การออกแบบอย่างเหมาะสมที่สุดสำหรับอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กด้วยวิธีฮาร์โมนีเสิร์ช

Abstract

โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กได้รับความนิยมมาตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน การออกแบบโครงสร้างนั้นต้องคำนึงถึงทั้งความปลอดภัยและความประหยัด โดยทั่วไปวิศวกรมักออกแบบโครงสร้างโดยใช้ประสบการณ์เฉพาะตัว ซึ่งไม่อาจมั่นใจได้ว่าจะได้โครงสร้างที่ประหยัดที่สุด งานวิจัยนี้ได้นำวิธี Harmony Search (HS) ซึ่งเป็นการค้นหาคำตอบแบบเมตะฮิวริสติก ที่ได้รับแรงบันดาลใจมาจากกระบวนการของนักดนตรีในการค้นหาสภาวะที่ดีที่สุดของเสียงประสาน มาประยุกต์ใช้กับการออกแบบอย่างเหมาะสมที่สุดสำหรับอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก เพื่อให้ได้โครงสร้างที่มีราคาค่าวัสดุก่อสร้างต่ำที่สุด ใช้โปรแกรมภาษาวาจาในการพัฒนาการออกแบบตามมาตรฐาน ACI 318M-11 และกำหนดตัวแปรเป็นแบบตัวแปรไม่ต่อเนื่อง (discrete variables) ผลการคำนวณออกแบบโครงสร้างกรณีศึกษาพบว่า หน้าตัดคานและเสาที่รับโมเมนต์ดัด จะมีค่าความกว้างน้อย ค่าความลึกมาก และจำนวนเหล็กเสริมเพิ่มเติมเท่าที่จำเป็น โดยวิธี HS จะมีอัตราการลู่เข้าของคำตอบค่อนข้างเร็ว เนื่องจากวิธี HS มีวิธีการค้นหาคำตอบที่หลากหลายและเก็บคำตอบมากกว่า 1 ชุด การลดค่า HMCR และการเพิ่มค่า HMS จะช่วยให้ชุดคำตอบกระจายตัวทั่วถึงมากขึ้น ส่วนตัวแปร PAR จะไม่ค่อยมีผลต่อวิธี HS สำหรับปัญหาที่มีตัวแปรเป็นแบบไม่ต่อเนื่อง ทั้งนี้การกำหนดค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมกับปัญหาจะช่วยให้การค้นหาคำตอบด้วยวิธี HS มีประสิทธิภาพมากขึ้น งานวิจัยนี้พบว่าค่าพารามิเตอร์ HMCR, PAR และ HMS ที่เหมาะสมกับปัญหาที่พิจารณาในงานวิจัยนี้มีค่าเท่ากับ 0.75, 0.45 และ 20 ตามลำดับ