Blog

การวิบัติของเสาและคาน คสล.มี 3 ลักษณะ

1.)การวิบัติเกิดจากเหล็กเสริมด้านรับแรงดีงถึงจุดคราก แล้วคอนกรีตถูกอัดจนแตกหรือระเบิดออกมา

2.)การวิบัติเกิดจากคอนกรีตด้านรับแรงอัดแตกหรือระเบิดออกก่อน โดยที่เหล็กเสริมรับแรงดึงยังไม่ถึงจุดคราก

3.)การวิบัติเกิดจากเหล็กเสริมด้านรับแรงดึงถูกดึงจนถึงจุดคราก พร้อมกับคอนกรีตด้านรับแรงอัดถูกอัดจนแตกหรือระเบิด เรียกการวิบัติแบบนี้ว่า การวิบัติแบบสมดุล

การวิบัติแบบฉับพลันทันทีทันใด โดยไม่มีการเตือน จัดว่าเป็นอันตรายต่อชีวิตและทรัพย์สิน เกิดจากการเสริมเหล็กมากเกินกว่าอัตราส่วนสมดุล หรือใช้เหล็กเสริมเอก(เสา) เหล็กเสริมบน-ล่าง (คาน)ที่มีกำลังครากสูงมากๆ

การทดสอบโมเมนต์ดัดประลัยของคานคอนกรีตเสริมเหล็กรีดเย็น 

การทดสอบโมเมนต์ดัดประลัยของคานคอนกรีตเสริมเหล็กรีดร้อน

เหล็กปลอกเสา, คาน ( Rebar stirrups )

	เหล็กปลอกวงรอบปิดขาคู่ตะขอ 90 องศา	Type A
	เหล็กปลอกวงรอบปิดขาคู่ตะขอ 135 องศา	Type B
	เหล็กปลอกวงรอบเปิดขาคู่ตะขอ 135 องศา	Type C
	เหล็กปลอกเดี่ยวขาเดียว 90,135 องศา	Type D
	เหล็กปลอกกลมเดี่ยว	Type E
	เหล็กปลอกกลมเกลียว	Type F

คานคอนกรีตเสริมเหล็กโดยทั่วไปมักจะมีหน้าตัดของคอนกรีตที่มีความสามารถต้านทานแรงเฉือนได้อย่างจำกัด  แต่ในกรณีที่ต้องแบกรับภาระน้ำหนักบรรทุกมากๆ ทำให้ความสามารถต้านแรงเฉือนที่มีอยู่อย่างจำกัด จำเป็นต้องได้รับการออกแบบเหล็กปลอกเพื่อต้านทานแรงเฉือนส่วนเกิน
เสาคอนกรีตเสริมเหล็กมีความจำเป็นต้องเสริมเหล็กทางขวางตลอดความยาวของเสา  โดยเหล็กเสริมที่นี้อาจจะเป็นเหล็กปลอกเดี่ยว หรือเหล็กปลอกเกลียว เว้นห่างเป็นระยะๆ  (ถ้าเสริมเหล็กยืนเพียงอย่างเดียวจะทำให้เสามีพฤติกรรมที่เปราะ) โดยเหล็กปลอกจะโอบรัดเหล็กยืนไว้ให้อยู่ในตำแหน่งที่ต้องการในขณะเทคอนกรีต  ทำให้เสาคอนกรีตเสริมเหล็กนั้นมีกำลังต้านทานแรงอัดเพิ่มขึ้นและช่วยให้เสามีพฤติกรรมแบบเหนียวก่อนเกิดการวิบัติ
วิศวกรโครงสร้างผู้ออกแบบทำรายการคำนวณ ชิ้นส่วนโครงสร้างเช่น คาน, เสา หรือส่วนโครงสร้างอื่นที่คล้ายๆ กันจะต้องพิจารณาป้องกันมิให้ชิ้นส่วนโครงสร้างนั้นๆ เกิดการวิบัติเนื่องจากแรงเฉือน, แรงยึดเหนี่ยว และแรงบิด (ยังไม่กล่าวถึงแรงดัด และแรงกระทำในลักษณะอื่นๆ)  โดยการเสริมเหล็กปลอกเพื่อต้านทานดังกล่าวอย่างเพียงพอ เหล็กปลอกที่ใช้อาจประกอบด้วยเหล็กเสริมตามแบบโดยทั่วไป อาจจะมีเหล็กเสริมที่มีรูปร่างอื่นก็ได้  เหล็กปลอกจะมีวิธีการใช้งานโดยวางตำแหน่งให้ขวางทิศทางของแนวแรงเฉือน

 

 

การกำหนดความลึกของฐานราก มีความสำคัญกับอาคาร ค่าใช้จ่ายในการก่อสร้าง และความสะดวกในการทำงาน ฐานรากที่มีความลึกเกินจำเป็น ทำให้สิ้นเปลืองค่าใช้จ่าย และหากว่าฐานรากมีระดับตื้นเกินไป อาจจะสร้างปัญหาให้กับอาคารได้  หลังของฐานรากควรต่ำกว่าระดับดินอย่างน้อย 1 เมตร แต่ไม่ควรอย่างยิ่งที่จะวางระดับหลังของฐานรากไว้ที่ผิวดิน เพราะน้ำฝน-น้ำหลากจะกัดเซาะได้ง่าย หรือดินทรดตัว จนเกิด “ฐานรากลอย”

 

 

 

เสาเข็มตอก หรือเสาเข็มเจาะ มักเกิดปัญหาที่ยอมรับได้และยอมรับไม่ได้ตามข้อกำหนด ที่ส่งผลให้ต้องมีการปรับแก้ฐานราก โดยทั่วไปมักจะพบสาเหตุ เช่น เสาเข็มไม่ได้ดิ่ง เสาเข็มหัก เจาะหรือตอกเสาเข็มผิดตำแหน่งจากการปักหมุดผิด หรือการเคลื่อนย้ายเสาเข็มหรือปั้นจั่นจนทำให้หมุดเคลื่อนที่ เพื่อให้ได้ฐานรากที่มีประสิทธิภาพในการรับน้ำหนักได้ไม่ต่ำกว่าที่วิศกรผู้ออกแบบกำหนดไว้ตามแบบก่อสร้าง จึงมีความจำเป็นต้องเพิ่มเสาเข็ม หรือเปลี่ยนตำแหน่งเสาเข็มเพื่อทดแทนต้นเดิมที่ยอมรับไม่ได้ โดยตำแหน่งเสาเข็มต้นใหม่จะต้องห่างจากเสาเข็มต้นเดิมหรือต้นอื่นประมาณ 2.5-3 เท่าของขนาดเสาเข็มต้นที่ใหญ่ที่สุด รูปแบบของเสาเข็มต้นใหม่และรูปแบบฐานรากที่ได้รับการปรับแก้ มีข้อแนะนำพอสังเขปเบื้องต้นก่อนจะแจ้งวิศวกรผู้ออกแบบดังนี้

สิ่งสำคัญที่สุดในการปรับแก้ฐานรากนั่นคือ Centroid ควรจะต้องคงเดิม

 

 

 

ฐานราก (Footing ) คือชิ้นส่วนของโครงสร้างของอาคาร ที่อยู่ใต้ผิวดิน ทำหน้าที่เป็นที่รวมรับน้ำหนัก แล้วถ่ายลงสู่ชั้นดิน ฐานรากมักเป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก เพราะว่าก่อสร้างได้ง่าย รวดเร็ว และมีความแข็งแรงทนทานต่อสภาพดินฟ้าอากาศได้ดี การแบ่งประเภทของฐานราก สามารถแบ่งออกได้ 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ

 1.ฐานรากแผ่ (Spread Footing) หรือฐานรากตื้น (Shallow Foundation) คือฐานรากที่ถ่ายน้ำหนักลงสู่ชั้นดินนั้นโดยตรง ฉะนั้นการเลือกใช้ฐานรากแผ่จึงต้องคำนึงถึงปัจจัยทางด้านขนาดของน้ำหนัก และคุณสมบัติของดินที่สามารถรับน้ำหนักในท้องถิ่นนั้นๆ  (ดูข้อมูลความสามารถรับน้ำหนักปลอดภัยได้จากกฎกระทรวงควบคุมอาคาร ฉบับที่ 6 พ.ศ.2527 ) มิติของคอนกรีต รายละเอียดของการเสริมเหล็ก ขึ้นอยู่กับรายการคำนวณของวิศวกรผู้ออกแบบ

 

2.ฐานรากเข็ม (Pile Footing) หรือฐานรากลึก (Deep Foundation) คือฐานรากแบบวางบนเสาเข็ม ลักษณะนี้ฐานรากจะทำหน้าที่รับน้ำหนักบรรทุกจากโครงสร้างและถ่ายน้ำหนักนั้นให้กับเสาเข็มที่รองรับอยู่ใต้ฐานราก และเสาเข็มจะถ่ายน้ำหนักสู้ชั้นดินที่อยู่ลึกลงไป มิติของคอนกรีต รายละเอียดของการเสริมเหล็ก ขึ้นอยู่กับรายการคำนวณของวิศวกรผู้ออกแบบ

 

ฐานรากเสาเข็ม (Pile Footing) ; F1

ฐานรากเสาเข็ม (Pile Footing) ; F2

ฐานรากเสาเข็ม (Pile Footing) ; F3

ข้อกำหนดทั่วไปในการออกแบบฐานราก*

ข้อกำหนดทั่วไปและมาตรฐาน วสท. 1007-34 กำนดไว้ดังนี้

-ความของคอนกรีตหุ้มเหล็ก ต้องไม่น้อยกว่า 7.50 ซม.

-ความหนาประสิทธิผล (d) ของฐานรากคอนกรีตเสริมเหล็กต้องไม่น้อยกว่า 15 ซม. สำหรับฐานรากแผ่หรือฐานรากเสาเข็มสั้น และถ้าเป็นฐานรากเสาเข็มยาว ต้องหนาไม่น้อยกว่า 30 ซม.

-เสาตอม่อเป็นเสากลมหรือเสาเหลี่ยมใดๆ ให้คิดขอบขางของเสานั้นเหมือนกับเสารูปตัดสี่เหลี่ยมสี่เหลี่ยมจตุรัส

-ก่อนเทคอนกรีตฐานราก ต้องมีทรายหยาบและคอนกรีตหยาบรองพื้น 5-10 ซม. เพื่อป้องกันดินโคลนหรือสิ่งสกปรกเปรอะเปื้อนเหล็กเสริมในฐานราก

-ประมาณน้ำหนักฐานรากเบื้องต้น 10-15% ของน้ำหนักบรรทุกที่ถ่ายลงมาจากเสาตอม่อ

-เสาตอม่อให้มีความลึกประมาณ 1.00-1.50 เมตร ขึ้นอยู่กับลักษณะของชั้นดินและงานระบบต่างๆ ที่ต้องลอดฝ่านใต้คานคอดิน ถ้าเป็นณานบากแผ่ ก็ควรให้นั่งบนชั้นดินแข็งเดิมและบดอัดให้แน่ตามที่มาตรฐานกำหนด

-ฐานรากใดที่ต้องรองรับแรงสั่นสะเทือนหรือโมเม้นต์ดัด เสาเข็มที่รองรับฐานรากนั้นควรกำหนดให้เสริมเหล็กเดือยพิเศษ เพื่อยึดเหนี่ยวฐานรากกับเสาเข็มไม่ให้หลุดออกจากกัน

*ที่มา ; การออกแบบอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กเบื้องต้น ( รศ.กวี หวังนิเวศ์นกุล )