การออกแบบงานวิศวกรรมโครงสร้าง คอนกรีต
สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
หัวข้อในวันนี้จะเกี่ยวข้องกันกับหัวข้อการออกแบบงานวิศวกรรมโครงสร้าง คอนกรีต (STRUCTURAL CONCRETE ENGINEERING DESIGN หรือ SCE)นะครับ
ผมได้รับคำถามๆ หนึ่งจากเพื่อนหลายกลุ่มเลยว่า
“เหตุใดตามข้อบัญญัติของกฎหมายที่ออกมาเพื่อทำการควบคุมงานทางด้านการออกแบบโครงสร้าง คสล โดยวิธีกำลังจึงได้กำหนดให้เราใช้ค่าต่างๆ แบบแปลกๆ เช่น ตัวคูณเพิ่มค่า นน บรรทุกสำหรับกรณี นน บรรทุกคงที่ และ กรณี นน บรรทุกจร ที่กำหนดให้ใช้ตามกฎหมายจะมีค่าที่สูงกว่าในมาตรฐาน ACI หรือ EIT กำหนดให้ใช้เสียอีก คือ เท่ากับ 1.70 และ 2.00 ตามลำดับและ หากไม่มีผลการทดสอบจากสถาบันหรือองค์กรใดๆ ที่เชื่อถือได้จะไม่อนุญาตให้ใช้ค่ากำลังอัดประลัยของคอนกรีตในการออกแบบมากกว่า 150 KSC ซึ่งจะรวมไปถึงค่ากำลังดึงที่จุดครากของเหล็กเสริมเกรด SD40 มากกว่า 3400 KSC เป็นต้น ทั้งๆ ที่ในปัจจุบันเทคโนโลยีในงานก่อสร้างนั้นรุดหน้าไปไกลมากแล้ว เหตุใดจึงจำกัดค่าต่างๆ เหล่านี้ไว้อีก ?”
จริงๆ แล้วผมเข้าใจทั้งสองฝ่ายนะครับ ทั้งในฐานะของ ผู้ออกกฎเกณฑ์เหล่านี้ และ ผู้อยู่ภายใต้บังคับใช้ของกฎเกณฑ์เหล่านี้ ด้วย ดังนั้นในวันนี้ผมจะมาชี้ให้เห็นถึงนัยยะสำคัญของการที่เราพึงกระทำตามระเบียบกฎเกณฑ์ข้อนี้ให้เพื่อนๆ ดูเป็นกรณีศึกษาก็แล้วกันนะครับ
ผมมีเสา คสล ขนาดความลึกเท่ากับ 800 มม และมีขนาดความกว้างเท่ากับ 500 มม เสาต้นนี้จะต้องทำหน้าที่ในการรับ นน ตามแนวแกน (AXIAL LOAD) ที่เป็น นน บรรทุกคงที่ (DEAD LOAD) เท่ากับ 190 T และ ที่เป็น นน บรรทุกจร (LIVE LOAD) เท่ากับ 70 T ซึ่งเสาต้นนี้จะรับโมเมนต์ดัดทั้ง 2 แกน (BI-AXIAL COLUMN) เป็นระยะเท่ากับร้อยละ 10 ของระยะในแต่ละด้าน จงทำการคำนวณหาปริมาณเหล็กเสริมหลัก (MAIN REINFORCEMENT) ในเสาต้นนี้
สาเหตุที่มีกฎระเบียบเหล่านี้ออกมานั่นเป็นเพราะคนที่ทำหน้าที่ออกกฎเกณฑ์เหล่านี้เค้าทราบดีว่า ในบางสถานการณ์นั้นเราอาจที่จะหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะต้องพบเจอกับนิสัยอันไม่พึงประสงค์ของวิศวกรผู้ออกแบบบางคน เพราะ อุปนิสัยเหล่านี้ถือได้ว่าเป็นสิ่งที่มิควรทำเลย เช่น เวลาที่ทำการออกแบบเสานั้นวิศวกรบางคนนั้นมักที่จะทำการรวม นน ตามแนวแกนมาเพียงอย่างเดียว โดยที่มักจะละเลย หรือ ไม่สนใจค่าโมเมนต์ดัดไม่สมดุล (UNBALANCED MOMENT) ที่จะเกิดขึ้นในแต่ละแกนของเสา เป็นต้น
ดังนั้นในวันนี้ผมจะเริ่มต้นจากการคำนวณโดยใช้ระเบียบข้อบังคับตามกฎหมายก่อนนะครับ
Pu = ØPn
ØPn = 1.70DL + 2.00 LL
ØPn = 1.70×190 + 2.00×70
ØPn = 463 T
จากสมการพื้นฐานในการคำนวณหาค่ากำลังรับ นน สูงสุดของเสาปลอกเดี่ยวที่มาตรฐานการออกแบบ ACI หรือ EIT ได้ให้ไว้คือ
ØPn = 0.80Ø[0.85fc’(Ag – Ast) + Ast fy]
ดังนั้นเราจะสามารถทำการแก้สมการหาค่า Ast ที่หน้าตัดนี้ต้องการได้จากการแก้สมการข้างต้นและแทนค่า fc’ และ fy สูงสุดตามที่กฎหมายได้กำหนดให้ใช้
Ast = [ØPn/(0.80Ø) – 0.85fc’Ag]/(fy – 0.85fc’)
Ast = [463×1000/(0.80×0.70) – 0.85x150x80x50]/(3400 – 0.85×150)
Ast = 96.80 CM^(2)
ดังนั้นเราจึงเลือกเสริมด้วยเหล็กจำนวน 20 เส้น DB25mm ซึ่งจะมีหน้าตัดเหล็กเท่ากับ
Ast = 20×4.91
Ast = 98.44 CM^(2) > 96.80 CM^(2) ———-
ต่อมาเราจะมาทำการคำนวณโดยละเอียดกันบ้างนะครับ เริ่มจากค่า Pu กันก่อนนะครับ
Pu = 1.40DL + 1.70LL
Pu = 1.40×190 + 1.70×70
Pu = 385 T
ต่อมาคือทำการคำนวณหาค่าโมเมนต์ดัดในแต่ละแกน Mux และ Muy
Mux = 385×10/100×0.50 = 19.25 T-M
Muy = 385×10/100×0.80 = 30.80 T-M
เราจะทำการ TRIAL & ERROR วิเคราะห์หน้าตัดเสาโดยการใช้จำนวนเหล็ก 20DB25mm ตามที่คำนวณได้ข้างต้น โดยการจัดเหล็กนั้นเราจะทำการจัดให้มีความสมมาตรกันในทุกๆ ด้านดังรูปที่แนบมา และ สุดท้ายผมจะใช้ค่า fc’ และ fy ในการออกแบบเท่ากับ 280 KSC และ 4000 KSC ตามลำดับ
โดยการออกแบบเสารับแรงดัด 2 แกนนี้ผมจะอาศัยวิธีการของ MUELLER-BRESLAU’S .ในการออกแบบ โดยจะพบว่าจากสมการตามวิธีการออกแบบนี้ คือ
1/ ØPn = 1/ ØPnx + 1/ØPny – 1/ ØPno
ผลจากการที่เราทำการวิเคราะห์หน้าตัดโดยวิธีละเอียดนั้นจะพบว่าค่าต่างๆ จากสมการข้างต้นนั้นออกมาเป็นดังนี้
ØPnx = 740.00 T
ØPny = 577.74 T
ØPno = 925.00 T
ดังนั้นค่ากำลังความสามารถในการรับกำลังตามแนวแกนของเสาที่รับแรงดัด 2 แกนต้นนี้จะมีค่าเท่ากับ
ØPn = 499.71 T > Pu = 385 T ———-
ดังนั้นหากจะทำการคำนวณค่าสัดส่วนการวิบัติ (FAILURE RATIO) ของเสาต้นนี้จะพบว่ามีค่าเท่ากับ
R = Pu / ØPn
R = 385 / 499.71
R = 0.77 < 1.00 ———-
จะเห็นได้ว่าการที่เราทำตามกฎระเบียบที่ได้ออกไว้ตามกฎหมายนี้ต่อให้เราทำการออกแบบให้เสาต้นนี้รับเฉพาะแรงกระทำตามแนวแกนเพียงอย่างเดียว โดยที่เราไม่ทำการออกแบบให้เสานั้นต้องรับแรงดัดเลย เสาต้นนี้ก็ยังมีความปลอดภัยจริงๆ อยู่ ซึ่งพอพูดถึงตรงนี้ผมก็ต้องขออนุญาตทำการย้ำเตือนเพื่อนๆ อีกครั้งหนึ่งนะครับว่ากรณีนี้จะไม่สามารถใช้ได้กับเสาทุกๆ ประเภท เพราะ โดยมากแล้ววิธีการนี้จะเหมาะกับเสาที่มีรูปแบบการวิบัติอยู่ในช่วงแรงอัดเป็นหลัก (COMPRESSION FAILURE COLUMN) เท่านั้น ดังนั้นเสาที่มีค่าโมเมนต์ดัดรอบแกนใดๆ ที่ค่อนข้างมาก เราก็ไม่ควรที่จะใช้วิธีดังกล่าวนี้ในการออกแบบเสาของเรานะครับ
ผมอยากที่จะขอให้คำแนะนำจากประสบการณ์ส่วนตัวของผมว่า ส่วนมากแล้วกรณีนี้จะสามารถใช้ได้กับเสาที่มีรูปทรงเป็น สี่เหลี่ยมจัตุรัส หรือ สี่เหลี่ยมผืนผ้า แบบใดก็ได้ แต่ มีข้อแม้ว่าค่าการเยื้องศูนย์ในแต่ละแกนนั้นจะต้องมีค่าไม่มากกว่าร้อย 10 ของระยะในด้านนั้นๆ
สุดท้ายนี้ผมอยากที่จะชี้ให้เห็นว่า ผู้ที่ทำการตรากฎหมายฉบับนี้ออกมานั้นเป็นเพราะว่าบุคคลเหล่านั้นท่านทราบดีว่า ในบางสถานการณ์นั้นเราอาจที่จะหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะต้องพบเจอกับนิสัยอันไม่พึงประสงค์ของวิศวกรผู้ออกแบบบางคน เค้าจึงได้คิดวิธีทำการดักทางกันเอาไว้ก่อนก็ยังดี และ ถึงแม้จะทำการดักทางเอาไว้บ้างแล้ว ก็ไม่ได้หมายความว่าจะมีความปลอดภัยสำหรับทุกๆ กรณีของเสาเหมือนที่ผมได้แจ้งไปก่อนหน้านี้ ดังนั้นหนทางที่ดีที่สุด คือ ในทุกๆ ครั้งที่ทำการวิเคราะห์โครงสร้างเพื่อทำการออกแบบ เสา เราควรที่จะต้องทำการคำนึงถึงค่าแรงดัดที่เกิดขึ้นในแต่ละแกนของโครงสร้างเสาด้วย ทั้งนี้ก็เพื่อความปลอดภัยในการออกแบบโครงสร้างเสา คสล ต้นนั้นๆ อยู่เสมอนั่นเองนะครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
ADMIN JAMES DEAN
Bhumisiamภูมิสยาม
ผู้ผลิตรายแรก Spun MicroPile
1) ได้รับการรับรองระบบบริหารงานคุณภาพ ตามมาตรฐาน ISO 9001:2015
2) ได้รับมาตรฐาน ISO 9001:2015 UKAS ภายใต้การดูแลของ อังกฤษ
3) ได้รับมาตรฐาน ISO 9001:2015 NAC ภายใต้การดูแลของ สมอ.
4) ได้รับมาตรฐาน มอก. 397-2524 เสาเข็ม Spun MicroPileDia21, 25, 30 cm.
5) ผู้ผลิต Spun MicroPileที่ได้รับ Endorsed Brand รับรองคุณภาพมาตรฐานจาก SCG
6) ผู้นำระบบ Computer ที่ทันสมัยผลิต เสาเข็ม Spun MicroPile
7) ลิขสิทธิ์เสาเข็ม Spun MicroPile
8) เทคโนโลยีการผลิต จากประเทศเยอรมัน
9) ผู้ผลิต Spun MicroPileแบบ “สี่เหลี่ยม”
10) การผลิตคอนกรีตและส่วนผสม ใช้ Program SCG-CPAC
เสาเข็ม สปันไมโครไพล์ ช่วยแก้ปัญหาได้เพราะ
1) สามารถทำงานในที่แคบได้
2) ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะทางเสียง
3) หน้างานสะอาด ไม่มีดินโคลน
4) สามารถรับน้ำหนักได้ 20-50 ตัน/ต้น ขึ้นอยู่กับสภาพชั้นดินแต่ละพื้นที่
5) สามารถตอกชิดกำแพง ไม่ก่อให้โครงสร้างเดิมเสียหาย
สนใจติดต่อสินค้า เสาเข็มสปันไมโครไพล์ มาตรฐาน มอก. โทร
081-634-6586
082-790-1447
082-790-1448
082-790-1449
