เทคนิคในการ วิเคราะห์ และ แก้ไข งานวิศวกรรมฐานราก
ก่อนอื่นเรามาดูรูปประกอบกันก่อนนะครับ ในรูปปัญหาที่ผมไปพบเจอ คือ ฐานรากใช้ระบบ เสาเข็มเหล็ก ร่วมกันกับ เสาเข็มคอนกรีต แถมฐานรากยังเป็นฐานรากลอยอีกด้วย โดยที่เราไม่สามารถทำการตัดหัวเข็มลงไปได้เนื่องจากข้อจำกัดทางด้านงานสถาปัตยกรรมและการทำงานที่หน้างานนะครับ
ปล โดยปกติฐานรากที่มีการใช้งานกันตามปกตินั้นเราจะทำฐานรากให้จมอยู่ใต้ดิน ทั้งนี้เพราะว่า เวลาที่เราทำการใช้งานเสาเข็ม เราจะตั้งสมมติฐานว่าว่าเสาเข็มนั้นถูกยึดรั้งทางด้านข้างไว้ด้วยมวลดิน ทำให้สำหรับกรณีของฐานรากลอยนั้นเราจำเป็นจะต้องคำนึงถึงว่า เสาเข็มจริงๆ ในตัวฐานรากจะสามารถรับน้ำหนักสุทธิได้เท่าใด จากนั้นจึงจะทำการกำหนดได้ว่าฐานรากของเราจะสามารถรับน้ำหนักในแนวดิ่งทั้งหมดเท่ากับเท่าใดนะครับ
สำหรับปัญหาแบบนี้ เราใช้เสาเข็ม เก่า และ ใหม่ เป็นคนละวัสดุกัน ซึ่งวัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติทางด้านกลศาสตร์ที่แตกต่างกันค่อนข้างมาก แต่ สาเหตุที่เรานิยมนำวัสดุที่มีความแตกต่างกันทางด้านคุณสมบัติเหล่านี้มาใช้งานก็อาจด้วยหลายสาเหตุนะครับ เช่น เนื่องด้วยความสะดวกในการทำงาน ราคาอาจจะถูกกว่าสำหรับบางกรณี เป็นต้นครับ ดังนั้นหลักในการวิเคราะห์สำหรับฐานรากลอย ประกอบกับการที่เราใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันนี้ในการใช้งาน ทำให้การวิเคราะห์การใช้งานของเสาเข็มนั้นมีความสลับซับซ้อนเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อยนะครับ เรามาดูวิธีที่ผมใช้ในการคำนวณกันเลยนะครับ
ก่อนอื่นผมจะทำการกำหนดให้ค่าขนาดของหน้าตัดและค่า σ ที่ยอมให้ และค่า Ec หรือ โมดูลัสยืดหยุ่น ของ เสาเข็มคอนกรีต และ เสาเข็มเหล็ก ก่อนนะครับ โดยที่หน้าตัดของเสาเข็มคอนกรีตมีค่าเท่ากับ 484 cm^(2) ค่า σc คือ ค่าความเค้นที่ยอมให้ของเสาเข็มคอนกรีต มีค่าเท่ากับ 65 ksc และค่า Ec เท่ากับ 208333 ksc และ หน้าตัดของเสาเข็มเหล็กมีค่าเท่ากับ 60 cm^(2) ค่า σs คือ ค่าความเค้นที่ยอมให้ของเสาเข็มเหล็ก มีค่าเท่ากับ 1200 ksc และค่า Es เท่ากับ 2000000 ksc นะครับ
สิ่งสำคัญก่อนที่เราจะทำการวิเคราะห์ต่อไปนี้ คือ เราต้องตรวจสอบความหนาของฐานรากเสียก่อนนะครับ ว่าความหนาของฐานรากที่ใช้นั้นมีความหนาเพียงพอที่จะทำให้พฤติกรรมการถ่ายน้ำหนัก และ การเสียรูปนั้นเป็นไปในลักษณะที่มีความเป็น RIGID BODY หาไม่แล้วการวิเคราะห์จะไม่เป็นไปตามกลไกที่ควรจะเป็นของการรับน้ำหนักและ การเสียรูป ของตัวฐานรากนะครับ โดยหากจำเป็นก็อาจต้องทำการ พอกความหนาของฐานราก และ ทำการเจาะเสียบเหล็ก ให้ฐานรากมีความหนา และ มีความ HOMOGENEOUS ระหว่างคอนกรีต เก่า และ ใหม่ ให้มีมากยิ่งขึ้น เพื่อที่จะแก้ปัญหานี้ด้วยนะครับ
สำหรับประเด็นปัญหาของผมที่จะกำลังจะทำการยก ตย ต่อไปนี้ ผมได้ทำการประเมินและวิเคราะห์ถึงประเด็นปัญหาเหล่านี้แล้วนะครับ ก่อนอื่นเราทราบว่าหากฐานรากมีความเป็น RIGID BODY จะทำให้การทรุดตัวที่เกิดขึ้นนี้มีค่าที่เท่ากันๆ ดังนั้นเราอาจเขียนความสัมพันธ์นี้ได้ดังในสมการที่ [1] นะครับ
Δc = Δs [1]
โดยที่เราจะนำหลักการทางด้านกลศาสตร์ของวัสดุมาใช้ คือ ค่าความสัมพันธ์ระหว่างการเสียรูป และ คุณสมบัติของหน้าตัดและวัสดุที่ใช้ทำเสาเข็มดังสมการที่ [2]
Δp = Pp Lp / Ap Ep [2]
ต่อมาเราทราบว่าค่า σp ตามแนวแกนจะมีค่าเท่ากับ Pp / Ap ดังนั้นเราจะเขียน [2] ได้ใหม่เป็นในรูปของสมการที่ [3] ว่า
Δp = σp Lp / Ep [3]
ต่อมานำ [3] แทนลงใน [1] สำหรับวัสดุแต่ละตัวนะครับ และ ทำการแทนค่าคงที่ต่างๆ ลงไปจะได้ว่า
σc Lc / Ec = σs Ls / Es
σc (50)/ (208333) = σs (30) / (2000000)
240 σc = 15 σs [4]
เมื่อค่าที่ยอมให้ของสองวัสดุมีค่าที่ไม่เท่ากัน เราจำเป้นที่จะต้องทำการหาออกมาก่อนนะครับว่ากรณีใดที่จะเป็นกรณีที่ควบคุมการวิบัติของตัวเสาเข็ม โดยนำสมการที่ [4] มาแทนค่า σ ที่ยอมให้ของแต่ละวัสดุนะครับ เริ่มต้นกรณีที่ 1 โดยเราจะแทนค่า σs ของเหล็กลงไปก่อนนะครับ
σc = (15/240) (1200) = 75 ksc > 65 ksc
ต่อมาสำหรับกรณีที่ 2 เราจะทำการแทนค่าด้วยค่า σ ที่ยอมให้ของคอนกรีตดูบ้างนะครับ
σs = (240/15) (65) = 1040 ksc < 1200 ksc
จะเห็นได้ว่าหากเรายอมให้ค่า σs มีค่าถึงระดับที่ยอมให้ จะทำให้ค่า σc มีค่าเกินกว่าที่ยอมให้นะครับ ดังนั้นกรณีที่ควบคุมการวิบัติจะต้องเป็นไปตามกรณีที่ 2 นะครับ คือ σc = 65 ksc และ σs = 1040 ksc นะครับ ต่อมาเราจะทราบได้จากการหา EQUILIBRIUM ของแรงในแนวดิ่งทั้งหมดจากหลักการง่ายๆ คือ P = ∑(σ Ag) นะครับ ดังนั้นค่า P ที่จะเป็นค่าน้ำหนักบรรทุกที่ยอมให้ที่ฐานรากจะสามารถรับได้จะมีค่าเท่ากับ
P = [(484)(65) + (2)(1040)(60)]/1000 = 156.26 TONS
สรุปนะครับ จากกรณีนี้หากเราไม่ทำตามหลักการข้างต้น และ เราทำการแทนค่า σs ด้วยค่าที่ยอมให้เท่ากับ 1200 ksc จะทำให้ค่า P ที่มากที่สุดที่ฐานรากนั้นจะสามารถรับได้ซึ่งจะคำนวณออกมาตามหลักการ EQUILIBRIUM นั้นออกมามีค่าเท่ากับ
P = [(484)(65) + (2)(1200)(60)]/1000 = 175.46 TONS
ซึ่งจะสูงกว่าค่าจริงๆ ที่ควรจะเป็นถึง
ΔP = 175.46 – 156.26 = 19.2 TONS
ซึ่งค่าความแตกต่างนี้ถือว่าไม่น้อยเลยนะครับ ยิ่งสำหรับกรณีที่เราต้องทำการออกแบบให้ฐานรากมีความประหยัดมากที่สุด ดังนั้นผมขออนุยาตแชร์ประสบการณ์ในการคำนวณครั้งนี้ไว้ให้แก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านนะครับ ทั้งนี้ก็เพื่อให้ได้ผลการออกแบบโครงสร้างที่มีความแข็งแรง ความปลอดภัย และ เกิดความประหยัดอย่างเหมาะสมด้วยครับ
ปล ผมขอหมายเหตุไว้ตอนท้ายนี้นิดนึงนะครับว่าค่าน้ำหนักบรรทุกที่เราคำนวรได้ข้างต้นเป็นค่าน้ำหนักบรรทุกของตัววัสดุเท่านั้นนะครับ ในการที่เราจะทราบว่าฐานรากจะสามารถรับน้ำหนักจริงๆ ได้เท่าไหร่ เราจำเป็นที่จะต้องนำค่าๆ นี้ไปเปรียบเทียบกันกับค่าการรับ นน บรรทุกที่ตัวดินเองจะสามารถรับได้ด้วย ซึ่งกระบวนการนี้จะทำได้ก็จำเป็นที่จะต้องทำ SOIL LABORATORY TESTING ขึ้นมาเพื่อที่จะได้ทราบคุณสมบัติการรับกำลังของดิน (SOIL PROPERTY) นั่นเองนะครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
ref : https://www.facebook.com/bhumisiam/posts/1538122942900492
BSP-Bhumisiam
ผู้ผลิตรายแรก SPUN MICRO PILE
1) ได้รับมาตรฐาน มอก. มาตราฐาน397-2524 เสาเข็ม Spun Micro Pile
2) ผู้ผลิต Spun Micro Pile ที่ได้รับ Endorsed Brand รับรองคุณภาพมาตราฐาน จาก SCG
3) ผู้นำระบบ Computer ที่ทันสมัยผลิต เสาเข็ม Spun Micro Pile
4) ลิขสิทธิ์เสาเข็ม Spun Micro Pile
5) เทคโนโลยีการผลิต จากประเทศเยอรมันนี
6) ผู้ผลิต Spun Micro Pile แบบ “สี่เหลี่ยม”
7) การผลิตคอนกรีตและส่วนผสม ใช้ Program SCG-CPAC
เสาเข็ม สปันไมโครไพล์ ช่วยแก้ปัญหาได้เพราะ
1) สามารถทำงานในที่แคบได้
2) ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะทางเสียง
3) หน้างานสะอาด ไม่มีดินโคลน
4) สามารถรับน้ำหนักได้ 20-40 ตัน/ต้น
5) สามารถตอกชิดกำแพง ไม่ก่อให้โครงสร้างเดิมเสียหาย
สนใจติดต่อสินค้า เสาเข็ม ไมโครไพล์ (Micropile)
สปันไมโครไพล์ (Spun MicroPile) มาตรฐาน มอก.
ติดต่อ สายด่วน โทร :
081-634-6586
082-790-1447
082-790-1448
082-790-1449
