การออกแบบวิศวกรรมงานดินและฐานราก (GEOTECHNICAL & FOUNDATION ENGINEERING DESIGN หรือ GFE) (ต่อ)
สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
หัวข้อในวันนี้จะเกี่ยวข้องกันกับหัวข้อ การออกแบบวิศวกรรมงานดินและฐานราก (GEOTECHNICAL & FOUNDATION ENGINEERING DESIGN หรือ GFE)นะครับ
วันนี้ผมจะมาทำการเฉลยปัญหาข้อที่ผมได้ถามเพื่อนๆ เอาไว้เมื่อวานกัน ไม่ทราบว่าเป็นยังไงบ้างเอ่ย ผมหวังว่าปัญหาข้อนี้จะไม่ได้ยากเย็นจนเกินไปนักนะครับ เพราะ สาเหตุที่ผมนำปัญหาข้อนี้มาถามเพื่อนๆ ก็เพื่อเป็นการฝึกกระบวนการๆ คิดน้ำหนักเพื่อที่จะทำการออกแบบตัวโครงสร้างเสาเข็มในองค์อาคารหนึ่งๆ ซึ่งในที่นี้เป็นองค์อาคารถังบำบัดน้ำเสียชนิดฝังดินซึ่งไม่น่าที่จะมีความยากมากจนเกินไป
เอาละ ก่อนอื่นเรามาลองทวนคำถามข้อนี้กันสักเล็กน้อยก่อนก็แล้วกันนะครับ
จากรูปจะเห็นได้ว่า ผมต้องการที่จะทำการฝังถังบำบัดไว้ในบริเวณสวนด้านหลังบ้านที่มีขนาดความจุเท่ากับ 1800 ลิตรไว้ใต้ดิน โดยที่จะใช้ฐาน คสล ขนาดความหนา 0.20 M มีขนาดความกว้างและความยาวเท่ากับ 2.00×2.00 M รองอยู่ที่ด้านล่าง หากว่าดินที่จะนำใช้ในการถมนั้นเป็นดินอ่อนซึ่งมีหน่วย นน ของดินเท่ากับ 1.60 T/CU.M และ ผมได้ให้เพื่อนๆ ลองมาช่วยผมทำการคำนวณดูหน่อยดีมั้ยครับว่า นน ที่เราจะต้องทำการออกแบบเพื่อให้โครงสร้างเสาเข็มนั้นมารับที่ด้านล่างของฐาน คสล นี้ควรที่จะมีค่าเป็นเท่าใหร่ดี โดยที่เพื่อนๆ สามารถที่จะให้สมมติฐานต่างๆ ที่ใช้ในการตอบเพิ่มเติมได้ตามที่เพื่อนๆ ต้องการ
สำหรับขั้นตอนในการทำควรเราอาจทำการคำนวณให้เป็นลำดับขั้นตอนดังนี้นะครับ
1. กำหนดวิธีในการคำนวณ
เราอาจจะกำหนดขึ้นมาจากการประเมินเสียก่อนว่าวิธีการคำนวณแบบใดถึงจะมีความเหมาะสม เช่น เราจะใช้วิธีใดระหว่าง วิธีอย่างง่าย หรือ การประมาณการ กับ วิธีคิดโดยละเอียด หรือ วิธีอย่างยาก เป็นต้น ซึ่งในที่นี้ผมจะใช้ วิธีอย่างง่าย ในการคำนวณ เพราะ โครงสร้างๆ นี้ไม่ได้มีระดับความสำคัญอะไรมากมายนัก เราจึงอาจที่จะประหยัดเวลาและวิธีในการคิดคำนวณต่างๆ ลงไปได้ตามความเหมาะสม
2. ทำการกำหนดชนิดของน้ำหนักที่จะกระทำกับโครงสร้าง
แน่นอนว่าน้ำหนักที่จะเกิดขึ้นกับโครงสร้างประเภทนี้จะมีเฉพาะแรงในแนวดิ่ง (VERTICAL LOAD) เท่านั้น เพราะ ต่อให้เกิดน้ำหนักทางด้านข้าง (HORIZONTAL LOAD) ใดๆ ขึ้นในโครงสร้างมันก็จะเกิดความสมดุลในตัวดินเอง ดังนั้นน้ำหนักในแนวดิ่งทั้งหมดอาจจะประกอบด้วย 3S นั่นก็คือ
2.1 น้ำหนักของดินถม (SOIL)
2.2 น้ำหนักของถังบำบัด (SANITARY)
2.3 น้ำหนักอื่นๆ ที่กระทำที่บนพื้นดิน (SURCHARGE)
3. ทำการคำนวณขนาดของน้ำหนักต่างๆ
ดังนั้นเราจะมาทำการคำนวณหาค่าน้ำหนักต่างๆ ทีไ่ด้กล่าวถึงไว้ในข้อที่ 2 กันนะครับ
3.1 คำนวณหาขนาดของน้ำหนักของดินถม
ปริมาณดินถมทั้งหมด ซึ่งสำหรับกรณีๆ นี้ผมจะคิดปริมาตรดินเต็ม ไม่ต้องทำการหักขนาดของถังบำบัดจริงๆ ออกไป
W SOIL = 2x2x1.8×1.6 = 11.52 T
3.2 คำนวณหาขนาดของน้ำหนักของถังบำบัด
เราก็คิดง่ายๆ เฉพาะตัวขนาดของน้ำเสีย ไม่ต้องหาน้ำหนักจริงๆ ของถังบำบัดก็ได้ เพราะ วัสดุที่ใช้ทำถังบำบัดนั้นค่อนข้างจะน้อยมาก ซึ่งเราได้เผื่อเอาไว้ในหัวข้อที่ 3.1 เรียบร้อยแล้ว
W SANITARY = 1800/1000 = 1.8 T
3.3 คำนวณหาขนาดของน้ำหนักของ SURCHARGE หรือ น้ำหนักอื่นๆ ที่จะกระทำที่ด้านบนผิวพื้น
สำหรับกรณีนี้ผมได้กำหนดแล้วว่าพื้นดินบริเวณนี้เป็น สวน ดังนั้นน้ำหนักบรรทุกทางด้านจะเป็นแค่น้ำหนักพื้นฐานเท่านั้น ไม่ได้มีน้ำหนักอะไรที่มากมายมากระทำ เช่น น้ำหนักจรสูงๆ น้ำหนักเครื่องจักร หรือ น้ำหนักของยานพาหนะต่างๆ เป็นต้น เพราะ หากเพื่อนๆ ประมาณแล้วว่ามีน้ำหนักอื่นๆ ก็สามารถที่จะนำมาคิดคำนวณได้ ดังนั้นผมจะใช้ SURCHARGE เท่ากับน้ำหนักบรรทุกจรทั่วๆ ไปนะครับ
W SURCHARG = 0.3x2x2 = 1.2 T
4. ทำการรวมน้ำหนักทั้งหมดข้างต้น
โดยที่น้ำหนักทั้งหมดก็จะได้จากการนำผลการคำนวณในข้อที่ 3 มารวมกัน (SUMMATION) ซึ่งน้ำหนักนี้จะถือว่าเป็นน้ำหนักน้อยที่สุดที่ทำการออกแบบ (MINIMUM DESIGN LOAD) นะครับ
W TOTAL = 11.52 + 1.8 + 1.2 = 14.52 T
5. นำค่าขนาดของน้ำหนักในข้อที่ 4 ไปทำการเลือกขนาดและความยาวของเสาเข็มที่เหมาะสมที่จะนำไปใช้ในการทำงานก่อสร้างจริง เพราะ เหมือนที่หลายๆ ครั้งที่ผมมักจะพูดให้ฟังอยู่เสมอว่า การเลือกชนิด ขนาด และ ความยาวของเสาเข็มในแต่ละสถานที่แต่ละโครงการนั้นอาจมาจากหลักการที่แตกต่างกันก็ได้ สำคัญว่า เรามีความต้องการที่จะควบคุมให้สิ่งใดนั้น เกิดขึ้น และ มิให้เกิดขึ้น กับตัวโครงสร้างของเรานั่นเองนะครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
ADMIN JAMES DEAN
Bhumisiam ภูมิสยาม
