395 ขนาดของฟุตติ้งคำนวณจากอะไร?
ขนาดของฟุตติ้ง (Footing) หรือฐานราก ทั้งในส่วนของความกว้าง ความยาว และความหนา จะถูกคำนวณโดยวิศวกรโยธาเพื่อให้โครงสร้างมีความมั่นคง โดยพิจารณาจากปัจจัยหลักดังนี้ครับ:
- น้ำหนักบรรทุกของอาคาร (Building Load)
น้ำหนักรวมที่ถ่ายลงสู่เสาแต่ละต้นเป็นปัจจัยสำคัญที่สุดในการกำหนดขนาด โดยประกอบด้วย:
- น้ำหนักคงที่ (Dead Load): ได้แก่ น้ำหนักของโครงสร้างเอง เช่น เสา คาน พื้น ผนัง และหลังคา,
- น้ำหนักบรรทุกจร (Live Load): ได้แก่ น้ำหนักของผู้อยู่อาศัย เฟอร์นิเจอร์ หรือเครื่องจักร,
- น้ำหนักของตัวฟุตติ้งเอง: ในการคำนวณที่ละเอียด วิศวกรจะนำน้ำหนักของคอนกรีตฐานรากมารวมเป็นน้ำหนักบรรทุกด้วย
- กำลังแบกทานของดิน (Soil Bearing Capacity)
ขนาดพื้นที่ (กว้าง x ยาว) ของฐานรากต้องใหญ่พอที่จะกระจายน้ำหนักไม่ให้เกินความสามารถที่ดินจะรับได้:
- การทดสอบดิน: วิศวกรจะใช้ข้อมูลจาก ผลเจาะสำรวจดิน (Soil Test) เช่น ค่าการตอกทดสอบมาตรฐาน (SPT) เพื่อประเมินความแข็งแรงของชั้นดินในแต่ละระดับ,
- หลักการคำนวณพื้นที่: สำหรับฐานรากแผ่ พื้นที่ฐานที่ต้องการ = น้ำหนักรวม / กำลังแบกทานของดินที่ยอมให้,
- สภาพดิน: หากเป็นดินอ่อน (เช่น กรุงเทพฯ) ที่รับน้ำหนักได้น้อย ฐานรากมักต้องมีขนาดใหญ่ขึ้นหรือต้องเปลี่ยนไปใช้ ฐานรากเสาเข็ม (Pile Cap) แทน,
- ลักษณะและการจัดวางเสาเข็ม (สำหรับฐานรากเสาเข็ม)
ในกรณีที่ใช้เสาเข็ม ขนาดของฟุตติ้งจะถูกกำหนดเพิ่มเติมโดย:
- จำนวนและขนาดของเสาเข็ม: ยิ่งน้ำหนักอาคารมาก จำนวนเสาเข็มต่อหนึ่งฐานก็จะเพิ่มขึ้น ทำให้ขนาดฟุตติ้งใหญ่ตามไปด้วย
- ระยะห่างระหว่างเสาเข็ม: มาตรฐานทั่วไปจะกำหนดให้จุดศูนย์กลางเสาเข็มห่างกันอย่างน้อย 3 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเสาเข็ม (3D) เพื่อไม่ให้แรงดันของเสาเข็มแต่ละต้นซ้อนทับกันจนดินวิบัติ,
- ระยะหุ้มคอนกรีต (Covering): ต้องเผื่อระยะจากขอบเสาเข็มต้นนอกสุดถึงขอบฟุตติ้ง เพื่อป้องกันเหล็กเสริมเป็นสนิมจากการกัดกร่อนของสารเคมีในดิน,
- ความหนาของฟุตติ้ง (Footing Thickness)
ความหนาจะถูกคำนวณเพื่อให้ฐานรากมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะไม่แตกร้าวหรือพังทลายจากแรงเค้น 3 รูปแบบ:
- แรงเฉือนทะลุ (Punching Shear): ป้องกันไม่ให้เสาอาคารกดทะลุตัวฟุตติ้งลงมา
- แรงเฉือนทางเดียว (One-way Shear): ป้องกันฟุตติ้งหักหรือร้าวตามแนวขนาน
- โมเมนต์ดัด (Bending Moment): เพื่อคำนวณปริมาณเหล็กเสริมที่ต้องใช้ป้องกันไม่ให้ฐานรากโก่งงอหรือแอ่นตัว
สรุปสั้นๆ คือ ขนาดความกว้างและยาวคำนวณจากน้ำหนักอาคารเทียบกับกำลังรับน้ำหนักของดิน ส่วนความหนาคำนวณเพื่อให้ฐานรากแข็งแรงพอที่จะไม่หักหรือถูกเสากดทะลุครับ,