การวิเคราะห์ทอพอโลยีเหมาะที่สุด ของคานถ่ายแรงคอนกรีตเสริมเหล็กโดยการใช้แบบจำลองโครงสร้างเสริมแรงแบบกระจาย

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้นำเสนอผลการวิเคราะห์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโครงสร้างคานถ่ายแรงคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยใช้ระเบียบวิธีแบบจำลองโครงสร้างเสริมแรงแบบกระจาย ในการวิเคราะห์ทอพอโลยีเหมาะที่สุด กรณีศึกษาคืออาคารโรงพยาบาลสูง 12 ชั้น และมีชั้นใต้ดิน 1 ชั้น ซึ่งใช้ระบบเสาและกำแพงรับแรงเฉือนเป็นองค์ประกอบหลักในการรองรับแรงกระทำแนวดิ่งและแนวราบ คานถ่ายแรงมีความยาวช่วงเท่ากับ 6.80 เมตร ลึก 1.70 เมตร มีลักษณะเป็นคานลึก และมีแรงกระทำเท่ากับ 351.9 ตัน โดยแรงกระทำจากเสาไม่อยู่กึ่งกลางคาน การวิเคราะห์ใช้กระบวนการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างเชิงวิวัฒนาการ โดย MATLAB เพื่อค้นหารูปร่างเหมาะที่สุดภายใต้ข้อจำกัดด้านต้นทุนวัสดุ คือผลรวมของราคาคอนกรีต และเหล็กเสริม ผลการวิเคราะห์ พบว่า ทอพอโลยีในรอบการคำนวณที่ 36 มีราคารวมของคอนกรีตและเหล็กเสริม 188,050.91 บาท จากนั้น ทำการเปรียบเทียบกับคานที่ออกแบบตามมาตรฐาน ACI 318-19 ผลการวิจัย พบว่าการใช้ระเบียบวิธีดังกล่าวทำให้คานมีลักษณะใกล้เคียงกับแบบจำลอง Strut-and-Tie ซึ่งสามารถลดปริมาณคอนกรีตได้ถึง 62.53% โดยที่ค่าการโก่งตัวและหน่วยแรงอยู่ในเกณฑ์ที่กำหนด อันเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโครงสร้าง และช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม