การกระจายที่เหมาะสมของสติฟเนสของอาคารสูงรับแรงด้านข้าง โดยหลักการกระจายพลังงาน

Abstract

ศึกษาการกระจายที่เหมาะสมของค่าสติฟเนสของโครงสร้างข้อแข็ง ที่มีแรงด้านข้างที่กระทำต่อโครงสร้าง โดยการกระจายพลังงานในรูปแบบต่างๆ และศึกษาเปรียบเทียบผลตอบสนอง (การเคลื่อนที่ในแนวราบ) ที่ชั้นบนสุดของโครงสร้างก่อนและหลังการปรับเปลี่ยนค่าสติฟเนส ของโครงสร้างเนื่องจากการใช้หลักการกระจายพลังงาน ขั้นตอนการศึกษาเริ่มจาก การกระจายพลังงานในรูปแบบต่างๆ เข้าสู่โครงสร้างเริ่มต้นที่ได้จากการออกแบบรับน้ำหนักในแนวดิ่ง จะได้ลักษณะรูปร่างการสั่นไหวที่เหมาะสม ซึ่งพิจารณาจากค่าลักษณะรูปร่างการสั่นไหวที่ชั้นบนสุดมีค่าต่ำสุด โดยที่ค่าลักษณะรูปการสั่นไหวที่ชั้นล่างสุดมีค่าเท่ากัน จากนั้นใช้ลักษณะรูปร่างการสั่นไหวที่ได้ กำหนดค่าสติฟเนสเหมาะสมของโครงสร้างข้อแข็ง โดยการแก้สมการปัญหาค่าเฉพาะ โดยวิธีกำลังสองน้อยสุด โครงสร้างที่ได้นี้คือ โครงสร้างเหมาะสม จากนั้นจึงปรับโครงสร้างเหมาะสมให้เห็นโครงสร้างทางปฎิบัติ โดยการปรับเปลี่ยนเฉพาะค่าสติฟเนสของเสา และคงค่าสติฟเนสของคานให้เท่ากับโครงสร้างเริ่มต้น แล้วจึงวิเคราะห์ผลตอบสนองของโครงสร้างข้อแข็ง ภายใต้แรงลมและแรงแผ่นดินไหวของโครงสร้างเริ่มต้น โครงสร้างเหมาะสมและโครงสร้างทางปฎิบัติ โดยการวิเคราะห์แบบเชิงเส้น และไม่เชิงเส้นด้วยวิธีการอินทิเกรททีละขั้น ผลการวิเคราะห์ โครงสร้างข้อแข็งที่ใช้เป็นกรณีศึกษา ประกอบด้วย โครงสร้างอาคาร 4 ชั้น 10 ชั้น และ 20 ชั้น พบว่า การกระจายพลังงานเข้าสู่โครงการ ในรูปแบบของพลังงานมากในชั้นล่างไปหาน้อยในชั้นบน จะให้ลักษณะรูปร่างการสั่นไหวเหมาะสมที่สุด ผลการกำหนดค่าสติฟเนสพบว่า โครงสร้างเหมาะสมจะมีการกระจายค่าสติฟเนสของเสาน้อยลงในชั้นที่ 1 และมากขึ้นในชั้นบน เมื่อเทียบกับโครงสร้างเริ่มต้น และยังพบว่ามีค่าสติฟเนสของคานเป็นลบในอาคาร 10 ชั้น และ 20 ชั้น ซึ่งไม่สามารถนำไปใช้ได้ในทางปฏิบัติ ผลการวิเคราะห์การตอบสนองแบบเชิงเส้นที่ชั้นบนสุด ของโครงสร้างภายใต้แรงลมพบว่า โครงสร้างเหมาะสมให้พฤติกรรมการตอบสนองดีขึ้นพอสมควร เมื่อเทียบกับโครงสร้างเริ่มต้น ส่วนผลการวิเคราะห์แบบเชิงเส้นเนื่องจากแรงแผ่นดินไหวพบว่า โครงสร้างเหมาะสมให้พฤติกรรมตอบสนองดีกว่า โครงสร้างเริ่มต้นเพียงเล็กน้อย ในการตรวจสอบสภาพไม่เชิงเส้นพบว่า เกิดเฉพาะกรณีศึกษาของอาคาร 10 ชั้น รับแรงแผ่นดินไหวเท่านั้น ซึ่งพบว่าโครงสร้างเหมาะสมให้พฤติกรรมการตอบสนองดีขึ้นมาก เมื่อเทียบกับโครงสร้างเริ่มต้น แต่อย่างไรก็ตามจากการวิเคราะห์แบบเชิงเส้น และแบบไม่เชิงเส้นของโครงสร้างอาคาร 10 ชั้น ข้างต้น พบว่าโครงสร้างทางปฎิบัติให้ผลตอบสนองที่แตกต่างจากโครงสร้างเริ่มต้นเพียงเล็กน้อยจนไม่มีนัยสำคัญ