอ้ ยกวา่ ของ t1และ t2

ความหนาของเหล็กที่นํามาเช่ือมต่อ ขนาดของขา (Leg Size) ของรอยเช่ือม

ท่ีมีความหนามากที่สุด, tmax amin (นอ้ ยท่ีสุด) amax(มากท่ีสุด)
tmax  6.4 มม.  3.0 มม.  t1  tmin
 5.0 มม.  t1 – 1.6 มม.  tmin
6.4 มม.< tmax  12.7 มม.  6.0 มม.  t1 – 1.6 มม.  tmin
12.7 มม.< tmax  19.0 มม.  8.0 มม.  t1 – 1.6 มม.  tmin

tmax>19.0 มม.

จากตารางขนาดรอยเช่ือมที่มากท่ีสุดตอ้ งไม่เกิน t1 – 1.6 มม. ใชใ้ นกรณีที่เป็ นการเชื่อมแบบ
พอกที่ต่อแบบทาบ (Lap Joint) เท่าน้ัน แต่ถา้ เป็ นการต่อแบบชนต้งั ฉากกบั แผ่นเหล็กเช่น ชนลกั ษณะ

WONGKAEW and LEELATAVIWAT | หน้าท่ี 56 ของบทท่ี 3

การออกแบบโครงสรา้ งเหล็ก | หมวดวชิ าวศิ วกรรมโครงสรา้ ง

_____________________________________________________________________

รปู ตวั T แลว้ การคาํ นวณออกแบบรอยเช่ือมมากท่ีสุดจะคาํ นึงถึงกรณีเดียวคือ amax  tminเท่าน้ันสาํ หรบั
ระยะทาบจะตอ้ งมคี ่าไมน่ อ้ ยกวา่ 5 เท่า ของความหนาของแผ่นเหล็กท่ีบางที่สุด ( L  5 tmin)

3.7.4 การออกแบบรอยเช่ือมแบบเซาะรอ่ ง (Groove Weld)

ลกั ษณะของการเช่ือมแบบเซาะร่องแสดงดังรูปท่ี 3.7-8การเชื่อมแบบเซาะร่องจะมีลกั ษณะ

เป็ นการเติมวสั ดุเช่ือมไปทดแทนวสั ดุเดิมที่ถูกเซาะร่องออกไป เนื่องจากวสั ดุเชื่อมเป็ นวสั ดุที่มีกาํ ลงั รบั

แรงสงู กว่าเหล็กทวั่ ไป ดงั น้ันถา้ เป็ นการเชื่อมแบบ Full Penetration กาํ ลงั รบั แรงก็จะถูกควบคุมโดย

กาํ ลงั รบั แรงของเหล็กที่นพมาใชใ้ นการประกอบ

ขนาดคอประสิทธิผล ท่ีจาํ นํามาใชใ้ นการคาํ นวณหาพ้ ืนท่ีในการรบั แรง ถา้ เป็ นการเชื่อมไฟฟ้ า

ธรรมดา (Shield Metal-Arc Welding) หรือการเช่ือมแบบจมใตฟ้ ลกั ซ์ (Submerged Arc Welding) แลว้

จะหาไดด้ งั น้ ี (4.7-4)
เม่อื 45o   < 60oจะได้ te  Te  D  3.2 (4.7-5)
เม่อื   60oจะได้te  Te  D

รายละเอียดและลกั ษณะการต่อไดจ้ ากคู่มือการเช่ือมโครงสรา้ งเหล็กของ ASW หวั ขอ้ D1.1
หรือคัดลอกมาแสดงไดด้ ังรูปที่ 3.7-8ทํานองเดียวกับการเช่ือมแบบพอกขนาดของรอยเชื่อมที่ใช้
นอกจากจะต้องมีขนาดเพียงพอที่จะรับแรงแล้ว จะต้องมีขนาดเป็ นไปตามที่มาตรฐานกําหนด
เพื่อการควบคุมคุณภาพของรอยเช่ือม จะพบว่าตารางท่ี 3.7-3แสดงขนาดของรอยเช่ือมน้อยสุดและ
มากสุดสาํ หรบั การเชื่อมแบบเซาะร่องกรณีท่ีมีความหนาของช้ ินส่วนที่นํามาเชื่อมต่อมีความหนาน้อย
กว่า3.2 มม.แลว้ ไม่ควรต่อช้ ินส่วนดงั กล่าวมาต่อกนั โดยวิธีการเช่ือมแบบเซาะร่องเน่ืองจากการบาก
(Bevel) จะมคี วามยากลาํ บากในทางปฏิบตั ิงานจริงและการเชื่อมควบคุมไดค้ ่อนขา้ งยากมาก

D

รูปท่ี 3.7-8ลกั ษณะของการเช่ือมแบบเซาะร่อง (Groove Weld)

อานนท์ วงศแ์ กว้ และ สุทศั น์ ลีลาทวีวฒั น์ | หนา้ ที่ 57 ของบทท่ี 3

แนวทางการเล่ือนระดบั เป็ นสามญั วิศวกร | สภาวศิ วกร

________________________________________________________________

รูปท่ี 3.7-9รายละเอียดการเช่ือมแบบเซาะร่อง (Groove Welds) จาก ASW

ตารางท่ี 3.7-3ขนาดของรอยเชื่อมนอ้ ยสุดและมากสุดสาํ หรบั การเช่ือมแบบเซาะร่อง (Minimum and

Maximum Effective Throat Thickness of Partial Penetration Groove Welds) (AISC-LRFD Table

J2.4)

te tmin
t max

WONGKAEW and LEELATAVIWAT | หนา้ ท่ี 58 ของบทที่ 3

การออกแบบโครงสรา้ งเหล็ก | หมวดวชิ าวศิ วกรรมโครงสรา้ ง

_____________________________________________________________________

ความหนาของเหล็กท่ีนํามาเช่ือมต่อ ขนาดคอประสิทธิผลของรอยเชื่อม
ท่ีมคี วามหนามากท่ีสุด, tmax
(Effective Throat Thickness)
3.2 มม.< tmax  4.8 มม.
4.8 มม.< tmax  6.4 มม. te(นอ้ ยท่ีสุด) te(มากที่สุดไมเ่ กิน)
6.4 มม.< tmax  12.7 มม.  2.0 มม.  tmin
12.7 มม.< tmax  19.0 มม.  3.0 มม.  tmin
19.0 มม.< tmax  38.0 มม.  5.0 มม.  tmin
38.0 มม.< tmax  57.0 มม.  6.0 มม.  tmin
57.0 มม.< tmax  152.0 มม.  8.0 มม.  tmin
 10.0มม.  tmin
tmax> 152.0 มม.  13.0 มม.  tmin
 16.0 มม.  tmin

กาํ ลงั ของรอยเชื่อมแบบเซาะร่องจะหาไดจ้ ากกาํ ลงั ที่น้อยกว่าระหว่างกาํ ลงั ของวสั ดุเชื่อมกบั กาํ ลงั ของ

แผ่นเหล็ก สาํ หรบั มาตรฐาน LRFDสามารถคาํ นวณกาํ ลงั ของรอยเช่ือมแบบเซาะร่องสาํ หรบั รบั แรงต่างๆ

ดงั น้ ี

1. ภายใตแ้ รงดึงและแรงอดั กาํ ลงั ระบุของรอยเช่ือมต่อหน่วยความยาว มคี ่า

Rnw  teFM  teFy กก./ซม. (3.7-6)
Rnw  teFw  teFEXX กก./ซม. (3.7-7)

2. ภายใตแ้ รงเฉือน (3.7-8)
(3.7-9)
Rnw  te max  te (0.6Fy ) กก./ซม.บนวสั ดุช้ ินงาน
Rnw  teFw  te 0.6FEXX กก./ซม. บนลวดเช่ือม

โดยท่ี Rnw = กาํ ลงั ระบุของรอยเช่ือมต่อหน่วยความยาว กก./ซม. ซม.
te = ความหนาประสิทธิผลของรอยเชื่อมแบบเซาะร่อง
FM = กาํ ลงั ระบุของช้ ินงาน กก./ตร.ซม.
Fw = กาํ ลงั ระบุของลวดเช่ือม กก./ตร.ซม.

อานนท์ วงศแ์ กว้ และ สุทศั น์ ลีลาทวีวฒั น์ | หน้าท่ี 59 ของบทท่ี 3

แนวทางการเล่ือนระดบั เป็ นสามญั วศิ วกร | สภาวศิ วกร

________________________________________________________________

กาํ ลงั และหน่วยแรงท่ียอมใหข้ องรอยเชื่อมแบบเซาะร่อง ดว้ ยวธิ ี AISC-LRFD และ AISC-ASD
(มาตรฐาน ว.ส.ท.) แสดงสรุปในตารางท่ี 3.7-4

ตารางที่ 3.7-4กาํ ลงั และหน่วยแรงท่ียอมใหข้ องรอยเชื่อม ดว้ ยวิธี AISC-LRFD และ AISC-ASD

(มาตรฐาน ว.ส.ท.)

ชนิดของการเช่ือม การออกแบบดว้ ยวธิ ี AISC-LRFD การออกแบบดว้ ย ระดบั กาํ ลงั ของรอย

และแรงกระทาํ วธิ ี AISC-ASD เช่ือมท่ีตอ้ งใช้

วสั ดุ  หน่วยแรง หน่วยแรงท่ียอม

ระบุ FBMหรือ ให้

Fw

รอยเช่ือมแบบร่องลึกเต็มหนา้

แรงดึงต้งั ฉากกบั เน้ ือ ช้ ินงาน 0.90 Fy เท่ากบั ของช้ ินงาน เสมอเท่าของช้ ินงาน
ท่ีประสิทธิผล

แรงอดั ต้งั ฉากกบั เน้ ือ ช้ ินงาน 0.90 Fy เท่ากบั ของช้ ินงาน เสมอเท่าหรือตาํ่ กวา่

ท่ีประสิทธิผล ของช้ ินงาน

แรงดึงหรือแรงอดั

ขนานกบั แกนของ

รอยเช่ือม

แรงเฉือนบนเน้ ือท่ี ช้ ินงาน 0.90 0.60 Fy 0.30FEXX

ประสิทธิผล ลวดเช่ือม 0.80 0.60FEXX

รอยเช่ือมแบบร่องลึกเพยี งบางส่วน

แรงอดั ต้งั ฉากกบั เน้ ือ ช้ ินงาน 0.90 Fy เท่ากบั ของช้ ินงาน เสมอเท่าหรือตาํ่ กวา่

ที่ประสิทธิผล ของช้ ินงาน

แรงดึงหรือแรงอดั

ขนานกบั แกนของ

รอยเช่ือม

แรงเฉือนขนานกบั ช้ ินงาน 0.75 (ก) 0.30FEXX
แกนของรอยเช่ือม ลวดเช่ือม 0.60FEXX
แรงดึงต้งั ฉากกบั เน้ ือ ช้ ินงาน 0.90 0.60 Fy
Fy 0.30FEXX
ท่ีประสิทธิผล ลวดเช่ือม 0.80 0.60FEXX

WONGKAEW and LEELATAVIWAT | หนา้ ท่ี 60 ของบทที่ 3