สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
ชสืบเนื่องจากโพสต์ของผมเมื่อวันก่อนเกี่ยวกับเรื่องทิศทางการวางเสาเข็มในฐานราก F3 และ มีประเด็นๆ หนึ่งที่มีเพื่อนวิศวกรท่านหนึ่งได้มาสอบถามผมเกี่ยวกับเรื่องความเป็นไปได้ในการออกแบบให้จุดต่อของฐานราก F3 ให้เป็นแบบ PINNED นั้นมีความเหมาะสมมากน้อยเพียงใด ซึ่งผมก็ได้ตอบเค้าในเบื้องต้นไปบ้างแล้วน่ะครับ ผมจึงเห็นว่าน่าจะมีประโยขน์หากผมทำการอธิบายประเด็นนี้เพิ่มเติมสักนิด
ก่อนอื่นผมขอบอกก่อนนะครับว่าประเด็นที่ผมจะพูดถึงต่อไปนี้ ผมถือว่าเป็นการที่พวกเราเสวนา หรือ DISCUSS ร่วมกันนะครับ มิได้มีประเด็นใดที่เป็นเรื่องส่วนตัวเข้ามาเกี่ยวข้องเลย ผมขอเริ่มทำความเข้าใจให้ชัดเจนก่อนตามลำดับละกันนะครับ
(I) ประการแรกนะครับ
สาเหตุที่ผมได้แจ้งว่าการออกแบบฐานราก F3 ให้เป็น PINNED หรือ FIXED นั้นจะมีความแตกต่างกันในเรื่องแรงปฎิกิริยาในตัวเสาเข็มที่เราใช้ เพราะหากจุดรองรับนั้นเป็น PINNED ก็จะมีเฉพาะแรงตามแนวแกนเท่านั้น ซึ่งหากจุดรองรับเป็น FIXED ก็จะมีแรงโมเมนต์ดัดเพิ่มเติมเข้ามาด้วย ซึ่งผมไม่ได้กล่าวว่า การออกแบบให้ฐานราก F3 นั้นควรกำหนดให้ BOUNDARY CONDITION เป็น PINNED เลยนะครับ หวังว่าจะเข้าใจกันให้ถูกต้องและตรงกันในประเด็นนี้ด้วยนะครับ
(II) ประการที่สอง
ต่อเนื่องจากประการที่ (I) นะครับ คือ หากจะทำการออกแบบให้ฐานราก F3 นั้นเป็น PINNED มีความเป็นไปได้มากน้อยเพียงใด ?
คำตอบคือ ได้ ครับ ทั้งนี้เพื่อนวิศวกรท่านนี้ยังได้ถามผมต่อว่า หากจะให้เป็น PINNED จะต้องล้วงเหล็กไปในฐานรากเป็นระยะกี่เท่าของเส้นผ่าศูนย์กลางของเหล็กเสริม ซึ่งผมก็ได้ตอบไปว่า ในการออกแบบรายละเอียดจุดต่อให้เป็น PINNED ก็ไม่จำเป็นต้องคำนวณว่าการล้วงเหล็กต้องกี่เท่าของเส้นผ่าศูนย์กลางของเหล็กเสมอไป เพราะ ต้องไม่ลืมว่าไม่ว่าเราจะทำการล้วงเหล็กด้วยระยะที่น้อยเท่าใดก็ตาม ก็ยากที่จะหลีกเลี่ยงสภาวะความเป็น SEMI-FIXED ของจุดต่อไปไม่ได้ ดังนั้นมันมีวิธีการที่เราอาจไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงเรื่องๆ นี้เลยก็ได้
ผลตอบรับทีไ่ด้กลับมา คือ เพื่อนท่านนี้บอกกับผมว่าเป็นไปได้อย่างไรกันที่ไม่จำเป็นต้องคำนวณเลย ไม่มีหลักการอะไรรองรับเลย วิศวกรต้องมีเหตุผล และ ระเบียบทางคนิตศาสตร์รองรับ เดี่ยวจะกลายเป็นวิศวะกะ อะไรทำนองนี้นะครับ
ผมขอเคลียร์ประเด็นนี้ตามรายละเอียดต่อไปนี้นะครับ
หลักการสำคัญในการทำ DETAIL ของจุดต่อในโครงสร้างคอนกรีตให้เป็นแบบ PINNED หรือ มิให้ส่งจุดต่อนั้นส่งถ่ายแรงโมเมนต์ดัดต่อเนื่องลงไปสู่ฐานราก คือ
(1) ต้องทำการลดขนาด หรือ ทำให้หน้าตัดเกิดความไม่ต่อเนื่องของ INERTIA ซึ่งจะคล้ายๆ กับ CONCEPT ที่เรานิยมใช้กันในโครงสร้างเหล็ก เพื่อนๆ สามารถดูรูปที่ 1 และ 2 ประกอบได้นะครับ ที่เป็นรูปทรง TAPERED เพียงแต่ในตัวโครงสร้างคอนกรีตเราจะเรียกรายละเอียดนี้ว่า NOTCH นั่นเอง
(2) หลักการสำคัญอีกประการหนึ่งก็คือการ หยุด มิให้หน้าตัดคอนกรีตของเรานั้นทำการส่งถ่ายแรงดึงที่เกิดขึ้นจากแรงโมเมนต์ดัดให้ลงไปสู่ฐานรากได้ โดยอาจจะใช้วิธีการเบี่ยงทิศทางของการเสริมเหล็กให้สลับแนวกันระหว่างเหล็กเสริมแต่ละด้าน
เรามาดูรูปที่ 3 และ 4 กันนะครับ จะเห็นได้จาก ตย ในรูปว่ารายละเอียดวิธีการทำให้จุดต่อเป็นแบบ PINNED ในโครงสร้างคอนกรีตในรูปจะสอดคล้องกับหลักการที่ผมได้กล่าวถึงข้างต้น โดยที่ในรูป ตย เหล่านี้มิได้มีรูปหนึ่งรูปใดเลยนะครับที่ระบุว่าจำเป็นที่จะต้องคำนึงถึงระยะการล้วงของเหล็กเสริมเหมือนที่เพื่อนวิศวกรท่านนี้ได้สอบถามผมมา ซึ่งสิ่งจำเป็นจริงๆ ที่เราควรต้องคำนึงถึงก็ได้แก่ ขนาดระยะของตัว NOTCH ที่เหมาะสม รวมไปถึงระดับของความเหมาะสมของค่า CONFINEMENT ที่เราควรใช้ในจุดต่อนี้ เป็นต้น
(III) ประการที่สาม
ซึ่งต่อเนื่องจากประการที่ (I) และ (II) นะครับ คือ เมื่อโครงสร้างต้องรับแรงทางด้านข้างแล้ว และ ทำการออกแบบฐานรากให้เป็น PINNED โครงสร้างจะยังมีเสถียรภาพเพียงพอหรือไม่ ?
ผมขออธิบายแบบนี้นะครับ จุดต่อที่เป็น FIXED แน่นอนครับว่ามีค่า REDUNDANCY ค่า RIGIDITY และค่า STIFFNESS ที่สูงกว่า SUPPORT ประเภทอื่นๆ แต่ ข้อเสีย คือ ขั้นตอนการก่อสร้างนั้นทำได้ยาก ค่าใช้จ่ายในการทำงานก่อสร้างจะสูงมากเมื่อต้องเทียบกันกับจุดต่อประเภทอื่นๆ ส่วนจุดต่อที่เป็น PINNED ถึงแม้จะมีค่า REDUNDANCY ค่า RIGIDITY และค่า STIFFNESS ที่น้อยกว่า SUPPORT ประเภท FIXED แต่ การทำงานจะค่อนข้างทำได้ง่ายกว่า ประหยัดค่าใช้จ่ายมากกว่า
ดังนั้นไม่ว่าผู้ออกแบบจะทำการเลือกประเภทของจุดรองรับให้มี BOUNDARY CONDITION เป็นแบบ PINNED หรือ FIXED ก็แล้ว มันก็เป็นหน้าที่ของผู้ออกแบบที่จะต้องทำการออกแบบให้รายละเอียด หรือ DETAIL ของโครงสร้างนั้นออกมาสอดคล้องและตรงกันกับ ASSUMPTION ที่ผู้ออกแบบได้เลือกใช้ในการออกแบบครับ และ ไม่ว่าจะออกแบบให้จุดรองรับเป็นแบบ PINNED หรือ FIXED ก็ตามแต่ โครงสร้างก็สามารถที่จะมีเสถียรภาพอยู่ได้นะครับ เพราะ เมื่อใดที่เราพูดถึงคำว่า เสถียรภาพ ของโครงสร้าง เราจะต้องดูโครงสร้างทั้งระบบนะครับ หากจะบอกว่าหากจุดรองที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งรับเป็น PINNED แล้วจะทำให้ระบบโครงสร้างทั้งหมดนั้นไร้ซึ่งเสถียรภาพ ก็จะเป็นการไม่ถูกต้องนักนั่นเอง
ซึ่งการที่เพื่อนวิศวกรท่านนี้ได้สอบถามผมในเรื่องนี้ผมเองก็เข้าใจเพื่อนท่านนี้นะครับ เพราะ ในการอธิบายของผมๆ ไมได้กล่าวถึงผล ข้อดั และ ข้อเสีย ของการเลือกใช้ประเภทของจุดรองรับ เพราะ ผมมองว่ามันเป็นคนละเรื่องเดียวกันเลย
แน่นอนว่าการเลือกประเภทของจุดรองรับให้เป็นคนละประเภท ย่อมที่จะส่งผลต่อการวิเคราะห์และออกแบบตัวโครงสร้างของเราอย่างแน่นอน ไม่ว่าจะเป็นเรื่องระดับของ PERFORMANCE ของอาคารทั้งในเรื่อง SERVICEABILITY เรื่อง REDUNDANCY และเรื่อง STABILITY ที่ย่อมแตกต่างกัน ซึ่งสุดท้ายเมื่อผู้ออกแบบได้ทำการเลือก และ กำหนดประเภทของ BOUNDARY CONDITIONS ให้เป็นแบบใด แนวทางในการออกแบบ MEMBER และ SUPPORT ก็ย่อมที่จะต้องออกมาในรูปแบบที่มีความสอดคล้อง และ ตรงกันนั่นเองครับ
ก็หวังว่าจะสร้างความกระจ่างแก่เพื่อนๆ และ วิศวกรท่านที่สอบถามผมมาได้ในระดับหนึ่งนะครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
ADMIN JAMES DEAN
