การวิเคราะห์แบบไร้เชิงเส้นของโครงข้อหมุนสามมิติที่พิจารณาความไม่สมบูรณ์ตั้งต้น

Abstract

ความไม่สมบูรณ์ตั้งต้นในโครงสร้างเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงได้ยากในการก่อสร้างจริงและไม่สามารถคาดการณ์ได้ล่วงหน้า ส่งผลให้พฤติกรรมที่เกิดขึ้นจริงในโครงสร้างไม่เป็นไปตามที่ได้สมมุติไว้ และอาจเกิดพฤติกรรมแบบไร้เชิงเส้นขึ้น นั่นคือการเสียรูปที่เกิดขึ้นจะทำให้โครงสร้างเสียสมดุลได้เร็วขึ้นและกำลังรับน้ำหนักบรรทุกวิกฤติมีค่าลดลง ซึ่งหมายถึงสัดส่วนความปลอดภัยนั้นลดลง ดังนั้นเพื่อที่จะสามารถวิเคราะห์พฤติกรรมดังกล่าวของโครงสร้างได้อย่างถูกต้องแม่นยำมากขึ้น วิทยานิพนธ์นี้จึงเสนอ การวิเคราะห์โครงข้อหมุนสามมิติแบบไร้เชิงเส้นที่พิจารณาความไม่สมบูรณ์ตั้งต้นทั้งจากความโค้งตั้งต้น (out-of-straightness) และพิกัดไม่ตรงจุด (out-of-plumbness) คุณสมบัติทางวัสดุใช้แบบเส้นตรงสองเส้น (bilinear) การวิเคราะห์จะคำนวณด้วยระเบียบวิธีการควบคุมน้ำหนักบรรทุก (load control) และระเบียบวิธีการควบคุมการเสียรูป (displacement control) ในการหาค่ากำลังรับน้ำหนักบรรทุกวิกฤติของโครงสร้าง ผลจากการวิเคราะห์โครงสร้างกรณีศึกษาด้วยวิธีการที่พัฒนาขึ้นในงานวิจัยนี้พบว่า สามารถวิเคราะห์พฤติกรรมได้ใกล้เคียงงานวิจัยในอดีต ทั้งกรณีโครงสร้างสมบูรณ์และโครงสร้างมีความโค้งตั้งต้น และเมื่อทำการวิเคราะห์กรณีศึกษาโครงสร้างสะพานลอยพบว่า ถ้าพิจารณาความโค้งตั้งต้นของชิ้นส่วนขนาด L/1,000 (ตามมาตรฐาน AISC) น้ำหนักบรรทุกวิกฤติจะลดลงร้อยละ 12.20 เทียบกับโครงสร้างสมบูรณ์ และหากพิจารณาพิกัดไม่ตรงจุดตั้งต้นด้วยการสุ่มขนาดไม่เกิน L/500 (ตามมาตรฐาน AISC) ร่วมด้วย น้ำหนักบรรทุกวิกฤติจะลดลงอีกร้อยละ 1.16 โดยเฉลี่ย