วิธีการและรายละเอียด การคำนวณในเรื่องเหล็กปลอก
สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน หัวข้อในวันนี้จะเกี่ยวข้องกันกับหัวข้อ การออกแบบงานวิศวกรรมโครงสร้าง คอนกรีต (STRUCTURAL CONCRETE ENGINEERING DESIGN หรือ SCE) โดยที่ในวันนี้จะเกี่ยวข้องกับงาน การออกแบบคอนกรีตอัดแรง (PRESTRESSED CONCRETE DESIGN) นั่นเองนะครับ
มีคำถามที่ได้ฝากมาจากเพื่อนของผมเกี่ยวกับเรื่องการออกแบบหน้าตัดเหล็กปลอกในเสา คสล ว่า “ผมพอที่จะเข้าใจถึงหลักในการออกแบบเหล็กยืนในหน้าตัดเสา คสล แล้วนะครับ แต่ ผมไม่ทราบจริงๆ ว่าการคำนวณในเรื่องเหล็กปลอกนั้นมีวิธีการและรายละเอียดเป็นเช่นใด รบกวนช่วยอธิบายหน่อยได้มั้ยครับ” ได้ซิครับ แต่ ผมขอจำแนกประเภทของเสา คสล ที่เรากำลังทำการออกแบบออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ก่อนนะครับ นั่นก็คือ:
- (1) เสาที่รับเฉพาะแรงในแนวดิ่ง (VERTICAL LOAD) เท่านั้น เช่น นน บรรทุกคงที่ นน บรรทุกจร เป็นต้น
- (2) เสาที่รับแรงในแนวดิ่ง และ แรงในแนวราบ (HORIZONTAL LOAD) ด้วย เช่น นน บรรทุกจากแรงลม นน บรรทุกจากแรงแผ่นดินไหว เป็นต้น
กรณีเสาที่รับเฉพาะแรงในแนวดิ่ง เท่านั้น
หากเป็นเช่นนี้การคำนวณออกแบบเหล็กปลอกในเสาจะ ไม่ขึ้น อยู่กับ นน บรรทุกที่เสาต้นนั้นๆ จะต้องรับเลยครับ และ สามารถที่จะทำได้ง่ายๆ เลย คือ ให้ทำการพิจารณาระยะน้อยที่สุดจากทั้ง 3 กรณีดังต่อไปนี้
- S1 = ด้านแคบที่สุดของเสา
- S2 = 16 เท่าของ สผก ของเหล็กยืน
- S3 = 48 เท่าของ สผก ของเหล็กปลอก
TIED SPACING = MIN.(S1,S2,S3)
ตัวอย่างการคำนวณหาระยะห่างในการเสริมเหล็กปลอก
ผมมีเสา คสล อยู่ต้นหนึ่งมีขนาด 500×250 MM ภายในหน้าตัดเสาเราจะใช้เหล็กยืนขนาด DB20MM และ ใช้เหล็กปลอกขนาด RB9MM เราจะมาทำการคำนวณหาระยะห่างในการเสริมเหล็กปลอกในหน้าตัด คสล นี้ด้วยกันนะครับ
| รายการพิจารณา | การคำนวณ | ผลลัพธ์ |
|---|---|---|
| S1 (ด้านแคบที่สุด) | - | 250 MM |
| S2 (16 เท่าของเหล็กยืน) | 16 × 20 | 320 MM |
| S3 (48 เท่าของเหล็กปลอก) | 48 × 9 | 432 MM |
TIED SPACING = MIN.(250,320,432) = 250 MM ดังนั้นระยะห่างในการเสริมเหล็กปลอกในหน้าตัด คสล นี้จะมีค่า น้อยกว่า หรือ เท่ากับ 250 MM นั่นเองนะครับ
กรณีเสาที่ต้องรับแรงในแนวดิ่ง และ แรงในแนวราบ ด้วย
เมื่อเสาต้องทำหน้าที่ในการรับแรงในแนวราบด้วยก็มักที่จะมีค่าแรงเฉือน (SHEAR FORCE) ที่เกิดจากค่าโมเมนต์ดัดที่ไม่สมดุล (UNBALANCED MOMENT) ที่บริเวณจุดต่อคานและเสาในปริมาณที่มากกว่า กรณีที่เสาต้องรับแรงในแนวดิ่งเพียงเท่านั้นเสมอนะครับ
วิธีการที่เราควรทำ คือ ให้จินตนาการว่า เสา คสล ต้นนั้นทำหน้าที่เสมือน คาน คสล ที่ต้องทำหน้าที่ในการรับค่าแรงเฉือนที่เกิดขึ้น และ โดยที่เหล็กปลอกที่เราทำการออกแบบนั้นจะต้องสามารถที่จะต้านทานแรงเฉือนที่เกิดขึ้นให้ได้ เมื่อออกแบบระยะห่างของเหล็กปลอกเสร็จแล้วก็ให้นำมาคำนวณเปรียบเทียบกันกับระยะต่างๆ ในข้อที่ (1) โดยที่เมื่อเปรียบเทียบกันแล้วพบว่าค่าใดที่มีค่าน้อยกว่า ก็ให้ถือว่าค่าๆ นั้นเป็นค่าที่ควบคุมการออกแบบนั่นเองครับ
รายละเอียดสำหรับการรับแรงแผ่นดินไหว
โดยหากเราพูดเจาะจงลงไปถึงกรณีที่เสาต้องทำหน้าที่รับแรงทางด้านข้างประเภท แรงแผ่นดินไหว เราจะพบว่ารายละเอียดต่างๆ ในการเสริมเหล็กปลอกจะเปลี่ยนไปค่อนข้างมาก เช่น ในรอยต่อระหว่างคานและเสา (BEAM COLUMN JOINT) เรามีความจำเป็นที่จะต้องพิจารณาออกแบบบริเวณรอยต่อนี้ให้มีเหล็กปลอกด้วย เป็นต้น
ประเด็นที่ผมจะขอฝากและเน้นย้ำไว้ในที่นี้ก็คือ ประเด็นในเรื่องของ ความเหนียวที่เสานั้นต้องการ (DUCTILITY DEMAND) โดยเราสามารถที่จะทำการคำนวณค่าๆ นี้ได้จาก ระดับของค่าการโอบรัด (CONFINEMENT) ที่เสาต้องการเมื่อเสาต้องทำหน้าที่ในการแบกรับ แรงกระทำตามแนวแกน และ แรงกระทำในแนวราบ หรือ เราอาจที่จะทำการให้รายละเอียดต่างๆ ของเหล็กปลอกในเสาของเราให้ตรงตามที่มาตรฐานหรือข้อกำหนดต่างๆ ได้กำหนดเอาไว้ เช่น มาตรฐานของกรมโยธาธิการและผังเมือง หรือ มยผ นั่นเองนะครับ
ต้องถือว่าเป็นโชคดีของพวกเรา เพราะ ความรุนแรงอันเนื่องมาจากแรงกระทำจากแผ่นดินไหวในบ้านเรานั้นอยู่เพียงแค่ในระดับปานกลาง (INTERMEDIATE LEVEL) เท่านั้น ทำให้เรื่องการคำนวณในเรื่อง ระดับของค่าการโอบรัด ในเสานั้นไม่ถือว่ามีความน่ากังวลมาก
