การศึกษาเพื่อเสนอแนวทางออกแบบชิ้นส่วนโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยอาศัยแบบจำลองด้วยแรงอัดและแรงดึงภายใน

Abstract

วิธีการออกแบบชิ้นส่วนโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กโดยอาศัยแบบจำลองด้วยแรงอัดและแรงดึงภายใน ได้พิจารณาทดแทนการกระจายของหน่วยแรงภายในที่เกิดขึ้นในโครงสร้างด้วยชิ้นส่วนของแรงอัดและแรงดึงที่มีขนาดจำกัด ให้เกิดสมดุลได้ด้วยแรงในแนวแกนในทำนองเดียวกันกับพฤติกรรมของแรงในชิ้นส่วนโครงข้อหมุน การออกแบบจะพิจารณามิติทางเรขาคณิต การกระจายของแรงภายในและการจำลองให้สอดคล้องกับพฤติกรรมของแรงภายในที่เกิดขึ้นจริง ซึ่งแยกส่วนของโครงสร้างในบริเวณที่มีการกระจายอย่างสม่ำเสมอ (B-region) และบริเวณที่มีการกระจายแรงภายในสับสน ขาดความต่อเนื่อง (D-region) การศึกษาในงานวิจัยนี้จะเน้นการกระจายหน่วยแรงภายในตามทฤษฎีอีลาสติก ซึ่งวิเคราะห์โดยวิธีไฟไนท์เอลีเมนต์และแสดงผลเป็นกราฟฟิค ทั้งนี้แบบจำลองที่เสนอจะขึ้นอยู่กับตัวแปรต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น มิติของโครงสร้าง, ลักษณะของแรงกระทำจากภายนอก, ขนาดของจุดรองรับและอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง โครงสร้างที่ทำการศึกษาประกอบด้วย คาน คานลึก คานมีช่องเปิด ฐานรากและเสา ผลการศึกษาจะสามารถหาขนาดของแรง (อัด-ดึง) แนวแรง และจุดบรรจบของแรงที่สามารถประเมินขนาดและมิติขององค์อาคารได้ การออกแบบส่วนของแรงอัดจะหาขนาดของแรงที่ยอมให้ตามมาตรฐานการออกแบบ ส่วนของแรงดึงจะสามารถหาปริมาณเหล็กเสริมตามแรงที่เกิดและการทำรายละเอียดเหล็กเสริม จะเน้นการจัดเหล็กตามการกระจายแรงที่เกิดขึ้น การวิจัยนี้ได้เปรียบเทียบการออกแบบชิ้นส่วนโครงสร้างคอนกรีเสริมเหล็กด้วยวิธีการแบบจำลองด้วยแรงอัดและรงดึงกับวิธีการตามมาตรฐานของ ACI-318-95 พบว่าให้ผลเชิงอนุรักษ์กว่าประมาณ 2-20% ซึ่งสามารถใช้ได้ดีในทุกชนิดของโครงสร้างที่ศึกษา