หลังคาโดมตึกสตางค์ มงคลสุข: การวิเคราะห์แรงในโครงสร้าง

Abstract

บทความนี้ได้นำเสนอการวิเคราะห์แรงของหลังคาโดมตึกอาคารสตางค์ มงคลสุข เนื่องในวาระครบรอบ ๕๐ ปีของคณะวิศวกรรมศาสตร์ และได้รับพระราชทานรางวัลอาคารอนุรักษ์ศิลปะ สถาปัตยกรรมดีเด่นประจำปี ๒๕๕๙ จากสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี โดยสมาคมสถาปนิกสยามในพระบรมราชูปถัมภ์ ได้วิเคราะห์เชิงวิศวกรรมของแรง โมเมนต์ และการเคลื่อนตัวของหลังคาโดมคอนกรีตฐานสี่เหลี่ยม บนโครงสร้างเหล็ก โดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ด้วยโปรแกรมชื่อ COMSOL Multiphysics ได้จำลองเอลิเมนต์พื้นบาง สำหรับหลังคาโดมคอนกรีตเสริมเหล็ก และ เอลิเมนต์คาน สำหรับโครงสร้างเหล็ก ด้วยกรณีสเตติกส์และลิเนยี ร์อิลาสติกส์ ผลจากการวิเคราะห์พบว่า ค่าของแรงที่กระจายไปตามท่อเหล็ก ต่าง ๆ เนื่องจากน้ำหนักของหลังคาโดม ๑๗๓,๘๓๐ นิวตัน ต่อพื้นที่ ๑๐ x ๑๐ ตารางเมตร เป็นแรงดึง และแรงกด มีแรงดึงสูงสุด มีค่า ๑๗,๘๗๓ นิวตัน และแรงกดสูงสุด - ๑๗๓,๘๓๐ นิวตัน มีค่าแรงเฉือนและโมเมนต์น้อยมาก สรุปผลของจากน้ำหนักของหลังคาโดม ๑๗๓,๘๓๐ นิวตัน ต่อพื้นที่ ๑๐ x ๑๐ ตารางเมตร ได้กระจายไปตามท่อเหล็กต่าง ๆ ที่มีอิทธิผลมาก คือ เป็นแรงดึง และแรงกด ได้ยกกรณีการเคลื่อนตัวของอาคารของภาควิชาวิศวกรรมเหมืองแร่ ซึ่งสร้างแยกออกจากตึกใหญ่ เป็นอาคาร ขนาดพื้นที่ ๔๐ x ๔๐ ตารางเมตร มีค่าเคลื่อนตัวต่ำลงของหลังคาในแนวดิ่งมีค่า ระหว่าง -๐.๐๐๒๘ ถึง -๐.๐๐๓๖ เมตร แทบจะเป็นพื้นหลังคาที่ราบเรียบมาก มีความต่างระดับมากสุดเพียง ๐.๐๐๐๘ เมตร จากบริเวณขอบและกึ่งกลางหลังคา และค่าการเคลื่อนตัวต่ำลงของโครงสร้างเหล็กในแนวดิ่ง มีค่า ระหว่าง -๐.๐๐๐๓๒๕ ถึง -๐.๐๐๓๘ เมตร และในลักษณะเดียวกัน หลังคาโดมคอนกรีตของตึกสตางค์ มงคลสุข ๑๕๐ x ๑๕๐ ตารางเมตร มีพฤติกรรมของการรับแรงและการเคลื่อนตัวเช่นเดียวกัน