สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
ในวันนี้ผมจะมาแนะนำให้เพื่อนๆ ได้รู้จักและเข้าใจวิธีในการออกแบบโดมในเบื้องต้นกันนะครับ โดยที่วิธีการที่ผมนำมาแชร์กับเพื่อนๆ ในวันนี้เป็นวิธีการโดยประมาณ (APPROXIMATE METHOD) ซึ่งจัดได้ว่าเป็นวิธีเชิงประสบการณ์ (EMPIRICAL METHOD) วิธีหนึ่งเพราะวิธีการนี้เป็นการดัดแปลงมาจากวิธีการออกแบบกำแพงรับแรง (BEARING WALL) เป็นหลักแต่ถูกทำการปรับเปลี่ยนให้เหมาะสมกับคุณลักษณะต่างๆ ของโครงสร้างโดมนั่นเองครับ ดังนั้นหากเพื่อนๆ สนใจที่จะเรียนรู้ศาสตร์ทางด้านนี้จริงๆ ผมขอแนะนำให้เพื่อนๆ หา TEXT BOOK เรื่อง THEORY OF PLATES AND SHELLS เขียนโดยศาสตราจารย์หลายๆ ท่านมาอ่านได้นะครับ สำหรับผมๆ อ่านของ TIMOSHENKO อยู่ หรือ หากเพื่อนๆ สนใจในศาสตร์ทางด้านนี้จริงๆ และ ต้องการเรียนแบบลึกซึ้งถึงรายละเอียดของตัวบทวิชานี้ก็ต้องแนะนำให้เรียนต่อในระดับ ป โท และ เอก ในสานวิศวกรรมโยธา เอกวิศวกรรมโครงสร้างเลยจะเป็นการดีที่สุดครับ
ก่อนอื่นที่เราจะเริ่มต้นทำการออกแบบ สิ่งแรกที่เราควรพิจารณาก่อนคือ ลักษณะของ นน บรรทุกบนโดม หากว่าโดมต้องรับ นน บรรทุกแบบแผ่กระจายตัวสม่ำเสมอ (UNIFORMLY DISTRIBUTED LOAD) เพียงอย่างเดียว การพิจารณางานออกแบบความหนาและการเสริมเหล็กในโดมจะทำได้ง่ายกว่ามากๆ แต่ หากว่าโดมต้องรับแรงกระทำแบบจุด (CONCENTRATED LOAD) ร่วมด้วยเมื่อใด การออกแบบจะยุ่งยากขึ้นอีกเล็กน้อย เพราะ สภาพของโดมจะต้องเผชิญกับสภาวะการกระจุกตัวของแรง (FORCE CONCENTRATION) ที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งในโครงสร้าง ทั้งนี้ในวันนี้เพื่อเป็นการอธิบายที่เห็นภาพ ผมจะนำวิธีการออกแบบในเบื้องต้นอย่างหลังมายก ตย แก่เพื่อนๆ ละกันนะครับ เรามาดู ตย นี้กันเลยละกัน
ผมมีโครงสร้างโดมอยู่อันหนึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางภายนอกเท่ากับ 9.70 m มีขนาดความหนาเท่ากับ 20 cm โดยที่จุดต่อระหว่างโดมกับโครงสร้างจุดรองรับจะมีการยึดรั้งกันอย่างสมบูรณ์ (FIXED SUPPORT) โดยที่ตัวโครงสร้างโดมนี้จะต้องรับ นน แบบเพิ่ม (FACTORED LOAD) ทั้งหมดทั้งมวลรวมกันแล้วเท่ากับ 300 Tons กำหนดให้ใช้ค่ากำลังอัดประลัยของคอนกรีตเท่ากับ 210 ksc และใช้เหล็กขนาด DB12mm ชั้นคุณภาพ SD40 ในการก่อสร้างโดม
ตัวแปรที่เราจะใช้ในการออกแบบจะประกอบไปด้วย
T คือ ความหนาของโครงสร้างโดม (คงที่ตลอดความยาวของส่วนโดม) = 20 cm
D คือ เส้นผ่าศูนย์กลางภายนอก = 9.70 m = 970 cm
d คือ เส้นผ่าศูนย์กลางภายใน = 9.30 m = 930 cm
R คือ รัศมีภายนอกของตัวโดม = D/2 = 970/2 = 485 cm
fc’ คือ ค่ากำลังอัดประลัยของคอนกรีต = 210 ksc
Ag คือ พท รับแรงทั้งหมดของคอนกรีตโดม สำหรับกรณีที่โครงสร้างโดมไม่มีช่องเปิด และ สำหรับกรณีที่โครงสร้างโดมมีช่องเปิดให้คิดค่านี้ไม่เกิน 40% จากที่คำนวณได้ข้างต้น ดังนั้น
Ag = π [D^(2)-d^(2)]/4 = π [970^(2)-930^(2)]/4 = 59,690 cm^(2) เมื่อโดมเป็นแบบมีช่องเปิด
Ag = 40/100×59,690 = 23,876 cm^(2)
K คือ ค่า สปส สำหรับจุดต่อระหว่างโดมและจุดรองรับ = 0.8 สำหรับจุดรองรับที่มีการยึดรั้งกันอย่างสมบูรณ์ (FIXED SUPPORT)
Ø คือ ค่าตัวทอนลดกำลังของโครงสร้างรับแรงตามแนวแกนเป็นหลัก = 0.70
Go คือ พจน์ที่เป็นสัดส่วนของส่วนที่รับแรงแบกทานของโครงสร้างโดม = [KR/(32T)]^(2)
โดยผมขอทำการเรียงลำดับในการออกแบบในเบื้องต้นนี้ออกเป็น 4 ขั้นตอนง่ายๆ ดังต่อไปนี้นะครับ
(1) ตรวจสอบความหนาของตัวโดมเสียก่อนครับน่าที่จะเพียงพอหรือไม่ โดยพิจารณาจาก
T min = MAX.(KR/26 และ 4% OF R) = MAX.(0.8×485/26=14.92 cm และ 4/100×485=19.4 cm) =19.4 cm < 20 cm <<OK>>
(2) ตรวจสอบค่าสัดส่วนของส่วนที่รับแรงแบกทานของโครงสร้างโดมว่าเหมาะสมหรือไม่ โดยทำการพิจารณาจาก
หากว่าค่า Go = [KR/(32T)]^(2) ≤ 0.8 ก็ให้ใช่ค่าๆ นี้เท่ากับ 0.80 ดังนั้น
Go = [0.8×485/(32×20)]^(2) = 0.37 < 0.80
แสดงว่าเราควรแทนค่าพจน์ Go นี้เท่ากับ 0.80
(3) ทำการตรวจสอบความสามารถในการรับ นน บรรทุกของตัวโดมจากสมการ
ØNn = 0.55Øfc’Ag (1-Go) = 0.55×0.7x210x23,876x(1-0.8)/1,000 = 386 Tons > 300 Tons <<OK>>
(4) ทำการออกแบบเหล็กเสริมในโครงสร้างโดม โดยแบ่งออกเป็นเหล็กเสริมในแนวนอนและเหล็กเสริมในแนวตั้ง
สำหรับเหล็กเสริมในแนวนอนก่อนนะครับ เมื่อ ขนาดของเหล็กเท่ากับ DB12mm ≤ DB16mm และเป็นชั้นคุณภาพ SD40
Ash = 0.002BT = 0.002x100x20 = 4 cm^(2)/1 m
S req’d = 1.13/4 = 0.28 m ดังนั้นเสริมด้วยเหล็ก DB12mm@0.25
สำหรับเหล็กเสริมในแนวตั้งบ้างนะครับ เมื่อ ขนาดของเหล็กเท่ากับ DB12mm ≤ DB16mm และเป็นชั้นคุณภาพ SD40
Asv = 0.0012BT = 0.0012x100x20 = 2.4 cm^(2)/1 m
S req’d = 1.13/2.4 = 0.47 m ดังนั้นเสริมด้วยเหล็ก DB12mm@0.30
ด้วยขั้นตอนที่ 4 ข้างต้นเพื่อนๆ ก็จะได้ขนาดความหนาและทรายรายละเอียดของการเสริมเหล็กในเบื้องต้นของตัวโดมกันแล้วนะครับ อย่างไรก็ดี ผมขอย้ำเตือนเพื่อนๆ อีกครั้งหนึ่งว่าถึงแม้วิธีการนี้จะเป็นวิธีการที่ผมใช้เองจริงๆ ในการทำงาน แต่ ผมไม่เคยวางใจในทฤษฎีใดทฤษฎีหนึ่งมากจนเกินไป เพราะ เราเป็นวิศวกรดังนั้นมโนคติทางวิศวกรรม (ENGINEERING SENSE) ของเราจึงมักจะสอนให้เราคิดมากกว่า 1 วิธีการเพื่อเป็นการยืนยันคำตอบเสมอน่ะครับ
ดังนั้นหากเป็นผม เมื่อได้ค่าต่างๆ จากการคำนวณในเบื้องต้นตามวิธีการโดยประมาณ (APPROXIMATE METHOD) นี้แล้วผมก็จะนำคำตอบนี้ไปคำนวณซ้ำโดยวิธีแบบยุ่งยาก (TEDIOUS METHOD) ต่อเพราะการพิจารณาโดยวิธีการนี้จะมีการคำนึงถึง FACTOR อื่นๆ ที่วิธีการแรกไม่ได้พูดถึงเลย เช่น ผลของ CREEP ในโครงสร้างโดม ผลของการ RESTRAINT ของโครงสร้างโดม ผลของ FORCE CONCENTATION ที่จะเกิดในโครงสร้างโดม เป็นต้น และ สุดท้ายผมก็จะนำแบบโครงสร้างโดมนี้ไปตรวจสอบด้วยซอฟต์แวร์ทาง FINITE ELEMENT เพื่อดูว่า EFFECT ต่างๆ ที่เกิดขึ้นในโครงสร้างโดมของเรานั้น SATISFY ทุกๆ CONDITION ที่เราทำการออกแบบจริงๆ เมื่อนั้นละครับเราถึงจะมั่นใจได้ในระดับหนึ่งว่าแบบโครงสร้างโดมของเรานั้นมีความถูกต้องสามารถนำไปใช้ในการก่อสร้างได้จริงๆ
สาเหตุที่ผมให้ความสำคัญกับโครงสร้างโดมมากเป็นพิเศษเพราะว่าโดมถือเป็นโครงสร้างที่มีความพิเศษมากอย่างหนึ่ง เพราะ เมื่อสถาปนิกออกแบบโดมมาสักอันหนึ่งก็มักที่ต้องการจะก่อสร้างเป็นโครงสร้างที่ต้องการจะโชว์ตัวมันเองด้วย ประกอบกับการที่โดมนั้นมักใช้เป็นโครงสร้างหลังคาของอาคารด้วย ดังนั้นหากวิศวกรอกแบบตัวโดมไม่ดี หรือ มีปัญหา ก็จะส่งผลหลายๆ อย่างต่อการใช้งานตัวอาคาร อีกประการหนึ่งที่ผมขอเน้นย้ำกับเพื่อนๆ อีกครั้งหนึ่ง คือ การควบคุมการทำงานของโดม ต้องเป็นไปด้วยความรัดกุมจริงๆ วิศวกรผู้ควบคุมงานการก่อสร้างตัวโดมจำเป็นที่จะต้องมีประสบการณ์ในการก่อสร้างโดมโดยตรงจึงจะมีความเข้าใจธรรมชาติในการทำงานโครงสร้างโดมให้ออกมาดีได้
ดังนั้นผมหวังและเชื่อเหลือเกินว่าเมื่อเพื่อนๆ ได้อ่านบทความนี้ของผมแล้ว เพื่อนๆ จะสามารถคำนวณและออกแบบโครงสร้างโดมโดยวิธีการประมาณการในเบื้องต้นได้ และ ขอให้เพื่อนๆ เห็นถึงความสำคัญของงานก่อสร้างโครงสร้างโดมกันให้ดีๆ ด้วยนะครับ ทั้งนี้ก็เพื่อประโยชน์ของตัวโครงสร้างที่จะสามารถก่อสร้างได้ดี มีระดับของความแข็งแรงและเสถียรภาพที่ดีและมากเพียงพอ และ สุดท้ายตัวโครงสร้างที่ทำการก่อสร้างก็ต้องมีความประหยัดในการก่อสร้างที่ดีในระดับที่มีความเหมาะสมด้วยครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
ADMIN JAMES DEAN
บริษัท ภูมิสยาม ซัพพลาย จำกัด ผู้นำกลุ่มธุรกิจเสาเข็มสปันไมโครไพล์ 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
081-634-6586
? Web:
bhumisiam.com
micro-pile.com
spun-micropile.com
microspunpile.com
bhumisiammicropile.com