การออกแบบโครงสร้าง

การออกแบบโครงสร้าง

 

   การออกแบบโครงสร้างได้มีจุดเริ่มต้นขึ้นเมื่อมนุษย์พยายามจะก่อสร้างสิ่งต่างๆเมื่อหลายพันปีก่อน สิ่งปลูกสร้างในยุคโบราณที่ยังไม่มีการวิเคราะห์โครงสร้างอย่างในปัจจุบันใช้วิธีวางหินซ้อนกัน ซึ่งหินเป็นวัสดุที่รับแรงอัดได้สูง โดยออกแบบให้หินก้อนล่างรับน้ำหนักก้อนบนได้ซ้อนทับกันไปเรื่อยๆ ต่อมาจึงเริ่มมีการคิดค้นโครงสร้างในรูปแบบโค้ง(arch) ในการก่อสร้างสะพาน ทางระบายน้ำ และอาคารต่างๆ การวิเคราะห์และออกแบบโครงสร้างเริ่มเป็นรูปเป็นร่างมากขึ้นในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรม นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรคิดค้นทฤษฏีต่างๆและพัฒนาเรื่อยมาจนถึงยุคปัจจุบันประเทศต่างๆได้มีการเขียนมาตราฐานและข้อกำหนดเชิงวิศวกรรม (Standard Code) เพื่อให้วิศวกรในท้องที่นั้นๆ ออกแบบและวิเคราะห์โครงสร้างได้อย่างถูกต้องตามมาตราฐานที่กำหนดขึ้น

 

Arch Bridge - Pont Du Gard
สะพานส่งน้ำสมัยโบราณ Pont Du Gard - France
 

ในส่วนของประเทศไทยปัจจุบันมาตราฐานและข้อกำหนดที่วิศวกรโครงสร้างใช้

  • มาตรฐานสำหรับออกแบบอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก (ว.ส.ท.)
  • มาตรฐานสำหรับอาคารเหล็กรูปพรรณ (ว.ส.ท.)
  • พรบ. , กฎกระทรวง ต่างๆ
  • มาตรางฐานต่างประเทศ เช่น ACI, AISC, EUROCODE เป็นต้น
ขั้นตอนการออกแบบโครงสร้าง
  1. กำหนดเกณฑ์ในการออกแบบโครงสร้าง (Design Criteria)
  2. สร้างแบบจำลองโมเดลวิเคราะห์โครงสร้าง
  3. คำนวณแรงกระทำต่อโครงสร้าง
  4. เลือกวัสดุและหน้าตัดโดยประมาณ
  5. วิเคราะห์โครงสร้างและตรวจสอบแรงภายในชิ้นส่วนที่เกิดขึ้น
  6. เลือกวัสดุและขนาดให้สามารถรับแรงที่เกิดขึ้น
  7. วิเคราะห์ซ้ำอีกครั้ง
  8. ตรวจสอบผลลัพธ์ที่ได้ พร้อมกับค่าหน่วยแรงที่ยอมรับได้ และค่าการเสียรูปหรือการเคลื่อนตัว
  9. ออกแบบชิ้นส่วนองค์อาคาร และรายละเอียดต่างๆให้ครบถ้วน

เทคโนโลยีที่ใช้ในการออกแบบโครงสร้าง

การออกแบบโครงสร้างในปัจจุบันใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัยเพื่อเพิ่มความแม่นยำและประสิทธิภาพ เช่น:

  • CAD (Computer-Aided Design): การใช้ซอฟต์แวร์เพื่อสร้างแบบแปลนและโมเดล 3 มิติ
  • BIM (Building Information Modeling): การสร้างและจัดการข้อมูลของอาคารในรูปแบบดิจิทัล
  • Finite Element Analysis (FEA): การวิเคราะห์เชิงตัวเลขเพื่อคำนวณความเครียดและแรงต่างๆ ในโครงสร้าง

การใช้ซอฟต์แวร์ในงานออกแบบโครงสร้าง

ซอฟต์แวร์ที่นิยมใช้ในการออกแบบโครงสร้างมีหลายประเภท เช่น:

  • AutoCAD: สำหรับการสร้างแบบแปลน 2 มิติ และ 3 มิติ
  • Revit: สำหรับการออกแบบโดยใช้เทคโนโลยี BIM
  • SAP2000: สำหรับการวิเคราะห์และออกแบบโครงสร้าง
ความสำคัญของการออกแบบโครงสร้างที่ดี

การออกแบบโครงสร้างที่ดีมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยและความมั่นคงของสิ่งก่อสร้าง:

  • ความปลอดภัย: การออกแบบที่ถูกต้องช่วยป้องกันการเกิดอุบัติเหตุและความเสียหาย
  • ความทนทาน: โครงสร้างที่ออกแบบมาอย่างดีจะมีอายุการใช้งานยาวนานและทนทานต่อสภาพแวดล้อม
  • ประหยัดต้นทุน: การออกแบบที่มีประสิทธิภาพสามารถลดต้นทุนการก่อสร้างและการบำรุงรักษาได้
วิศวกรโครงสร้าง

     ตามกฎกระทรวง “กำหนดสาขาวิชาชีพวิศวกรรมและวิชาชีพวิศวกรรมควบคุม” พ.ศ. 2565 ได้ระบุลักษณะและประเภทอาคารต่างๆที่ต้องมีวิศวกรโยธาออกแบบและควบคุมงานดังนี้

อ้างอิง https://coe.or.th/pro-law/13126/

(๑) อาคารที่มีความสูงตั้งแต่ ๓ ชั้นขึ้นไป โครงสร้างของอาคารที่ชั้นใดชั้นหนึ่งมีความสูง

ตั้งแต่ ๔ เมตรขึ้นไป อาคารที่มีระยะห่างระหว่างศูนย์กลางเสาหรือสิ่งรองรับอื่นตั้งแต่ ๕ เมตรขึ้นไป

หรือองค์อาคารยื่นจากขอบนอกของที่รองรับตั้งแต่ ๒ เมตรขึ้นไป

(๒) อาคารสาธารณะตามกฎหมายว่าด้วยการควบคุมอาคารทุกขนาด

(๓) อาคารตามประเภทที่กำหนดในกฎกระทรวงว่าด้วยเรื่องการรับน้ำหนัก ความต้านทาน

ความคงทนของอาคาร และพื้นดินที่รองรับอาคารในการต้านทานแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว

(๔) อาคารที่มีพื้นที่รวมกันตั้งแต่ ๑๕๐ ตารางเมตรขึ้นไป ซึ่งอยู่บนพื้นที่เชิงลาดที่มี

ความลาดตั้งแต่ ๓๕ องศาขึ้นไป

(๕) คลังสินค้า ไซโล ห้องเย็น ยุ้งฉาง หรือศูนย์กระจายสินค้า ที่มีความจุตั้งแต่

๑๐๐ ลูกบาศก์เมตรขึ้นไป

(๖) อัฒจันทร์ที่มีพื้นที่ตั้งแต่ ๑,๐๐๐ ตารางเมตรขึ้นไป หรือที่มีส่วนใดส่วนหนึ่งของ

พื้นอัฒจันทร์สูงจากระดับฐานหรือพื้นดินที่ก่อสร้างตั้งแต่ ๒.๕๐ เมตรขึ้นไป

(๗) ท่าเทียบเรือหรืออู่เรือสำหรับเรือที่มีระวางขับน้ำตั้งแต่ ๕๐ เมตริกตันขึ้นไป

(๘) เขื่อน ฝาย หรืออาคารชลประทานประเภทบังคับน้ำ ที่มีความสูงตั้งแต่ ๑.๕๐ เมตรขึ้นไป

(๙) อุโมงค์ส่งน้ำ ท่อส่งน้ำ ท่อระบายนํ้า หรือช่องระบายน้ำ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน

ตั้งแต่ ๐.๘๐ เมตรขึ้นไป หรือที่มีพื้นที่หน้าตัดตั้งแต่ ๐.๕๐ ตารางเมตรขึ้นไป หรือที่มีอัตราการไหล

ของน้ำตั้งแต่ ๑ ลูกบาศก์เมตรต่อวินาทีขึ้นไป

(๑๐) ระบบชลประทานหรือระบบระบายน้ำ ที่มีพื้นที่ตั้งแต่ ๕๐๐ ไร่ ต่อโครงการขึ้นไป

(๑๑) งานวางแนวและกำหนดระดับของทางขนส่งในระบบราง ทางรถสาธารณะ ทางหลวง

ทางสาธารณะ หรือทางวิ่ง ทางขับ หรือลานจอดของสนามบิน ทุกขนาด

(๑๒) งานเสริมความมั่นคงแข็งแรงของโครงสร้างหรือฐานรากทุกขนาด

(๑๓) งานยกหรือเคลื่อนย้ายอาคารทุกประเภทที่มีน้ำหนักรวมของอาคารตั้งแต่ ๕๐ เมตริกตันขึ้นไป

หรือมีพื้นที่ตั้งแต่ ๑๕๐ ตารางเมตรขึ้นไป

(๑๔) งานต่อเติม รื้อถอน หรือดัดแปลงอาคารทุกประเภท ที่ทำให้สัดส่วนของอาคารผิดไป

จากแบบแปลนหรือรายการประกอบแบบที่ได้รับอนุญาตเกินร้อยละห้าของพื้นที่อาคารนั้น หรือเป็น

การเพิ่มน้ำหนักให้แก่โครงสร้างของอาคารส่วนหนึ่งส่วนใดเกินร้อยละสิบ

(๑๕) งานขุดดินที่มีความลึกจากระดับพื้นดินมากกว่า ๓ เมตร หรือพื้นที่ปากบ่อดินมากกว่า

๑๐,๐๐๐ ตารางเมตร

(๑๖) งานถมดินที่มีพื้นที่ของเนินดินติดต่อเป็นผืนเดียวกันมากกว่า ๒,๐๐๐ ตารางเมตร และ

มีความสูงของเนินดินตั้งแต่ ๒ เมตร นับจากระดับที่ดินต่างเจ้าของที่อยู่ข้างเคียง

(๑๗) โครงสร้างที่มีลักษณะเป็นหอ ปล่อง หรือศาสนวัตถุ เช่น หอถังน้ำ หอกระเช้าไฟฟ้า

อนุสาวรีย์ พระพุทธรูป หรือเจดีย์ ที่มีความสูงตั้งแต่ ๖ เมตรขึ้นไป

(๑๘) โครงสร้างสำหรับใช้ในการรับส่งหรือติดตั้งอุปกรณ์รับส่งระบบโทรคมนาคมหรือเสาไฟฟ้า

ที่มีความสูงจากระดับฐานของโครงสร้างตั้งแต่ ๒๕ เมตรขึ้นไป หรือที่มีน้ำหนักตั้งแต่ ๒๐๐ กิโลกรัมขึ้นไป

(๑๙) โครงสร้างสะพานทุกประเภทที่มีระยะห่างระหว่างศูนย์กลางเสาหรือตอม่อช่วงใดช่วงหนึ่ง

ยาวตั้งแต่ ๑๐ เมตรขึ้นไป

(๒๐) โครงสร้างใต้ดิน อุโมงค์ สิ่งก่อสร้างชั่วคราวที่อยู่ใต้ดิน โครงสร้างกันดิน คันดินป้องกันน้ำ

คลองส่งน้ำ หรือคลองระบายน้ำ ที่มีความสูงหรือความลึกตั้งแต่ ๑.๕๐ เมตรขึ้นไป

(๒๑) โครงสร้างสำหรับทางขนส่งในระบบราง ทางรถสาธารณะ ทางหลวง ทางสาธารณะ

ทางวิ่ง ทางขับ หรือลานจอดของสนามบิน ทุกขนาด

(๒๒) โครงสร้างเก็บกักของไหล เช่น ถังเก็บน้ำ ถังเก็บน้ำมัน หรือสระว่ายน้ำ ที่มีความจุ

ตั้งแต่ ๕๐ ลูกบาศก์เมตรขึ้นไป

(๒๓) โครงสร้างที่เป็นคาน เสา พื้น กำแพง ผนัง หรือบันได ที่ใช้รับน้ำหนัก ประกอบด้วย

คอนกรีตหล่อสำเร็จหรือคอนกรีตอัดแรงหล่อสำเร็จ ทุกขนาด

(๒๔) โครงสร้างรองรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ ๐.๓๐ เมตรขึ้นไป หรือพื้นที่หน้าตัด

ของทุกท่อรวมกันตั้งแต่ ๐.๑๐ ตารางเมตรขึ้นไป

(๒๕) โครงสร้างรองรับหรือติดตั้งเครื่องเล่นที่เคลื่อนที่ได้โดยมีความเร็วตั้งแต่ ๖ กิโลเมตร

ต่อชั่วโมงขึ้นไป หรือมีความสูงจากระดับพื้นที่ตั้งของเครื่องเล่นถึงระดับพื้นที่สูงสุดที่ผู้เล่นเครื่องเล่น

ขึ้นไปเล่นตั้งแต่ ๒.๕๐ เมตรขึ้นไป หรือมีส่วนที่ต้องใช้น้ำมีความลึกของระดับน้ำตั้งแต่ ๐.๘๐ เมตรขึ้นไป

(๒๖) โครงสร้างของปั้นจั่นหอสูงหรือเดอริกเครน ทุกขนาด

(๒๗) ป้ายหรือสิ่งที่สร้างขึ้นสำหรับติดหรือตั้งป้ายที่มีพื้นที่ตั้งแต่ ๕๐ ตารางเมตรขึ้นไป และ

มีความสูงจากพื้นดินตั้งแต่ ๑๕ เมตรขึ้นไป หรือป้ายหรือสิ่งที่สร้างขึ้นสำหรับติดหรือตั้งป้ายที่มีพื้นที่

ตั้งแต่ ๒๕ ตารางเมตรขึ้นไป ที่ติดตั้งอยู่บนหลังคา ดาดฟ้า หรือกันสาด หรือที่ติดกับส่วนใดส่วนหนึ่ง

ของอาคาร

(๒๘) เสาเข็มที่มีความยาวตั้งแต่ ๖ เมตรขึ้นไป หรือที่รับน้ำหนักบรรทุกปลอดภัยตั้งแต่

๓ เมตริกตันขึ้นไป

(๒๙) นั่งร้านหรือค้ำยัน ที่มีความสูงตั้งแต่ ๔ เมตรขึ้นไป

(๓๐) แบบหล่อคอนกรีตและโครงสร้างรองรับแบบหล่อคอนกรีตสำหรับ

(ก) เสา ผนัง หรือกำแพง ที่มีความสูงตั้งแต่ ๔ เมตรขึ้นไป

(ข) คานหรือแผ่นพื้น ที่มีระยะห่างระหว่างศูนย์กลางเสาหรือสิ่งรองรับอื่นตั้งแต่

๕ เมตรขึ้นไป หรือที่มีความสูงตั้งแต่ ๓ เมตรขึ้นไป

(ค) ฐานรองรับน้ำหนักที่มีความสูงตั้งแต่ ๓ เมตรขึ้นไป

สรุป

การออกแบบโครงสร้างเป็นขั้นตอนที่สำคัญและซับซ้อนที่ต้องการความรู้ ความชำนาญ และเทคโนโลยีที่ทันสมัย เพื่อให้ได้โครงสร้างที่มั่นคง ปลอดภัย และยั่งยืน การมีความเข้าใจในขั้นตอนและหลักการต่างๆ จะช่วยให้สามารถออกแบบโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพและตอบสนองต่อความต้องการของผู้ใช้งานได้อย่างดี หากท่านกำลังหาบริษัทออกแบบ CVC ยินดีให้บริการให้คำปรึกษาและออกแบบงานโครงสร้างทุกประเภท

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *