วิศวกรรมโครงสร้าง

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

วิศวกรรมโครงสร้าง (อังกฤษ: Structural engineering) เป็นสาขาหนึ่งของวิศวกรรม ซึ่งเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์หน่วยแรงที่เกิดขึ้นในวัสดุ อาคาร เครื่องจักรกล ยานพาหนะ อากาศยาน หรือแม้แต่ยานอวกาศ

แต่ในประเทศไทย เมื่อกล่าวถึงวิศวกรรมโครงสร้าง มักจะเข้าใจว่าเป็นวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ คำนวณ ออกแบบอาคารและสิ่งก่อสร้าง เท่านั้น โดยวิศวกรรมโครงสร้างที่วิเคราะห์ ออกแบบในด้านเครื่องกล หรือสิ่งอื่น ๆ มักจะเรียกแยกไปตามวิศวกรรมสาขานั้น ๆ เช่น วิศวกรรมยานยนต์ วิศวกรรมอากาศยาน เป็นต้น

การวิเคราะห์โครงสร้าง[แก้]

การวิเคราะห์ใด ๆ ในงานวิศวกรรมโครงสร้าง จะแบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ

  • การวิเคราะห์แรงภายนอกที่กระทำกับ ชิ้นส่วน อาคารนั้น ๆ ที่ทำให้เกิด แรงดึง แรงอัด แรงเฉือน แรงบิด และโมเมนต์ดัด
  • การวิเคราะห์แรงภายในที่เกิดขึ้นภายในวัสดุ ที่ถูกกระทำจากแรงภายนอก ที่ทำให้เกิดความเค้น (Stress) และความเครียด (Strain) รวมไปถึงการเสียรูป และการแอ่นตัว (Deflection) ของชิ้นส่วน
  • การวิเคราะห์การเคลื่อนตัวของชิ้นส่วน เช่นการเสียรูป และการแอ่นตัว (Deflection) ของชิ้นส่วน

ขั้นตอนในการวิเคราะห์โครงสร้าง[แก้]

  1. สร้างแบบจำลอง
  2. คำนวณแรงที่กระทำภายนอก
  3. เลือกวัสดุและหน้าตัดโดยประมาณ
  4. วิเคราะห์แรงที่เกิดขึ้น
  5. เลือกวัสดุและขนาดให้สามารถรับแรงที่เกิดขึ้น
  6. วิเคราะห์ซ้ำอีกครั้ง
  7. ตรวจสอบผลลัพธ์ที่ได้ พร้อมกับค่าหน่วยแรงที่ยอมรับได้ และค่าการเสียรูปหรือการเคลื่อนตัว

หลักพื้นฐานในการวิเคราะห์โครงสร้าง[แก้]

  • สมการหลักในการวิเคราะห์โครงสร้าง คือ สมการความสมดุล (Statically Equilibrium)
    • ผลรวมแรงในแนวราบ = 0
    • ผลรวมแรงในแนวดิ่ง = 0
    • ผลรวมโมเมนต์ดัด = 0
  • เสถียรภาพของโครงสร้าง (Structural Stability)
  • ดีเทอร์มิเนซี่สถิตของโครงสร้าง (Statically Determinacy)
    • โครงสร้างประเภทดีเทอร์มิเนททางสถิต (Determinate) หมายถึงโครงสร้างที่สามารถวิเคราะห์ได้ด้วยสมการสมดุลสถิตของโครงสร้าง
    • โครงสร้างอินดีเทอร์มิเนท (Indeterminate) คือโครงสร้างที่ไม่สามารถวิเคราะห์ได้ด้วยสมการสมดุลตามลำพัง

ทฤษฎีในการวิเคราะห์กำลังของวัสดุ[แก้]

  • ทฤษฎีหน่วยแรงใช้งาน (Working Stress) จะพิจารณาจากความเค้นคราก (Yield Stress) คือขีดกำหนดสูงสุดของความยืดหยุ่นของวัสดุ
  • ทฤษฎีกำลังประลัย (Ultimate Strength) จะพิจารณาจากกำลังประลัย (Ultimate Strength) คือขีดความสามารถสูงสุดของวัสดุ

อ้างอิง[แก้]