เทคนิคในการ วิเคราะห์ และ แก้ไข งานวิศวกรรมฐานราก
ก่อนอื่นเรามาดูรูปประกอบกันก่อนนะครับ ในรูปปัญหาที่พบเจอ คือ ฐานรากใช้ระบบ เสาเข็มเหล็ก ร่วมกันกับ เสาเข็มคอนกรีต โดยที่ฐานรากยังเป็นฐานรากจม แต่ ปัญหาที่เรามักพบสำหรับกรณีนี้ คือ ความยาวของ เสาเข็มคอนกรีต และ เสาเข็มเหล็ก นั้นจำเป็นต้องใช้เท่ากันหรือไม่ ?
ก่อนอื่นขออธิบายตรงนี้ก่อนนะครับว่าสำหรับกรณีการวิเคราะห์เสาเข็มนั้น จำเป็นที่จะต้องทำการวิเคราะห์จากข้อมูลของทั้งตัว โครงสร้างเสาเข็ม และ ชั้นดิน นะครับ จากนั้นจึงทำการเปรียบเทียบค่าน้ำหนัก ที่วิเคราะห์ได้จากทั้งสองกรณีนี้ และ เลือกใช้ ค่าน้อยที่สุด เป็นค่าน้ำหนัก บรรทุกปลอดภัยนั่นเองนะครับ ดังนั้นสำหรับกรณีการวิเคราะห์ต่อไปนี้ เป็นขั้นตอนที่เราพิจารณาเฉพาะข้อมูลจากคุณสมบัติของตัวเสาเข็มเพียงเท่านั้นนะครับ
สำหรับปัญหาแบบนี้ เราใช้เสาเข็ม เก่า และ ใหม่ เป็นคนละวัสดุกัน ซึ่งวัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติทางด้านกลศาสตร์ที่แตกต่างกันค่อนข้างมาก แต่ สาเหตุที่เรานิยมนำวัสดุที่มีความแตกต่างกันทางด้านคุณสมบัติเหล่านี้มาใช้งานก็อาจด้วยหลายสาเหตุนะครับ เช่น เนื่องด้วยความสะดวกในการทำงาน ราคาอาจจะถูกกว่าสำหรับบางกรณี เป็นต้นครับ ดังนั้นหลักในการวิเคราะห์สำหรับเสาเข็มต่างชนิดกันแบบนี้จะทำให้หลักการวิเคราะห์การใช้งานน้ำหนัก บรรทุกของเสาเข็มนั้นมีความสลับซับซ้อนเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อยนะครับ เรามาดูวิธีที่ผมใช้ในการคำนวณกันเลยนะครับ
ก่อนอื่นผมจะทำการกำหนดให้ค่าขนาดของหน้าตัดและค่า σ ที่ยอมให้ และค่า Ec หรือ โมดูลัสยืดหยุ่น ของ เสาเข็มคอนกรีต และ เสาเข็มเหล็ก ก่อนนะครับ โดยที่หน้าตัดของเสาเข็มคอนกรีตมีค่าเท่ากับ 484 cm^(2) ค่า σc คือ ค่าความเค้นที่ยอมให้ของเสาเข็มคอนกรีต มีค่าเท่ากับ 65 ksc ค่า Ec เท่ากับ 208333 ksc และ ค่าความยาวของเสาเข็มคอนกรีตที่ทำการตอกไปก่อนหน้านี้เท่ากับ 14 m ส่วนหน้าตัดของเสาเข็มเหล็กมีค่าเท่ากับ 60 cm^(2) ค่า σs คือ ค่าความเค้นที่ยอมให้ของเสาเข็มเหล็ก มีค่าเท่ากับ 1200 ksc ค่า Es เท่ากับ 2000000 ksc และ ค่าความยาวของเสาเข็มเหล็กในที่นี้เราจะทำการคำนวณค่าออกมาด้วยกันนะครับ
สิ่งสำคัญก่อนที่เราจะทำการวิเคราะห์ต่อไปนี้ คือ เราต้องตรวจสอบความหนาของฐานรากเสียก่อนนะครับ ว่าความหนาของฐานรากที่ใช้นั้นมีความหนาเพียงพอที่จะทำให้พฤติกรรมการถ่ายน้ำหนัก และ การเสียรูปนั้นเป็นไปในลักษณะที่มีความเป็น RIGID BODY หาไม่แล้วการวิเคราะห์จะไม่เป็นไปตามกลไกที่ควรจะเป็นของการรับน้ำหนัก และ การเสียรูป ของตัวฐานรากนะครับ โดยหากจำเป็นก็อาจต้องทำการ พอกความหนาของฐานราก และ ทำการเจาะเสียบเหล็ก ให้ฐานรากมีความหนา และ มีความ HOMOGENEOUS ระหว่างคอนกรีต เก่า และ ใหม่ ให้มีมากยิ่งขึ้น เพื่อที่จะแก้ปัญหานี้ด้วยนะครับ
สำหรับประเด็นปัญหาของผมที่จะกำลังจะทำการยก ตย ต่อไปนี้ ผมได้ทำการประเมินและวิเคราะห์ถึงประเด็นปัญหาเหล่านี้แล้วนะครับ ก่อนอื่นเราทราบว่าหากฐานรากมีความเป็น RIGID BODY จะทำให้การทรุดตัวที่เกิดขึ้นนี้มีค่าที่เท่ากันๆ ดังนั้นเราอาจเขียนความสัมพันธ์นี้ได้ดังในสมการที่ [1] นะครับ
Δc = Δs [1]
โดยที่เราจะนำหลักการทางด้านกลศาสตร์ของวัสดุมาใช้ คือ ค่าความสัมพันธ์ระหว่างการเสียรูป และ คุณสมบัติของหน้าตัดและวัสดุที่ใช้ทำเสาเข็มดังสมการที่ [2]
Δ = P L / A E [2]
ต่อมาเราทราบว่าค่า σ ตามแนวแกนจะมีค่าเท่ากับ P / A ดังนั้นเราจะเขียน [2] ได้ใหม่เป็นในรูปของสมการที่ [3] ว่า
Δ = σ L / E [3]
ต่อมานำ [3] แทนลงใน [1] สำหรับวัสดุแต่ละตัวนะครับ และ ทำการแทนค่าคงที่ต่างๆ ลงไป เราก็จะสามารถทำการคำนวณขนาดความยาวของเสาเข็มเหล็กจากคุณสมบัติของตัวเสาเข็มได้จากสมการที่ [4] นั่นเองนะครับ
σc Lc / Ec = σs Ls / Es
(65) (14)/ (208333) = (1200) (Ls) / (2000000)
Ls = 7.28 m [4]
จากค่าที่คำนวณได้ข้างต้นนี้ผมจึงได้ทำการกำหนดค่าความยาวของเสาเข็มเหล็กให้มีค่าเป็นตัวเลขกลมๆ เท่ากับ 7.30 m และ จากนั้นเราก็จะทำการคำนวณเปรียบเทียบค่าความยาวที่คำนวณได้นี้กับข้อมูลผลทดสอบดิน
สำหรับค่าน้ำหนัก บรรทุกที่มากที่สุดที่ฐานรากจะสามารถรับได้ที่คำนวณจากตัวข้อมูลของเสาเข็มเราก็จะสามารถคำนวณได้จากหลักการ EQUILIBRIUM เหมือนในกรณีปัญหาจากโพสต์ที่แล้วนะครับ แต่ ครั้งนี้เราสามารถแทนค่า σ ด้วยค่าที่ยอมให้ของทั้งสองวัสดุได้เลยนะครับ เพราะ ในครั้งนี้เราคำนวณโดยให้ระยะการทรุดตัวที่เท่าๆ กัน และ ใช้ความยาวของเสาเข็มที่ไม่เท่ากันนั่นเองนะครับ โดยที่ค่าน้ำหนัก บรรทุกที่ฐานรากจะสามารถรับได้สำหรับกรณีนี้จะมีค่าเท่ากับ
P = [(484)(65) + (2)(1200)(60)]/1000 = 175.46 TONS
ขอหมายเหตุไว้ตอนท้ายนี้ว่าหากกรณีที่ปลายของเสาเข็มของคอนกรีตนั้นวางอยู่บนชั้นดินแข็งที่ค่าการทรุดตัวนั้นมีค่าน้อยมากๆ จนมีค่าเข้าใกล้ ศูนย์ เราอาจจะไม่จำเป็นต้องทำการคำนวณแบบนี้ก็ได้นะครับ เพราะ เพียงแค่เราทำการวางปลายเสาเข็มเหล็กให้อยู่ที่ชั้นดินแข็งเหมือนกันกับเสาเข็มคอนกรีตก็จะทำให้ค่าระยะการทรุดตัวที่จะนำมาคำนวณมีค่าเท่ากับ ศูนย์ นั่นเองนะครับ และ สุดท้ายก็อย่าลืมนำค่าๆ นี้ไปเปรียบเทียบกับข้อมูลผลการทดสอบดินด้วยนะครับ
สาเหตุที่ผมนำกรณีศึกษานี้มาแชร์กับเพื่อนๆ ก็เพื่อให้ทุกคนเห็นความสำคัญของวิชา MECHANICS OF MATERIAL นะครับ เพราะ มองว่าเพื่อนๆ หลายๆ คนมักจะมีความเชื่อที่ผิดๆ เกี่ยวกับวิชาๆ นี้ เช่น บางคนชอบพูดว่าสมัยเรียนนั้นไม่ค่อยที่จะสนใจวิชานี้กันสักเท่าใด เพราะ นึกไม่ออกจริงๆ ว่าจะนำหลักการ หรือ ทฤษฎีที่ได้ร่ำเรียนในวิชาๆ นี้ไปประยุกต์ใช้ในการทำงานจริงๆ ได้สำหรับกรณีใดได้บ้าง เป็นต้นนะครับ ก็หวังว่าต่อไปนี้เพื่อนๆ และ น้องๆ จะพอมองออกแล้วนะครับว่าวิชาที่มีความเกี่ยวข้องกับ MECHANICS เหล่านี้ถือว่าเป็นสายวิชาที่มีประโยชน์มากๆ และ เพื่อนๆ ก็สามารถที่จะนำไปประยุกต์ใช้งานได้ในหลายๆ โอกาสเลยนะครับ ยังไงผมก็ขออวยพรให้เพื่อนๆ โชคดีและมีความสุขกับการทำงานการวิเคราะห์น้ำหนัก บรรทุกที่ยอมให้ของเสาเข็มและฐานรากกันทุกๆ คนนะครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
ref : https://www.facebook.com/bhumisiam/posts/1538641612848625
BSP-Bhumisiam
ผู้ผลิตรายแรก SPUN MICRO PILE
1) ได้รับมาตรฐาน มอก. มาตราฐาน397-2524 เสาเข็ม Spun Micro Pile
2) ผู้ผลิต Spun Micro Pile ที่ได้รับ Endorsed Brand รับรองคุณภาพมาตราฐาน จาก SCG
3) ผู้นำระบบ Computer ที่ทันสมัยผลิต เสาเข็ม Spun Micro Pile
4) ลิขสิทธิ์เสาเข็ม Spun Micro Pile
5) เทคโนโลยีการผลิต จากประเทศเยอรมันนี
6) ผู้ผลิต Spun Micro Pile แบบ “สี่เหลี่ยม”
7) การผลิตคอนกรีตและส่วนผสม ใช้ Program SCG-CPAC
เสาเข็ม สปันไมโครไพล์ ช่วยแก้ปัญหาได้เพราะ
1) สามารถทำงานในที่แคบได้
2) ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะทางเสียง
3) หน้างานสะอาด ไม่มีดินโคลน
4) สามารถรับน้ำหนักได้ 20-40 ตัน/ต้น
5) สามารถตอกชิดกำแพง ไม่ก่อให้โครงสร้างเดิมเสียหาย
สนใจติดต่อสินค้า เสาเข็ม ไมโครไพล์ (Micropile)
สปันไมโครไพล์ (Spun MicroPile) มาตรฐาน มอก.
ติดต่อ สายด่วน โทร :
081-634-6586
082-790-1447
082-790-1448
082-790-1449
