การรับแรงกระทำทางด้านข้างของเสาเข็ม
ความรู้เกี่ยวกับเรื่องเสาเข็มรับแรงกระทำทางด้านข้างแก่เพื่อนๆ นะครับ โดยเรื่องเสาเข็มรับแรงทางด้านข้างนี้เป็นหลายๆ เรื่องที่น่าปวดหัวสำหรับวิศวกรโครงสร้างและวิศวกรธรณีเทคนิคหลายๆ ท่านนะครับ แต่ เอาเป็นว่าก็ไม่ใช่เรื่องที่ยากจนเกินความเข้าใจของวิศวกรไทยแน่นอนครับ
เมื่อต้องทำการออกแบบเสาเข็มรับแรงทางด้านข้าง ก่อนอื่นเราต้องทำการจำแนกก่อนนะครับว่าเสาเข็มของเรานั้นมีคุณลักษณะเป็นแบบใด คือ
(1) เป็นแบบ RIGID PILE (ดูรูปที่ 1)
(2) เป็นแบบ ELASTIC PILE (ดูรูปที่ 2)
สาเหตุที่เราจำเป็นต้องทราบข้อมูลข้างต้นก็เพราะว่าลักษณะของการเสียรูปของเสาเข็มแต่ละประเภทข้างต้นนั้นค่อนข้างจะมีรูปแบบที่แตกต่างกันมากพอสมควร ดังนั้นการจำแนกประเภทเหล่านี้ให้ได้จะช่วยให้การวิเคราะห์และออกแบบนั้นง่ายและประหยัดมากยิ่งขึ้น
โดยนอกจากข้อมูลข้างต้นแล้ว ข้อมูลอื่นๆ ที่ควรทราบก็คือ
(a) ข้อมูลความแข็งแรงของเสาเข็ม
(b) ข้อมูลของชั้นดินตลอดความยาวของเสาเข็ม
(c) ข้อมูลของชั้นดิน ณ ที่ตำแหน่งปลายล่างสุดของเสาเข็ม
(d) ข้อมูลขนาด และ ชนิด ของ นน บรรทุกทางด้านข้าง
เมื่อเราทราบข้อมูลพื้นฐานข้างต้นแล้วเราก็สามารถที่จะเริ่มทำการออกแบบเสาเข็มรับแรงทางด้านข้างได้แล้ว
วันนี้ผมจะมาแนะนำสมการในการคำนวณผลของ RESPONSE เนื่องจากแรงกระทำทางด้านข้างในเสาเข็มแก่เพื่อนๆ ด้วยนะครับ
วิธีการนี้มีชื่อเรียกว่า ELASTIC SOLUTION เหมาะกับงานเสาเข็มที่ฝังอยู่ในชั้นดินที่มีลักษณะเป็นทราย (GRANULAR SOIL) โดยสมการตั้งตั้นนั้นมาจากแบบจำลองของ WINKLER เป็นผู้คิดค้นขึ้นครับ โดยสมการตั้งต้นนั้นคือ
k = p’ / x (1)
เมื่อ
k คือ โมดูลัสของชั้นดิน
p’ คือ แรงเค้นในมวลดิน
x คือ ค่าการเสียรูป
ดังนั้นพอนำมาใช้กับเสาเข็มรับแรงทางด้านข้างแล้วหน้าตาของสมการที่ (1) จะเปลี่ยนไปเล็กน้อย เป็น
p’ = – k x (2)
ที่ต้องให้ติดเครื่องหมายลบเพราะว่าทิศทางของแรงปฎิกิริยาในเสาเข็มจะตรงข้ามกันกับค่าการเสียรูปนั่นเอง
โดยเราจะอาศัยทฤษฎีของคานที่วางอยู่บนฐานรากแบบยืดหยุ่นเข้ามาช่วยในการแก้ปัญหาได้ หรือเขียนได้เท่ากับ
Ep Ip [d^(4)x]/[dz^(4)] = -p (3)
เมื่อ
Ep คือ โมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุที่ใช้ทำเสาเข็ม
Ip คือ โมเมนต์ความเฉื่อยรอบแกนหลักของเสาเข็ม
ซึ่งสุดท้ายแล้วเราจะสามารถนำสมการข้างต้นสร้างขึ้นเป็น 4TH ORDER DIFFERENTIAL EQUATION ได้โดยให้สมการที่ (2) เท่ากันกับสมการที่ (3)
Ep Ip [d^(4)x]/[dz^(4)] + k x = 0 (4)
โดยอาศัย GEOMETRY BOUNDARY CONDITIONS และ NATURAL BOUNDARY CONDITIONS มาใช้ในการแก้สมการที่ (4) เราจะได้คำตอบที่ต้องการในรูปแบบของค่า ค่าการเสียรูปที่ระยะใดๆ มุมการดัดตัวที่ระยะใดๆ ค่าแรงดัดที่ระยะใดๆ ค่าแรงเฉือนที่ระยะใดๆ และ ค่าแรงปฎิกิริยาในชั้นดินที่ระยะใดๆ ออกมาครับ ผมจะยก ตย ให้ดูถึงสมการในการหาค่าค่าแรงดัดที่ระยะใดๆ ในเสาเข็มละกันนะครับ
Mz (z) = Am Qg T + Bm Mg
โดยที่ค่าตัวแปรต่างๆสามารถดูได้จากในตารางนะครับ (ดูรูปที่ 3)
อย่างน้อยในวันนี้เพื่อนๆ ก็ทราบถึงวิธีการในเบื้องต้นสำหรับการวิเคราะห์เพื่อเป็นพื้นฐานในการออกแบบเสาเข็มรับแรงทางด้านข้างจากผมไปแล้วก็อย่าลืมนำไปทบทวนกันด้วยนะครับ ผมก็ขอย้ำเตือนแก่ตัวผมเองและเพื่อนๆ นะครับว่าการประกอบวิชาชีพวิศวกรรมนั้นจะต้องอาศัย ความรู้ ความสามารถ ความอดทน ประสบการณ์ และ ระยะเวลาในการทำงานมากพอสมควร ดังนั้นทุกๆ อย่างต้องเริ่มต้นจากการลงมือทำ ขออวยพรและเป็นกำลังใจให้แก่เพื่อนวิศวกรทุกๆ ท่านด้วยนะครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อยนะครับ จนกว่าจะพบกันใหม่
แหล่งอ้างอิงข้อมูล บทความจาก : http://www.gerd.eng.ku.ac.th
ผู้แต่ง: รศ.ดร.สุทธิศักดิ์ ศรลัมพ์
BSP-Bhumisiam
คุณภาพทีมงานช่างมาตรฐาน
คุณภาพเครื่องจักรมาตรฐาน
งานเอกสารตรวจสอบเชื่อถือได้
คุณภาพเสาเข็มมาตรฐาน มอก. 397-2524
เสาเข็ม สปันไมโครไพล์ ช่วยแก้ปัญหาได้เพราะ
1) สามารถทำงานในที่แคบได้
2) ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะทางเสียง
3) หน้างานสะอาด ไม่มีดินโคลน
4) สามารถรับน้ำหนักได้ 20-40 ตัน/ต้น
5) สามารถตอกชิดผนังกำแพง ไม่ทำให้โครงสร้างเดิมเสียหาย
สนใจติดต่อสินค้า เสาเข็ม ไมโครไพล์ (Micropile) สปันไมโครไพล์ (Spun MicroPile) มาตรฐาน มอก.
ติดต่อ สายด่วน โทร :
081-634-6586
082-790-1447
082-790-1448
082-790-1449
ติดต่อ สายด่วน โทร 081-634-6586
http://www.micro-pile.com
