สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
เนื่องจากวันนี้ผมเห็นเพื่อนรุ่นพี่วิศวกรที่ผมเคารพและรักมากท่านหนึ่งได้โพสต์เกี่ยวกับการออกแบบโครงสร้างเหล็กที่มีสัดส่วนยื่น (CANTILEVER LENGTH) ที่ค่อนข้างมาก ผมจึงได้แจ้งกับเค้าไปด้วยความเป็นห่วงถึงสิ่งที่ควรระมัดระวังในการออกแบบโครงสร้างในลักษณะแบบนี้ และ เห็นว่าน่าจะมีประโยชน์ต่อเพื่อนๆ ด้วยจึงใคร่ขอนำมาแชร์เป็นความรู้แก่ทุกๆ ท่านด้วยนะครับ
จริงๆ แล้วในการออกแบบโครงสร้างที่มีช่วงยื่นมากๆ สิ่งที่จะต้องระมัดระวังนั้นมีหลายเรื่องมากๆ นะครับ เช่น ปัญหาเรื่องเสถียรภาพของโครงสร้าง (STRUCTURAL STABILITY) เพราะ เราทราบกันดีว่าโครงสร้างลักษณะแบบนี้จะมีระดับของค่า REDUNDANCY ที่ค่อนข้างจะจำกัด หรือ เรื่องการจัดองค์ประกอบของโครงสร้างหลัก และ โครงสร้างรอง ที่ควรจะดูให้เหมาะสม เพราะเมื่อวิศวกรจำเป็นจะต้องออกแบบโครงสร้างในลักษณะแบบนี้ไม่ควรจะตรวจสอบหน่วย นน ของเหล้กที่ใช้ตามสัดส่วนทั่วๆ ไป เพราะโครงสร้า่งลักษณะนี้จำเป้นจะต้องมี นน คงที่ของตัวเอง (SELF-WEIGHT) ในระดับหนึ่งเพื่อป้องกันมิให้เกิดแรงยก (UPLIFT) เนื่องจากแรงลม (WIND LOAD) ที่อาจกระทำกับตัวโครงสร้างได้ เป็นต้นครับ แต่ สิ่งที่ผมได้แนะนำกับพี่วิศวกรท่านนี้คือ เรื่องระบบของฐานรากที่เหมาะสมครับ
เนื่องจากเมื่อเราออกแบบระบบโครงสร้างในลบักษณะนี้เรามักจะพบว่าที่ฐานรากมีแรงถอนค่อนข้างจะมาก ซึ่งเกิดตามธรรมชาติของกลศาสตร์ของโครงสร้างยื่น ดังนั้นเมื่อต้องออกแบบฐานรากแบบนี้เราจำเป็นจะต้องทำการออกแบบให้ฐานรากของเรารับแรงถอนต่างๆ เหล่าได้
การออกแบบให้โครงสร้างสามารถรับแรงถอนที่เกิดขึ้นได้สามารถทำได้หลายวิธีนะครับ เช่น ออกแบบเสาเข็มให้สามารถรับแรงถอนที่เกิดขึ้นได้ (วิธีนี้ไม่เป็นที่นิยม เพราะ ส่วนใหญ่เมื่อวิศวกรต้องออกแบบโครงสร้า่งใดๆ มักจะไม่ได้รับข้อมูลอย่างเพียงพอในการออกแบบเสาเข็ม เพราะ เจ้าของหรือ ผรม ผู้ว่าจ้างให้ทำการออกแบบมักต้องการที่จะประหยัดค่าใช้จ่าย) ดังนั้นเมื่อเราต้องออกแบบเสาเข็มให้ต้องรับ นน บรรทุกที่เป็นแรงถอนแบบนี้ เรามักจะพบว่าเราจะต้องออกแบบความลึกของเสาเข็มให้มากกว่าปกติ หรือ อาจต้องทำการ COUNTER WEIGHT แรงถอนเหล่านี้ด้วยกลไกใดกลไกหนึ่ง เป็นต้นนะครับ
โดยวนวันนี้ผมจะมาแสดง ตย ในการออกแบบเสาเข็มให้สามารถรับแรงถอนที่เกิดขึ้นได้ จากข้อมูลการทำ BORING LOG ให้แก่เพื่อนๆ ได้ทราบกันนะครับ
จากรูปนะครับ จะเป็นตารางที่แสดงค่าคุณสมบัติต่างๆ ของแรงกระทำกับเสาเข็มที่ได้จากการทดสอบ ตย ดินจากในห้องปฎิบัติการนะครับ เราจะเห็นได้ว่าจากในตารางสิ่งที่เรากำลังสนใจอยุ่ก็คือ แรงถอน หรือ แรงดึง ที่เสาเข็มสามารถรับได้ ซึ่งก็คือค่า Qt ซึ่งตัว t คือ TENSION นั่นเอง
จากรายการอธิบายสัญลํกษณ์ที่ใช้อธิบายตัวแปรข้างล่างจะพบว่าค่า Qt มีค่าเท่ากับ
Qt = Qf/SF + Wp
โดยที่
Qf คือ ค่าแรงเสียดทานที่เข็มสามารถรับได้ (ยิ่งลึกค่านี้จะยิ่งมีค่ามาก)
SF คือ อัตราส่วนความปลอดภัยของเสาเข็ม
Wp คือ นน คงที่ของตัวเสาเข็มเอง (ยิ่งลึกค่านี้จะยิ่งมีค่ามาก)
จะเห็นได้นะครับว่ายิ่งเพิ่มความยาวของเสาเข็มให้มากขึ้นเท่าใดก็จะยิ่งทำให้ค่า Qf และ Wp มีค่าที่สูงมากขึ้นตามกันไปด้วย นี่คือสาเหตุว่าทำไมเรามักจะพบว่าเมื่อต้องออกแบบเสาเข็มเพื่อรองรับโครงสร้างในลักษณะแบบนี้เราจะต้องออกแบบความลึกของเสาเข็มให้มากกว่าปกติ
ตย ง่ายๆ ในวันนี้นะครับ คือ หากต้องออกแบบให้เสาเข็ม สี่เหลี่ยม ขนาด 300 mm x 300 mm ความลึกของเสาเข็มเท่ากับ 21 m ให้ต้องรับ นน แรงถอน ควรจะกำหนด SAFE LOAD สำหรับแรงถอนสำหรับเสาเข็มต้นนี้เท่ากับเท่าใด ?
เราก็ดูจากตารางได้ง่ายๆ เลยนะครับ ค่า Qt จากในตารางจะเท่ากับ 24 Tons/Pile ดังนั้นหากผมเป็นวิศวกรผู้ออกแบบ ผมอาจกำหนดให้ SAFE LOAD ที่เป็นแรงถอนของเสาเข็มขนาดนี้ให้น้อยกว่าค่าที่คำนวณได้ทางทฤษฎีอยู่เล็กน้อย โดยอาจกำหนดให้ค่านี้อยู่ที่ 20 Tons/Pile ก็ได้ครับ
ทั้งนี้ผมขอย้ำเตือนกับเพื่อนๆ อีกสักครั้งนะครับว่า ในการกำหนดค่า SAFE LOAD ที่เป็นแรงถอนนั้นจำเป็นจะต้องอาศัยประสบการณ์มากพอสมควรนะครับ และ จำเป็นจะต้องมีข้อมูลในลักษณะที่เป็น ตย และ ปริมาณ ที่เชื่อถือได้จริงๆ เท่านั้นนะครับ มิเช่นนั้นเพื่อนๆ อาจจะประสบหรือพบเจอกับปัญหาในการออกแบบโครงสร้างที่ต้องรับแรงถอนแบบนี้ได้นะครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
ADMIN JAMES DEAN
เสาเข็มสปันไมโครไพล์ (Spun Micro Pile): ผู้เชี่ยวชาญการตอกเสาเข็มในพื้นที่จำกัด! คุณกำลังมองหาโซลูชันสำหรับการต่อเติมหรือเสริมฐานรากในพื้นที่จำกัดอยู่ใช่ไหม? เราพร้อมนำเสนอ เสาเข็มสปันไมโครไพล์ (Spun Micro Pile) คุณภาพสูง ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับโครงการก่อสร้างที่ซับซ้อนของคุณโดยเฉพาะ
จุดเด่นของผลิตภัณฑ์และบริการ:
ไร้กังวลเรื่องพื้นที่, ก่อสร้างได้อย่างมีประสิทธิภาพ:
รับน้ำหนักได้ดี, รับประกันคุณภาพ:
จัดส่งรวดเร็ว, ปลอดภัยเชื่อถือได้:
ติดต่อเรา!
@bhumisiam 094-254-6535 ดร.รัฐโรจน์