ReadyPlanet.com
dot dot
dot
dot
dot
บทความที่ลงใน "Home Buyers' Guide"
dot
dot

dot


โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก

 

บทความสองฉบับก่อน ผมได้เล่าเรื่องคอนกรีตและเหล็กต่องเนื่องกัน โดยแยกเขียนถึงความรู้พื้นฐานของวัสดุทั้งสอง และได้อธิบายถึงคุณสมบัติทางกายภาพของทั้งคอนกรีตและเหล็ก ฉบับนี้ผมจะขอเขียนรวมถึงวัสดุทั้งสองที่มนุษย์ (วิศวกรโยธา) ได้นำมาใช้เป็นวัสดุหลักสำหรับการก่อสร้างในยุคปัจจุบันครับ

วัสดุที่มนุษย์นำมาใช้เป็นโครงสร้างหลักในยุคปัจจุบันก็คือคอนกรีตเสริมเหล็ก และทำไมต้องเป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก ทำไมใช้คอนกรีตเพียงอย่างเดียวไม่ได้ ซึ่งตามที่ผมได้อธิบายถึงคุณสมบัติพื้นฐานของคอนกรีตแล้วว่า มีคุณสมบัติในการรับแรงกดอัดได้ดี แต่ความสามารถทางการรับแรงดึงค่อนข้างต่ำมาก จนไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ แต่ทว่าในโครงสร้างทุกประเภทจะมีแรงเกิดขึ้นสองแรงเสมอ คือแรงอัด และแรงดึง (Compression and Tension) และมีเพียงโครงสร้างบางส่วนเกิดเฉพาะแต่แรงอัดอย่างเดียวเท่านั้น ได้แก่ เสาอาคาร ส่วนโครงสร้างคาน และพื้นจะเกิดมีทั้งแรงอัด และแรงดึง ขึ้นพร้อมกัน รวมถึงแรงดัด (Moment)

ในการออกแบบโครงสร้างทุกประเภทเริ่มแรกวิศวกรต้องทำการวิเคราะห์แรงที่เกิดในโครงสร้างแต่ละชิ้นส่วนก่อน ว่ามีแรงประเภทใดเกิดขึ้นบ้างจากการใช้งานในส่วนนั้นๆ เป็นแรงอัด (Compression) หรือแรงดึง (Tension) และจากแรงอัดหรือแรงดึงที่เกิดขึ้น ยังทำให้มีแรงประเภทอื่นๆ เกิดขึ้นในโครงสร้างอีก ได้แก่ แรงเฉือน (Shear) แรงดัด (Moment) และแรงบิด (Torque)  ซึ่งจากการทำการวิเคราะห์โครงสร้างส่วนต่างๆ เมื่อทราบค่าแรงที่เกิดขึ้นว่ามีเท่าไรแล้ว จึงนำค่าแรงที่ได้จากการวิเคราห์ มาทำการออกแบบให้เพื่อหาขนาดหน้าตัดของโครงสร้างว่ามีขนาดเท่าใด ต้องเสริมเหล็กเท่าใดลงในหน้าตัดนั้นๆ จึงจะรับแรงที่เกิดขึ้นได้

คอนกรีตจะถูกใช้สำหรับการรับแรงอัด และแรงเฉือน ส่วนแรงดึงและแรงดัด จะต้องใช้เหล็กมาเสริมในคอนกรีตเพื่อรับแรงที่เกิดขึ้น และนีคือเหตุผล ทำไมโครงสร้างจึงต้องใช้เหล็กเป็นวัสดุเสริมในคอนกรีต งานของวิศวกรจึงเรียกว่าการวิเคราะห์และออกแบบ (Analysis and Design) ดังนั้นจะเห็นว่าต้องมีกระบวนการในการให้ได้มาซึ่งจำนวนเหล็กเสริมในแต่ละหน้าตัดของโครงสร้าง

ในการวิเคราะห์และคำนวณหาหน้าตัดโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กนั้น ต้องมีการกำหนดค่าความแข็งแรง (Strength) ของคอนกรีต และค่าการรับแรงดึง (Tension) ของเหล็กที่จะใช้สร้างโครงสร้างนั้นขึ้นมา เช่นกำหนดว่าต้องใช้ค่า Concrete strength ที่รับแรงอัดได้ 210 ksc. (kilogram per square centimeter) และต้องใช้เหล็กเสริมที่รับแรงดึงได้ 3,000 ksc. เป็นต้น ดังนั้นในการก่อสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กจึงต้องใช้วัสดุตามที่กำหนดในแบบ การใช้เหล็กเสริมก็ต้องใช้เหล็กที่มีหน้าตัดตามกำหนด และค่าการรับแรงดึงของเหล็กตามที่กำหนดในแบบ ไม่ใช่ใช้เหล็กอะไรก็ได้ ในขนะเดียวกันคอนกรึตที่ใช้ก็ต้องมีค่ากำลังอัดตามกำหนดเช่นกัน

ด้วยเหตุผลที่การกำหนดค่าแรงอัดของคอนกรีตมีความสำคัญต่อโครงสร้าง และเพื่อให้การก่อสร้างบ้านโดยผู้ที่ไม่มีความรู้ทางด้านความแข็งแรงของคอนกรีต แต่เป็นผู้รับเหมาก่อสร้างบ้านทั่วไป ได้ทำงานที่จะไม่เกิดความไม่ปลอดภัยแก่โครงสร้าง จึงมีการกำหนดค่าความแข็งแรงของคอนกรีตที่ใช้ในการออกแบบค่อนข้างต่ำไว้คือ สำหรับ กทม. 173 ksc. และต่างจังหวัด 144 ksc. เพื่อที่ว่าการผสมคอนกรีตที่ชาวบ้านทำทั่วไปนั้น อย่างไรเสียก็จะได้ค่ากำลังอัดตามกฎหมายกำหนดอยู่ดี  ส่วนเหล็กเสริมการกำหนดกำหนดค่าแรงดึงของเหล็กที่ใช้ออกแบบ ก็มักกำหนดให้เป็นเหล็กที่มีขายในท้องตผมลาดทั่วไป  แต่ปรากฎว่าได้มีการผลิตเหล็กที่ไม่ได้หน้าตัดเต็มร้อย ออกมาจำหน่าย ทำให้มีน้ำหนักเบาเพื่อขายในราคาที่ลดลง และผู้รับเหมาบางรายก็มักจะใช้เพื่อลดต้นทุนในการก่อสร้าง  ที่เรียกกันว่าซื้อเหล็กไม่เต็ม หรือเหล็กเบามาใช้นั่นเอง

ขอจบเรื่องความรู้พื้นฐานเรื่องโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก ที่ได้เขียนให้ความรู้มาตั้งแต่คอนกรีตคืออะไร เหล็กมีประเภทใดบ้าง ต่อเนื่องมาเป็นตอนที่สามเพียงเท่านี้ครับ

 

สมชาย เจียมธีรสกุล

12  มีนาคม  2553







Copyright © 2010 All Rights Reserved.