คำตอบที่ได้รับเลือกจากเจ้าของกระทู้
ความคิดเห็นที่ 4
ทำความเข้าใจพื้นฐานก่อน
นึกภาพตามนะ
1.มีสะพานข้ามคลอง วางพาดเฉยๆด้วยไม้กระดาน บนตอไม้ทั้งสองฝั่งที่หัวตอเรียบลื่นมากๆ เมื่อมีคนเดินข้ามไม้จะแอ่น ปลายไม้จะกระดกขึ้น และปลายไม้จะเคลื่อนที่เข้าหากันเล็กน้อยในแนวราบขึ้นกับแอ่นมากน้อยแค่ไหน ตอไม้ก็จะมีหน้าที่รับแรงกดลงตรงๆเฉยๆ
2.ถ้าเราเอาบานพับ ไปยึดปลายไม้ทั้งสองฝั่ง แบบนี้สะพานจะแอ่นน้อยลงปลายไม้จะไม่กระดกขึ้นและเคลื่อนเข้าหากันไม่ได้ จะเกิดสภาพการหมุนของปลายสะพานเล็กน้อยตามแกนบานพับแทน สะพานจะแอ่นน้อยลงรับน้ำหนักได้มากขึ้น แต่ตอไม้จะต้องรับแรงดึงด้านข้างในแนวนอนเพิ่มเติมนอกเหนือจากแรงกดลงตรงๆ
3.ถ้าเราเปลี่ยนจากบานพับเป็นการตอกตะปูติดตอไม้ สะพานจะแอ่นน้อยลงไปอีกเพราะไม่สามารถเคลื่อนที่ไปทางใดเลย แถมไม่ยอมให้ไม้หมุนหรือต้านการแอ่นตัวอีกด้วย ตอไม้จะรับทั้งแรงกด แรงดึงด้านข้าง และการต้านทานการหมุน สะพานไม้แผ่นเดิมจะรับน้ำหนักได้มากขึ้นอีก แต่ตอไม้ต้องแข็งแรงขึ้นแทนที่จะแค่รองสะพานที่กดน้ำหนักลงตรงๆเฉยๆ
นี่คือประมาณการ 3 ลักษณะของ support แบบโรเล่อร์(roller) พิน(pinnedหรือhinge) และ ฟิกซ์(fixed) ตามลำดับ ซึ่งมีผลต่อการรับน้ำหนักของสะพาน และขนาดกับความแข็งแรงของตอไม้อีกด้วย
ด้วยคานคอนกรีตเสริมเหล็กมีความเป็นอีลาสติคที่ต่ำจะไม่แอ่นตัวมากกรือดึงเสาเข้าหากัน เมื่อเกิดวิบัติจะเกิดการหักกลางหรือฉีกขาดจากแรงเฉือนบริเวณราวๆ 1ใน 4 จากหัวเสาเสียก่อนที่จะดึงเสาให้วิบัติและตัวเสาเองก็สามารถต้านทานแรงดึงด้านข้างจากคานได้อยู่บ้างอีกเช่นกัน เวลาออกแบบเราจึงนิยมออกแบบโดยใช้พฤติกรรมของพินแทนที่จะใช้โรลเล่อร์ เพื่อไม่ให้มีการถ่ายโมเม้นต์ลงเสา เสาก็จะเล็กเพราะรับแต่แรงกดกับแรงด้านข้างที่น้อยมากๆจนไม่นำมาพิจารณา อีกทั้งทำให้ออกแบบงายไม่ซับซ้อนเพราะไม่มีการทรานเฟอร์โมเม้นต์ เสาก็ออกเป็นเสารับแรงอัดธรรมดา แต่ถ้าออกแบบเป็นฟิกซ์ทุกอย่างจะยากไปหมด โดยต้องออกแบบเป็นเฟรมซึ่งวุ่นวายมากๆหลายแกนหลายมิติยิ่งอาคารมีความซับซ้อนทางสถาปัตยกรรมมากๆคงปวดหัวน่าดูแถมโอกาสเกิดความผิดพลาดในการคำนวณก็จะมากตามไปด้วย ให้มันเป็นพินนะง่ายที่สุดแล้ว
ถึงแม้ตอนออกแบบเราออกแบบเป็นพิน แต่เวลาเราก่อสร้างจริงๆ ตัวคานกับเสานั้นสามารถถ่ายโมเม้นต์ลงเสาได้เสมือนเป็นฟิกซ์ซัพพอท อันจะส่งผลให้คานแข็งแรงขึ้นอีก ตามความสามารถในการรับโมเม้นต์ของเสาและระยะล้วงเหล็กต่างๆอันเป็นผลพลอยได้จากเสาเหมือนกันถึงแม้เสาจะไม่ได้ออกแบบให้รับโมเม้นต์ก็ตาม แต่ตัวเสาก็รับโมเม้นต์ได้รับหนึ่งหรือและถึงแม้ว่าเสาจะรับโมเม้นต์ไม่ได้เลยมันก็ยังตรงตามรายการคำนวณของเราอยู่ดี แน่นอนเวลาเราพูดถึงความแข็งแรงเราจะไม่ยกผลพลอยได้พวกนี้มาพูดถึง และเราก็ไม่จำเป็นจะต้องไปออกแบบสร้างบานพับหรือจุดหมุนให้กับงานคอนกรีตให้วุ่นวาย เราเลยไม่เคยเห็นงานคอนกรีตเสริมเหล็กทั่วไปที่มีบานพับตามจุดต่อของเสาคานทั้งๆที่คำนวณออกแบบเป็นพินแท้ๆนั่นเอง
เปรียบเสมือนเราคำนวณออกแบบสะพานไม้ที่หัวท้ายวางพาดบนตอไม้ ถ้าผมเปลี่ยนชนิดไม้สะพานให้แข็งแรงมากขึ้นจนรับน้ำหนักได้พอดีไม่แอ่นไม่ดึงปลายไม้เข้าหากัน ก็ใช้งานได้ปกติแล้ว แต่แทนที่ผมจะวางเฉยๆ ผมแถมตอกตะปูตรึงหัวตอไว้เลย แบบนี้สะพานก็จะมั่นคงแข็งแรงขึ้นไปอีกโดยที่ไม่ต้องไปสนใจวิเคราะห์ว่ามันจะต้องใช้ตะปูกี่ตัวหรือมันแข็งแรงขึ้นอีกเท่าไหร่ เพราะมันแข็งแรงเพียงพอตั้งแต่มันวางพาดเฉยๆแล้ว ตอไม้ผมก็แค่หาอันที่มันแบกน้ำหนักของสะพานและคนข้ามได้พอ ไม่สนใจว่ามันจะฝังแน่นในดินแค่ไหน มันจะต้านทานการพลิกตะแคงพลิกหมุนได้มากน้อยแค่ไหนถ้ามันต้านได้ก็ยิ่งดีเข้าไปใหญ่
กรณีเป็นคานยื่นแบบคานต่อเนื่อง โมเม้นก็จะทรานเฟอร์ไปส่วนคานในสแปนติดกันไม่ถ่ายลงเสาจุดเชื่อมต่อจะยังออกแบบเป็นพิน แต่ถ้ายื่นจากเสาเดี่ยวๆแบบนี้ต้องคำนวณดูว่าโมเม้นต์มากน้อยแค่ไหนอาจต้องออกแบบเป็นเสารับโมเมนต์และมีการล้วงเหล็กในเสา(ระยะล้วงไปดูมาตรฐานเอาเองนะ) คานยื่นเดี่ยวๆแบบนี้จะชัดเจนว่าเป็นฟิกซ์
มาคุยแบบเจาะลึกมากขึ้น
ในบรรดาจุดเชื่อมต่อของคอนกรีตเสริมเหล็กระหว่างคานกับเสาทั่วไปตามสภาพความเป็นจริงนั้นไม่สามารที่จะผูกเหล็กและเทคอนกรีตให้มีความเป็นพินโดยสมบูรณ์ด้วยเหล็กเมนของคานและเสายังคงต้องมี อาจมีความพยายามหากต้องการให้เกิดพินที่จุดเชื่อมต่อด้วยการลดระยะล้วงเหล็กของคานลงหากเป็นซัพพอทตัวริม แต่ถึงอย่างไรเหล็กเมนของเสาก็ยังต้องมี อีกทั้งตัวคอนกรีตเองถึงแม้จะรับแรงดึงได้ต่ำแต่ก็ใช่ว่าจะไม่รับเลย จึงทำให้จุดเชื่อต่อต่างๆไม่เป็นพินโดยสมบูรณ์ คำถามต่อมาคือแล้วทำไมจะต้องให้เป็นพินหรือโรเล่อร์ในเมื่อปล่อยให้มันเป็นฟิกซ์ได้ผลพลอยได้ของความสามารถในการรับโมเม้นต์ของเสาแถมมา
ในบรรดาการออกแบบอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่จุดเชื่อมต่อมีความเป็นพินหรือโรลเล่อร์คงจะเรียกว่าโดยสมบูรณ์ได้ น่าจะได้แก่พวกโครงสร้างอาคารหล่อสำเร็จระบบจุดเชื่อมต่อแบบซอกเก็ต หรือไม่ก็พวกสะพานที่ใช้คานวางบนหัวเสาตรงๆอะไรแนวๆนั้น
เมื่อเราออกแบบเป็นพินเสาไม่รับโมเม้นต์ผลที่ได้คือเสาก็จะต้นเล็กเสริมเหล็กน้อยด้วยคุณสมบัติพื้นฐานของคอนกรีตนั้นรับแรงอัดได้ดีมาก ทุกอย่างตรงตามทางที่ควรจะเป็น แถมเสาต้นเล็กพื้นที่ใช้สอยก็มากคนก็ชอบ
อธิบายแบบนี้เข้าใจไหมครับ มันเป็นเรื่องที่เข้าใจไม่ยากแต่อธิบายให้สั้นๆง่ายได้ยากมาก
พยายามสรุปสั้นๆง่ายๆคือ ตอนออกแบบเป็นพินสร้างจริงพฤติกรรมเป็นฟิกซ์ พฤติกรรมจริงจะฟิกซ์มากน้อยหรือไม่ฟิกซ์โครงสร้างจะไม่วิบัติเพราะเราออกแบบเป็นพินแต่ต้นนั่นเอง
ผมใช้มือถือพิมพ์ พิมพ์ผิดตกหล่นขออภัยด้วย เนื้อความไม่ได้กางตำราตอบถูกผิดตกหล่นช่วยติช่วยเติมด้วยนะครับ
นึกภาพตามนะ
1.มีสะพานข้ามคลอง วางพาดเฉยๆด้วยไม้กระดาน บนตอไม้ทั้งสองฝั่งที่หัวตอเรียบลื่นมากๆ เมื่อมีคนเดินข้ามไม้จะแอ่น ปลายไม้จะกระดกขึ้น และปลายไม้จะเคลื่อนที่เข้าหากันเล็กน้อยในแนวราบขึ้นกับแอ่นมากน้อยแค่ไหน ตอไม้ก็จะมีหน้าที่รับแรงกดลงตรงๆเฉยๆ
2.ถ้าเราเอาบานพับ ไปยึดปลายไม้ทั้งสองฝั่ง แบบนี้สะพานจะแอ่นน้อยลงปลายไม้จะไม่กระดกขึ้นและเคลื่อนเข้าหากันไม่ได้ จะเกิดสภาพการหมุนของปลายสะพานเล็กน้อยตามแกนบานพับแทน สะพานจะแอ่นน้อยลงรับน้ำหนักได้มากขึ้น แต่ตอไม้จะต้องรับแรงดึงด้านข้างในแนวนอนเพิ่มเติมนอกเหนือจากแรงกดลงตรงๆ
3.ถ้าเราเปลี่ยนจากบานพับเป็นการตอกตะปูติดตอไม้ สะพานจะแอ่นน้อยลงไปอีกเพราะไม่สามารถเคลื่อนที่ไปทางใดเลย แถมไม่ยอมให้ไม้หมุนหรือต้านการแอ่นตัวอีกด้วย ตอไม้จะรับทั้งแรงกด แรงดึงด้านข้าง และการต้านทานการหมุน สะพานไม้แผ่นเดิมจะรับน้ำหนักได้มากขึ้นอีก แต่ตอไม้ต้องแข็งแรงขึ้นแทนที่จะแค่รองสะพานที่กดน้ำหนักลงตรงๆเฉยๆ
นี่คือประมาณการ 3 ลักษณะของ support แบบโรเล่อร์(roller) พิน(pinnedหรือhinge) และ ฟิกซ์(fixed) ตามลำดับ ซึ่งมีผลต่อการรับน้ำหนักของสะพาน และขนาดกับความแข็งแรงของตอไม้อีกด้วย
ด้วยคานคอนกรีตเสริมเหล็กมีความเป็นอีลาสติคที่ต่ำจะไม่แอ่นตัวมากกรือดึงเสาเข้าหากัน เมื่อเกิดวิบัติจะเกิดการหักกลางหรือฉีกขาดจากแรงเฉือนบริเวณราวๆ 1ใน 4 จากหัวเสาเสียก่อนที่จะดึงเสาให้วิบัติและตัวเสาเองก็สามารถต้านทานแรงดึงด้านข้างจากคานได้อยู่บ้างอีกเช่นกัน เวลาออกแบบเราจึงนิยมออกแบบโดยใช้พฤติกรรมของพินแทนที่จะใช้โรลเล่อร์ เพื่อไม่ให้มีการถ่ายโมเม้นต์ลงเสา เสาก็จะเล็กเพราะรับแต่แรงกดกับแรงด้านข้างที่น้อยมากๆจนไม่นำมาพิจารณา อีกทั้งทำให้ออกแบบงายไม่ซับซ้อนเพราะไม่มีการทรานเฟอร์โมเม้นต์ เสาก็ออกเป็นเสารับแรงอัดธรรมดา แต่ถ้าออกแบบเป็นฟิกซ์ทุกอย่างจะยากไปหมด โดยต้องออกแบบเป็นเฟรมซึ่งวุ่นวายมากๆหลายแกนหลายมิติยิ่งอาคารมีความซับซ้อนทางสถาปัตยกรรมมากๆคงปวดหัวน่าดูแถมโอกาสเกิดความผิดพลาดในการคำนวณก็จะมากตามไปด้วย ให้มันเป็นพินนะง่ายที่สุดแล้ว
ถึงแม้ตอนออกแบบเราออกแบบเป็นพิน แต่เวลาเราก่อสร้างจริงๆ ตัวคานกับเสานั้นสามารถถ่ายโมเม้นต์ลงเสาได้เสมือนเป็นฟิกซ์ซัพพอท อันจะส่งผลให้คานแข็งแรงขึ้นอีก ตามความสามารถในการรับโมเม้นต์ของเสาและระยะล้วงเหล็กต่างๆอันเป็นผลพลอยได้จากเสาเหมือนกันถึงแม้เสาจะไม่ได้ออกแบบให้รับโมเม้นต์ก็ตาม แต่ตัวเสาก็รับโมเม้นต์ได้รับหนึ่งหรือและถึงแม้ว่าเสาจะรับโมเม้นต์ไม่ได้เลยมันก็ยังตรงตามรายการคำนวณของเราอยู่ดี แน่นอนเวลาเราพูดถึงความแข็งแรงเราจะไม่ยกผลพลอยได้พวกนี้มาพูดถึง และเราก็ไม่จำเป็นจะต้องไปออกแบบสร้างบานพับหรือจุดหมุนให้กับงานคอนกรีตให้วุ่นวาย เราเลยไม่เคยเห็นงานคอนกรีตเสริมเหล็กทั่วไปที่มีบานพับตามจุดต่อของเสาคานทั้งๆที่คำนวณออกแบบเป็นพินแท้ๆนั่นเอง
เปรียบเสมือนเราคำนวณออกแบบสะพานไม้ที่หัวท้ายวางพาดบนตอไม้ ถ้าผมเปลี่ยนชนิดไม้สะพานให้แข็งแรงมากขึ้นจนรับน้ำหนักได้พอดีไม่แอ่นไม่ดึงปลายไม้เข้าหากัน ก็ใช้งานได้ปกติแล้ว แต่แทนที่ผมจะวางเฉยๆ ผมแถมตอกตะปูตรึงหัวตอไว้เลย แบบนี้สะพานก็จะมั่นคงแข็งแรงขึ้นไปอีกโดยที่ไม่ต้องไปสนใจวิเคราะห์ว่ามันจะต้องใช้ตะปูกี่ตัวหรือมันแข็งแรงขึ้นอีกเท่าไหร่ เพราะมันแข็งแรงเพียงพอตั้งแต่มันวางพาดเฉยๆแล้ว ตอไม้ผมก็แค่หาอันที่มันแบกน้ำหนักของสะพานและคนข้ามได้พอ ไม่สนใจว่ามันจะฝังแน่นในดินแค่ไหน มันจะต้านทานการพลิกตะแคงพลิกหมุนได้มากน้อยแค่ไหนถ้ามันต้านได้ก็ยิ่งดีเข้าไปใหญ่
กรณีเป็นคานยื่นแบบคานต่อเนื่อง โมเม้นก็จะทรานเฟอร์ไปส่วนคานในสแปนติดกันไม่ถ่ายลงเสาจุดเชื่อมต่อจะยังออกแบบเป็นพิน แต่ถ้ายื่นจากเสาเดี่ยวๆแบบนี้ต้องคำนวณดูว่าโมเม้นต์มากน้อยแค่ไหนอาจต้องออกแบบเป็นเสารับโมเมนต์และมีการล้วงเหล็กในเสา(ระยะล้วงไปดูมาตรฐานเอาเองนะ) คานยื่นเดี่ยวๆแบบนี้จะชัดเจนว่าเป็นฟิกซ์
มาคุยแบบเจาะลึกมากขึ้น
ในบรรดาจุดเชื่อมต่อของคอนกรีตเสริมเหล็กระหว่างคานกับเสาทั่วไปตามสภาพความเป็นจริงนั้นไม่สามารที่จะผูกเหล็กและเทคอนกรีตให้มีความเป็นพินโดยสมบูรณ์ด้วยเหล็กเมนของคานและเสายังคงต้องมี อาจมีความพยายามหากต้องการให้เกิดพินที่จุดเชื่อมต่อด้วยการลดระยะล้วงเหล็กของคานลงหากเป็นซัพพอทตัวริม แต่ถึงอย่างไรเหล็กเมนของเสาก็ยังต้องมี อีกทั้งตัวคอนกรีตเองถึงแม้จะรับแรงดึงได้ต่ำแต่ก็ใช่ว่าจะไม่รับเลย จึงทำให้จุดเชื่อต่อต่างๆไม่เป็นพินโดยสมบูรณ์ คำถามต่อมาคือแล้วทำไมจะต้องให้เป็นพินหรือโรเล่อร์ในเมื่อปล่อยให้มันเป็นฟิกซ์ได้ผลพลอยได้ของความสามารถในการรับโมเม้นต์ของเสาแถมมา
ในบรรดาการออกแบบอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่จุดเชื่อมต่อมีความเป็นพินหรือโรลเล่อร์คงจะเรียกว่าโดยสมบูรณ์ได้ น่าจะได้แก่พวกโครงสร้างอาคารหล่อสำเร็จระบบจุดเชื่อมต่อแบบซอกเก็ต หรือไม่ก็พวกสะพานที่ใช้คานวางบนหัวเสาตรงๆอะไรแนวๆนั้น
เมื่อเราออกแบบเป็นพินเสาไม่รับโมเม้นต์ผลที่ได้คือเสาก็จะต้นเล็กเสริมเหล็กน้อยด้วยคุณสมบัติพื้นฐานของคอนกรีตนั้นรับแรงอัดได้ดีมาก ทุกอย่างตรงตามทางที่ควรจะเป็น แถมเสาต้นเล็กพื้นที่ใช้สอยก็มากคนก็ชอบ
อธิบายแบบนี้เข้าใจไหมครับ มันเป็นเรื่องที่เข้าใจไม่ยากแต่อธิบายให้สั้นๆง่ายได้ยากมาก
พยายามสรุปสั้นๆง่ายๆคือ ตอนออกแบบเป็นพินสร้างจริงพฤติกรรมเป็นฟิกซ์ พฤติกรรมจริงจะฟิกซ์มากน้อยหรือไม่ฟิกซ์โครงสร้างจะไม่วิบัติเพราะเราออกแบบเป็นพินแต่ต้นนั่นเอง
ผมใช้มือถือพิมพ์ พิมพ์ผิดตกหล่นขออภัยด้วย เนื้อความไม่ได้กางตำราตอบถูกผิดตกหล่นช่วยติช่วยเติมด้วยนะครับ
แสดงความคิดเห็น
ออกแบบจุดรองรับ โครงสร้าง คสล. ข้อต่อ คานกับเสา ควรกำหนดเป็น Fixed หรือ hinge ดีครับ
***** อีกคำถามครับ ถ้าเรากำหนดเป็นhinge และ fixed การเสริมเหล็ก จุดรองรับหน้าตาจะเป็นอย่างไรครับ