330 ทำไมวิศวกรถึงออกแบบฐานรากขนาดไม่เท่ากัน? | ไม่ต้องระบุแหล่งที่มาข้อมูล
วิศวกรออกแบบฐานรากให้มีขนาดไม่เท่ากันเนื่องจากปัจจัยสำคัญหลายประการที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยและความคุ้มค่าในการก่อสร้าง ดังนี้:
- น้ำหนักบรรทุกที่แตกต่างกัน (Variation in Loads): เสาแต่ละต้นในอาคารรับน้ำหนักไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งและพื้นที่รับแรง (Tributary Area) เช่น เสาต้นกลางอาคารมักรับน้ำหนักจากพื้นและคานมากกว่าเสาที่อยู่ตรงมุมอาคาร เมื่อน้ำหนักบรรทุกจากเสาสะสมลงมาถึงตอม่อไม่เท่ากัน วิศวกรจึงต้องออกแบบขนาดฐานรากให้สัมพันธ์กับน้ำหนักนั้นเพื่อให้สามารถถ่ายน้ำหนักลงสู่ดินได้อย่างเหมาะสม
- ความสามารถในการรับน้ำหนักของดิน (Soil Bearing Capacity): ฐานรากแผ่ต้องมีพื้นที่ใหญ่พอที่จะกระจายน้ำหนักลงสู่ดินได้โดยปลอดภัยตามความแข็งแรงของชั้นดิน หากเสาต้นใดรับน้ำหนักมาก ฐานรากสำหรับเสาต้นนั้นก็ต้องมีขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อแผ่กระจายแรงไม่ให้เกินค่าที่ดินจะรับได้
- จำนวนและขนาดของเสาเข็ม (Number and Capacity of Piles): ในกรณีของฐานรากเสาเข็ม ขนาดหรือจำนวนของเสาเข็มจะเพิ่มขึ้นตามน้ำหนักบรรทุกจากเสา เสาเข็มแต่ละขนาด (เช่น 21 25 หรือ 30 ซม.) มีความสามารถในการรับน้ำหนักปลอดภัยต่างกัน หากเสาต้นหนึ่งรับน้ำหนักมหาศาล วิศวกรอาจต้องใช้เสาเข็มหลายต้นในหนึ่งฐานราก (เช่น 4 ต้น หรือ 6 ต้น) ทำให้ขนาดของ “ฐานรากเสาเข็ม” (Pile Cap) ต้องขยายใหญ่ขึ้นตามรูปแบบการจัดวางเสาเข็ม
- ประเภทของฐานรากที่เลือกใช้: บางครั้งเสาที่อยู่ใกล้กันมากอาจทำให้ฐานรากแผ่มาเหลื่อมล้ำกัน วิศวกรจึงต้องเปลี่ยนจากฐานรากเดี่ยว (Isolated Footing) มาใช้เป็น “ฐานรากร่วม” (Combined Footing) ซึ่งจะมีขนาดและรูปร่างที่ยาวกว่าปกติเพื่อรับน้ำหนักจากเสาตั้งแต่ 2 ต้นขึ้นไป
- ความคุ้มค่าและเศรษฐศาสตร์ (Economy): วิศวกรยึดหลักการออกแบบที่ “ประหยัดและคุ้มค่า” หากออกแบบให้ฐานรากทุกฐานมีขนาดใหญ่เท่ากับฐานที่รับน้ำหนักมากที่สุดทั้งหมด จะทำให้สิ้นเปลืองวัสดุ เช่น คอนกรีตและเหล็กเสริม โดยไม่จำเป็น
ดังนั้น การที่ฐานรากมีขนาดไม่เท่ากันจึงเป็นการ ปรับขนาดให้เหมาะสมกับน้ำหนักที่เสาแต่ละต้นต้องแบกรับจริง เพื่อให้โครงสร้างมั่นคงและประหยัดต้นทุนที่สุด