วิธีการเลือกใช้ฐานราก แบบฐานรากแผ่ หรือ แบบเสาเข็ม

สมมุติว่าเรา จะก่อสร้างอาคารสักอาคารนึง และเราจะเลือกฐานรากแบบไหนดี ความลึกของฐานราก หรือความลึกของเสาเข็มจะลึกเท่าไร ฐานราก หรือที่ช่างนิยมเรียกกันว่า “ฟุตติ้ง” คือโครงสร้างส่วนที่อยู่ใต้ผิวดิน ทำหน้าที่แบกรับน้ำหนักจากเสาแล้วถ่ายลงสู่ดิน โดยมี ตอม่อ คือ ส่วนประกอบของโครงสร้างบ้านที่วางอยู่บนฐานราก ทำหน้าที่รับน้ำหนักบ้านต่อจากคานคอดินแล้วถ่ายน้ำหนักลงสู่ฐานรากต่อไป

ประเภทของฐานราก

ฐานราก ถูกแบ่งออกตามลักษณะได้ 2 ชนิด ดังนี้:

1. ฐานรากตื้น (Shallow Foundation)

หมายถึงฐานรากซึ่งลึกจากระดับผิวดินน้อยกว่า หรือเท่ากับด้านที่สั้นที่สุดของฐานราก โดยฐานรากวางอยู่บนชั้นดินโดยตรง และไม่มีการตอกเสาเข็มเพื่อรองรับฐานราก เหมาะกับสภาพพื้นดินที่มีความสามารถแบกรับน้ำหนักบรรทุกได้สูง และกับสภาพพื้นดินที่ตอกเสาเข็มไม่ลงหรืออย่างยากลำบาก เช่น พื้นที่ดินลูกรัง พื้นที่ภูเขาทะเลทราย

2. ฐานรากลึก (Deep Foundation)

หมายถึงฐานรากที่ถ่ายน้ำหนักโครงสร้างลงสู่ดินด้วยเสาเข็ม เนื่องจากชั้นดินที่รับน้ำหนักปลอดภัยอยู่ในระดับลึก เหมาะกับการก่อสร้างบนดินอ่อน มีการออกแบบฐานรากให้มีขนาดเสาเข็มและความลึกให้มีลักษณะแตกต่างกันเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนัก

ลักษณะของฐานรากประเภทต่างๆ

• ฐานแผ่เดี่ยว (Spread Footing): หมายถึงฐานราก หรือ คานคอดินที่รับน้ำหนักจากเสาอาคาร เพียงต้นเดียว แล้วถ่ายน้ำหนักลงสู่พื้นดิน
• ฐานรากตีนเป็ด หรือฐานรากชิดเขต (Strap Footing): ในกรณีที่มีความจำเป็นต้องสร้างชิดแนวเขตที่ดิน ซึ่งฐานรากไม่สามารถล้ำเข้าไปในเขตที่ดินเพื่อนบ้านข้างเคียงได้ วิศวกรจะออกแบบให้ตำแหน่งตอม่อวางอยู่ด้านใดด้านนึงของฐานราก
• ฐานต่อเนื่องรับกำแพง (Continuous Footing): หมายถึงฐานรากที่ทำหน้าที่รองรับน้ำหนักจากผนังก่ออิฐ หรือผนังคอนกรีตเสริมเหล็กของอาคารหลายๆ ชั้น
• ฐานแผ่ร่วม (Combined Footing): คือฐานรากที่มีตอม่อมากกว่า 2 ต้นขึ้นไปอยู่รวมในฐานรากเดียวกัน มักใช้ในกรณีที่เสาอาคารไม่วางอยู่บนศูนย์กลางฐานราก
• ฐานรากแพ (Mat or Raft Foundation): เป็นฐานร่วมขนาดใหญ่ใช้รับน้ำหนักบรรทุกของเสาหลายๆ ต้น โดยจะแผ่บนพื้นที่กว้างๆ มีข้อดีคือกระจายน้ำหนักสู่ดิน หรือหินเบื้องล่างได้ดีกว่า และปัญหาการทรุดตัวต่างระดับแทบหมดไป

วิธีการเลือกใช้และการตรวจสอบชั้นดิน

ในการพิจารณาเลือกใช้ฐานราก อันดับแรกควรสอบถามข้อมูลดินจากที่ข้างเคียงก่อน หรือบริษัทเสาเข็มเจ้าถิ่น ว่าเขาทำฐานรากยังไง ความลึกเท่าไร เพื่อเป็นข้อมูลในใจ แล้วคำนวนออกแบบโครงสร้างตามน้ำหนักของอาคารที่ลงในฐานรากแต่ละฐาน

การตรวจสอบชั้นดินส่วนใหญ่จะมี 2 วิธีคือ การทำ Borring Log และ การทำ plate barring Test (การตวจสอบชั้นดิน และการเทสการรับน้ำหนักของชั้นดิน) โดยการออกแบบฐานรากแผ่จะใช้วิธีการสมมุติการรับน้ำหนักของดิน หรือที่เรียกว่าเดาอย่างมีหลักการ ดังนี้:

ทั้งนี้ น้ำหนักของอาคารที่ลงในแต่ละเสาเข็มหากมากเกินกว่าที่จะทำฐานแผ่ ดินจะรับไม่ไหว วิศวกรจึงจำเป็นต้องออกแบบให้ตอกเข็ม ทั้งๆ ที่ตอกยาก โดยชั้นดินที่แข็งควรจะเป็นดินแข็ง, ลูกรัง, ทราย หรือดินปนทราย หากเป็นดินเหนียว หรือดินปลูกต้นไม้ยังใช้ไม่ได้ ให้ขุดลงไปอีกจนกว่าจะพบชั้นดินแข็ง