การออกแบบวิศวกรรมงานดินและฐานราก (GEOTECHNICAL & FOUNDATION ENGINEERING DESIGN หรือ GFE)
หัวข้อการออกแบบวิศวกรรมงานดินและฐานราก (GEOTECHNICAL & FOUNDATION ENGINEERING DESIGN หรือ GFE)
จริงๆ แล้วทฤษฎีในการคำนวณการรับ นน ของเสาเข็มนั้นมีหลากหลายทฤษฎีมากๆ ดังนั้นทุกๆ ครั้งเวลาที่เพื่อนๆ จะทำการออกแบบขนาดกำลังการรับ นน ของเสาเข็มในเขต กทม เพื่อนๆ เคยที่จะ คิด หรือ สงสัย กันบ้างหรือไม่ครับว่า วิธีการคิดคำนวณตามที่ได้ระบุเอาไว้ในกฎกระทรวง ฉบับที่ 6 (พศ 2527) ซึ่งออกตามพระราชบัญญัติควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522 ข้อที่ 20 นั้นเป็นวิธีในการคิดคำนวณที่อ้างอิงมาจากทฤษฎีใด ?
วันนี้ผมจะขออนุญาตมาทำการอธิบายให้เพื่อนๆ ได้รับทราบกันถึงที่ทฤษฎีที่มาที่ไปของวิธีการในการคำนวณตามวิธีการนี้นะครับ
เหมือนที่ผมกล่าวไปตอนต้นว่าทฤษฎีในการคำนวณหาค่าการรับกำลังของเสาเข็มนั้นมีมากมายหลายวิธีนะครับ แต่ เนื่องจากลักษณะของชั้นดินโดยเฉลี่ยในบริเวณ กทม และ ปริมณฑล นั้นจะเป็น ดินเหนียว เสียส่วนใหญ่ เราจึงสามารถที่จะทำการจำแนกวิธีในการคิดคำนวณตามที่ได้ระบุเอาไว้ในกฎกระทรวง ฉบับที่ 6 (พศ 2527) ซึ่งออกตามพระราชบัญญัติควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522 ข้อที่ 20 นั้น ถือได้ว่าเป็นการคำนวณกำลังรับน้ำหนักบรรทุกประลัยจากแรงฝืด (SKIN FRICTION) ระหว่างผิวของ เสาเข็ม กับ ดินเหนียว ซึ่งก็จะมีหลากหลายวิธีการอีกเช่นกันนะครับ เช่น วิธีแลมด้า (λ METHOD) วิธีเบต้า (β METHOD) เป็นต้น แต่ วิธีการตามกฎกระทรวงนี้จะมีจุดเริ่มต้นมาจาก วิธีแอลฟ่า (α METHOD) นั่นเองนะครับ
โดยวิธีการนี้เราสามารถที่จะทำการเขียน ค่าแรงฝืด (f) ในรูปแบบของสมการได้ดังต่อไปนี้
f = α Cu
ในเมื่อ
α คือ ค่า EMPIRICAL ADHESION FACTOR
Cu คือ ค่า UNDRAINED COHESION ของดินเหนียว
ทั้งนี้ค่า α นั้นจะสามารถหาได้จากรูปที่ผมแนบมาในโพสต์ๆ นี้ ซึ่งสำหรับในกรณีที่เป็น ดินเหนียว ที่อยู่ในสภาวะอัดแน่นปกติ ซึ่งมักที่จะมีค่ากำลังรับแรงเฉือนน้อยๆ เช่น ในกรณีของดินเหนียวกรุงเทพ เป็นต้น เราสามารถที่จะหาค่า α ได้จากในรูปนี้เช่นกัน แต่ ต้องทำการหาค่าๆ นี้จากเส้นแผนภูมิที่ได้เสนอไว้โดย HOLMBERG เมื่อปี ค.ศ. 1970 เท่านั้นเองนะครับ ซึ่งค่าสัดส่วนความปลอดภัยที่จะนำมาใช้ในการคำนวณนั้นจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ประมาณ 2.00 ถึง 4.00 ซึ่งจะขึ้นอยู่กับความน่าเชื่อถือของค่ากำลังรับน้ำหนักบรรทุกประลัยที่เราทำการทดสอบและคำนวณมาได้ และ ภายหลังจากที่มีการพิจารณาให้ใช้วิธีการดังกล่าวโดยมีจุดตั้งต้นมาจาก วิธีแอลฟ่า ต่อมากฎกระทรวงฉบับนี้ก็ได้รับการปรับปรุงและแก้ไขรายละเอียดวิธีในการคำนวณต่างๆ จากคณะผู้จัดทำ จนในที่สุดจึงออกมาเป็นกฎหมายให้พวกเราได้ใช้กันเฉกเช่นทุกวันนี้ครับ
เอาละครับ อธิบายจบไปแล้ว เรามาดู ตย สั้นๆ กันสักข้อก็แล้วกันนะครับ
จากผลการทดสอบของชั้นดินในสถานที่ก่อสร้างแห่งหนึ่งในเขต กทม พบว่า ชั้นดินนั้นมี 3 ชั้นหลักๆ โดยที่
ชั้นดินแรก (ความลึกตั้งแต่ผิวดินไปจนถึง 7 M) คือ ชั้นดินเหนียวอ่อน (SOFT CLAY) ซึ่งจะมีค่า Cu = 3 T/M^(2)
ชั้นดินต่อมา (ความลึกตั้งแต่ 7 M ไปจนถึง 14 M) คือ ชั้นดินเหนียวแข็งปานกลาง (MEDIUM STIFF CLAY) ซึ่งจะมีค่า Cu = 8 T/M^(2)
ชั้นดินสุดท้าย (ความลึกตั้งแต่ 14 M ไปจนถึง 24 M) คือ ชั้นดินเหนียวอ่อน (SOFT CLAY) ซึ่งจะมีค่า Cu = 12 T/M^(2)
หากผมต้องการที่จะใช้เสาเข็ม SPUN MICRO PILE รูปทรงกลม ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากับ 30 CM มีความยาวเท่ากับ 24 M มาใช้ในการรับ นน ของฐานราก
เราจะมาทำการคำนวณค่ากำลังรับ นน ของเสาเข็มโดยที่จะทำการเปรียบเทียบกันระหว่าง
(A) วิธีตามกฎกระทรวง
(B) วิธีแอลฟ่า
โดยในการคำนวณเราจะกำหนดให้ใช้ค่าสัดส่วนความปลอดภัยเท่ากับ 2.00 นะครับ
เริ่มต้นจากเสาเข็มนั้นมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากับ 30 CM ซึ่งจะทำให้มีเส้นรอบรูปเท่ากับ
P = πd = 3.141×0.30 = 0.9423 M
(A) วิธีตามกฎกระทรวง
ที่ความลึกตั้งแต่ผิวดินไล่ลงไปเรื่อยๆ แต่ไม่เกิน 7 M
ค่าหน่วยแรงฝืดจะมีค่าเท่ากับ
f = 0.60 T/M^(2)
ที่ความลึกของผิวดินเท่ากับ 7 M
ค่าหน่วยแรงฝืดจะมีค่าเท่ากับ
f = 0.80 T/M^(2)
ที่ความลึกของผิวดินตั้งแต่ 7 M เป็นต้นไป
ค่าหน่วยแรงฝืดจะมีค่าเท่ากับ
f = 0.8 + 0.2x(24-7)
f = 4.20 T/M^(2)
ดังนั้นค่าเฉลี่ยของแรงฝืดของชั้นดินตั้งแต่ 7 M ลงมาจะมีค่าเท่ากับ
f = (0.80 + 4.20)/2 = 2.5 T/M^(2)
ดังนั้นเราจะสามารถทำการคำนวณหาค่ากำลังรับ นน ของเสาเข็มได้เท่ากับ
P = 0.9423 x (7×0.6 + 17×2.5)
P ≈ 44 T
(B) วิธีแอลฟ่า
จากรูปเราจะสามารถหาความสัมพันธ์ระหว่างค่า α กับค่า Cu ได้เท่ากับ
ชั้นดินแรก จะมีความหนาของชั้นดินเท่ากับ 7 M
ค่า Cu = 3 T/M^(2) จะมีค่า α ≈ 0.80
ชั้นดินที่สอง จะมีความหนาของชั้นดินเท่ากับ 7 M
ค่า Cu = 9 T/M^(2) จะมีค่า α ≈ 0.40
ชั้นดินสุดท้าย จะมีความหนาของชั้นดินเท่ากับ 10 M
ค่า Cu = 12 T/M^(2) จะมีค่า α ≈ 0.40
ดังนั้นเราจะสามารถทำการคำนวณหาค่ากำลังรับ นน ของเสาเข็มได้เท่ากับ
P = 0.9423 x (0.80x3x7 + 0.40x9x7 + 0.40x12x10) / 2.00
P ≈ 42 T
จากปัญหาในข้อนี้จะพบว่าค่าที่คำนวณได้จากทั้ง 2 วิธีการนี้จะมีค่าที่ถือได้ว่ามี่ความใกล้เคียงกันมากๆ แต่ เราก็จะสามารถทำการตั้งข้อสังเกตได้ด้วยอีกว่า วิธีการคำนวณตามกฎกระทรวงนั้นจะมีการพิจารณาว่า ชั้นดินนั้นจะมีเพียง 2 ชั้น คือ ชั้นแรกตั้งแต่ผิวดินไปจนถึง 7 M และ ชั้นดินที่สองคือที่ความลึกของชั้นดินมากกว่า 7 M เป็นต้นไป โดยที่สมมติฐานในการคำนวณคือ ยิ่งชั้นดินที่มีความลึกมากเท่าใด คุณสมบัติของดินก็จะยิ่งมีความแข็งแรงมากขึ้นตามไปด้วย
หากเพื่อนๆ ยังจำได้ เพื่อนๆ จะเห็นจากกรณีศึกษาที่ผมนำมาฝากในหลายๆ ครั้งที่ผ่านมาว่า ชั้นดินนั้นมีโอกาสที่จะเกิดค่าความแปรปรวนได้ค่อนข้างมาก (HIGH VARIATION) ซึ่งหากเป็นเช่นกรณีนี้จริงการคำนวณตามวิธีแอลฟ่าก็จะให้ค่าที่มีความน่าเชื่อถือมากกว่าค่าที่จะคำนวณได้จากกฎกระทรวงอย่างแน่นอนนะครับ
นี่จึงเป็นอีกครั้งหนึ่งที่ชี้ให้เห็นถึงความสำคัญของการเจาะสำรวจดิน เพราะ ถ้าหากว่าเราไม่ทำขั้นตอนการเจาะสำรวจดินเหมือนกันกับที่ผมมักจะให้คำแนะนำอยู่บ่อยๆ ถ้าหากว่าโชคดีหน่อย เพื่อนๆ ก็อาจที่จะไม่ประสบพบเจอกับเหตุการณ์ที่ดินมีความแปรปรวนเหมือนเช่นกรณีนี้ แต่ ถ้าหากว่าโชคไม่ดีขึ้นมา ไปเจอกรณีชั้นดินนั้นมีค่าความแปรปรวนที่มาก ก็ไม่ต้อง คิด หรือ นึกถึง ผลลัพธ์ หรือ ความเสียหาย ที่อาจจะเกิดตามมาเลยนะครับว่าจะมากมายหรือสาหัสสักขนาดไหน
ดังนั้นก็เหมือนเช่นเคยในทุกๆ ครั้งที่ผ่านมานะครับ ผมจึงอยากที่จะขอให้ข้อคิดและคำแนะนำเอาไว้อีกสักครั้งหนึ่งว่า เราควรที่จะทำการ เจาะสำรวจดิน ก่อนที่จะทำการออกแบบโครงสร้างเสาเข็มเสมอ ทั้งนี้ก็เพื่อป้องกันมิให้เหตุร้ายใดๆ เกิดขึ้นเอาไว้ก่อน ซึ่งแน่นอนว่าดีกว่าการมานั่งทำการแก้ปัญหาที่อาจจะเกิดขึ้นในภายหลัง ก็น่าที่จะเป็นวิธีการที่ดีที่สุดนะครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
REF : www.facebook.com/bhumisiam
Bhumisiam ภูมิสยาม
ผู้ผลิตรายแรก Spun Micro Pile
1) ได้รับการรับรองระบบบริหารงานคุณภาพ ตามมาตรฐาน ISO 9001:2015
2) ได้รับมาตรฐาน ISO 9001:2015 UKAS ภายใต้การดูแลของ อังกฤษ
3) ได้รับมาตรฐาน ISO 9001:2015 NAC ภายใต้การดูแลของ สมอ.
4) ได้รับมาตรฐาน มอก. 397-2524 เสาเข็ม Spun MicroPile Dia 21, 25, 30 cm.
5) ผู้ผลิต Spun MicroPile ที่ได้รับ Endorsed Brand รับรองคุณภาพมาตรฐานจาก SCG
6) ผู้นำระบบ Computer ที่ทันสมัยผลิต เสาเข็ม Spun MicroPile
7) ลิขสิทธิ์เสาเข็ม Spun MicroPile
8) เทคโนโลยีการผลิต จากประเทศเยอรมัน
9) ผู้ผลิต Spun MicroPile แบบ “สี่เหลี่ยม”
10) การผลิตคอนกรีตและส่วนผสม ใช้ Program SCG-CPAC
เสาเข็ม สปันไมโครไพล์ ช่วยแก้ปัญหาได้เพราะ?
1) สามารถทำงานในที่แคบได้
2) ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะทางเสียง
3) หน้างานสะอาด ไม่มีดินโคลน
4) สามารถรับน้ำหนักได้ 20-50 ตัน/ต้น ขึ้นอยู่กับสภาพชั้นดินแต่ละพื้นที่
5) สามารถตอกชิดกำแพง ไม่ก่อให้โครงสร้างเดิมเสียหาย
Mr.MicroPile
สนใจติดต่อสินค้า เสาเข็มสปันไมโครไพล์ มาตรฐาน มอก. โทร
063-889-7987
082-790-1447
082-790-1448
082-790-1449
