การคำนวณออกแบบอย่างเหมาะสมที่สุดสำหรับโครงถักเหล็กในระนาบโดยใช้วิธีอัลกอริทึมเชิงพันธุกรรม

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาและพัฒนาการคำนวณออกแบบอย่างเหมาะสมที่สุด สำหรับโครงถักเหล็กที่มีพฤติกรรมทั้งแบบเชิงเส้น และไม่เชิงเส้นด้วยวิธีอัลการิทึมเชิงพันธุกรรม โดยพิจารณาการออกแบบองค์อาคารเหล็กจากหน่วยแรงที่เกิดขึ้น การโก่งเดาะขององค์อาคาร และอัตราส่วนความชะลูด วิธีที่ใช้ในการออกแบบองค์อาคารเหล็กนั้นใช้วิธีกำลังที่ยอมให้ (allowable strength design) AISC/ASD 2005 และวิธีตัวคูณกำลังต้านทานและน้ำหนักบรรทุก (load and resistance factor design) AISC/LRFD 2005 ซึ่งในการออกแบบอย่างเหมาะสมที่สุดนี้ มีการใช้ปริมาตรของเหล็กทั้งหมดที่ใช้โครงถักนี้เป็นค่าเป้าหมาย (fitness value) หากโครงถักนี้มีค่าเป้าหมายน้อยที่สุด และสามารถรับน้ำหนักบรรทุกที่กระทำได้ตามมาตรฐานการออกแบบจะถือได้ว่าโครงถักชุดนั้นเป็นโครงถักที่มีความประหยัดที่สุด จากผลงานวิจัยนี้พบว่าการวิเคราะห์โครงสร้างโดยพิจารณาพฤติกรรมแบบเชิงเส้น และไม่เชิงเส้นนั้นจะให้แรงที่เกิดขึ้นในองค์อาคารต่างกันอยู่เล็กน้อยขึ้นอยู่กับรูปร่างของโครงสร้างนั้นๆ หากโครงสร้างที่ทำการวิเคราะห์มีความสูงหรือความชะลูดมาก ก็จะทำให้ผลที่ได้จากการวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นสูงกว่าแบบเชิงเส้นอยู่บ้าง แต่หากโครงสร้างมีความสูงหรือความชะลูดต่ำจะให้ผลการวิเคราะห์ที่ได้จากการพิจารณาพฤติกรรมไม่เชิงเส้นไม่ต่างจากการวิเคราะห์แบบเชิงเส้น ในส่วนของการออกแบบอย่างเหมาะสมที่สุดด้วยวิธีอัลกอริทึมเชิงพันธุกรรมนั้น จะเห็นว่าวิธีการดังกล่าวสามารถประยุกต์กับการออกแบบโครงสร้างได้อย่างดี จากตัวอย่างที่ทำการศึกษาพบว่าการออกแบบที่ได้จะให้โครงสร้างที่มีขนาดเล็กและเบาลง 20-30% เมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบอย่างเหมาะสมที่สุดโดยวิธีงานสมมติ และยังคงไว้ซึ่งความแข็งแรง และปลอดภัยตามมาตรฐานการออกแบบ