การออกแบบชิ้นส่วนคานคอนกรีตเสริมเหล็กด้วยเทคโนโลยีทอพอโลยี

June 27, 2017November 10, 2017 rdiwan 2109 Views Optimal topology, กระบวนการออกแบบชิ้นส่วนคอนกรีตด้วยเทคโนโลยีทอพอโลยีเหมาะที่สุดนี้ได้ยื่นจดสิทธิบัตรแล้ว ออกแบบชิ้นส่วนสิ่งก่อสร้าง, คานคอนกรีตเสริมเหล็ก, ชิ้นส่วนคอนกรีตหล่อสำเร็จ, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, รศ.ดร.เบญจพล เวทย์วิวรณ์, เทคโนโลยีทอพอโลยีเหมาะที่สุด

ในอุตสาหกรรมการก่อสร้างต่างๆ มีต้นทุนค่าใช้จ่ายที่สูงโดยส่วนหนึ่งอาจเนื่องมาจากต้องใช้ปริมาณวัสดุก่อสร้างและค่าใช้จ่ายในการขนส่งวัสดุจำนวนมาก หากสามารถลดปริมาณการใช้เนื้อวัสดุที่ใช้ก่อสร้างและน้ำหนักลง จะสามารถช่วยลดค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างและการขนส่งลงได้

ปริมาณวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างเป็นต้นทุนค่าใช้จ่ายที่ภาคอุตสาหกรรมการก่อสร้างให้ความสำคัญ ปัจจุบันได้มีเทคโนโลยีใหม่ ที่เรียกว่า Optimal topology หรือเทคโนโลยีสรีระเหมาะที่สุด มีการประยุกต์ใช้กันอยู่ในอุตสาหกรรมเครื่องจักรกล เช่น ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ส่วนในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง ยังนับเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่อยู่ในช่วงของการวิจัยและพัฒนา มีการนำมาใช้อยู่ในวงค่อนข้างจำกัด ดังนั้น การออกแบบชิ้นงานในวงการอุตสาหกรรมก่อสร้างที่ได้จากเทคโนโลยีทอพอโลยีนี้ จึงเป็นนวัตกรรมที่จำเป็นต้องศึกษาวิจัยให้เป็นที่ยอมรับในด้านความปลอดภัยต้องผ่านการทดสอบต้นแบบ (Prototype) โดยคาดว่าผลจากการวิจัยจะสามารถทำให้ได้เทคโนโลยีเพื่ออุตสาหกรรมการก่อสร้าง เช่น การผลิตชิ้นส่วนคอนกรีตหล่อสำเร็จ หรือคอนกรีตอัดแรง สำหรับการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐาน อาทิ สะพานคอนกรีตเสริมเหล็ก หรือ การก่อสร้างอาคารสิ่งปลูกสร้างต่างๆ ช่วยให้ใช้ปริมาณวัสดุก่อสร้างที่เหมาะสม มีราคาและน้ำหนักที่ลดลงเพื่อลดค่าใช้จ่ายการก่อสร้างลง

รศ.ดร.เบญจพล เวทย์วิวรณ์ และทีมวิจัย ประกอบด้วย ดร.ศิรเดช สุริต นายจิระพัฒน์ จิระภาพันธ์ และนายธนิตย์ ธนาดิเรก จากภาควิชาวิศวกรรมวัสดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ได้นำเทคโนโลยี Optimal topology มาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมการก่อสร้างโดยทำการออกแบบและพัฒนาแบบ ผลิต และทดสอบ คานคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยใช้เทคโนโลยีสรีระเหมาะที่สุดในการกำหนดรูปร่างอัตโนมัติด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์และอาศัยกระบวนการวิเคราะห์ค่าทอพอโลยีเหมาะที่สุดของโครงสร้าง ร่วมกับการสร้างแบบจำลองไฟไนต์อิลิเมนต์ ตั้งวัตถุประสงค์เพื่อช่วยลดต้นทุนในการผลิตชิ้นงาน โดยที่ยังคงประสิทธิภาพตามความต้องการทางวิศวกรรมไว้ทุกประการ กระบวนการเริ่มต้นจากการสร้างสมการความสัมพันธ์กับตัวแปรออกแบบ และราคา เพื่อนำไปสู่การหาคำตอบถึงขนาด และรูปร่างของชิ้นงานที่เหมาะสม เพื่อหารูปแบบเหมาะที่สุดของคานคอนกรีตเสริมเหล็กจากข้อพิจารณาสรีระเหมาะที่สุดทางวิศวกรรม ความเป็นไปได้ในการผลิต และสุนทรีภาพทางสถาปัตยกรรม รวมทั้งตรวจสอบพฤติกรรมจริงของคานในการรับน้ำหนักบรรทุกขณะใช้งาน

การออกแบบชิ้นส่วนคานคอนกรีตเสริมเหล็กโดยประยุกต์ใช้เทคโนโลยีทอพอโลยีเหมาะที่สุด มีกระบวนการคัดเลือรูปแบบที่เหมาะสมจากข้อพิจารณาทั้งจากน้ำหนักและราคาวัสดุ มีกระบวนการตรวจสอบความเค้น และการโก่งไม่ให้เกินค่าที่ยอมรับได้ มีขั้นตอนในการปรับเสริมเหล็กเพื่อหลีกเลี่ยงค่าความเค้นที่มีความเข้มข้นสูง มีการตรวจสอบการวิบัติเฉพาะที่ มีการทดสอบเพื่อยืนยันความสามารถและพฤติกรรมในการรับแรงกระทำ ตลอดจนหาสัดส่วนความปลอดภัยของชิ้นส่วนคอนกรีตเสริมเหล็ก จนได้ต้นแบบคานคอนกรีตเสริมเหล็กที่ประหยัดวัสดุคอนกรีตอย่างน้อย 20% ช่วยให้น้ำหนักในการขนส่งลดลง คานที่ได้สามารถรับน้ำหนักบรรทุกได้ตามข้อกำหนดทางวิศวกรรม และพบว่า น้ำหนักรวมของคานสามารถลดลงได้ประมาณ 40% ขณะที่มีค่าการโก่งอยู่ในเกณฑ์มาตรฐาน จากการทดสอบยังพบว่า คานสามารถรับน้ำหนักสูงกว่าน้ำหนักบรรทุกใช้งานกว่า 3 เท่าก่อนเกิดการแตกร้าว ทำให้สามารถมั่นใจในความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุกส่วนเกินของคาน นอกจากนั้นยังพบอีกว่า คานที่ออกแบบโดยเทคโนโลยีทอพอโลยีเหมาะที่สุด มีพฤติกรรมในการรับแรงแบบประกอบ คือมีการรับแรงในลักษณะ คาน โครงโค้ง และ โครงถัก ไปพร้อมกัน โดยสรุปอาจกล่าวได้ว่า สามารถใช้เทคโนโลยีทอพอโลยีเหมาะที่สุดนี้ ในการออกแบบคานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีความปลอดภัย เป็นไปตามข้อกำหนดและเกณฑ์การออกแบบทางวิศวกรรม

กระบวนการออกแบบชิ้นส่วนคอนกรีตด้วยเทคโนโลยีทอพอโลยีเหมาะที่สุดนี้ได้ยื่นจดสิทธิบัตรแล้ว

ขอขอบคุณที่ท่านเข้ามาอ่านบทความวิจัยนี้ และขอความกรุณาสละเวลาตอบแบบสอบถามการให้บริการข้อมูล เพื่อการปรับปรุงต่อไปด้วย จะขอบคุณยิ่ง

คลิกที่นี่เพื่อตอบแบบสอบถาม—> https://goo.gl/forms/hcBXc1080pJmdUmF3