สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
กลับมาพบกันในทุกๆ วันพุธแบบนี้อีกครั้งหนึ่งซึ่งผมก็จะมาพบกับเพื่อนๆ เพื่อที่จะพูดคุยกันถึงหัวข้อ “ความรู้ดีๆ เรื่องประสบการณ์งานคำนวณออกแบบและการก่อสร้าง” นะครับ
ตามที่ผมได้แจ้งไปในโพสต์ครั้งที่แล้วว่าในวันนี้ผมจะขออนุญาตนำเอาตัวอย่างในการคำนวณเกี่ยวกับเรื่องหน่วยแรงเฉือนตามแนวยาว หรือ SHEAR FLOW เพื่อเป็นการทำความเข้าใจให้เห็นภาพแก่น้องวิศวกรท่านนี้รวมถึงเพื่อนๆ ทุกคนได้รับทราบรับชมกันต่อนะครับ
ก่อนอื่นผมไม่ทราบจริงๆ ว่าขนาดของหน้าตัดเหล็กตัว C-LIGHT LIP ที่น้องนำมาให้ผมดูในรูปนี้มีขนาดเท่าใด ดังนั้นผมจึงจะขออนุญาตทำการสมมติปัญหาขึ้นมาใช้เป็นตัวอย่างก็แล้วกันดังนี้ครับ
ผมตั้งใจจะทำโครงสร้างคาน โดยที่ผมตั้งใจจะใช้หน้าตัดเหล็กเป็นหน้าตัดตัว C-LIGHT LIP แบบประกบคู่ซึ่งมีขนาด LC-150x75x25x4.5mm ทั้งนี้คานๆ นี้จะมีความยาวของช่วงพาดเท่ากับ 4.00 M โดยที่คานๆ นี้จะต้องทำหน้าที่ในการรับน้ำหนักแบบแผ่กระจายตัวแบบสม่ำเสมอมีค่าเท่ากับ 800 KGF/M หากผมกำหนดให้ใช้ธูปเชื่อมเกรด E60 ซึ่งจะมีขนาดของขาเชื่อมเท่ากับ 4 MM จงทำการคำนวณตรวจสอบดูว่าหากว่าผมทำการกำหนดให้ระยะความยาวของรอยเชื่อมเท่ากับ 10 CM ในทุกๆ ระยะห่างกันไม่เกิน 50 CM จะเป็นการเพียงพอหรือไม่ ?
ก่อนอื่นผมต้องขอให้เพื่อนๆ ดูรูปประกอบก่อน จะเห็นได้ว่าจริงๆ แล้วหน้าตัดตัว C-LIGHT LIP นั้นจะเป็นดังรูปซ้ายมือ ซึ่งจะมีส่วนเว้าส่วนโค้งภายในหน้าตัดค่อนข้างเยอะซึ่งก็อาจจะทำการคำนวณได้ยากสักหน่อยแต่ทั้งนี้เพื่อให้การคำนวณนั้นเป็นไปได้ด้วยความง่ายดายผมจึงทำการตัดเอาส่วนโค้งส่วนเว้าที่มีออกและใส่เป็นหน้าตัดเหลี่ยมๆ แทนซึ่งก็จะเป็นไปตามรูปทางด้านขวามือ ทั้งนี้ก็จะเป็นการช่วยทำให้การคำนวณนั้นมีความง่ายดายมากยิ่งขึ้น หลังจากนั้นเราจะต้องทำการคำนวณหาค่าแรงเฉือนตามแนวยาวค่าสูงสุดออกมาว่าจะมีค่าเท่ากับเท่าใด หลังจากนั้นก็ค่อยทำการออกแบบรอยเชื่อมเพื่อให้รอยเชื่อมดังกล่าวนี้ทำหน้าที่ในการรับแรงเฉือนตามแนวยาวที่เกิดเพื่อทำให้ทั้งสองชิ้นส่วนนี้รับแรงไปได้พร้อมๆ กันตามสมมติฐานที่ได้ทำการออกแบบเอาไว้ครับ
ผมขอเริ่มต้นการคำนวณด้วยค่าคุณสมบัติของรอยเชื่อมก่อนเลยก็แล้วกัน นั่นก็คือเมื่อใช้ธูปเชื่อมเกรด E60 ซึ่งจะมีขนาดของขาเชื่อมเท่ากับ 4 MM โดยที่ลักษณะของการเชื่อมนั้นจะมีรูปทรงเป็นสามเหลี่ยมและเพื่อเป็นการทำให้รอยเชื่อมนั้นมีค่า SAFETY FACTOR สูงสุดผมจึงจะทำการกำหนดให้รอยเชื่อมนั้นเป็นแบบ FILLET WELD โดยที่จะทำการเชื่อมที่ทั้งขอบบนและขอบล่างของหน้าตัดด้วย ดังนั้นกำลังของรอยเชื่อมจึงมีค่าเท่ากับ
Pw = 2 x 0.3 x 4200 x 0.707 x 4 / 10
Pw = 712.656 KGF / CM
จากนั้นผมก็จะทำการวิเคราะห์โครงสร้างง่ายๆ เลยนั่นก็คือ ผมจะทำการวิเคราะห์และคำนวณหาค่าแรงเฉือนสูงสุดที่จะมีโอกาสเกิดขึ้นบนคาน ซึ่งก็จะมีค่าเท่ากับ
V = W x L / 2
V = 800 x 4 / 2
V = 1600 KGF
ผมจะขอกล่าวถึงค่าคุณสมบัติของหน้าตัดเหล็ก LC-150x75x25x4.5mm กันบ้าง โดยที่คุณสมบัติดังกล่าวนี้จะเป็นของหน้าตัดเพียงแค่ 1 หน้าตัดเท่านั้น ยังไม่ได้ทำการประกบคู่แต่อย่างใดนะครับ
Ag = 14.42 CM^(2)
Ix = 501 CM^(4)
Sx = 66.9 CM^(3)
พอผมทำการใช้รูปอย่างง่ายเราจึงสามารถที่จะทำการแบ่งออกเป็นรูปเล็กๆ ได้ 3 รูปหลักๆ ซึ่งก็จะสามารถทำการคำนวณหาค่าคุณสมบัติของหน้าตัดได้ง่ายๆ โดยการคำนวณดังต่อไปนี้ครับ
คุณสมบัติของรูปที่ 1
A1 = 2 x 4.5 / 10 x 150 / ( 2 x 10 )
A1 = 6.750 CM^(2)
หากอ้างอิงจากตำแหน่ง O หรือแกนสะเทินของหน้าตัดค่า Y1 ของชิ้นที่ 1 ก็จะมีค่าเท่ากับ
Y1 = ( 150 – 75 ) / ( 2 x 10 )
Y1 = 3.75 CM
คุณสมบัติของรูปที่ 2
A2 = 2 x 4.5 / 10 x ( 75 – 4.5 x 2 ) / 10
A2 = 5.940 CM^(2)
หากอ้างอิงจากตำแหน่ง O หรือแกนสะเทินของหน้าตัดค่า Y2 ของชิ้นที่ 2 ก็จะมีค่าเท่ากับ
Y2 = ( 150 – 4.5 ) / ( 2 x 10 )
Y2 = 7.275 CM
คุณสมบัติของรูปที่ 3
A3 = 2 x 4.5 / 10 x 25 / 10
A3 = 2.250 CM^(2)
หากอ้างอิงจากตำแหน่ง O หรือแกนสะเทินของหน้าตัดค่า Y3 ของชิ้นที่ 3 ก็จะมีค่าเท่ากับ
Y3 = ( 150 – 12.5 ) / ( 2 x 10 )
Y3 = 6.875 CM
ซึ่งจะทำให้พื้นที่ๆ แรเงาทั้งหมดนั้นมีค่าเท่ากับ
A = A1 + A2 + A3
A = 6.750 + 5.940 + 2.250
A = 14.940 CM^(2)
สุดท้ายหากอ้างอิงจากตำแหน่ง O หรือค่าแกนสะเทินของหน้าตัดใหญ่ค่า Y ก็จึงมีค่าเท่ากับ
Y = ∑Ai x Yi / A
Y = ( A1 x Y1 + A2 x Y2 + A3 x Y3 ) / A
Y = ( 6.750 x 3.750 + 5.940 x 7.275 + 2.250 x 6.875 ) / 14.940
Y = 5.622 CM
ดังนั้นเราจะสามารถทำการคำนวณหาค่าโมเมนต์ของพื้นที่อยู่เหนือหรือใต้แนวที่ต้องการจะทำการคำนวณหาค่าหน่วยแรงเฉือนรอบแกนสะเทิน หรือค่า Q ซึ่งจะมีค่าเท่ากับ
Q = A x Y
Q = 14.940 x 5.622
Q = 83.993 CM^(3)
ส่วนค่าโมเมนต์ความเฉื่อย หรือค่า I ของหน้าตัดใหญ่ก็คือ 2 เท่าของค่าจากหน้าตัดเหล็ก LC-150x75x25x4.5mm ซึ่งก็จะมีค่าเท่ากับ
I = 2 x 501
I = 1002 CM^(4)
ดังนั้นเราก็จะนำเอาค่าทั้งหมดข้างต้นนี้ไปแทนค่าลงในสมการในการคำนวณหาค่าที่มากที่สุดของหน่วยแรงเฉือนตามแนวยาวต่อ 1 หน่วยความยาว หรือค่า q ได้เท่ากับ
q = V x Q / I
q = 1600 x 83.993 / 1002
q = 134.121 KGF / CM < Pw = 712.656 KGF / CM <OK>
หากเพื่อนๆ ทำการเปรียบเทียบระหว่างค่า Pw กับค่า q ก็จะพบว่าค่า Pw นั้นมีค่าที่สูงกว่าค่า q ค่อนข้างมากเลย นั่นก็แสดงว่าค่ากำลังของการเชื่อมจะมากกว่าค่าแรงเฉือนที่เกิดขึ้น ดังนั้นจึงไม่มีความจำเป็นใดๆ ที่เราจะต้องทำการเชื่อมตลอดทั้งความยาวของคานเพราะฉะนั้นหากทำการเปรียบเทียบออกมาที่ความยาวของคานเท่ากับ 1 เมตร เราจะต้องการความยาวของรอยเชื่อมไม่น้อยไปกว่า
Lw = 134.121 x 100 / 712.656
Lw = 18.82 CM / 1 M
Lw ≈ 19 CM / 1 M
ดังนั้นหากผมได้ทำการกำหนดให้ระยะความยาวของรอยเชื่อมเท่ากับ 10 CM ทุกๆ ระยะห่างกันไม่เกิน 50 CM ดังนั้นในทุกๆ 100 CM หรือ 1.00 M ก็จะมีความยาวของรอยเชื่อมเท่ากับ
Lwpm = 10 x 2
Lwpm = 20 CM / 1 M > Lw = 19 CM / 1 M <OK>
เพียงเท่านี้ก็จะส่งผลทำให้ค่าแรงเฉือนที่จะถูกรับไปโดยรอยเชื่อมนั้นจะครอบคลุมค่าแรงเฉือนสูงสุดตามแนวขวางที่จะเกิดขึ้นภายในหน้าตัดแล้วนั่นเองครับผม
สรุปอีกสักหนึ่งรอบก็แล้วกัน หากว่าหน้าตัดชิ้นส่วนโครงสร้างที่เรานำมาใช้ในการรับกำลังน้ำหนักในแนวดิ่งนั้นไม่ได้มีความเป็นเนื้อเดียวกันอย่างสมบูรณ์ หรือ HOMOGENEOUS ซึ่งเป็นการนำเอาชิ้นส่วนหน้าตัดโครงสร้างเหล็ก 2 ชิ้น มาประกบรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างคานจำนวน 1 ชิ้น เราจำเป็นจะต้องทราบว่า รอยต่อระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ที่นำมาประกอบกันนั้นจะมีค่าของหน่วยแรงเฉือนตามแนวยาวที่มีค่ามากที่สุดเท่ากับเท่าใด จากนั้นก็ต้องทำการออกแบบให้วัสดุที่จะนำมาใช้ประสานระหว่างหน้าตัดนั้นๆ ให้มีกำลังเพียงพอในการรับหน่วยแรงเฉือนตามแนวยาวดังกล่าวให้ได้ โดยตัวอย่างของวัสดุที่จะนำมาใช้ประสานระหว่างหน้าตัดก็อย่างเช่น กาว ตะปู รอยเชื่อม สลักเกลียว เป็นต้นนะครับ
ซึ่งหลักในการคำนวณแบบตรงไปตรงมาเลยก็คือ ทำการคำนวณหาค่าแรงเฉือนตามแนวขวางที่ชิ้นส่วนโครงสร้างคานนั้นๆ จะต้องทำหน้าที่แบกรับ หรือค่า V จากนั้นก็ต้องทำการคำนวณหาค่าโมเมนต์ของพื้นที่อยู่เหนือหรือใต้แนวที่ต้องการจะทำการคำนวณหาค่าหน่วยแรงเฉือนรอบแกนสะเทิน หรือค่า Q ซึ่งจะเป็นคุณสมบัติหนึ่งของหน้าตัดที่จะสามารถทำการคำนวณออกมาได้อย่างตรงไปตรงมา จากนั้นก็ทำการคำนวณหาค่าโมเมนต์ความเฉื่อย หรือค่า I พอทำการคำนวณหาทั้ง 3 ค่า ข้างต้นนี้เสร็จก็นำไปแทนค่าลงในสมการในการคำนวณหาค่าของหน่วยแรงเฉือนตามแนวยาวต่อ 1 หน่วยความยาว หรือค่า q ทั้งนี้สมการดังกล่าวก็คือ
q = V x Q / I
ทั้งนี้ค่า q ในสมการข้างต้นนั้นจะมีหน่วยเป็น แรง ต่อ ความยาว ทั้งนี้ก็เพื่อที่เราจะได้ทราบและนำเอาไปทำการออกแบบวิธีการ รวมถึงวัสดุต่างๆ ที่จะนำมาใช้ในการประสานระหว่างหน้าตัดของชิ้นส่วนโครงสร้างนั้นๆ ให้มีกำลังเพียงพอในการรับหน่วยแรงเฉือนตามแนวยาวดังกล่าวให้ได้นั่นเองครับ
เอาเป็นว่าในครั้งต่อไปที่เราจะกลับมาพบกัน ผมก็จะขออนุญาตนำเอาตัวอย่างในการคำนวณเกี่ยวกับเรื่องๆ นี้มาทำการอธิบายให้น้องวิศวกรท่านนี้รวมถึงเพื่อนๆ ทุกคนได้รับทราบรับชมกันโพสต์สุดท้ายเกี่ยวกับเรื่องๆ นี้ หากว่าเพื่อนๆ ท่านใดที่มีความสนใจในบทความๆ นี้เป็นพิเศษก็สามารถที่จะติดตามอ่านกันได้ในสัปดาห์หน้านะครับ
ผมคาดหวังไว้ว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านจะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อยและจนกว่าเราจะกลับมาพบกันใหม่นะครับ
#ความรู้เรื่องประสบการณ์งานคำนวณออกแบบและการก่อสร้าง
#ตอบคำถามเกี่ยวกับการคำนวณหาค่าหน่วยแรงเฉือนตามแนวยาวเพื่อนำมาใช้ในการออกแบบหน้าตัดเชิงประกอบ
ADMIN JAMES DEAN
บริษัท ภูมิสยาม ซัพพลาย จำกัด ผู้นำกลุ่มธุรกิจเสาเข็มสปัน ไมโครไพล์ รายแรกและรายเดียวในประเทศไทย ที่ได้การรับรองมาตรฐาน ISO 45001:2018 การจัดการอาชีวอนามัยและความปลอดภัย การให้บริการตอกเสาเข็ม The Provision of Pile Driving Service และได้รับการรับรอง ISO 9001:2015 ของระบบ UKAS และ NAC รายแรกและรายเดียวในประเทศไทย ที่ได้รับการรับรองระบบบริหารงานคุณภาพ ตามมาตรฐานในกระบวนการ การออกแบบเสาเข็มสปันไมโครไพล์ การผลิตเสาเข็มสปันไมโครไพล์ และบริการตอกเสาเข็มเสาเข็มสปันไมโครไพล์ (Design and Manufacturing of Spun Micropile/Micropile and Pile Driving Service) Certified by SGS (Thailand) Ltd.
บริษัท ภูมิสยาม ซัพพลาย จำกัด คือผู้ผลิตรายแรกและรายเดียวในไทย ที่ได้รับการรับรองคุณภาพ Endoresed Brand จาก SCG ด้านการผลิตเสาเข็ม สปันไมโครไพล์ และได้รับเครื่องหมาย มาตรฐาน อุตสาหกรรม มอก. 397-2524 เสาเข็มสปันไมโครไพล์ Spun Micro Pile พร้อมรับประกันผลงาน และความเสียหายที่เกิดจากการติดตั้ง 7+ Year Warranty เสาเข็มมีรูกลมกลวงตรงกลาง การระบายดินทำได้ดี เมื่อตอกแล้วแรงสั่นสะเทือนน้อยมาก จึงไม่กระทบโครงสร้างเดิม หรือพื้นที่ข้างเคียง ไม่ต้องขนดินทิ้ง ตอกถึงชั้นดินดานได้ ด้วยเสาเข็มคุณภาพมาตรฐาน มอก. การผลิตที่ใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัย จากประเทศเยอรมัน เสาเข็มสามารถทำงานในที่แคบได้ หน้างานสะอาด ไม่มีดินโคลน เสาเข็มสามารถรับน้ำหนักปลอดภัยได้ 15-50 ตัน/ต้น ขึ้นอยู่กับขนาดเสาเข็มและสภาพชั้นดิน แต่ละพื้นที่ ทดสอบโดย Dynamic Load Test ด้วยคุณภาพและการบริการที่ได้มาตรฐาน เสาเข็มเราจึงเป็นที่นิยมในงานต่อเติม
รายการเสาเข็มภูมิสยาม
1. สี่เหลี่ยม S18x18 cm.
รับน้ำหนัก 15-20 ตัน/ต้น
2. กลม Dia 21 cm.
รับน้ำหนัก 20-25 ตัน/ต้น
3. กลม Dia 25 cm.
รับน้ำหนัก 25-35 ตัน/ต้น
4. กลม Dia 30 cm.
รับน้ำหนัก 30-50 ตัน/ต้น
(การรับน้ำหนักขึ้นอยู่กับสภาพชั้นดินในแต่ละพื้นที่)
☎ สายด่วนภูมิสยาม:
082-790-1447
082-790-1448
082-790-1449
091-947-8945
081-634-6586
🌎 Web:
bhumisiam.com
micro-pile.com
spun-micropile.com
microspunpile.com
bhumisiammicropile.com
