สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
เนื่องจากเมื่อวานผมได้โพสต์บทความเรื่องโครงสร้างคอนกรีตล้วนให้แก่เพื่อนๆ ได้รับทราบกัน ก็มีเพื่อนของผมท่านหนึ่งได้กระซิบมาหลังไมค์สอบถามผมเกี่ยวกับเรื่องนี้พอดีครับว่า
“ในการออกแบบหน้าตัดของโครงสร้างคอนกรีตล้วนนั้นมีวิธีการออกแบบพอสังเขปได้อย่างไร ?”
ผมเลยขอคั่นการโพสต์บทความของผมด้วยการแสดง ตย ของการคำนวณโครงสร้างคอนกรีตล้วนให้เพื่อนๆ ได้รับทราบกันก่อนที่เราจะก้าวไปยังหัวข้อถัดไปนะครับ
(รูป A)
โดยที่ผมทำการสมมติให้ใช้ค่ากำลังอัดประลัยของคอนกรีต ตย ทรงกระบอกขนาดมาตรฐานที่อายุ 28 วัน เท่ากับ 210 kgf/sq.cm ผมให้หน้าตัดที่จะทำการออกแบบเป็นหน้าตัดคอนกรีตล้วนของพื้นวางบนดินในสนามบิน XXX พบว่าค่า นน บรรทุกออกแบบของพื้น คือ 100 ตัน/ตร.ม และค่า นน บรรทุกปลอดภัยที่ดินสามารถรับได้ คือ 120 ตัน/ตร.ม โดยที่ผมทำการตัด JOINT ที่ทุกๆ ระยะความยาวเท่ากับ 4 เมตร (ดูรูป A ประกอบนะครับ)
(รูป B)
ผมจะทำการสมมติว่าพื้นๆ นี้มีความกว้างเท่ากับ 1.00 ม หรือ 100 ซม และ ขนาดความหนาของหน้าตัดให้อยุ่ที่ 0.50 ม หรือ 50 ซม นะครับ (ดูรูป B ประกอบนะครับ) โดย ณ ที่นี้ผมถือว่า นน ของตัวโครงสร้างเองรวมอยุ่ใน นน บรรทุกแล้วนะครับ
ผมทำการจำลองให้ BOUNDARY CONDITIONS เป็น SOIL SPRING โดยที่ค่าความแข็งแกร่งของดิน หรือ ค่า K ของดินคำนวณจากค่า MAXIMUM ALLOWABLE DISPLACEMENT คือ 25 มม ดังนั้นค่าๆ นี้จะเท่ากับ
K = Qa / Δ = (120)(1000)/(0.025) = 48E+05 kgf/m
ดังนั้น SUPPORT ช่วงใน และ ช่วงนอก จะมีค่าความแข็งแกร่งหรือค่า K ของ SOIL SPRING เท่ากับ 48E+05 kgf/m และ 24E+05 kgf/m ตามลำดับ
พอทำการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยโปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์เสร็จแล้วเราต้องตรวจพฤติกรรมการโก่งตัวเสียก่อน โดยจะเห็นได้ว่าพื้นทั้งหมดจะโก่งตัวลงไปเท่าๆ กัน ดังนั้นก็ไม่จำเป็นต้องระวังเรื่อง DIFFERENTIAL SETTLEMENT ที่อาจเกิดขึ้น (ดูรูป C ประกอบนะครับ)
(รูป C)
ต่อมาทำการตรวจสอบค่า MAXIMUM DISPLACEMENT ก่อนนะครับว่ามีค่าเกิน MAXIMUM ALLOWABLE DISPLACEMENT (25 มม) หรือเปล่า ผลปรากฎว่าค่า DISPLACEMENT สูงสุดที่เกิดขึ้นมีค่าเท่ากับ 22 มม เท่านั้น ก็ถือว่าการออกแบบขนาดหน้าตัดนั้นใช้ได้ครับ (ดูรูป C ประกอบนะครับ)
(รูป D)
ต่อมาเรามาดูผลของค่าแรงดัดกันบ้างนะครับ จะพบว่าค่าแรงดัดสูงสุดจะเกิดขึ้นที่พื้นช่วงนอกโดยมีค่าแรงดัดสูงสุดอยุ่ที่ 12,029 kgf-m/1 m (ดูรูป D ประกอบนะครับ)
จากตรงนี้เองเราจะใช้สมการพื้นฐานในการคำนวณหาค่าหน่วยแรงเค้นในหน้าตัดมาใช้งานนะครับ สมการนี้มีค่าเท่ากับ
σ = fr = M C / I
โดยที่
fr = Modulus of Rupture = 2 SQRT( fc’) = 2 SQRT(210) = 28.98 ksc ~ 29 ksc
M = แรงดัดใช้งานที่คำนวณได้ = 12,029 ~ 12,000 kgf-m/1 m
C / I = (H/2) / (B)(H)^(3)/12 = 6/[(B)(H)^(2)]
เมื่อแทนค่าลงในสมการหาหน่วยแรงเค้นจะได้ว่า
H = SQRT[ 6 M / ( B fr ) ]
H = SQRT[ 6×12,000×100 / (100×29) ]
H = 49.83 ซม < 50 ซม
จะพบว่าหากต้องการให้พื้นๆ นี้สร้างขึ้นโดยใช้คอนกรีตล้วนจะต้องใช้ความหนาของพื้นไม่น้อยกว่า 50 ซม นั่นเองครับ
ก็หวังเป็นอย่างยิ่งว่าเพื่อนๆ จะได้แนวความคิดในการออกแบบหน้าตัดของโครงสร้างคอนกรีตล้วนกันแล้วนะครับ สิ่งสำคัญอีกอย่างหนึ่งที่ผมอยากจะฝากไว้ก็คือ ในการออกแบบโครงสร้างเหล่านี้เราจำเป็นต้องรู้จัก CODE ในการออกแบบที่เกี่ยวข้องเป้นอย่างดีเสียก่อนนะครับ มิเช่นนั้นการออกแบบอาจเกิดข้อผิดพลาดได้ เพราะ นอกจาก ตย ที่แสดงให้ดูแล้วจะพบว่ายังมีปัจจัยอื่นๆ ที่ต้องคำนึงถึงเมื่อทำการออกแบบประกอบด้วยนั่นเองครับ
ก็หวังเป็นอย่างยิ่งว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากเพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชนต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
ADMIN JD @ ภูมิสยามไมโครไพล์
