พฤติกรรมของเสาเข็มเดี่ยวเมื่อได้รับแรงกระทำด้านข้างเมื่อทำนายด้วยวิธีเชิงวิเคราะห์และวิธีเชิงตัวเลข

บทคัดย่อ

เสาเข็มเป็นองค์ประกอบสำคัญส่วนหนึ่งในองค์อาคารต่าง ๆ ซึ่งมีหน้าที่รับน้ำหนักโครงสร้างส่วนต่าง ๆ และถ่ายเทลงสู่ดิน โดยปกติน้ำหนักที่ถ่ายเทลงมาจากโครงสร้างส่วนใหญ่มักเป็นแรงในแนวดิ่ง (Vertical load) แต่ในความเป็นจริงแล้วเสาเข็มยังต้องรับแรงกระทำทางด้านข้าง (Lateral load) ด้วย ซึ่งก็เป็นส่วนสำคัญในการพิจารณาออกแบบเสาเข็มเช่นกัน งานวิจัยนี้สนใจการวิเคราะห์เสาเข็มเดี่ยวซึ่งติดตั้งอยู่ในชั้นดินทรายเมื่อรับแรงด้านข้างทิศทางเดียวด้วย Non-dimensional method (NDM), Finite element method (FEM) และ Finite difference method (FDM) ซึ่งให้ผลลัพธ์เป็นแรงภายในและการโก่งตัวตามตำแหน่งต่าง ๆ ของเสาเข็ม รวมไปถึง Poulos’s method (Poulos’s) และ Characteristic load method (CLM) ซึ่งให้ผลลัพธ์เป็นการโก่งตัวที่ผิวดินและโมเมนต์ดัดสูงสุดที่เกิดขึ้นในเสาเข็ม ผลการวิเคราะห์เหล่านี้ถูกนำไปเปรียบเทียบกับผลที่ได้จากการทดสอบด้วยแบบจำลองทางกายภาพจากงานวิจัยก่อนหน้า จากการเปรียบเทียบพบว่า NDM และ Poulos’s ให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำเมื่อแรงกระทำด้านข้างที่หัวเสาเข็มมีค่าต่ำ เช่นเดียวกันกับ FEM และ FDM อนึ่งในการวิเคราะห์ด้วย FDM การใช้ค่าโมดูลัสของดินคงที่ตามความลึกให้ความแม่นยำของผลลัพธ์น้อยกว่าการใช้ค่าโมดูลัสของดินแบบแปรผันตามความลึก อย่างไรก็ตาม CLM ให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำมากกว่าวิธีการอื่น ๆ เนื่องจากผลลัพธ์ที่ได้ยังคงมีความแม่นยำแม้แรงกระทำที่หัวเสาเข็มเพิ่มมากขึ้น เพราะในวิธีนี้พิจารณาพฤติกรรมไม่เชิงเส้นของดินรอบเสาเข็ม ซึ่งแตกต่างจากวิธีการอื่น ๆ ที่ไม่พิจารณาพฤติกรรมไม่เชิงเส้นของดินรอบเสาเข็ม