การศึกษาหาความหนาที่เหมาะสมสำหรับแผ่นพื้นไร้คาน คอนกรีตอัดแรง (ช่วงเสา 6 7.5 และ 9 เมตร)โดยวิธีไฟไนท์อีลีเม้นท์แบบแผ่นสามมิติโดยใช้โปรแกรม RAM Concept

Abstract

งานวิจัยนี้นำเสนอการศึกษาเพื่อหาความหนาที่เหมาะสมสำหรับแผ่นพื้นไร้คานคอนกรีตอัดแรง โดยอาศัยข้อมูลราคาต่อหน่วยของวัสดุคอนกรีต ลวดอัดแรง เหล็กเสริมข้ออ้อย แบบหล่อ รวมถึงค่าแรงในประเทศไทย เพื่อนำมาทดลองออกแบบแผ่นพื้นที่ความหนาต่างๆ กัน เพื่อหาความหนาที่ทำให้ราคาค่าก่อสร้างรวมต่อพื้นที่ต่ำสุด โดยใช้โปรแกรม RAM Concept ซึ่งใช้วิธีวิเคราะห์ไฟไนท์อีลีเม้นท์แบบแผ่นสามมิติ มีกรณีศึกษาสำหรับการจัดเรียงตำแหน่งของเสาในพื้นทั้งหมด 3 กรณีคือ (1) สี่เหลี่ยมจัตุรัส (2) สี่เหลี่ยมผืนผ้า และ (3) ซิกแซก ซึ่งมีอัตราส่วนด้านสั้นต่อด้านยาว 0.5 และ 0.75 ระยะช่วงเสา 6 7.5 และ 9 เมตร น้ำหนักบรรทุกจร 200 300 kg/m^2 และกำลังอัดประลัย 320 และ 400 kg/cm^2 โดยมีข้อกำหนดให้เสริมเหล็กรับแรงเฉือน และ Drop Panel ตรงบริเวณหัวเสาที่คอนกรีตไม่สามารถรับแรงเฉือนทะลุได้ จากการทดลองออกแบบพบว่าบริเวณที่มุมเสาและเสาริมนอกของพื้นไร้คาน มีการเสริม Drop Panel และเหล็กรับแรงเฉือนที่หัวเสาทุกกรณี เนื่องจากบริเวณดังกล่าว เส้นรอบรูปของหน้าตัดเฉือนทะลุมีไม่ครบทั้ง 4 ด้าน จากนั้นนำผลของการออกแบบไปหาสมการอย่างง่ายเพื่อใช้ทำนายความหนาที่เหมาะสม ที่ทำให้ราคาค่าก่อสร้างรวมต่ำสุด เพื่อช่วยให้วิศวกรและผู้ที่สนใจสามารถนำไปประมาณราคา และเป็นแนวทางในการออกแบบ จากการศึกษาในครั้งนี้ได้สมการทำนายความหนาของแผ่นพื้น ซึ่งมีสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ อยู่ในช่วง 0.84 ถึง 0.99 และพบว่า อัตราส่วนช่วงเสาต่อความหนาที่เหมาะสม สำหรับแผ่นพื้นที่แนะนำโดย Post-Tensioning Institute มีค่าอยู่ระหว่าง 45 ถึง 50 แต่ในขณะที่ผลการศึกษานี้มีค่าอยู่ระหว่าง 49 ถึง 52 และจากผลการเปรียบเทียบกับการศึกษาที่คล้ายกันแต่ใช้โปรแกรม CSI SAFE V12.3.2 พบว่ามีค่าความหนาที่เหมาะสมแตกต่างกันประมาณ +3% กรณีสี่เหลี่ยมจัตุรัส +7% กรณีสี่เหลี่ยมผืนผ้า และ +2% กรณีซิกแซก