8XLANE - บ้านประหยัดพลังงาน 1 ชั้น

INTRODUCTION OF
ENERGY-EFFICIENT HOME

การประยกุ ตใชโปรแกรมคอมพิวเตอร
ในงานวิศวกรรมโครงสราง
ดว ยโปรแกรม CSI SAP2000

บานประหยดั พลังงาน 1 ช้ัน

Asst. Prof. Dr. Theerawat Sinsiri
Dr. Aphai Chapirom
Mr. Hanny Chandra Pratama

INTRODUCTION OF
ENERGY-EFFICIENT HOME

การประยกุ ตใชโปรแกรมคอมพิวเตอร
ในงานวิศวกรรมโครงสราง
ดว ยโปรแกรม CSI SAP2000

บานประหยดั พลังงาน 1 ช้ัน

Asst. Prof. Dr. Theerawat Sinsiri
Dr. Aphai Chapirom
Mr. Hanny Chandra Pratama

คูม่ ือ การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ ในงานวศิ วกรรมโครงสรา้ ง (บ้านประหยัดพลังงาน 1 ชนั้ )

โดย วศ.ดร. อภยั ชาภิรมย์
ลขิ สิทธ์ขิ องผูแ้ ต่ง และ ศูนย์วิจัย SIE-CON สาขาวิศวกรรมโยธา มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยสี รุ นารี
พิมพ์ : คร้ังท่ี 1

เมษายน 2563

ผจู้ ัดทำ : วศ.ดร. อภยั ชาภิรมย์
พสิ ูจน์อักษร : วศ.ดร. อภัย ชาภริ มย์
ผูอ้ อกแบบปก : Hanny Chandra Pratama
พิมพ์ที่ : บรษิ ทั อนิ ฟินนิต้ีคอนสตรัคช่นั จำกัด
ควบคมุ และจัดพิมพ์โดย : บรษิ ัท อินฟนิ นติ คี้ อนสตรัคช่นั จำกดั

ข้อมลู ทางบรรณานกุ รมของหอสมุดแห่งชาติ
ISBN : 978-616-568-442-2

หมายเหตุ

- เอกสารคมู่ ือนีใ้ ช้ประกอบการอบรมท่ี ศูนย์วิจัยนวัตกรรมวสั ดุก่อสร้างอนุรักษพ์ ลังงานและสงิ่ แวดล้อมอยา่ ง
ยั่งยืน (SIE-CON) สาขาวศิ วกรรมโยธา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสรุ นารี

- ทา่ นสามารถเขา้ ไปเยี่ยมชมได้ท่ี www.siecon-sut.com หรือ Page Facebook : SUT Cell Crete

คำนำ

การออกแบบบ้านประหยัดพลังงาน เป็นเรื่องที่ได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในปัจจุบัน
หนงั สือเลม่ น้ี ได้เรียบเรยี งเนอื้ หาการออกแบบบ้านประหยัดพลงั งานกบั นวัตกรรมด้านโครงสร้าง มา
ผสมผสาน เข้าด้วยกัน พร้อมเทคนิค ประสบการณ์ทำงานจริงของผู้เขียน ในฐานะของวิศวกร
ออกแบบโครงสร้างกว่า 10 ปี โดยได้นำโปรแกรมคอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้ในงานวิศวกรรม
โครงสร้าง โดยการจำลององค์อาคารแบบ 2 มิติ 3 มิติ สามารถตรวจสอบ เสถียรภาพของโครงสร้าง
ค่าแรงภายในต่าง ๆ ได้อย่างมีประสิทธภิ าพ แต่อย่างใดนั้นผู้ใช้โปรแกรมวิเคราะห์โครงสร้าง ต้องมี
ความรู้ ความเข้าใจ ในขอ้ กำหนดของโปรแกรมเป็นอย่างดี และสามารถตรวจสอบ ตรวจทานผลลัพธ์
ทไ่ี ดจ้ ากโปรแกรมอยา่ งมปี ระสิทธิภาพตามหลกั 4SIS

SAP2000 เป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ด้านการวิเคราะห์โครงสร้างและออกแบบ
คอนกรีต-เหล็ก กว่า 30 ปี ที่โปรแกรม SAP2000 มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และมีผู้ใช้กันทั่วโลก
เน่อื งจากโปรแกรม SAP2000 มจี ุดเด่น สามารถสร้างโมเดลไดห้ ลากหลาย มเี คร่ืองมือรองรบั การวาด
โมเดลอย่างรวดเร็ว ฟังก์ชั่นการออกแบบตามมาตรฐานสากลครอบคลุมทั่วโลก การรองรับการ
วเิ คราะหแ์ รงลม แรงแผ่นดนิ ไหว และสามารถทำงานรว่ มกับโปรแกรมอื่น ๆ ไดเ้ ปน็ อยา่ งดี เน้ือหาใน
เล่มนี้จะการกล่าวถึง นวัตกรรมหลังคาคอนกรีตเบาเซลล์กรีต มาใช้ในงานออกแบบและใช้งานจริง
เพื่อเป็นแนวทางให้ผู้เรียน ผู้สนใจ และวิศวกรออกแบบโครงสรา้ ง ได้นำไปประยุกต์ใช้ในการพัฒนา
วิชาชีพ ผู้เขียนหวังว่าหนังสือเล่มนี้คงมีประโยชน์ต่อผู้อ่าน ทุก ๆ ท่าน ไม่มากก็น้อย หากมีความ
ผิดพลาด หรือความไม่รู่ ไม่เข้าใจของผู้เขียน ผู้เขียนมีความยินดีน้อมรับคำแนะนำต่าง ๆ ที่เป็น
ประโยชนจ์ ากผู้อ่านท่ีจะแจ้งให้ผ้เู ขยี นทราบ โดยสามารถติดตอ่ ผูเ้ ขียนไดท้ างจดหมายอิเลก็ ทรอนิกส์ที่
aphai2010@gmail.com จะได้นำไปพัฒนาและแก้ไข ให้หนังสือเล่มนี้ให้มีคุณภาพและประโยชน์
ตอ่ ไป

วศ.ดร.อภัย ชาภิรมย์
สามัญวิศวกร/นกั วิจัย
เลขานกุ ารศูนยว์ ิจัย SIE-CON สาขาวิศวกรรมโยธา
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสรุ นารี

สารบญั

คำนำ i
สารบญั
1 Introduction of Energy-Efficient Home ii

1.1 What does the energy-efficient home mean? 1
1.2 Aspects of energy-efficient home design 1
1.3 Criteria of 5’s star energy-efficient home in Thailand 2
1.4 Design of energy-efficient home 7
1.5 Energy calculation through Building Energy Code (BEC) 9
15
2 บทนำ 4SIS
23
2.1 แนวคิดวศิ วกรออกแบบโครงสรา้ งในยุค 5G 23
2.2 ร้จู กั โปรแกรมวิเคราะหแ์ ละออกแบบโครงสร้าง 25
2.3 โปรแกรมวิเคราะหแ์ ละออกแบบโครงสร้างคา่ ย CSI 25

3 แนะนำโปรแกรม CSI SAP2000 27
27
3.1 หลักการใช้โปรแกรมด้าน FEM 30
3.2 คณุ สมบัติเดน่ ของโปรแกรม SAP2000 38
3.3 ความต้องการคุณสมบตั ิเคร่อื งคอมพวิ เตอรใ์ นการ 39
3.4 การเปดิ -ปดิ -สรา้ งโมเดล 39
3.5 รู้จักส่วนประกอบหนา้ ตา่ ง SAP2000
44
4 การโมเดลวิเคราะห์โครงสรา้ ง ระบบ 2 มิติ 44
47
4.1 การวาดแบบจำลอง 53
4.2 การกำหนดวสั ดุ ขนาด นำ้ หนักบรรทุก
4.3 การตรวจสอบการวเิ คราะหเ์ ทยี บกบั รายคำนวณมือ 59
59
5 การโมเดลโครงสร้างบา้ นประหยัดพลังงาน 1 ชนั้ 62

5.1 เริ่มต้นกำหนดค่าพารามิเตอรต์ ่าง ๆ ท่ีสำคญั ในโปรแกรม SAP2000
5.1.1 การกำหนดคา่ วสั ดุที่ใช้(คอนกรตี ,เหลก็ )

5.1.2 การกำหนดคา่ วัสดุที่ใช้(คอนกรตี ,เหล็ก) 67
5.2 การปฎิบัตกิ ารจำลองโมเดลบ้านประหยัดพลังงาน 1 ชน้ั 67
93
6 การวเิ คราะหโ์ ครงสร้าง บ้านประหยดั พลงั งาน 1 ชน้ั 93
94
6.1 การประมวลผลแบบจำลอง 3 มิติ 101
6.2 การอ่านคา่ วเิ คราะหโ์ ครงสรา้ ง คาน เสา พืน้ 105
6.3 การอา่ นคา่ วิเคราะห์โครงสรา้ ง จดุ รองรบั 105
110
7 การออกแบบ บา้ นประหยัดพลงั งาน 1 ชัน้ 116
118
7.1 การเรมิ่ ตน้ การตง้ั คา่ โปรแกรมสำหรับการออกแบบ 122
7.2 การออกแบบคอนกรีตเสริมเหล็ก คาน 124
7.3 การออกแบบคอนกรีตเสรมิ เหลก็ เสา 131
7.4 การออกแบบคอนกรตี เสริมเหลก็ พน้ื
7.5 การจดั ทำรายงานการวเิ คราะห์โครงสร้างและออกแบบ 142
7.6 การออกแบบหลังคาคอนกรตี เบาเซลลก์ รีตประหยดั พลังงาน
168
ภาคผนวก Hand Calculation
แบบแปลนกอ่ สร้าง
บรรณานุกรม

Introduction of 1
Energy-Efficient Home

1.1 What does the energy-efficient home mean?

Energy efficient building design involves constructing or upgrading buildings that are
able to get the most work out of the energy that is supplied to them by taking steps to reduce
energy loss such as decreasing the loss of heat through the building envelope.

There are numerous ways to increase the energy efficiency of a building, and many
different parts of a building that can be improved to boost this value. Better insulation, more
efficient windows, doors, and skylights, as well as high-efficiency air conditioners and furnaces
can all contribute to a more efficient home by keeping warm air inside or outside the home.

Figure 1.1 Energy-efficient home percentage

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 1

Eng. Dr. Aphai Chapirom

Overall, there are numerous strategies to increase energy efficiency. These steps
include:

- Using proper amounts of insulation in the walls and roof, being sure to reference
regional standards

- Properly weatherizing the building using weather stripping and caulking
- Installing high quality windows that utilize low-e coatings and gas filling, while choosing

the glazing and window frame material that will be most beneficial in the environment
- Installing high-performance systems and appliances and evaluate their performance

over their life cycle
- Monitoring and verifying performance through energy audits to see where energy is

being wasted in a building and where it is most cost-effective to make improvements
through retrofitting
Overall, the general approach to achieving high efficiency buildings includes cutting
the energy demand of buildings, producing energy locally from renewable resources, and
sharing energy by creating buildings that generate a surplus of energy that can be fed back
into an advanced grid structure.

1.2 Aspects of energy-efficient home design

Energy efficient homes, has been a fast-growing trend in the world. Whether you are
selling a home or a just looking to update your existing home for increase energy savings,
or for more eco-friendly purposes, updating your home’s energy efficiency is a win-win.
Improving your home’s efficiency with features such as insulation, water heaters, high
efficiency heating and cooling equipment and even pool pumps, will help you:
• Save money on energy bills and may qualify for certain rebates.
• Increase the comfort level in your home with better air distribution and less noise.
• Create a healthier living environment as it prevents pollutants.
• Contribute to a cleaner environment by using less energy and increased efficiency of
energy production.

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 2

Eng. Dr. Aphai Chapirom

Figure 1.2 Energy-efficient home aspects

Several aspects that needs to meet the requirements of energy-efficient house are
described below,
a. Passive Solar Design

Passive solar design refers to the use of the sun’s energy for the heating and cooling
of living spaces. The building itself or some element of it takes advantage of natural energy
characteristics in its materials to absorb and radiate the heat created by exposure to the
sun. Passive systems are simple, have few moving parts and no mechanical systems, require
minimal maintenance and can decrease, or even eliminate, heating and cooling costs.

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 3

Eng. Dr. Aphai Chapirom

Figure 1.4 Windows opening to control solar direction

Major Components: Orientation, double glazed windows, window overhangs,
thermal storage walls roof, roof painting, Ventilation, evaporation, day lighting, construction
material etc. Designs depend on direction & intensity of Sun & wind, ambient temp.,
humidity etc. Different designs for different climatic zones.

b. Green Building Material
Green building materials are generally composed of renewable rather than

nonrenewable resources and are environmentally responsible because their impacts are
considered over the life of the product. In addition, green building materials generally result
in reduced maintenance and replacement costs over the life of the building, conserve
energy, and improve occupant health and productivity. Green building materials can be
selected by evaluating characteristics such as reused and recycled content, zero or low off-

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 4

Eng. Dr. Aphai Chapirom

gassing of harmful air emissions, zero or low toxicity, sustainably and rapidly renewable
harvested materials, high recyclability, durability, longevity, and local production.

Figure 1.5 Light Weight Cell Crete in SIE-CON Suranaree University of Technology

One of the green materials that have been developed by our research division in
Suranaree University of Technology is Light Weight Cell Crete. The Light Weight Cell Crete has
several advantages if used in a building, such as low thermal transfer, light weight material so
reduce the structure cost, faster to build, and mad from green material.

c. Air Circulation
One form of wind ventilation is called 'cross ventilation'. This involves wind entering

through a vent (or a window or door), and allowing air to flow directly through the house and
out through an opening on the other side of the home.

Figure 1.6 Cross Ventilation scheme

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 5

Eng. Dr. Aphai Chapirom

Knowing which way, the wind is likely to blow where you plan to build is a good way
to plan for effective cross ventilation. Likewise, the position and size of your vents, windows
and doors, as well as the path between the different sides of the house, make a big difference
to how effectively you can cross ventilate your home.

d. Water Systems
Water - often called the source of life - can be captured, stored, filtered, and reused.

It provides a valuable resource to be celebrated in the process of green building design.
According to Art Ludwig in Create an Oasis out of Greywater, only about 6% of the water
we use is for drinking. There is no need to use potable water for irrigation or sewage. The
Green Building Design course introduces methods of rainwater harvesting, grey water
systems, and living pools.

Figure 1.7 Water system to reuse water
The protection and conservation of water throughout the life of a building may be
accomplished by designing for dual plumbing that recycles water in toilet flushing or by using
water for washing of the cars. Waste-water may be minimized by utilizing water conserving
fixtures such as ultra-low flush toilets and low-flow shower heads. Bidets help eliminate the
use of toilet paper, reducing sewer traffic and increasing possibilities of re-using water on-site.
Point of use water treatment and heating improves both water quality and energy efficiency
while reducing the amount of water in circulation. The use of non-sewage and greywater for
on-site use such as site-irrigation will minimize demands on the local aquifer.

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 6

Eng. Dr. Aphai Chapirom

1.3 Criteria of 5’s star energy-efficient home in Thailand

House with 5-star rating is a project to label the efficiency of houses and buildings. To
increase the potential since the design process Selection of construction materials Including
the use of electrical equipment based on the concept of 4E
A. Eco Design

is a design that uses natural resources, including designs that consider the direction of
sunlight. The direction of wind - rain. Related to layout, the arrangement of living space
that is consistent with the topography and climate.
B. Envelope
is the selection of effective building frame materials. The building material frame is like a
shell that envelops the building. The use of effective materials to prevent heat into the
building will make the residents feel comfortable. Building frame materials such as
building walls, openings-drilled openings such as doors, windows, roofs, etc.
C. Electrical Equipment
is the selection of electrical equipment No. 5, with the energy-saving label No. 5 as a
project to show the efficiency of electrical appliances. That meets the standards of the
Ministry of Energy This will result in long-term energy saving, such as using air conditioners
Water heater, refrigerator, washing machine Etc. with the number 5 label
D. Energy Management is
energy management through innovation. Bringing technology to manage to increase the
efficiency of living to be able to control energy efficiency for example, choosing to use
LED bulbs can save more electricity than using chopsticks or incandescent bulbs. Bringing
solar energy to electric power etc.

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 7

Eng. Dr. Aphai Chapirom

Figure 1.7 Criteria 5 Star rating

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 8

Eng. Dr. Aphai Chapirom

1.4 Design of energy-efficient home

a. Background

Uncontrollable energy consumption in a house impacts on inefficiency energy house
and the cost of electricity. The aim of design proposal of energy-efficient home is to promote
the efficiency of cost, both of during construction or regular usage. By the use of energy-
efficient home, the user will get more benefit and more comfortable to stay in house.

Other reason also, the Thailand’s weather in summer can reach up to 42⁰ C. the high
peak of temperature will make people cannot be comfortable to stay inside the house if
without air-conditioner. On the other hand, the more usage of air conditioner the bigger also
cost of electricity. Therefore, energy-efficient home in Thailand must be provided.

b. Design Approach

With an aim to provide energy-efficient housing with the low price. The design that

will be approached provided for small family house in low up to medium income people.

The house is proposed with 36 m2 of area and included with the rooms listed

below,

- 1 Carport

- Living room = 9 m2

- 1st Bedroom = 9 m2

- 2nd Bedroom = 7.83 m2

- Kitchen = 4.83 m2

- Toilet = 2.8 m2

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 9

Eng. Dr. Aphai Chapirom

Figure 1.8 Plan of Energy Efficient Home

Figure 1.9 Green concept of the house

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 10

Eng. Dr. Aphai Chapirom

The concept that we proposed have several strength points:

- Eco Friendly Building Material
Wall and roof use green material (Cell Crete) that can reduce heat from the sun better
than normal wall or normal concrete. Besides, solar shading is used to cover the main
opening from direct sun. That can be reduce heat transfer inside the house and make
the house still in comfort temperature.

Figure 1.9 Perspective of the house
- LED Lighting

The use of LED lighting improves the indoor visual quality and minimize the cost of
electricity.

Figure 1.10 Comparison of common lighting VS LED

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 11

Eng. Dr. Aphai Chapirom

- Smart Energy Controller
Thermal transfer on the wall facade increase as the sun coming to the wall façade
directly. To reduce it, vegetations must cover the house from direct heat from the
sun. Therefore, direct sun will not entrance into the rooms. Besides that, there are
several technologies to install sensor in a house controlling house from smart phone.
As it showed on Figure , remote control can control and monitor temperature inside
the building. Moreover, the controller can turn on or turn off air conditioner, lighting,
and all appliances only one touch from smartphone.

Figure 1.11 Tree coverage the direct sun

Figure 1.12 Remote controller smart house design

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 12

Eng. Dr. Aphai Chapirom

- Good air circulation
Air circulation must flow to release the heat air and change to be fresh air. This

house is design to have more cross ventilation. Living room has 2 sides of opening,
Bedroom 2 sides of opening, and also kitchen has 1 opening that can be flowing around
inside building.

Figure 1.14 Tree reduce air temperature outside the site

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 13

Eng. Dr. Aphai Chapirom

- Solar Panel
Solar panel is installed to support electricity, the best direction for solar cell faced to
the south or north. By installing solar panel, electricity loads from lamps and
appliances can be minimized.

Figure 1.15 Solar cell and window shading

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 14

Eng. Dr. Aphai Chapirom

- Energy Efficient Appliances
As the recommendation of 5-star house rating, choose a good appliance which have energy
saving label also is necessary. The appliances with 5-star house rating can reduce the electricity
rather than appliance without saving energy label.

Figure 1.16 Energy-efficient label

c. Budget of design

As we mentioned before, the aim of this design proposal is to provide house energy
saving to improve quality for living with low cost price. Thus, the estimation cost to build
this house is range on 300,000 – 400,000 Baht. By that price, we can get a good design
house, smart house with energy efficient design, and affordable house price.

1.5 Energy Calculation through Building Energy Code (BEC)

Building Energy Code (BEC) was established by ministry of energy Thailand to
measure the bench of building in Thailand. The measuring aims to meet the energy
standard that regulation already provided. The standard of energy codes mentioned
the benchmark of OTTV, RTTV, and LPD numbers. BEC is available for everyone by
visiting the site through bec.energy.in.th.

These are several guidance how to use BEC to calculate energy in building:

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 15

Eng. Dr. Aphai Chapirom

1. Login your BEC account, if you still don’t have BEC account. You will be
directed to registration free link.

Figure 1.17 Login page on BEC website

2. You will get into the dashboard page that there are many menu and project
list we have done.

Figure 1.17 Dashboard page

3. There are buttons on the left column such as material, components, lighting
system, air conditioning, hot water equipment, renewable energy, other
equipment.

a. Material

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 16

Eng. Dr. Aphai Chapirom

Material is described as a single material property that mention detail of
density, thermal conductivity, and specific heat. This material properties can be
used as a material that we will apply on the floor, wall, and roof building.

Figure 1.18 Materials button

b. Opaque
Opaque is defined as a material setting combination setting from several
selected material. For example, we can combinate cell crete wall and wood.
When we create opaque material, the program will automatically generate
cumulative material properties based on single material properties.

Figure 1.19 Components button

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 17

Eng. Dr. Aphai Chapirom

c. Lighting System

Figure 1.20 Lighting systems button
Lighting system is a menu of lighting list. We can add new lighting properties if
we cannot find lighting that we want to input. These properties are used to
calculate Lighting Power Density (LPD) as a requirement of green building.
d. Air conditioning, Hot Water Equipment, and Renewable Energy
This setting might be inputted if we have air conditioner and hot water
equipment or input solar cell if we have a supporting power from renewable
energy.

Figure 1.21 Air conditioning button

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 18

Eng. Dr. Aphai Chapirom

4. If we open our project draft, we can see the status of house whether passed
or failed the benchmark of OTTV RTTV or LPD.

5. To calculate OTTV, we must consider what material of wall, orientation of the
wall, and area of the wall. These are what we consider to calculate OTTV.

a. Sections of envelope
On the sections of envelope’s column, we can mark the name with code of
wall’s orientation. After that, we can input area of the wall and we can add
shading coefficient if have.

Figure 1.21 Section of envelope

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 19

Eng. Dr. Aphai Chapirom

b. Envelope
As we did on previous column, sections of envelope. We named walls with code of
wall’s orientation. In the envelope column, program ask us to set what direction of the wall
we made. We can input the azimuth angle with these options numbers, South (0°), West (90°),
North (180°), and East (270°).
Inclination number is the tilt angle direction of the wall. Started from 0° (horizontal) to
90° (vertical). Commonly, horizontal wall is set to be 90°. Zone is set to group rooms
depending on categories of group.

Figure 1.22 Envelopes

c. Zone
This column is created to divided zone in house. We can group zone depends on room
factors. For instance, if we put air conditioner into a room, we might to divide the room to
be two groups.

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 20

Eng. Dr. Aphai Chapirom

Figure 1.23 Zones
d. Floors
Zone column to set the area that will measure into the program. We must separate the
area by each level of floor.

Figure 1.24 Floors
After these steps above are completed, we will see the result of OTTV on the dashboard.
For RTTV value, we set the roof at envelope column and change the type to be Roof, and set
direction of roof faced and set the tilt of roof in inclination column.

Figure 1.25 Envelopes for roof types

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 21

Eng. Dr. Aphai Chapirom

To input luminaires and air conditioner, we can set on Zones >> (click zone that we want to
edit) >> click luminaire. In luminaire column, input luminaire product and unit that need to
be designed. In spite of that, we can also put other equipment such as air conditioner and
other equipment.

Figure 1.25 Luminaires settings

The result of all settings will appear on dashboard where we can see the status of
benchmark whether passed or failed.

Figure 1.26 Overview result BEC

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 22

Eng. Dr. Aphai Chapirom

2บทนำ 4SIS

2.1 แนวคิดวศิ วกรออกแบบโครงสร้าง ในยคุ 5G

ววิ ฒั นาการมนษุ ยโ์ ลกมกี ารพฒั นาอยา่ งตอ่ เนื่อง ในทุก ๆ ด้าน โดยเฉพาะในดา้ นเทคโนโลยที ี่มีการ
พฒั นาอย่างรวดเรว็ ในปจั จุบนั การสอ่ื สารสามารถกระทำไดง้ า่ ย รวดเรว็ ราคาประหยัด ทำใหผ้ ้คู นในโลก
สามารถสอ่ื สารกันไดห้ ลากหลายวิธีลว้ นแล้วเกดิ จากการพฒั นาองคค์ วามรู้ใหม่ ๆ ของเทคโนโลยีด้านการ
สือ่ สารอยา่ งตอ่ เนือ่ ง ในปัจจุบันไดม้ ีการพดู ถงึ การเทคโนโลยสี ่อื สารรูปแบบใหม่ 5จี (5G) กันมากขน้ึ 5G เป็น
ระบบการเพม่ิ ประสิทธิภาพดา้ นการสอ่ื สารใหม้ คี วามรวดเรว็ มากข้นึ ในหลายด้าน ๆ เช่น การโอนถา่ ยข้อมลู กัน
ได้รวดเร็ว รองรับการใชง้ านที่มากขนึ้ และการนำระบบอปุ กรณต์ า่ ง ๆ ในชวี ติ ประจำวันสามารถเชื่อมต่อกันได้
ผา่ นระบบอนิ เตอร์เนต็ (Internet of Things หรือ IoT) อาทิ รถยนต์ไรค้ นขับ การผา่ ตดั ระยะไกล หนุ่ ยนตใ์ น
อุตสาหกรรม การสำรวจดาวเทยี ม การทำนายภัยพิบัติ เปน็ ตน้ จะทำให้โลกมีการเปลี่ยนแปลงนวตั กรรมแบบ
เก่าจะถกู แทนทด่ี ้วยนวัตกรรมแบบใหม่ องค์ความรู้ใหม่ พฤติกรรมใหม่ (Disruptive technology) ในทุก ๆ
อาชพี

ปัจจุบันอาชีพวศิ กรออกแบบด้านโครงสร้าง ถือเป็นอาชพี ที่มีความเสีย่ งสูง รับผิดชอบสูง แตก่ ลับมี
คา่ ตอบแทนท่ตี ่ำ คำถามทำไม่ถงึ เป็นอย่างนัน้ เราตอ้ งย้อนกลับไปตัง้ แตก่ ารเข้าศึกษาเรยี นในมหาวทิ ยาลยั ใน
สาขาวิศวกรรมโยธา หรือ อน่ื ๆ ทเี่ ก่ียวข้อง (ทไ่ี ด้รบั รองจากสภาวิศวกร) การเรยี น การสอน เน้นเน้ือหาวชิ า
การตามสภาวิศวกรกำหนด อย่างเข้มข้นตลอดระยะเวลา 4 ปี ท่ีเล่าเรยี น เมือ่ เรยี นจบจากมหาวทิ ยาลยั และไป
สอบขึน้ ทะเบยี นรับใบอนญุ าตประกอบวชิ าชพี จากสภาวิศวกร เร่มิ ทำงานในสายงานต่าง ๆ ทตี่ นเองถนัด อาทิ
สายควบคุมงานกอ่ สร้าง สายงานออกแบบ สายงานท่ปี รึกษาโครงการ โดยเฉพาะสายงานออกแบบ เป็นสาย
งานท่ีตอ้ งใชค้ วามรู้ ความเข้าใจในหลาย ๆ มติ ิ รวมถงึ ขอ้ กำหนด ขอ้ กฏหมายที่เกีย่ วข้องเป็นจำนวนมากและท่ี
สำคัญประสบการณ์ในด้านการก่อสร้าง จะทำให้วิศวกรงานออกแบบโครงสร้าง สามารถมองปัญหาได้รอบด้าน
หลากหลายมติ ิประกอบกับยคุ ปัจจุบนั นไี้ ดม้ ีเทคโนโลยีเข้ามาสนบั สนุนการออกแบบโครงสร้างโดยเฉพาะการ

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 23

Eng. Dr. Aphai Chapirom

นำโปรแกรมคอมพวิ เตอร์มาชว่ ยวิเคราะหพ์ ฤติกรรมและคา่ แรง ตา่ ง ๆ ทำให้วศิ วกรออกแบบโครงสร้าง สะดวก
รวดเรว็ และมีความถูกตอ้ งเมน่ ยำ มากขึน้

การท่ีวิศวกรออกแบบโครงสร้างได้นำเทคโนโลยีต่าง ๆ มาชว่ ยสำหรับการประกอบวิชาชีพวิศวกร ใน
ยุคปัจจุบันถอื ว่ามีความสำคัญเป็นอยา่ งมาก ก่อนที่จะเป็นวิศวกรออกแบบโครงสร้างในยุค 5G การเริ่มต้นใน
ด้านหลักการ แนวคิดที่ดีและแตกต่าง ถือเป็นเรื่องที่สำคัญในการประกอบอาชีพในปัจจุบันเป็นอย่างมาก
เพราะในปจั จุบันมกี ารแข่งขันสูงมาก ทัง้ วิศวกรในประเทศ และต่างประเทศ ท่ีเขา้ มาประกอบอาชพี ในประเทศ
ไทย การที่เราจะได้เป็นท่ียอมรับ ของอาชีพเราต้องมีหลักการแนวคิดที่มีจดุ เด่น ผู้เขียนนำประสบการณ์การ
ออกแบบโครงสร้างกว่า 10 ปี มาผสมผสานกับนวัตกรรม ทำให้อย่างเผยแพร่หลักคิดในการเป็นวิศวกร
ออกแบบโครงสร้างในยุค 5G ตามหลัก 4 SIS ประกอบดว้ ย

1S : มั่นคง (Stable) โครงสร้าง ช้นิ สว่ น การยึดร้งั เสถยี ภาพขององค์โครงสรา้ งท้ังหมด ต้องมีความ
แข็งแรง และมนั่ คง ตามหลกั วศิ วกรรม

2S : ปลอดภัย (Safe) โครงสร้าง ชิ้นส่วนต้องออกแบบตาม มาตรฐานการและกฏหมาย พร้อมท้ัง
ศกึ ษางานวิจัย ภัยพบิ ตั ทิ ่เี กิดข้ึน และศึกษาหาแนวทางทดสอบของชิน้ ส่วน เพื่อใหไ้ ด้ส่ิงที่มีความปลอดภัย ต่อ
ผูใ้ ช้ใหม้ ากที่สดุ

3S : ประหยัด (Save) โครงสร้าง ชิ้นส่วน องค์อาคาร ต้องใช้วัสดุให้เกิดประโยชน์ สูงสุด และคุ้มค่า
เพ่อื ประหยดั งบประมาณการก่อสรา้ ง และช่วยกันประหยัดทรัยากรธรรมชาตใิ นการนำมาใชว้ ัตถดุ ิบในการผลิต
วสั ดุก่อสร้าง

4S : การจำลองพฤติกรรมของโครงสร้าง (Simulation) โครงสร้าง ชิ้นส่วน เมื่อประกอบกันจะเกิด
พฤติกรรมแตกตา่ งกนั ไป การจำลองโครงสรา้ งจะช่วยตรวจสอบแรงทกี่ ระทำต่อองคโ์ ครงสร้าง ว่าเป็นอย่างไร
เราสามารถที่จะเรียนรู้พฤติกรรมต่าง ๆ ได้จากการจำลอง เพื่อหาแนวทางออกแบบโครงสร้างป้องกันแก้ไข
และสามารถทำให้ผู้ใช้อาคารเกิดความมั่นใจและเข้าใจพฤตกิ รรมบางอย่าง อาทิ แรงลม แรงแผ่นดินไหว ได้
งา่ ยขึ้น

I : นวัตกรรม (Innovation) การนำนวัตกรรมประยุกต์ใช้เข้ากับระบบโครงสร้าง เพื่อเปลี่ยนแปลง
เพิ่มเติม แก้ไข ปรับเปลี่ยน พฤติกรรมโครงสร้าง ให้อยู่ในสภาวะที่สมดลุ ท่ีเหมาะสม และต้องคำนึงถึงการลด
การใช้พลังงาน การใชัทรัพยากรธรรมชาติให้เกิดประโยชน์สูงสุด และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (Ecological
building materials)

S : มาตรฐาน (Standard Code) การเรียนรูม้ าตรฐานใหม่ ๆ อย่างสม่ำเสมอ พัฒนาสร้างมาตรฐาน

ใหม่ ๆ เรียนรู้มาตรฐานการทดสอบพฤตกิ รรมโครงสร้างใหม่ การประยุกต์การใช้เครื่องมือทดสอบพฤตกิ รรม

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 24

Eng. Dr. Aphai Chapirom

ของโครงสร้าง เพื่อตรวจทานความถูกต้อง เปรียบเทียบรายการคำนวณโครงสร้าง และพฤติกรรมโครงสร้าง
จากการจำลองโมเดลกับการปฎบิ ตั จิ ริง

2.2 รจู้ ักโปรแกรมวเิ คราะหแ์ ละออกแบบโครงสรา้ ง

ในปัจจุบันวศิ วกรออกแบบโครงสร้าง ส่วนใหญไ่ ด้นำโปรแกรมคอมพวิ เตอร์ มาชว่ ยสำหรับการคำนวณ
หาค่าแรงต่าง ๆ อาทิ ค่าโมเมนต์จากน้ำหนัก (Moment) ค่าโมเมนต์จากการบิด (Torsion) ค่าแรงเฉือน
(Shear force) แรงกระทำต่อชนิ้ ส่วนและจุดตอ่ (Member and Join force) การโยกตัว (Deformed shape)
การโก่งตัว (Deflection) หรือ การออกแบบจัดทำรายการคำนวณ ทำให้วิศวกรออกแบบโครงสร้าง
ประหยัดเวลา เขา้ ใจพฤติกรรมองคร์ วมของโครงสร้างก่อนนำไปก่อสร้าง ตรวจทาน-เพม่ิ เติมแรงที่กระทำใหม่
ได้อยา่ งรวดเร็ว การนำเสนอ สอื่ สารโครงสรา้ งให้ผู้อ่ืนเขา้ ใจได้งา่ ยข้นึ เป็นตน้ เพราะฉนน้ั เราไม่สามารถปฎเิ สธ
การนำโปรแกรมมาชว่ ยสำหรับการออกแบบโครงสรา้ งได้ในปัจจุบัน ทำให้วิศวกรต้องปรับตัว เรียนรู้เพิ่มเติม
เปน็ จำนวนมาก ขอยกตวั อยา่ งโปรแกรมคอมพวิ เตอร์ที่ใช้สำหรับการออกแบบโครงสร้าง 2-3 มิติ อาทิ ETABS
, SAP , Midas , STAAD Pro , MicroFEAP , SUT Structor , Autodesk Robot , Tekla มีจำนวนหลากหลาย
มากแตล่ ะค่ายโปรแกรม จะมีขอ้ ดี ขอ้ จำกัด แตกต่างกันไป ขน้ึ อย่กู บั ผู้ใช้จะถนัดหรอื ศกึ ษาโปรแกรมออกแบบ
ค่ายไหนก็ตาม ผู้เขียนแนะนำว่าทุกตัวใช้ได้เหมือนกัน ไม่แตกต่างกันมาก สำคัญว่าเราจะเข้าใจ และใช้
โปรแกรมออกแบบได้ระดับใด แต่สิ่งที่สำคัญที่สุด คือ องค์ความรู้และหลักการทางดา้ นวิศวกรรมของวิศวกร
ผอู้ อกแบบโครงสรา้ ง

2.3 โปรแกรมวเิ คราะหแ์ ละออกแบบโครงสร้างค่าย CSI

จากการเรียนรู้ และประสบการณ์ในการออกแบบโครงสร้างของผู้เขียน ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์
สำหรับการออกแบบโครงสร้าง ของค่าย CSI (Computers and Structures, Inc.) สำหรับในการออกแบบ
โครงสรา้ งเป็นหลัก จากการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ของค่าย CSI เร่มิ ต้งั แตป่ ี 1975 กวา่ 40 ปี ได้เป็นท่ี
ยอมรับกันทั่วโลกในฐานะ ผู้นำการพัฒนาและวิจัย (R&D) ด้านการนำโปรแกรมคอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้
สำหรับงานวิศวกรรมโครงสร้างท่ัวไปและโครงสร้างต้านทานแผ่นดินไหว โดยมีผู้ใช้กว่า 160 ประเทศทั่วโลก
ยกตัวอย่างโครงสร้างที่ใช้โปรแกรมค่าย CSI ในการออกแบบ Taipei 101 Tower (ไต้หวัน) , One World
Trade Center (นิวยอร์ก) , สนามกีฬารังนกโอลิมปิก 2008 (ปักกิ่ง) , การออกแบบเคเบิลสะพาน
Centenario (คลองปานามา) , ตึก Burj Khalifa (ดูไบ) เป็นต้น จากประสบการณ์ในการพัฒนาและวิจัยมา
ยาวนานทำให้โปรแกรมในค่าย CSI เป็นโปรแกรมทีวิศวกรโครงสรา้ งระดบั โลกเลอื กใช้ เพราะมีความน่าเชื่อถือ

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 25

Eng. Dr. Aphai Chapirom

สูงอกี โปรแกรมหนึง่ ในปัจจบุ ันโปรแกรมในคา่ ย CSI มีหลากหลายเพือ่ ใหเ้ หมาะสมกับงานโครงสร้างที่ซับซ้อน
มากขน้ึ ในปจั จบุ ัน ประกอบดว้ ย SAP2000 , ETABS , CSI Bridge , SAFE , PERFORM-3D (โปรแกรมหลกั )
CSI COL , CSI Plant , CSI Detail , CSI Apps , CSI xCAD และ CSI xRevit (โปรแกรมสนับสนุน , อ้างอิง
ข้อมูลปี 2020 จาก CSI ) แต่ละโปรแกรมจะมคี วามสามารถในการออกแบบที่แตกตา่ งกันไปดงั น้ี

เหมาะสำหรับ โครงสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก อาคารพาณิชย์
อาคารพักอาศัยหลายชั้น โรงพยาบาล สำนักงาน หรือ โครงสร้างที่มี
รปู แบบซำ้ กนั หลาย ๆ ชั้น

เหมาะสำหรับ โครงสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก และโครงสร้าง
เหล็ก PEB งานโครงสร้างโยธา อาทิ เขื่อน เสาสื่อสาร สนามกีฬา
โกดงั สินค้า เจดีย์ โบราณสถาน หรือ โครงสรา้ งท่ีมีความสลบั ซับซอ้ น

เหมาะสำหรับ โครงสรา้ งอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก แผ่นพื้นระบบต่าง
ๆ และฐานราก โดยสามารถกำหนด พารามเิ ตอรท์ สี่ ำคัญของช้ันดินได้

เหมาะสำหรบั ท่ตี ้องการวิเคราะห์ขั้นสงู ด้านโครงสรา้ งแผน่ ดินไหวท่ีใช้
หลักการวิเคราะห์ความยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่นเชิงเส้น ตาม ASCE41
เพ่ือเพมิ่ ประสิทธภิ าพของอาคาร

เหมาะสำหรับ ที่ต้องการวิเคราะหข์ ้นั สงู ด้านโครงสรา้ งแผ่นดินไหวท่ีใช้
หลักการวิเคราะห์ความยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่นเชิงเส้น ตาม ASCE41
เพ่อื เพิม่ ประสทิ ธภิ าพของอาคาร

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 26

Eng. Dr. Aphai Chapirom

แนะนำโปรแกรม CSI

3SSAAPP22000000

SAP2000 คือ โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ใช้สำหรับการสร้างแบบจำลอง วิเคราะห์ และออกแบบ
โครงสร้างองคอ์ าคารระบบ 2 มิติ และ 3 มิติ สำหรบั เปน็ เครื่องมือของวิศวกรในปัจจุบัน จากการพัฒนาและ
วิจัยอย่างต่อเนื่องของ SAP2000 จากงานวิจัยของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ (University of
California, Berkeley) สู่ CSI (Computers and Structures, Inc.) กว่า 40 ปี ที่ได้มีการพัฒนาและวิจัย
อย่างตอ่ เน่ืองทำให้ SAP2000 เปน็ ท่รี ู้จักของวิศวกรโครงสรา้ งชัน้ นำของโลก เนอ่ื งจากการพัฒนาที่ไม่หยุดย้ัง
ของ Mr. Ashraf Habibullah MSCE, P.E., S.E. (CEO.) และทีมวิจัยที่พัฒนาโปรแกรมใหม้ ีความทันสมัย อยู่
ตลอดเวลา และสอดคล้องกับมาตรฐานการออกแบบโครงสร้างต่าง ๆ ของประเทศต่าง ๆ โดยเฉพาะ
ขอ้ กำหนดแนะนำการออกแบบโครงสรา้ งของ American Concrete Institute (ACI) ทปี่ ระเทศตา่ ง ๆ ท่ัวโลก
ใช้อ้างอิง ตลอดจนถึงประเทศไทยหน่วยงาน วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ (วสท.)
และ มาตรฐานกรมโยธาธกิ ารและผงั เมือง (มยผ.)

3.1 หลักการใชโ้ ปรแกรมด้าน Finite Element Method (FEM) ของ SAP2000

โปรแกรมค่าย CSI SAP2000 จะมีหลักการประมวลผลใหญ่ ๆ สำหรับผู้เริ่มต้นใช้ ต้องเข้าใจภาพรวมการ
ทำงานของโปรแกรม SAP2000 เป็นสิ่งที่จะทำให้ผู้ใช้ สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับโปรแกรมอืน่ ๆ ได้ โดยมี
หลกั การ 4 ขน้ั ตอนดังน้ี

Parameter Load Analysis Design
+ Model

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 27

Eng. Dr. Aphai Chapirom

ขั้นตอนท่ี 1 การกำหนดพารมิเตอรแ์ ละสรา้ งแบบจำลอง (Parameter and Modeling) กำหนด
ค่าพารามิเตอร์วัสดุที่ใช้ ขนาดชิ้นส่วน พฤติกรรมของชิ้นส่วน และวาดชิ้นส่วน ตามแบบสถาปัตยกรรมท่ี
ต้องการวเิ คราะห์โครงสรา้ ง

รปู ภาพ ที่ 3.1 การสร้างแบบจำลอง ของ SAP2000 ในรูปแบบต่าง ๆ1

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 28

Eng. Dr. Aphai Chapirom

ขั้นตอนท่ี 2 การกำหนดนำ้ หนกั บรรทุก (Loading) กำหนดค่าน้ำหนักบรรทกุ คงท่ี (Dead Load)
นำ้ หนกั บรรทุกจร (live Load) หรือ ค่าแรงกระทำอ่นื ๆ ท่ีกระทำตอ่ โครงสร้าง

รปู ภาพ ที่ 3.2 การกำหนดน้ำหนักบรรทุกกระทำตอ่ ช้ินสว่ นอาคาร1
ข้ันตอนท่ี 3 การวเิ คราะหโ์ ครงสร้าง (Analysis) การประมวลผลของโปรแกรม SAP2000 ในการ
วิเคราะหห์ าค่าแรงต่าง ๆ อาทิ ค่าโมเมนต์จากนำ้ หนกั (Moment) คา่ โมเมนตจ์ ากการบดิ (Torsion) ค่าแรง
เฉือน (Shear force) แรงกระทำต่อช้นิ ส่วนและจุดตอ่ (Member and Join force) การโยกตวั (Deformed
shape) ท่เี กดิ จากแรงกระทำต่อวัสดุชน้ิ ส่วนโครงสร้าง

รูปภาพ ท่ี 3.3 การแสดงผลการวเิ คราะห์โครงสรา้ ง

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 29

Eng. Dr. Aphai Chapirom

ขั้นตอนที่ 4 การออกแบบโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก และโครงสร้างเหล็ก (Design) การ
ประมวลผลการคำนวณรายการคำนวณการออกแบบโดยอ้างองิ จาก มาตรฐานทีใ่ ช้สำหรบั การออกแบบตามที่
ตอ้ งการ เพอ่ื จดั เตรียมเขยี นรายยละเอียดในแบบก่อสร้าง

รูปภาพ ท่ี 3.4 การแสดงผลการออกแบบโครงสรา้ งและจัดทำรายการคำนวณ

3.2 หลกั การใชโ้ ปรแกรมด้าน Finite Element Method (FEM) ของ SAP2000

โปรแกรมค่าย CSI จะมีคุณสมบัตแิ ต่ละโปรแกรมไม่เหมอื นกัน ในสว่ นของ SAP2000 จะมีฟงั ก์ชนั่ เดน่
ๆ ที่สามารถรองรับการทำงานในการวิเคราะห์โครงสร้างเฉพาะงาน ได้อย่างมีประสิทธิภาพ SAP2000 เป็น
โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการวิเคราะห์และออกแบบโครงสร้างที่มีความ สลับซับซ้อนได้อย่างมี
ประสิทธิภาพ สามารถจำลองโครงสร้างได้อย่างอิสระ ผ่านเครื่องมือต่าง ๆ ที่ SAP2000 เตรียมไว้ทั้งแบบ
Templates และสรา้ งข้ึนใหม่ พรอ้ มกบั การสงั่ งานกราฟฟกิ ท่ปี ระมวลผลรวดเร็ว (Graphical User Interface
: GUI) สามารถกำหนดตั้งค่าระบบหน่วยของการวัดได้ครอบคลุมทั้ง ระบบอังกฤษ และ ระบบเมตริก และ
สามารถเพิ่ม Plugin data เสริมของค่าย CSI พร้อมคู่มือในการหาสมการการวิเคราะห์โครงสร้างและ
มาตรฐานการออกแบบตา่ ง ๆ ท่ีเก่ยี วข้องไวใ้ ห้กบั ผู้ใชไ้ ดเ้ รยี นรศู้ กึ ษา คุณสมบัติเดน่ มีดงั นี้

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 30

Eng. Dr. Aphai Chapirom

รูปภาพ ที่ 3.5 User Interface : การแสดงประมวลผลคา่ ที่ต้องการได้พรอ้ มกันหลายหนา้ ต่าง

รปู ภาพ ท่ี 3.6 Modeling Templates: มฟี งั ก์ชัน่ การจำลองโครงสร้างได้งา่ ยขนึ้ ในรปู แบบ Templates

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 31

Eng. Dr. Aphai Chapirom

รูปภาพ ที่ 3.7 Grid System : กำหนด Grid Line เปน็ รูปทรงกระบอกและหมุนทิศทางได้

รปู ภาพ ที่ 3.8 Database Editing : นำข้อมูลเข้า-ออกได้ ผา่ น Excel , Access

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 32

Eng. Dr. Aphai Chapirom

รปู ภาพ ที่ 3.9 Meshing Tools : สามารถสร้างการแบ่ง mesh ได้หลากรปู แบบ

รูปภาพ ท่ี 3.10 Joints : พกิ ัดจุดตดั ช้ินส่วนจะสรา้ ง จดุ ต่อแบบอัตโนมัติ

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 33

Eng. Dr. Aphai Chapirom

รูปภาพ ท่ี 3.11 Springs : ฐานรากและพื้น รองรบั การการจำลองสปรงิ ยดื หย่นุ ไดร้ ูปแบบ

รปู ภาพ ท่ี 3.12 Moving Loads : การจำลองการใช้น้ำหนกั แบบเคล่ือนที่ แรงลม และแผน่ ดนิ ไหว

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 34

Eng. Dr. Aphai Chapirom

รูปภาพ ท่ี 3.13 Use Loads : การกำหนดทิศทาง Load ได้หลากหลาย

รปู ภาพ ที่ 3.14 Steady State : การกำหนดคา่ ความถีในการส้ัน

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 35

Eng. Dr. Aphai Chapirom

รปู ภาพ ที่ 3.15 Design Steel , Concrete , Aluminum and Cold Formed

รปู ภาพ ที่ 3.16 Output : แสดงคา่ การโยกตวั ของโครงสรา้ ง

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 36

Eng. Dr. Aphai Chapirom

รูปภาพ ที่ 3.17 Quick Report : การแสดงผลค่าการออกแบบโครงสรา้ งแบบอตั โนมตั ิ

รปู ภาพ ท่ี 3.18 Section Designer : การออกแบบหนา้ ตดั รูปแบบพิเศษ

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 37

Eng. Dr. Aphai Chapirom

3.3 ความต้องการคุณสมบตั เิ ครือ่ งคอมพิวเตอรใ์ นการ Run โปรแกรม SAP2000

ที่ รายละเอียด
1 Processor

• Minimum: Intel Pentium 4 or AMD Athlon 64
• Recommended: Intel i5/i7, AMD Athlon X4/Ryzen, or better
• A 64-bit CPU is required
• The SAPFire® Analytical Engine includes multi-threaded solvers and algorithms that can take

advantage of multi-core CPUs. The design algorithms can also utilize multiple cores

2 Video Card

• Minimum: Supporting 1024 by 768 resolution and 16 bits colors for standard (GDI+) graphics mode
• Recommended: Discrete video card with NVIDIA GPU or equivalent and dedicated graphics RAM (512

Mb or larger) for DirectX graphics mode. The card must be DirectX 11 Compatible.
• DirectX graphics mode fully utilizes the hardware acceleration provided by a GPU and dedicated

graphics RAM.

3 Memory

• Minimum: 8 GB RAM
• The problem size that can be solved and the speeds for solution & response recovery increase

considerably with more RAM.

4 Disk Space

• 6 GB to install the software.
• Additional space will be required for running and storing model files and analysis results, dependent

upon the size of the models
• Recommended: 500GB or larger PCIe Solid State Drive (SSD). External and network drives are not

recommended.

5 Operating System

• Microsoft Windows 7, Microsoft Windows 8 or Microsoft Windows 10
• 64-bit processor

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 38

Eng. Dr. Aphai Chapirom

3.4 การเริ่มเปดิ -ปดิ โปรแกรม SAP2000

 เปดิ คอมพิวเตอร์ Run ระบบปฏบิ ตั กิ าร และทำการติดต้งั โปรแกรม SAP2000 (ในกรณีทยี่ งั ไมม่ ี)

 เมอ่ื ตดิ ตง้ั เสรจ็ จะปรากฏไอคอน SAP2000 อยบู่ น Desktop OS Windows

ทำการ Double-Click เมาส์ ท่ไี อคอน SAP2000 (โปรแกรมกำลังทำการ Run) จะแสดงผลดังน้ี

รปู ภาพ ที่ 3.19 หน้าตา่ งของโปรแกรม SAP2000 V21
 ปิดโปรแกรม SAP2000 เลือก เมนู File > เลือก Exit

3.5 รู้จักส่วนประกอบหน้าต่าง โปรแกรม SAP2000

 เมื่อทำการเปิดโปรแกรม SAP2000 ขึ้นมาจะมีหน้าต่างของโปรแกรมแสดงขึ้น ผู้เขียนจะอธิบาย
ส่วนประกอบของหน้าต่างโปรแกรมให้ผูเ้ รยี นไดเ้ ขา้ ใจ เพอ่ื จะได้ส่ือสารในการใช้งานได้อยา่ งดีข้ึน

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 39

Eng. Dr. Aphai Chapirom

9 1 10
5 2
7
3 8

4

6

รปู ภาพ ท่ี 3.20 องค์ประกอบหนา้ ตา่ งของโปรแกรม SAP2000 V21

หมายเลข 1 เมนูบาร์ (Menu Bar) คำสั่งหลัก ๆ ท้ังหมด จะร่วมไวใ้ นเมนบู าร์ โดยแต่ละเมนบู าร์จะมี
เมนยู ่อยออกอกี ขึ้นอยกู่ ับคำสั่งน้นั ๆ (ถา้ มี) โดยจัดไว้เป็นหมวดหมู่ ผ้เู ขียนจะอธิบายลกั ษณะการเลือกใช้เมนู
คำสง่ั หลกั ไดด้ ังน้ี

- เมนู File รวบรวมคำสั่ง ที่เกี่ยวกับ การสร้างงานใหม่ / การเปิดงานเก่า / การบันทึก /
การปิดโปรแกรม / การนำโปรแกรมอื่นเข้ามา หรือ นำออก / การจัดทำรายการคำนวณ /
การถ่ายภาพหนา้ จอ เป็นต้น

- เมนู Edit รวบรวมคำสงั่ ทเี่ กยี่ วกับ การยกเลกิ คำสั่งกอ่ น-หลัง / การคัดลอก การวาง การ
ตดั / การเคลือ่ นยา้ ยจุดต่อ (joint) / การคดั ลอกชน้ิ สว่ น / การแก้ไขช้ินส่วน เป็นต้น

- เมนู View รวบรวมคำสั่ง ที่เกี่ยวกับ การแสดงผลในรูปแบบต่าง ๆ 2D-3D / การแสดง
ผลลัพธ์ท่ตี ้องการ / การแสดงแกนของช้นิ ส่วน / การซมู ชน้ิ สว่ น เป็นตน้

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 40

Eng. Dr. Aphai Chapirom

- เมนู Define รวบรวมคำสั่ง ที่เกี่ยวกับ การกำหนดคุณสบัติของวัสดุที่ใช้ / การกำหนด
ขนาดชิ้นส่วนของโครงสร้างคอนกรีต-เหล็กท่ีใช้ / การกำหนดคณุ สมบัตพิ ฤติกรรมของจุด /
การกำหนดน้ำหนกั บรรทกุ ประเภทของนำ้ หนกั บรรทกุ และรวมถงึ การรวมน้ำหนกั บรรทกุ

- เมนู Draw รวบรวมคำสั่ง ที่เกี่ยวกับ การวาดวัตถุ ชื้นส่วนโครงสร้าง / การวาดช้ืนส่วน
Frame / การวาดช้ืนส่วน Frame แบบรวดเรว็ / การวาดพืน้ ทีร่ ปู แบบต่าง ๆ เป็นตน้

- เมนู Select รวบรวมคำสั่ง ที่เกี่ยวกับ การคัดลอกชิ้นส่วนแบบกลุ่ม / การยกเลิกการ
คัดลอกแบบกลุม่ / การคัดเลือกตามคณุ สมบัติอื่น ๆ จะทำให้การสรา้ งแบบจำลองรวดเร็วขึน้

- เมนู Assign รวบรวมคำสั่ง ที่เกี่ยวกับ การกำหนดชิ้นโครงสร้าง จุด พื้น การเชื่อมต่อ
โครงสร้าง ตามคุณสมบัติท่ีต้องการ / การปรับเปลี่ยนขนาด Frame อื่น ๆ / การใส่น้ำหนัก
บรรทุกต่าง ๆ ของชน้ิ ส่วนอาคาร / การสรา้ งกลุ่มช้ินสว่ น / การกำหนด Area Mesh

- เมนู Analyze รวบรวมคำสั่ง ที่เกี่ยวกับ เริ่มการวิเคราะห์ชิ้นส่วนที่ผู้เรียนวาด /
กำหนดการวิเคราะห์ DOFs / การ Run Analysis

- เมนู Display รวบรวมคำสง่ั ทีเ่ ก่ียวกับ การแสดงค่าที่ได้จากการวเิ คาะห์ตามตอ้ งการ อาทิ
การแสดงคา่ น้ำหนกั ของชิ้นส่วน การแสดงหมายเลขช้นิ ส่วน การแสดงคา่ Moment การโยก
ตวั การแสดงผลคา่ การวิเคราะห์แบบตาราง

- เมนู Design รวบรวมคำสั่ง ที่เกี่ยวกับ การนำผลการวิเคราะห์ (Run ,F5) ก่อนถึงจะ
สามารถใช้เมนูนี้ได้ / การออกแบบคอนกรีตเสริมเหล็กตามมาตรฐาน / การออกแบบ
โครงสรา้ งเหลก็ ตามมาตรฐาน / การออกแบบอลูมิเนยี มตามมาตรฐาน / การออกแบบเหล็ก
รดี เยน็ (Cold-Formed)

- เมนู Options รวบรวมคำสั่ง ที่เกี่ยวกับ การตั้งค่าโปรแกรมเพื่อแสดงผลตามที่ผู้เรียน

ต้องการ อาทิ สีของเมนู / การตั้งค่าหน่วยวัด / การแสดงผลกราฟฟิกคุณภาพสูง / การ

ปรบั เปล่ียนทศิ ทางการแสดงผลการวิเคราะห์โมเมนต์ไดอะแกรม เป็นต้น

- เมนู Tools รวบรวมคำสั่ง ทีเ่ ก่ยี วกบั การนำโปรแกรมเสรมิ ผ่านระบบ Plugin

- เมนู Help รวบรวมคำสั่ง ที่เกี่ยวกับ คู่มือการใช้โปรแกรมเบื้องต้น / คู่มือการออกแบบ

คอนกรีตเสริมเหลก็ โครงสร้างเหล็ก ตามมาตรฐานทีก่ ำหนดไว้ในโปรแกรม / การตรวจสอบ

สิทธิ์การใชร้ ะยะเวลา / การตรวจสอบเวอร์ช่ันของ SAP2000 ทีใ่ ช้

หมายเลข 2-3 เมนูคำสั่งด่วน (Toolsbars) เปน็ การแสดงเมนรู ูปภาพทน่ี ำ เอาคำสงั่ หลกั ๆ จาก เมนู

บาร์ออกมา แสดงเพ่ือให้ผูใ้ ช้โปรแกรมสามารถทำงานไดอ้ ย่างรวดเร็ว

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 41

Eng. Dr. Aphai Chapirom

หมายเลข 4 หน้าต่างทำงาน (Display windows) พื้นที่สำหรับการวาดชิ้นส่วนโครงสร้าง และการ
แสดงผลการาฟฟกิ ของพฤติกรรมโครงสรา้ งทไ่ี ด้จากการวิเคราะห์และออกแบบ (สามารถปรบั เปล่ียนสีพื้นหลัง
ได้ กดเลอื กเมนู Options > เลอื ก Colors > Display เลือกรายการ Quick Color Scheme

รปู ภาพ ท่ี 3.21 องค์ประกอบหนา้ ต่างกำหนดสี สญั ลักษณ์

หมายเลข 5 แกนขององค์อาคาร (Coordinate Model) สญั ลกั ษณ์ทิศทางของการวาดช้ินส่วนของ
อาคารในทิศทาง X , Y และ Z ในส่วนของ X , Y จะอยู่ในแนวระนาบกับหน้าต่างทำงาน ส่วน Z จะอยู่ใน
ระนาบแนวด่งิ (ตำ่ -สูง ขนึ้ อยู่กบั การกำหนด) โดยใชท้ ฤษฏกี ฏมอื ขวา

หมายเลข 6 การกำหนดหน่วย (Current Units) แถบแสดงสถานะการใช้หน่วยปัจจุบัน ในการวาด
ช้นิ สว่ นต่าง ๆ ก่อนวาด ใส่ค่าแรง หน่วยนำ้ หนัก กำหนดขนาด หรอื การกำหนดน้ำหนักบรรทุก เราสามารถท่ี
จะสังเกตหน่วยตรงแถบนไ้ี ด้ (ระวงั ! กอ่ นวาดและกำหนดคา่ ให้สงั เกตหน่วยท่ใี ชใ้ ห้ด)ี และ Grid Model ที่
ใชอ้ ยู่ตอนน้ี เราสามารถแกไ้ ข Grid Model ได้ตามทต่ี ้องการเพือ่ งา่ ยตอ่ การแสดงผล

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 42

Eng. Dr. Aphai Chapirom

หมายเลข 7 สถานะมุมมองในหน้าต่าง (Display Tab) แถบแสดงสถานะมุมมองในหน้าต่างของ
SAP2000 เราสามารถแสดงสถานะหน้าต่างได้หลาย ๆ มมุ มองในเวลาเดียวกนั

หมายเลข 8 การเพิ่มหน้าหน้าต่างแสดงผล (Windows List) แถบเครื่องมือช่วยสร้างหน้าต่างการ
แสดงผลในมุมมองที่ตอ้ งการ อาทิ มมุ มอง 3D , แนวระนาบ X-Y @ Z=0 ,แนวระนาบ X-Z , Y-Z ของในการ
ประมวลผลโมเดลทเี่ ปิดขึ้นมา

รูปภาพ ท่ี 3.22 ตวั อย่างหนา้ ตา่ งเปดิ file SAP2000 (*.sdb)

หมายเลข 9 การแจง้ สถานะช่อื ไฟล์ท่เี ปิดใช้ (Main Title Bar) แถบแจ้งสถานะชื่อไฟล์ที่กำลังเปิด
ใช้ ของโปรแกรมในขณะปจั จบุ นั พร้อมกบั แสดงชื่อเวอรช์ ัน่ SAP2000

หมายเลข 10 แถบเครื่องมือย่อขยายและปิด หน้าต่าง (Zoom in-out Windows and Close
Program ) แถบเครื่องมือด่วนที่ใช้สำหรับย่อ-ขยาย หน้าต่าง ที่แสดงปัจจุบัน เพื่อให้สามารถแสดงผลการ
ทำงานร่วมกับหน้าต่างโปรแกรมอื่นที่แสดงผล พร้อม ๆ กัน ความสามารถในการทำงานหลายโปรแกรม
(Multitasking) ของระบบปฎิบัตการ

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 43

Eng. Dr. Aphai Chapirom

การโมเดลวิเคราะหโ์ ครงสร้าง

4ระบบ 2 มติ ิ

ในบทนี้จะกล่าวถึงการใช้งานเบื้องต้น ในการจำลองชิ้นส่วนโครงสร้างระบบ 2 มิติ การกำหนดการ
กระทำต่อชน้ิ สว่ น และการวิเคราะห์โครงสรา้ งเทียบกบั รายการคำนวณมอื โดยจะอธิบายข้ันตอนอย่างละเอียด
พร้อมให้ผู้เรียนได้ปฎิบัติ (Work Shop) ไปพร้อม ๆ กนั กบั ผู้สอน

4.1 การวาดแบบจำลอง ใน SAP2000

 เปิดคอมพิวเตอร์ Run ระบบปฏิบตั กิ าร และทำการตดิ ต้ังโปรแกรม SAP2000 (ในกรณีทีย่ งั ไม่มี)

 เม่ือติดตั้งเสร็จ จะปรากฏไอคอน SAP2000 อยู่บน DeskTop OS Windows ทำการ

Double-Click เมาส์ ท่ีไอคอน SAP2000 (โปรแกรมกำลังทำการ Run) จะแสดงผลดงั น้ี

รปู ภาพ ท่ี 4.1 หน้าตา่ งของโปรแกรม SAP2000 V21

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 44

Eng. Dr. Aphai Chapirom