Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Application of optimization method for shallow foundation design
Year (A.D.)
2018
Document Type
Thesis
First Advisor
บุญชัย อุกฤษฏชน
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Civil Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมโยธา)
Degree Name
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
วิศวกรรมโยธา
DOI
10.58837/CHULA.THE.2018.1223
Abstract
งานวิจัยนี้นำเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และพารามิเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้วิธีหาค่าเหมาะสมที่สุดกับปัญหาการออกแบบฐานรากตื้น โดยแบ่งออกเป็น 2 ปัญหา ได้แก่ 1) ปัญหาการออกแบบฐานรากเดี่ยวรับแรงในแนวแกนดิ่ง แรงในแนวแกนราบ โมเมนต์ดัด และโมเมนต์บิด ตามข้อกำหนดการออกแบบฐานรากของ DAS (2016) และ มาตรฐานการออกแบบคอนกรีตเสริมเหล็ก ACI318-14 2) ปัญหารูปแบบการจัดวางน้ำหนักบรรทุกที่ทำให้เกิดค่าแรงวิกฤตสำหรับคานบนฐานรากยืดหยุ่นที่มีสัมประสิทธิ์ต้านทานแรงกดของชั้นดินไม่คงที่ ปัญหาฐานรากเดี่ยวมีวัตถุประสงค์เพื่อหาขนาดของฐานรากและปริมาณการเสริมเหล็กให้มีราคาวัสดุที่ต่ำที่สุดและยังสามารถรับน้ำหนักบรรทุกได้ตามที่มาตฐานกำหนดไว้อย่างปลอดภัย และสำหรับปัญหาคานบนฐานรากยืดหยุ่นมีวัตถุประสงค์เพื่อหารูปแบบการวางตัวของน้ำหนักบรรทุก (Load Pattern) ที่ทำให้เกิดโมเมนต์ดัดและแรงเฉือนวิกฤตสูงสุดเพื่อนำไปใช้ในการออกแบบเหล็กเสริมต่อไป ในการเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการหาคำตอบที่ดีที่สุดได้ศึกษาจากวิธีหาค่าเหมาะสมที่สุดทั้งหมด 6 วิธี ประกอบด้วย อัลกอริทึมสำเร็จรูปในโปรแกรมแมทแลป จำนวน 2 อัลกอริทึม ได้แก่ fmincon, Pattern search และวิธีหาค่าเหมาะสมที่สุดแบบเมตาฮิวริสติก จำนวน 4 อัลกอริทึม ได้แก่ วิธีหาค่าเหมาะสมแบบกลุ่มอนุภาค วิธีหาค่าเหมาะสมที่สุดแบบหิ่งห้อย วิธีหาค่าเหมาะสมที่สุดแบบนกกาเหว่า และวิธีหาค่าเหมาะสมที่สุดด้วยระบบอาณาจักรมด จากการเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการประยุกต์ใช้วิธีการหาค่าที่ดีที่สุดร่วมกับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ผู้วิจัยได้พัฒนาขึ้น พบว่าวิธีหาค่าเหมาะสมที่สุดแบบนกกาเหว่าเป็นวิธีที่สามารถหาคำตอบได้ดีที่สุดและพบว่าวิธีหาค่าเหมาะสมที่สุดแบบอาณาจักรมดเป็นวิธีที่สามารถหาคำตอบได้โดยใช้เวลาประมวลผลน้อยที่สุด
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
This research presents the mathematical model and the suitable parameters for the optimization of shallow foundation design which consists of 2 problems. The first problem is an optimum design of isolated footing subjected to axial load, horizontal load, bending moment, and torsional moment following DAS (2016) and ACI318M-14. Another problem is the load optimization of beam on non-homogeneous elastic foundation. The objective of isolated footing is to minimize the cost of material including footing concrete and amount of steel reinforcement while the objective of the second problem is to find the critical load pattern for maximizing bending moment and shear force in the beam. In this research, two MATLABs built-in function (fmincon and pattern search) and four metaheuristic algorithms (Particle Swarm optimization, Firefly Algorithm, Cuckoo search, and Ant colony optimization) are chosen for the optimum design of the shallow foundation. The study found that the optimization method can be effectively applied to the shallow foundation design. The results show that Cuckoo search algorithm is the most competitive algorithm while the Ant colony optimization provides the fastest calculation time.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
บุนนาค, อดุลพัฒน์, "การประยุกต์ใช้วิธีการหาค่าเหมาะสมที่สุดสำหรับการออกแบบฐานรากตื้น" (2018). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 3354.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/3354