สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
วันนี้ผมจะมาตอบคำถามแก่น้องท่านหนึ่งที่มหาวิทยาลัยที่ได้ถามผมเกี่ยวกับเรื่อง เหตุใดในตำราต่างๆ จึงมักกำหนดว่าแผ่นพื้น FLAT PLATE คอร จึงต้องการความหนาโดยประมาณที่ L/40 ค่าๆ นี้มีที่มาที่ไปอย่างไร ?
ผมขอตอบน้องท่านนี้ดังนี้นะครับ
ปัจจัยที่เราจะต้องคำนึงในการออกแบบความหนาของแผ่นพื้นนั้นจะประกอบไปด้วยสิ่งสำคัญๆ อย่างน้อย 3 ประการดังต่อไปนี้
(1) ค่าความสามารถในการต้านทานการโก่งตัว
(2) ค่าความสามารถในการต้านทานแรงดัด
(3) ค่าความสามารถในการต้านทานแรงเฉือนแบบทะลุ
สาเหตุที่ต้องคำนึงถึงสาเหตุทั้ง 3 ประการข้างต้น เพราะ ในการออกแบบแผ่นพื้นให้มีความแข็งแรงนั้นมิได้มีปัจจัยแค่ความหนาของแผ่นพื้นเพียงเท่านั้นนะครับ ยังมีอีกหลายประการ เช่น ขนาดของเสาที่ใช้รองรับ ขนาดของ นน บรรทุกใช้งานที่จะมีผลต่อค่าการโก่งตัว ขนาดของ นน บรรทุกประลัยที่จะมีผลต่อค่าการรับแรงเฉือนแบบทะลุ เป็นต้น
หากพูดถึงสัดส่วนความหนาของแผ่นพื้นที่ L/40 จริงๆ แล้วจะหมายถึงขนาดของเสาที่มีขนาดโตพอสมควร และ นน บรรทุกต่างๆ ต้องถือว่าปกติ ไม่มากจนเกินไปนะครับ
วันนี้ผมมี ตย ในการคำนวณเปรียบเทียบการใช้ความหนาของแผ่นพื้นโดยการคำนวณสัดส่วนความหนาของแผ่นพื้น คอร มาให้เพื่อนๆ ได้รับชมกันด้วยนะครับ
ผมสมมติว่าต้องการออกแบบอาคาร 10 ชั้น (อาคารสูง แต่ ไม่สูงมากนัก) มีความยาวของช่วงเสา 8 ม มีความกว้างของช่วงเสา 8 ม พื้นนี้ต้องรับ นน บรรทุก SDL เท่ากับ 250 ksm รับ นน บรรทุก SLL เท่ากับ 300 ksm โดยที่เสาจะมีขนาดความกว้างเท่ากับ 50 cm และ ความยาวเท่ากับ 100 cm (ถือว่าเสาขนาดนี้ไม่เล็กจนเกินไป และ ก็ไม่ได้มีขนาดใหญ่มากจนเกินไปด้วย) กำหนดให้กำลังอัดของคอนกรีตเท่ากับ 280 ksc ในการคำนวณหาค่าความสามารถในการกำลังรับแรงเฉือนแบบทะลุของแผ่นพื้นๆ นี้
เริ่มต้นจากการคำนวณหาความหนาของแผ่นพื้นนี้ก่อนนะครับ
ความหนาน้อยที่สุดที่แนะนำให้ใช้ = L/40 = (8)(100)/(40) = 20 cm
เราจะใช้ความหนาของพื้น T เท่ากับ 20 cm ตามที่คำนวณได้เลยนะครับ และ ระยะความลึกประสิทธิผลที่จะใช้เท่ากับ 0.9T = (0.9)(20) = 18 cm นะครับ
เรามาคำนวณแรงเฉือนแบบทะลุที่กระทำกับเสากันก่อนนะครับ โดยเริ่มต้นจากการคำนวณหาค่า นน บรรทุกประลัยกันก่อน
Wu = 1.4DL+1.7LL = 1.4(0.2×2400+250)+1.7(300) = 1,532 ksm
ดังนั้นแรงเฉือนแบบทะลุที่กระทำกับเสาจะมีค่า (โดยประมาณ) เท่ากับ
Vu = (1,532)(8)(8)/1000 = 98 Tons
ต่อมาเราจะมาคำนวณหาค่าความสามารถในการรับแรงเฉือนทะลุของคอนกรีตกันบ้างนะครับ โดยเริ่มต้นจากการคำนวณหาระยะความยาวรอบหน้าตัดวิกฤติกันก่อน
bo = 2(C1+C2+2d) = (2)(50+100+2×18) = 372 cm
ดังนั้นค่าความสามารถในการรับแรงเฉือนทะลุของคอนกรีตจะมีค่าเท่ากับ
Vup = 1.06 Ø √(fc’) bo d = (1.06)(0.85)√(280)(372)(18) / 1000 = 101 Tons
เพื่อนๆ จะเห็นนะครับว่าค่าความสามารถในการรับแรงเฉือนทะลุของคอนกรีตจะมีค่าสูงกว่าค่าแรงเฉือนแบบทะลุที่เกิดขึ้นจริงอยู่เพียงเล็กน้อย ดังนั้นในความเป็นจริงแล้วเมื่อวิศวกรต้องทำการออกแบบแผ่นพื้นนี้จริงๆ จึงมักจะใช้ความหนาของแผ่นพื้นที่มากกว่าค่าๆ นี้เสมอครับ เพราะ ในความเป็นจริงนั้นอาจมีหลายเงื่อนไขที่เปลี่ยนแปลงไป เช่น เมื่อเป็นพื้น คอร วิศวกรอาจเลือกใช้ค่ากำลังอัดของคอนกรีตที่สูงขึ้นมากกว่านี้เพื่อที่จะสามารถถอดแบบได้เร็วยิ่งขึ้น สาเหตุนี้ก็จะเป็นการช่วยให้ค่าความสามารถในการรับแรงเฉือนทะลุของคอนกรีตเพิ่มขึ้นอีกได้ เป็นต้น
ในแผ่นพื้น FLAT PLATE จะมีรูปแบบของแรงเฉือนทะลุอีกรูปแบบหนึ่งซึ่งจะเกิดจาก UNBALANCED MOMENT ด้วยนะครับ ในโอกาสถัดๆ ไปผมจะขอมาขยายความในเรื่องๆ นี้แก่เพื่อนๆ อีกครั้งหนึ่งนะครับ
สรุป คือ การหาค่าสัดส่วนความลึกของแผ่นพื้นโดยอาศัยสัดส่วนดังกล่าวจึงเป็นแค่การประมาณการเท่านั้นครับ หากจะใช้ค่าความหนาที่มากกว่าค่าที่คำนวณได้จากสมการนี้ก็ไม่ได้ผิดกติกาแต่อย่างใด ขอเพียงเราออกแบบให้โครงสร้างของเรามีความแข็งแรงเพียงพอ มีเสถียรภาพที่ดี มีการใช้งานที่ดี และ มีความประหยัดอยู่ในระดับที่น่าพอใจ เพียงเท่านี้ถือเป็นการเพียงพอแล้วละครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
ADMIN JAMES DEAN
