การวิเคราะห์ความเสียหายของโครงข้อแข็งคอนกรีตเสริมเหล็ก 2 มิติเนื่องจากการทรุดตัวของฐานรองรับ

Abstract

งานวิจัยนี้ได้ทำการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ขึ้นเพื่อใช้ในการวิเคราะห์โครงข้อแข็งคอนกรีตเสริมเหล็กภายใต้ผลของน้ำหนักบรรทุกกระทำในรูปแบบต่าง ๆ ได้แก่ แรงกระทำที่จุดต่อ น้ำหนักบรรทุกแบบแผ่เนื่องจากแรงโน้มถ่วง รวมไปถึงผลเนื่องจากการทรุดตัวของฐานรองรับ การวิเคราะห์เป็นแบบไร้เชิงเส้นโดยพิจารณาพฤติกรรมแบบอินอิลาสติกของหน้าตัดคอนกรีตเสริมเหล็กและผลของความไร้เชิงเส้นทางเรขาคณิต โดยวิธีการที่ใช้ในการวิเคราะห์แบบไร้เชิงเส้น ใช้วิธีนิวตันราฟสัน (Newton-Raphson method) และตรวจสอบการลู่เข้าสู่คำตอบโดยใช้ยูคลีเดียนนอร์ม (Euclidean norm) ของเวคเตอร์ของแรงคงค้าง หน้าตัดของชิ้นส่วนจะถูกจำลองให้อยู่ในรูปความสัมพันธ์ระหว่างโมเมนต์และความโค้ง (Moment and curvature) ในรูปแบบเส้นตรงสามเส้นโดยสมมติให้แรงตามแนวแกนที่กระทำต่อหน้าตัดมีค่าคงที่ และใช้แบบจำลองการกระจายพฤติกรรมแบบพลาสติก ร่วมกับแบบจำลองการกระจายการคราก เพื่อคำนวณเมตริกซ์สติฟเนสของชิ้นส่วนโครงสร้างที่มีพฤติกรรมแบบอินอิลาสติก ซึ่งสามารถนำไปสร้างเมตริกซ์สติฟเนสในสภาวะปัจจุบันของโครงสร้างได้ ส่วนผลของความไร้เชิงเส้นทางเรขาคณิตซึ่งเป็นผลจากปัจจัยพีเดลต้า (P-Delta effects) จะพิจารณาในรูปของเมตริกซ์สติฟเนสเรขาคณิต จากตัวอย่างการเปรียบเทียบที่นำเสนอในงานวิจัยนี้ ได้ทำการเปรียบเทียบผลการวิเคราะห์กับโปรแกรม STAAD-III ในกรณีของปัญหาแบบอิลาสติก ให้ค่าการเปลี่ยนตำแหน่งและแรงกระทำที่ฐานรองรับแตกต่างกันน้อยมาก และสำหรับในกรณีของปัญหาแบบอินอิลาสติกได้ทำการเปรียบเทียบกับการวิเคราะห์โดยโปรแกรม IDARC2D ver. 4.0 ให้ค่าแรงเฉือนที่ฐานในตำแหน่งที่เกิดการแตกร้าวและการครากของคานและเสาแตกต่างกันไม่เกิน 4 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้สำหรับการเปรียบเทียบกับผลการทดสอบให้ค่าแรงกระทำสูงสุดต่อโครงสร้างตัวอย่างแตกต่างกันประมาณ 8 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ได้ทำการวิเคราะห์โครงสร้างตัวอย่างภายใต้การทรุดตัวของฐานรองรับ ความเสียหายจะเกิดขึ้นกับคานในชั้นล่างที่ติดกับแนวฐานรองรับ และกระจายเข้าสู่เสาในชั้นเดียวกันก่อนส่วนอื่น ดังนั้นในแง่ของการป้องกันความวิบัติของโครงสร้างจึงควรเสริมกำลังของชิ้นส่วนโครงสร้างในส่วนดังกล่าว