สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
วันนี้ผมมีข้อคิดสำคัญประการหนึ่งในการออกแบบงานวิศวกรรมโครงสร้าง คสล มาฝากเพื่อนๆ ทุกๆ คนนะครับ นั่นก็คือ อัตราส่วนของเหล็กเสริมในหน้าตัดคอนกรีตนั่นเองครับ
เพื่อนๆ อาจจะเข้าใจว่าในโครงสร้าง คสล นั้นยิ่งเราเสริมเหล็กในปริมาณที่มากๆ ก็จะยิ่งดี ยิ่งจะทำให้โครงสร้างของเรานั้นมีความแข็งแรงในโครงสร้างมาก และ หากเพื่อนๆ ยังมีความเชื่อด้วยว่าหากทำการเสริมเหล็กในปริมาณที่ถือว่าน้อย จะเป็นการทำให้โครงสร้างนั้นอ่อนแอ ไม่แข็งแรงเท่าที่ควร หากเพื่อนๆ มีความเชื่อในลักษณะนี้ผมต้องขออธิบายให้ทราบก่อนนะครับว่าความเชื่อแบบนี้เป็นความเชื่อที่ไม่ถูกต้องนักครับ
เพราะเหตุใดผมถึงอธิบายแบบนี้ครับ ? เป็นเพราะว่าหากเราจะดูความสัมพันธ์ของวัสดุที่เราใช้กันในหน้าตัดของโครงสร้าง คสล เราจะพบว่าจะประกอบไปด้วย 2 วัสดุหลัก ได้แก่ คอนกรีต และ เหล็กเสริม โดยเราทราบดีว่าคอนกรีตนั้นรับแรงอัดได้ดี แต่ รับแรงดึงได้ไม่ดี เราจึงเสริมเหล็กเข้าไป ณ ตำแหน่งที่เกิดแรงดึง ทั้งนี้ก็เพื่อไปลบจุดด้อยนี้ในโครงสร้าง คสล นั่นเอง
ผมจะขอยก ตย ประกอบจะดีกว่านะครับ เพื่อนๆ จะได้นึกภาพออกกันนะครับ เช่น ผมทำการสมมติว่าเราหน้าตัดคานช่วงเดียวช่วงหนึ่งที่ต้องรับ นน บรรทุกแบบแผ่กระจายแบบสม่ำเสมอตลอดความยาวของคาน เราจะทราบดีว่าคานนี้จะเกิดแรงดัดแบบบวกสูงสุดขึ้นที่กึ่งกลางของช่วงคาน อันจะทำให้ที่ผิวล่างของคานเกิดแรงเค้นดึง และ ที่ผิวบนของคานเกิดแรงเค้นอัด และหากเราทำการเสริมเหล็กที่ผิวบนในปริมาณปกติ ถึง น้อย เพราะเราอาจจะมองว่าแรงอัดนั้นจะถูกรับไปโดยคอนกรีต และ ที่ผิวล่างเราทำการเสริมด้วยปริมาณเหล็กเสริมที่มากจนเกินไปเราจะพบว่าเมื่อโครงสร้างต้องรับ นน บรรทุกบนคานๆ นี้เพิ่มมากขึ้นๆ เรื่อยๆ จนคานๆ นี้ใกล้ที่จะวิบัติ ที่สภาวะๆ นี้และ ณ ตำแหน่งผิวล่างของคานๆ นี้ควรที่จะเกิดรอยร้าวเนื่องจากแรงดึงที่ผิวซึ่งมีค่ามากจนเกินไป ทั้งนี้เพื่อที่จะเป็นสัญญาณเตือนแก่ผู้คนในอาคารว่าให้รีบอพยพออกไปได้แล้ว ก็จะทำให้คานๆ นี้ไม่เกิดรอยร้าวในลักษณะแบบนี้แล้ว เพราะ มีเหล็กเสริมรับแรงดึงอยู่ในปริมาณที่มากจนเกินไป ในขณะที่ผิวด้านบนมีเหล็กเสริมที่ช่วยรับแรงอัดอยู่ในปริมาณที่ค่อนข้างที่จะน้อย ดังนั้น เมื่อโครงสร้างเกิดการรับ นน ที่เพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ จนค่าแรงอัดที่เกิดขึ้นที่ผิวบนนั้นเกินไปกว่าค่าที่คอนกรีตจะรับได้ และ ไม่มีเหล็กเสริมที่จะช่วยรับแรงอัดที่ตำแหน่งนี้ โครงสร้างก็จะเกิดการวิบัติลงมาแบบทันทีทันใด โดยที่ไม่ส่งสัญญาณเตือนล่วงหน้าเลย เป็นต้นนะครับ
ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่เราต้องทำการเสริมเหล็กเข้าไป ณ ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งในโครงสร้าง ขอให้เราพึงระลึกไว้เสมอว่าปริมาณของเหล็กเสริมที่ใส่เข้าไปนั้นควรจะใส่ในปริมาณที่ไม่มากหรือน้อยจนเกินไป เวลาที่วิศวกรทำการออกแบบปริมาณเหล้กเสริม ณ ตำแหน่งต่างๆ ของโครงสร้าง เราจะมีการตรวจสอบทั้งค่า ปริมาณที่น้อยที่สุด และ ปริมาณที่มากที่สุด ด้วยเสมอ เพราะ เพื่อนๆ ต้องไม่ลืมว่านอกจากพฤติกรรมที่ผมกล่าวถึงแล้วยังมีเรื่องความสะดวกในการทำงานอีกนะครับที่เป็นประเด็นสำคัญ เช่น ในการออกแบบเหล้กเสริมในหน้าตัดเสา เราจะถูกจำกัดว่า ปริมาณเหล็กเสริมที่น้อยที่สุดจะอยู่ที่ 1% และ ปริมาณที่มากที่สุดก็ไม่ควรเกิน 8% เป็นต้น สาเหตุหนึ่งของข้อกำหนดนี้ก็คือ หากปริมาณเหล็กเสริมในเสานั้นมีมากจนเกินไป จะทำให้การเทคอนกรีตนั้นทำได้ยากจนเกินไป เพราะ เราต้องไม่ลืมว่าในเสานั้นจะเป็นจุดรวมของโครงสร้างหลายๆ โครงสร้าง เช่น คานหลัก คานรอง พื้นหล่อในที่ เป็นต้น ดังนั้นในเสาเองจะมีปริมาณเหล้กเสริมเนื่องจากโครงสร้างเหล่านี้เยอะอยู่แล้ว
ที่ผมยก ตย ไปนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของการออกแบบปริมาณเหล็กเสริมที่มีความเหมาะสมในโครงสร้าง คสล นะครับ ในวันถัดๆ ไปผมจะมายก ตย ถึงการคำนวณ ปริมาณเหล็กเสริมน้อยที่สุด และ ปริมาณเหล็กเสริมมากที่สุด ให้เพื่อนๆ ต่อนะครับ ยังไงหากเพื่อนๆ ท่านใดสนใจก็สามารถติดตามกันได้ครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
ADMIN JAMES DEAN
