8XLANE - บ้านประหยัดพลังงาน 1 ชั้น

แนวแกนของการทำของแรงภายในต่าง ๆ ของคาน จะเห็นวา่ แกนระนาบ 1-2 (+Y,+Z) จะสามารถดู
แรงภายในทีเ่ กิดขึ้นทีส่ ำคญั ในการวิเคราะหโ์ ครงสร้าง คอื Moment (M3) , Shear (V2) , Axis (A) , Torsion
(T) (แรงบดิ ของคาน) ผู้เรยี นจะต้องตรวจสอบแรงบิดประกอบดว้ ยเพราะโปรแกรมจะนำแรงต่าง ๆ เหล่านี้มา
ทำการวิเคราะห์ทัง้ หมด มคี วามสำคญั มาก ตามรูปท่ี 6.2

รูปภาพ ที่ 6.2 การแสดงแกนระนาบของแรงที่เกดิ ภายในคาน

แนวแกนของการทำของแรงภายในต่าง ๆ ของเสา (สีเหลี่ยมจุตุรัส) จะเห็นว่าแกนระนาบ 1-2
(+X,+Z) จะสามารถดูแรงภายในที่เกิดขึ้นที่สำคัญในการวิเคราะห์โครงสร้าง คือ Axis (A) , Moment (M3)
แต่ถ้าเสารูปอื่นต้องพิจารณาใหม่ตามแกน ผู้เรียนจะต้องตรวจสอบโมเมนต์ ประกอบด้วยเพราะโปรแกรมจะ
นำแรงต่าง ๆ เหล่านีม้ าทำการวิเคราะห์ทง้ั หมด มีความสำคัญมาก ตามรปู ท่ี 6.3

M3

รูปภาพ ท่ี 6.3 การแสดงแกนระนาบของแรงทีเ่ กดิ ภายในเสา

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 95

Eng. Dr. Aphai Chapirom

พืน้ เปน็ ชิน้ ส่วนโครงสร้างที่ ทำหนา้ ที่แบกทานนำ้ หนกั จากการกระทำของน้ำหนักบรรทุกคงท่ี (Dead
Load) และน้ำหนักบรรทุกจร (Live Load) ทั้งแบบจุดและกระจาย การอ่านค่าการวิเคราะห์ในโปรแกรม
SAP2000 เกี่ยวกับระนาบแผ่นพื้น และทิศทางแรงที่กระทำต่อแผ่นพื้นมีความสำคัญ ส่วนใหญ่ผู้เรียนจะไม่
ค่อยเขา้ ใจเท่าทีค่ วร ผู้เขียนจะอธิบายความแตกต่างของ ประเภท Membrane , Shell , Plate , และ Thin ,
Thick อย่างละเอียด ผู้เรียนจะเข้าใจ พฤติกรรมของพื้นได้มากขึ้นและสามารถเลือกพฤติกรรมตามที่เรา
ตอ้ งการได้ และผู้เรียนทดลอง ฝึกปฎบิ ตั ิ การอ่านค่าตา่ ง ๆ ของพ้ืน ทล่ี ะขนั้ ตอนดังนี้

Membrane : การกำหนดพฤตกิ รรม
พ้ืนให้มีการถ่ายแรง ในแนวแกน
ระนาบ X-Y U1,U2,R3 ไม่สามารถ
รบั แรงแนวดิ่งมกี ารแอน่ ตัวสูงมาก
ระนาบ X-Z U1,U2,R3

Shell : การกำหนดพฤติกรรม
พนื้ ให้มีการถ่ายแรง ในแนวแกน
ระนาบ X-Y U1,U2,U3,R1,R2,R3
ระนาบ X-Z U1,U2,U3,R1,R2,R3
สามารถส่งผา่ นแรงได้ทกุ ระนาบ การ
เสียรูปนอ้ ย

Plate : การกำหนดพฤตกิ รรม
พ้ืนให้มกี ารถ่ายแรง ในแนวแกน
ระนาบ X-Y U3,R1,R2
ระนาบ X-Z U3,R1,R2 ไมส่ ามารถ
รับแรงได้ขา้ งมกี ารโยกตวั มาก

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 96

Eng. Dr. Aphai Chapirom

 ผู้เรียนทำการแสดงหนา้ ต่างของ คาน (ระนาบ XY ที่ระดับ Z = 0.5 ม.) ตามรูปภาพด้านล่าง
ทำการกด F5 (Run) ให้ผู้เรียนทำการเลือกเมนูบาร์ Display ---> Show Forces / Stresses ---> Frames /
Cables/Tendons หรือ กด F8 หรือเลือก Tool Bar ตามรูปที่ 6.4

รปู ภาพ ที่ 6.4 การประมวลการเลือกการแสดงการวิเคราะหข์ องคาน

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 97

Eng. Dr. Aphai Chapirom

 ผู้เรยี นทำการเลอื กคานทต่ี ้องการแล้วคลิกเมาส์ปมุ่ ขวา จะปรากฏหน้าตา่ งแสดงค่าต่าง ๆ ที่
ต้องการอ่านผลการวเิ คราะหข์ องคาน ให้เลือกตามรูปภาพด้านลา่ ง จากรปู ภาพดา้ นบนทแี่ สดงค่า Moment
M3 และ Shear V2 ผเู้ ขียนเลอื กใหโ้ ปรแกรม ทำการอา่ นคา่ สงู สดุ ของแต่ละแรงภายในช้นิ ส่วน ของ Load
Case : Dead ตามรปู ท่ี 6.5 ได้ดงั นี้

รปู ภาพ ท่ี 6.5 การแสดงผลการวิเคราะหโ์ ครงสรา้ งคาน M3 , V2

แรงภายในของชิ้นสว่ น คา่ ท่ีได้จากการวิเคราะหโ์ ครงสร้าง ระยะ
Moment M3 246.11 kgf.-m 1 m.
Shear V2 492.22 kgf. 0,2 m.
Deflection 0.039 mm. 1m

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 98

Eng. Dr. Aphai Chapirom

 ผเู้ รียนทำการเลือกชิน้ สว่ นโครงสร้าง เสา ทกี่ ำหนดแลว้ ผู้เรียนทำการ Run (F5) และสามารถ

ใช้คำสัง่ เลือก และทำการเลอื กเมนู ดังรปู ที่ 6.6

รูปภาพ ที่ 6.6 แสดงผลการวิเคราะห์ Axial Force เสา บน-ล่าง

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 99

Eng. Dr. Aphai Chapirom

 ผู้เรียนทำการเลอื กพื้นท่กี ำหนดเปน็ พฤติกรรมชนดิ Shell และเลอื กเปน็ พื้นทางเดียว (Two-Way
Slab) ในที่นีผ้ ู้เขียนไดท้ ำการ Run (F5) ไดย้ กตัวอย่างพนื้ ที่อยู่ในระนาบ X-Y @ Z=0.5 ดงั รปู ที่ 6.7

รปู ภาพ ที่ 6.7 การแสดงการประมวลผลของพื้น S2 (Two way)

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 100
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

6.3 การอ่านวเิ คราะหโ์ ครงสรา้ ง จุดรองรบั

จุดรองรบั เปน็ ชิ้นส่วนโครงสร้างที่ ทำหนา้ ทีเ่ สรมิ สภาวะสมดลุ ใหม้ คี วามมัน่ คง แข็งแรง การถ่ายแรง
และช่วยหาค่าการวิเคราะห์หาค่าแรงต่าง ๆ ของโครงสร้าง ลักษณะจุดรองรับมีหลายประเภท ผู้เขียนขอ
อธบิ ายเพิ่มเตมิ ให้ผเู้ รียนได้มคี วามเข้าใจมากขนึ้ จะนำไปสู่การเลอื กจุดรองรับที่เหมาะสม และผู้เรียนทดลอง
ฝึกปฎบิ ตั ิ การอา่ นค่าตา่ ง ๆ ของเสา ทีล่ ะขนั้ ตอนดังนี้

จุดรองรับมีหลายประเภทท่ีสำคัญ ในโปรแกรม SAP2000 จะแบ่งจุดรองรับไว้ 4 ประเภท โดยแต่
ละประเภทจะมีการยดึ รั้ง U1,U2,U3,R1,R2 และ R3 ไมเ่ หมอื นกัน ดงั นี้

1.แบบยึดแน่น (Fixed Supports) จุดรองรับแบบนี้จะยึดแนน่ ไม่เคลือ่ นที่ มีแรงยึดรั้งไม่ให้ชิน้ สว่ น
โครงสรา้ งเกิดการหมุน เพราะฉะนน้ั จะเกิดแรงปฏิกริ ิยาที่จดุ รองรบั 3 แรงประกอบด้วย Fx , Fy และ M โดย
มสี ัญลกั ษณแ์ สดงดงั น้ี

รปู ภาพ ท่ี 6.8 สญั ลกั ษณแ์ สดงจุดรองรบั Fixed Supports (ญานี ธรรมบุญ ,2545)

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 101

Eng. Dr. Aphai Chapirom

2.แบบยึดรั้งเคลื่อนที่ไม่ได้ (Pin and Hinge Supports) จุดรองรับแบบนี้จะยึดรั้งไม่เคลื่อนที่ใน
แนวขนานและตั้งฉากกับจุดรองรับ แกน X,Y แต่ยอมให้เกิดการหมุนได้รอบแกน เพราะฉะนั้นจะเกิดแรง
ปฏิกริ ิยาท่จี ุดรองรับ 2 แรงประกอบด้วย Fx , Fy โดยมีสญั ลักษณแ์ สดงดังนี้

รปู ภาพ ท่ี 6.9 สัญลกั ษณ์แสดงจุดรองรับ Pin and Hinge Supports (ญานี ธรรมบญุ ,2545)

3.แบบเคลื่อนที่ได้ (Roller and Rocker Supports) จุดรองรับแบบนี้จะไม่มีการยึดรั้ง สามารถ
เคล่ือนทีใ่ นแนวขนานกับจุดรองรับ โดยสามารถรบั แรงได้ในแนวแกนตั้งฉากกับจดุ รองรบั เพราะฉะน้ันจะเกิด
แรงปฏิกริ ิยาทจ่ี ดุ รองรับ 1 แรงประกอบด้วย F โดยมีสญั ลักษณแ์ สดงดงั นี้

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 102
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

รปู ภาพ ท่ี 6.10 สัญลักษณ์แสดงจดุ รองรับ Roller and Rocker Supports (ญานี ธรรมบญุ ,2545)
4.แบบยืดหยุ่น (Spring Supports) จุดรองรับแบบนี้จะมีการกำหนดยึดรั้งตามพฤติกรรมสภาวะ
แวดลอ้ มภายนอก อาทิ ฐานรากแบบแผจ่ ะวางไว้บนพนื้ ดนิ เกิดแรงดันและการเคล่ือนตัวของดิน เสาเข็มฝงั ไว้
ในดินจะเกิดแรงดันจากการเคลื่อนตัวของดิน เป็นต้น จุดรองรับแบบนี้ต้องอาศัยข้อมูลเชิงวัสดุ การทดสอบ
เข้ามาพิจารณากำหนดประเภทของ สปริง (Spring Supports) เพราะฉะนั้นจะเกิดแรงปฏิกิริยาที่จุดรองรับ
U1,U2,U3,R1,R2 และ R3 โดยผู้ออกแบบจะต้องเปน็ ผกู้ ำหนดคา่ ดังรปู ภาพดา้ นล่าง

.

รปู ภาพ ท่ี 6.11 สญั ลกั ษณ์แสดงจุดรองรับ Spring Supports (อมร พิมานมาศ ,2556)

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 103
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

 ผู้เรียนจะได้เรียนรู้การนำค่ารับน้ำหนักแบกทานของฐานราก เสาของอาคารแต่ละต้น ผู้เรียนทำ

การเปลยี่ นหน่วย Tonf.m.c ผเู้ รียนทำการ Run (F5) และสามารถใช้คำส่ังเลอื ก เลอื กเมนู

กำหนดคา่ ตา่ ง ๆ เลอื ก Combo ช่ือ WSD แลว้ ทำการปรบั หนา้ ตา่ งแสดงระนาบ X-Y Plan @ Z = 0 และจะ

แสดงผลรวมของน้ำหนกั ทลี่ งสจู่ ดุ รองรบั ฐานราก ดังรปู ที่ 6.12

รูปภาพ ที่ 6.12 การแสดงการประมวลผลของพน้ื S2 (Two way)

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 104
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การออกแบบ

7บา้ นประหยดั พลังงาน 1 ชัน้

จากเนอ้ื หาท่ีผเู้ รยี นได้เรยี นรแู้ ละฝึกปฏิบัติการ การวิเคราะหโ์ ครงสร้าง ของชน้ิ สว่ นโครงสร้าง บทที่ 6
มานัน้ เปน็ เรอ่ื งทส่ี ำคญั มาก ๆ เพราะถา้ เราทำการวิเคราะหโ์ ครงสรา้ งผดิ พลาดมา ในส่วนของการออกแบบจะ
คำนวณไปตามผลการวิเคราะห์เป็นหลกั จะทำใหค้ ่าที่ออกแบบเกิดความผิดพลาดไปดว้ ย ในส่วนโปแกรม
SAP2000 มีคำสั่งให้สำหรับการออกแบบทั้งโครงสรา้ งคอนกรตี เสรมิ เหล็ก โครงสรา้ งเหลก็ และโครงสร้าง
อลมู เิ นียม ตามขอ้ กำหนดสำหรับการออกแบบทีเ่ ราเลอื กใช้ อาทิ ACI318-08 , ACI318-14 , AISC-ASD89 เปน็
ต้น พร้อมสามารถพิมพ์รายการคำนวณออกมาได้ ส่วนใหญ่การออกแบบโครงสรา้ งเหลา่ น้นั ผู้เขียนจะนำผล
การวิเคราะหโ์ ครงสร้างจากบทที่ 6 มาออกแบบใน Work-Sheet ของผู้เขยี นเอง แลว้ ใช้โปรแกรม SAP2000
ออกแบบแล้วนำค่าทผี่ ู้เขยี นออกแบบมาเทียบกับโปรแกรม วิธนี ีอ้ าจดูชา้ ไม่ทนั ใจ ไมท่ นั สมยั แต่เปน็ วธิ ีท่ี
ผเู้ ขียนเลอื กใช้มาตลอด เพราะสามารถตรวจสอบรายการคำนวณและกำหนดคา่ ต่าง ๆ ตามทีเ่ ราตอ้ งการได้
เสรมิ การทบทวนความรกู้ ารออกแบบ และสามารพฒั นาการออกแบบของวศิ วกรไดเ้ ป็นอย่างดี ในบทนี้ผู้เขยี น
จะแนะนำการออกแบบโครงสรา้ งคอนกรีตเสริมเหล็กเป็นหลกั และการตรวจสอบรายการคำนวณของโปรแกรม
เนน้ การปฎิบัติท่ลี ะขั้นตอนอย่างละเอยี ด พร้อมสอดแทรกมาตรฐาน เทคนิคการออกแบบให้ผอู้ ่านได้เข้าใจมาก
ขนึ้

7.1 การเรม่ิ ตน้ การตั้งค่าโปรแกรม สำหรบั การออกแบบ (Design Structure)

 ทำการเปิดโปรแกรม SAP2000 พร้อมกับเลือกเมนูบาร์ ชื่อ File ---> จะปรากฏหนา้ ต่างชือ่ ให้
เลอื ก file ใหผ้ เู้ รียนเลือก file ชือ่ Model SAP2000 V21 All Model House Final.sdb เสร็จแลว้ เมนูบาร์
ชอื่ Design ---> เลอื กเมนูย่อยทต่ี ้องการออกแบบ จะแสดงในหน้าตา่ งรปู ภาพด้านลา่ ง

การออกแบบโครงสร้างเหล็ก
การออกแบบโครงสรา้ งคอนกรตี เสริมเหล็ก
การออกแบบโครงสร้างอลมู เิ นยี ม
การออกแบบโครงสรา้ งเหลก็ รดี เยน็ (Cold-Formed)

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 105
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

ในการออกแบบทกุ ๆ ประเภท เราจะนำค่าชอง Load Combinations ท่เี รากำหนดไว้มาเปรยี บเทียบ
กนั เพอ่ื จะใหโ้ ปรแกรมชว่ ยประมวลผลคา่ การวเิ คราะห์โครงสรา้ งใหผ้ อู้ อกแบบ ได้ตามมาตรฐานกำหนด
ครบถว้ นทุกกรณที ี่ผอู้ อกแบบสนใจ ผู้เขยี นมองวา่ เปน็ จุดเด่นท่ีนำโปรแกรมคอมพวิ เตอร์มาประยุกตใ์ ชง้ านด้าน
วศิ วกรรม เพ่อื ประเมินผลลัพธใ์ นแตล่ ะกรณีโดยใช้เวลาไมม่ าก รวดเร็ว และสามารถจำลองความเสยี หายของ
โครงสร้างได้กอ่ น ดังนน้ั ผเู้ ขยี น จะทำการเปรียบเทยี บ Load Combinations ทีก่ ำหนดไว้แลว้ ตามรูปท่ี 7.1

รปู ภาพ ท่ี 7.1 การแสดง Load Combinations ทกี่ ำหนดไวแ้ ลว้

 ผูเ้ รยี นสามารถกำหนดการเปรยี บเทียบค่า Load Combinations ทีเ่ รียกว่า Envelop ไดต้ าม

ข้นั ตอนน้ี เลอื กเมนู Define ---> Load Combinations จะปรากฏหน้าต่างขนึ้ มาเหมอื นรูปด้านบน แล้วทำ

การเลอื ก แล้วทำการกำหนดคา่ ต่าง ๆ แลว้ กดปุ่ม OK จะแสดงในหนา้ ตา่ ง ตาม

รปู ที่ 7.2

รูปภาพ ที่ 7.2 การแสดง กำหนดค่า Envelop เปรียบเทียบ Load Combinations

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 106
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

 การกำหนดคา่ สำหรับการออกแบบเบื้องต้นของ โครงสร้างเหล็ก เลือกเมนบู าร์ ช่อื Design --->

กดเลือก พร้อมเลือกเมนยู ่อย View/Revise และกำหนดค่า จะแสดงใน

หนา้ ต่างรปู ที่ 7.3

การกำหนดการออกแบบและค่ากำหนดตามาตรฐาน

การกำหนดกลมุ่ ช้นิ สว่ นทกี่ ำหนด
การกำหนด Load Combinations

การกำหนดค่าการแอ่นตัวท่ียอ่ มให้ ของแต่ละ Load Case
การกำหนดคาบของการส่ันไหว (Modal) ทตี อ้ งการออกแบบ
การกำหนด Run การออกแบบ

การกำหนดการแสดงผลการออกแบบ

รูปภาพ ที่ 7.3 การแสดง การกำหนดค่าการออกแบบโครงสร้างเหลก็ ASD89

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 107
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การอออกแบบโครงสร้างเหล็กด้วยวิธีกำลังใชง้ าน (Allowable Stress Design: ASD) อา้ งองิ Code
AISC 1989 หลักการ คือ ของหน่วยแรงท่เี กิดขนึ้ (Allowable Stress : f) บนรปู ตัดของชิน้ ส่วนโครงสร้างท่ี
ตอ้ งการพจิ ารณาเลอื กใช้เมอ่ื รับนำ้ หนกั บรรทกุ ใช้งาน จะต้องมคี า่ ไมเ่ กินกว่าค่าหน่วยแรงใชง้ านท่ียอมให้
(Allowable Stress : F) การเลือกหนว่ ยนำ้ หนกั การออกแบบวิธีนี้จะใช้ Load Case ของนำ้ หนักบรรทุกจริงไม่
มีเพม่ิ ค่าตัวคูณ

การออกแบบโครงสร้างเหลก็ ด้วยวธิ ตี วั คณู ความต้านทานและหนำ้ หนกั บรรทกุ (Load Resistance
Factor Design : LRFD) อา้ งองิ Code AISC 1994 หลักการ คือ กำลังท่ีต้องการท่ีมีการคูณ หาร เพ่ิมลด ไว้
แลว้ หรือ ทีเ่ รยี กวา่ น้ำหนกั ประลัย ตอ้ งมีคา่ ไมเ่ กินกวา่ กำลังทใ่ี ช้ออกแบบ (Design Strength) ของโครงสรา้ ง
น้นั ๆ การคณู กำลังทตี่ อ้ งการทรี่ ะบุ (Nominal Strength : Rn) ของสว่ นโครงสรา้ งนนั้ ๆ ดว้ ยการคูณลดกำลงั
ลด (Resistance Factor) ในหนงั สอื เลม่ นีผ้ ู้เขยี นจะไมข่ อเจาะรายละเอยี ดการออกแบบโครงสร้างเหล็กให้
ผู้เรียนศึกษาเพิ่มเตมิ จาก Code AISC

 การกำหนดค่าสำหรับการออกแบบเบื้องต้นของ โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหลก็ เลือกเมนูบาร์

ชื่อ Design ---> กดเลือก พร้อมเลือกเมนูย่อย View/Revise และ

กำหนดค่า จะแสดงในหน้าต่างรูปที่ 7.4

การกำหนดการออกแบบและค่ากำหนดตามาตรฐาน

การกำหนด Load Combinations สำหรบั การออกแบบ

การกำหนด RUN การออกแบบ

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 108
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

รูปภาพ ท่ี 7.4 การแสดง การกำหนดค่าการออกแบบโครงสร้างคอนกรตี เสริมเหล็ก ACI318-08

รายละเอยี ดตวั คูณลดกำลัง  (Phi) ACI 318-08 EIT 1008-38

กรณี 1* กรณี 2*

แรงดัดที่ไมม่ แี รงตามแนวแกน (Tension-controlled) 0.90 (9.3.2.1) 0.9 0.8

แรงอดั ตามแนวแกนปลอกปกติ (Compression Tied) 0.65 (9.3.2.2) 0.7 0.6

แรงอัดตามแนวแกนปลอกเกล่ยี ว (Compression Spiral) 0.75 (9.3.2.2) 0.75 0.65

แรงเฉือนและแรงบดิ (Shear and Torsion) 0.75 (9.3.2.3) 0.85 0.75

กำลังเฉือนในพืน้ ท่ีเสยี งเกิดแผ่นดินไหว (Shear Seismic) 0.60 (9.3.4 a) 0.6 0.5

กำลงั เฉอื นของจดุ ต่อ (Joint Shear) 0.85 (9.3.4 c) 0.85 0.75

*กรณที ี่ 1 หมายถงึ การกอ่ สร้างมีการควบคุมงานและคุณภาพวัสดุเปน็ อย่างดี

*กรณีท่ี 2 หมายถึง การกอ่ สร้างไมม่ กี ารควบคุมงานและการตรวจสอบคุณภาพวสั ดุ

ในท่ีน้ีผู้เขียนจะกำหนดไปตามมาตรฐาน ACI318-08 เปน็ หลกั เพ่ือจะคำนวณเปรียบเทียบผลการ

ออกแบบจากรายการคำนวณผู้ออกแบบไดอ้ ย่างถูกต้อง

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 109
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

 การกำหนดค่า Load Combinations สำหรับการออกแบบคอนกรตี เสริมเหลก็ เปน็ เร่ืองทสี่ ำคัญ

และผู้ออกแบบสามารถกำหนดตามต้องการได้ โดยใช้คำสั่ง Design ---> Concrete Frame Design --->

กดเลอื ก และกำหนดคา่ ตา่ ง ๆ และกดปมุ่ OK จะแสดงในหนา้ ต่างรูปท่ี 7.5

รปู ภาพ ที่ 7.5 การกำหนดค่าสำหรบั ออกแบบ Load Combinations

7.2 การออกแบบคอนกรตี เสริมเหลก็ – คาน (Beam Design)

5 การออกแบบคานคอนกรีตเสริมเหล็ก ตาม Code ACI318-08 ในโปรแกรม SAP2000 โดยทำการ

Run Design (ใช้ปุ่มคำสั่งลัด Shift+F6) โปรแกรมจะทำการออกแบบคอนกรีตเสริมเหล็กให้อัตโนมัติ โดยนำ

ค่าพารามิเตอร์ คุณสมบัติวัสดุ ขนาดหน้าตัด และข้อมูล ต่าง ๆ ที่ผู้ออกแบบเป็นผู้กำหนดนำมาประมวลผล

ตามหลักการคำนวณทางวิศวกรรม โดยผู้เรียนสามารถปรับหน้าต่างระนาบ X-Y Plan @ 50 ก่อนทำการ

ประมวลผลให้ผู้เรยี นปรับหน่วยท่ีต้องการแสดงด้านลา่ งขวาของโปรแกรมเปน็ เพราะจะได้

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 110

Eng. Dr. Aphai Chapirom

ง่ายต่อการอ่านผล ต้องการดูรายละเอียดคานตัวใด ให้ผู้เรียนเลือกแล้วคลิกเมาส์ปุ่มขวา จะปรากฏตามรูปท่ี
7.6 -7.7 ที่แสดงดา้ นล่าง

รปู ภาพ ที่ 7.6 การแสดงผลการคำนวณปริมาณเหลก็ เสริมในคานทง้ั หมด Z = 0.5

รูปภาพ ที่ 7.7 การแสดงผลรายการคำนวณปริมาณเหลก็ เสริมตาม Load Combinations

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 111

Eng. Dr. Aphai Chapirom

 ผเู้ รียนสามารถทจ่ี ะดูรายละเอยี ดสรุปทั้งหมดของการออกแบบคานคอนกรีตเสริมเหลก็ ทัง้

ปริมาณเหลก็ เสริม และ ปริมาณเหลก็ ปลอก โดยผู้เรียนสามารถคลิกเลอื ก จะปรากฏรายการ

คำนวณตามรูปภาพด้านล่าง

89

1
2
3
4
5

6
7

หมายเลข 1 แสดงมาตรฐานสำหรบั การออกแบบ / ชนดิ ของ Frame แบบ Sway Special (การ
กำหนดโซนแผ่นดินไหวรนุ แรง มยผ.1302 เปน็ การออกแบบแผ่นดินไหวประเภท ง ซงึ่ กำหนดไวว้ า่ เสาตอ้ งมี
ความแขง็ แรงมากกวา่ คาน ไม่นอ้ ยกว่า รอ้ ยละ 20 จะสามารถออกแบบผา่ น ) / และหนว่ ยท่ีแสดงในรายการ
คำนวณ

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 112

Eng. Dr. Aphai Chapirom

หมายเลข 2 แสดงรายละเอยี ด ชอ่ื Element / ขนาดของหน้าตดั ตามหน่วยท่กี ำหนด / ระยะ

คอนกรตี หมุ้ / กำลงั วัสดุท่ีใช้ / Load Combinations ทีน่ ำมาคำนวณ

หมายเลข 3 แสดงรายละเอยี ด ตวั คูณลดกำลงั  (Phi) ของมาตรฐานการออกแบบ

หมายเลข 4 แสดงค่าโมเมนตท์ ี่ใชส้ ำหรับการออกแบบ

หมายเลข 5 แสดงปริมาณเหล็กเสรมิ รับแรงดัดในหน้าตดั คอนกรตี

หมายเลข 6 แสดงปริมาณเหล็กปลอกและค่าแรงเฉือน สริมในหน้าตดั คอนกรตี ในส่วนคา่ แรงเฉอื น

หมายเลข 7 แสดงปรมิ าณเหล็กปลอกและค่าแรงบดิ เสริมในหน้าตดั คอนกรตี ในสว่ นคา่ แรงบิด

หมายเลข 8 แสดงหน้าตัดคานคอนกรตี เสริมเหล็ก และแกนระนาบ

หมายเลข 9 การเลือกหนว่ ยท่ตี ้องการใหแ้ สดงในรายการคำนวณ (หนว่ ยวัดทีแ่ สดงในรายการคำนวณ

ผู้ออกแบบเป็นผกู้ ำหนดไดต้ ามต้องการ)

เมื่อผู้ออกแบบไดป้ ริมาณเหล็กแล้ว ผู้ออกแบบต้องเลือกหน้าตัดของเหล็กตามความเหมาะสม และให้

รายละเอยี ดการจดั เรยี ง โปรแกรม SAP2000 จะไม่มีฟงั กช์ ั่นในการเขยี นแบบให้ แต่มโี ปรแกรมเสริมชว่ ยในการ

เขียนแบบและการถอดแบบ BIM ชือ่ วา่ IFC โดยสามารถ Export จากโปรแกรม

SAP2000 โดยใชค้ ำสง่ั File ---> Export ---> แล้วเลอื กเมนู ตามรปู ที่ 7.8

รูปภาพ ที่ 7.8 การนำข้อมูล
SAP2000 ออก ไป IFC

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 113

Eng. Dr. Aphai Chapirom

AS Moment (+) AS Moment (-) Av/S Shear

Top Top

Bottom Bottom

รปู ภาพ ที่ 7.9 ภาคตัดการเสรมิ เหลก็ รับแรงดัด-แรงเฉอื น ของคานคอนกรีต

 โปรแกรม SAP2000 จะทำการคำนวณรายการปรมิ าณเหล็กเสริม ให้แบบอัตโนมัติตามท่ี
ผู้ออกแบบกำหนดท้ังหมด การอา่ นค่าปรมิ าณเหลก็ รบั แรงดดั และเหลก็ ปลอกมีความสำคัญมาก แล้ว
ผูอ้ อกแบบต้องสามารถใช้หลกั พจิ ารณาอืน่ ๆ ประกอบการตัดสนิ ใจในการเลอื กปริมาณเหล็กตา่ ง ๆ ท่ี
โปรแกรมคำนวณมาให้ ในท่นี ผ้ี ู้เขียน จะขอยกตวั อย่างเปรียบเทียบการใช้โปรแกรม SAP2000 คำนวณกบั การ
คำนวณมอื ดว้ ยตนเอง จะมีความแตกต่างกันอย่างไร เพือ่ ให้ผู้เรยี นนำไปเปน็ แนวทางในการพิจารณาปริมาณ
เหลก็ ท่ีใชใ้ นการออกแบบ ผู้เขียนขอยกตวั อยา่ งคาน เลขที่ Label 255 (ระนาบ X-Y Plan @ 50) โดย
โปรแกรม SAP2000 ได้คำนวณปรมิ าณเหล็กเสรมิ แรงดัด และปลอก (Load Combinations = 1.7D+2.L)และ
รายการคำนวณเปรียบเทยี บ ได้ดังรปู ท่ี 7.10 และรูปภาพด้านล่าง

แรงภายในของช้ินสว่ น คา่ แรงที่นำไปออกแบบ ค่าจาก SAP2000 ค่าคำนวณมือ*
Moment M3 (Mu) 879 kgf.-m As top = 0 0
As bott = 0.876
Shear V2 (Vu) 1,213 kgf. 0.876
Av = 0 -

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 114

Eng. Dr. Aphai Chapirom

รูปภาพ ท่ี 7.8 การแสดงรายการคำนวณปรมิ าณเหลก็ เสริมคาน Label 255

รูปภาพ ที่ 7.10 รายการคำนวณของ SAP2000 แรงดดั -แรงเฉอื น ของคานคอนกรีต

จากการใชโ้ ปรแกรม SAP2000 คำนวณรายการปริมาณเหลก็ เสรมิ ในส่วนของปริมาณเหลก็ ปลอก
โปรแกรมจะทำการคำนวณปรมิ าณพน้ื ที่เหล็กรบั แรงเฉือนท่ีต้องการใช้ (Av) มาให้ ต่อหนว่ ยความยาว (Av/s)
จากตวั อย่างพื้นท่เี หล็กท่ีต้องการเท่ากับ 0.087 สมมุตติ ผู้เขยี นเลือกใชเ้ หลก็ ชนดิ RB24 ขนาด 6 มม. (พื้นท่ี
ภาคตัดเหล็ก 6 มม. = 0.283 ตรม.ซม.) ในทน่ี เี้ ลือกจะใช้เหล็กปลอกเปน็ แบบสเี หลี่ยมปิด (Close Stirrup)
เท่ากบั 2 ขา จะไดว้ า่ ใน 1 วง จะมปี รมิ าณพืน้ ท่ภี าคตดั ที่ 2x0.283 = 0.57 ตรม.ซม. เพราะฉะนัน้ คำนวณ
ระยะหา่ งเหล็กปลอก ดังน้ี

S = 0.57 / 0.018 = 38 ซม. S = 37.5/2 = 18.75 ซม. (ตาม Code ACI318-08 : s=d/2)

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 115

Eng. Dr. Aphai Chapirom

7.3 การออกแบบคอนกรตี เสริมเหล็ก – เสา (Column Design)

5 การออกแบบเสาคอนกรีตเสริมเหล็ก ตาม Code ACI318-08 ในโปรแกรม SAP2000 โดยทำการ

Run Design (ใช้ปุ่มคำสั่งลัด Shift+F6) โปรแกรมจะทำการออกแบบคอนกรีตเสริมเหล็กให้อัตโนมัติ โดยนำ
ค่าพารามิเตอร์ คุณสมบัติวัสดุ ขนาดหน้าตัด และข้อมูล ต่าง ๆ ที่ผู้ออกแบบเป็นผู้กำหนดนำมาประมวลผล
ตามหลักการคำนวณทางวศิ วกรรม โดยผู้เรียนปรบั หน้าต่าง X-Z Plan @ 50 ระนาบ Grid Line D 1-6 ก่อน
ทำการประมวลผลใหผ้ ู้เรียนปรับหน่วยท่ีตอ้ งการแสดงด้านลา่ งขวาของโปรแกรมเป็น เพราะจะได้ง่ายต่อการ
อ่านผล ต้องการดูรายละเอียดเสาในตำแหน่งตา่ ง ๆ โค่น-ปลาย ตามรูปที่ 7.11-7.12 ให้ผู้เรียนสามารถเลอื ก
แล้วคลกิ เมาส์ปุ่มขวา จะปรากฏตามรปู ภาพทแี่ สดงด้านลา่ งผเู้ รียนสามารถทจี่ ะดูรายละเอียดของการออกแบบ
เสาคอนกรตี เสริมเหลก็ ได้อย่างละเอียด อาทิ การหาปริมาณเหลก็ เสริมขน้ั ตำ่ โดยผู้เรยี นสามารถคลกิ เลือก

รูปภาพ ที่ 7.11 การแสดงผลการคำนวณปรมิ าณเหล็กเสรมิ ในเสา Grid Line D 1-6

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 116

Eng. Dr. Aphai Chapirom

รูปภาพ ที่ 7.12 การแสดงรายการคำนวณเสา

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 117

Eng. Dr. Aphai Chapirom

7.4 การออกแบบคอนกรตี เสรมิ เหลก็ – พน้ื (Slab Design)

5 การออกแบบพืน้ คอนกรตี เสรมิ เหลก็ ตาม Code ACI318-08 ในโปรแกรม SAP2000 โดยทำการ

Run Design แล้วกด Tool Bar เลือก Shells โปรแกรมจะทำการวเิ คราะหแ์ ละออกแบบเหล็กเสริมในพนื้
ใหอ้ ัตโนมัติ โดยนำค่าพารามิเตอร์ คณุ สมบัติวัสดุ ขนาดหน้าตดั และขอ้ มูล ตา่ ง ๆ ท่ีผอู้ อกแบบเป็นผู้กำหนด
นำมาประมวลผลตามหลกั การคำนวณทางวศิ วกรรม โดยผเู้ รียนปรบั หนา้ ต่าง X-Y Plan Z @ 50 กอ่ นทำการ
ประมวลผลให้ผู้เรยี นปรบั หน่วยทต่ี ้องการแสดงด้านลา่ งขวาของโปรแกรมเป็นเพราะจะได้ง่ายตอ่ การอ่านผล
ต้องการดรู ายละเอยี ดพ้ืนในตำแหนง่ ตา่ ง ๆ ตามรูปที่ 7.13

รปู ภาพ ท่ี 7.13 แสดงผลการวิเคราะหแ์ ผน่ พืน้ X-Y Plan @ 50

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 118

Eng. Dr. Aphai Chapirom

 ใหผ้ เู้ รียน เปลย่ี นหน่วยดา้ นลา่ งขวาของโปรแกรมเป็น เพ่อื จะโปรแกรม SAP2000

จะทำการวิเคราะห์แสดงผลค่าโมเมนต์ของพื้น ที่มุมด้านล่างซา้ ยจะมกี ารแสดงค่าโมนเมนตข์ องพื้นท่ีน้อยสุด

(MIN) และมากสดุ (MAX) จากโปรแกรม โดยมีหน่วยเปน็ kgf./m. ดงั รูปที่ 7.14 -7.15

รูปภาพ ท่ี 7.14 แสดงผลการวเิ คราะห์แผ่นพืน้ X-Y Plan @ 0.5 (Min and Max Moment )

จากการ RUN โปรแกรมผู้เรียนจะทราบค่า Moment +,- ของแผ่นพื้นได้ (คา่ ทแี่ สดงจะวิเคราะห์จาก
ทกุ แผ่นพืน้ เพราะฉะน้นั ถ้าผู้เรียน/ผอู้ กแบบ นำเอาค่าท่ีแสดงนี้ มาออกแบบจะเกิดความสิ้นเปล้ืองเป็นอย่าง
มาก ผู้เขียนแนะนำให้นำเมาส์ไปสำรวจดูค่าตามตะข่ายท่ีแบ่งไว้ (Area Mesh) ) ในที่นี้ผู้เขียนจะยกตัวอย่าง
การนำคา่ Moment +,- (kgf./m.) เม่อื S2 = 15 cm ระยะหุ้ม 2.5 cm มาคำนวณใหผ้ เู้ รียนเบอ้ื งตน้ ดังน้ี

แรงกระทำตอ่ พ้ืน Moment As = (Mu*100)/(*0.9d*fy) เลือกเหลก็ ระยะหา่ ง S (cm)
Mu – (ขอบ) 1,419
(1419*100)/(0.9*.9*12.5*2400) RB 9 mm 100*(0.56/5.84)
Mu + (กลาง) 709 = 5.84 cm2/m. = 0.56 cm2 = 9.5 cm
RB 9 mm
(709*100)/(0.9*.9*12.5*2400) = 0.56 cm2 100*(0.56/2.92)
= 2.92 cm2/m. = 19.18 cm

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 119

Eng. Dr. Aphai Chapirom

ASt1 t
ASt2

รูปภาพ ท่ี 7.15 ภาคตัดการเสรมิ เหลก็ รบั แรงดัด ของพน้ื คอนกรตี

 ผูเ้ รยี นสามารถที่จะให้โปรแกรม SAP2000 ชว่ ยออกแบบเหล็กเสรมิ ในพื้นได้ โดยใชค้ ำส่ัง Tool
Bar เลือก Shells แลว้ ทำการเลอื กคา่ Component Type กดเลือก Concrete Design แลว้ ทำ
เลอื กคา่ ต่าง ๆ ตามรูปที่ 7.16

รปู ภาพ ที่ 7.16 แสดงการคำนวณเหล็กเสรมิ ในพื้น ASt1 , ASt2

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 120
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

ผูเ้ ขียนขออธบิ ายเพมิ่ เตมิ ในสว่ นของ Component ทใี่ ช้สำหรับการออกแบบเหลก็ เสรมิ ด้านบน-
ดา้ นลา่ ง จะใช้ Component ASt1 และ ASt2 รูปท่ี 7.17 โดยมีรายละเอยี ดดังน้ี

รูปภาพ ท่ี 7.17 แสดงแรงภายในและโมเมนต์ ของ Shell Element

M11 จากการวิเคราะหแ์ รงในช้ินส่วนย่อยของพื้น (Shell Element) โดยมีทิศอ้างอิงกับแกนของพน้ื
ทศิ ทางแกน X (Axis1,ลกู ศรสแี ดง) โดยตงั้ ฉากกบั M11 เพราะฉะนนั้ คา่ แรงท่ีจะนำมาออกแบบเหล็กเสริมรับ
แรงดัดต้องนำ M11 (โมเมนต์ต่อหน่วยความยาวแนวระนาบ) มาวิเคราะห์ โดยทำการเสริมเหล็กในทิศทาง
ขนานกับ X

M22 จากการวิเคราะหแ์ รงในชิ้นส่วนย่อยของพื้น (Element Shell) โดยมีทิศอ้างอิงกับแกนของพ้ืน
ทิศทางแกน Y (Axis2,ลูกศรสเี ขียว) โดยต้งั ฉากกบั M22 เพราะฉะนนั้ ค่าแรงท่ีจะนำมาออกแบบเหล็กเสริมรับ
แรงดัดต้องนำ M22 (โมเมนต์ต่อหน่วยความยาวแนวระนาบ) มาวิเคราะห์ โดยทำการเสริมเหล็กในทิศทาง
ขนานกับ Y

ASt1 คอื ปริมาณเหล็กเสริมตอ่ หนว่ ยความยาว (เปน็ เหล็กเสรมิ ด้านบนของพื้น) ในทศิ ทางแกน X
ASt2 คือปริมาณเหล็กเสริมต่อหน่วยความยาวด้านสั้น (เป็นเหล็กเสริมด้านล่างของพื้น) ในทิศทาง
แกน X,Y

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 121

Eng. Dr. Aphai Chapirom

7.5 การจดั ทำรายงานรายการวเิ คราะหแ์ ละออกแบบ (Report SAP2000)

5

การจดั ทำรายการคำนวณผลจากการวิเคราะห์โครงสรา้ งและการออกแบบ โปรแกรม SAP2000 จะมี
ฟงั กช่นั ที่ใหโ้ ปรแกรมจดั ทำแบบอตั โนมตั ิ หรอื ให้ผูใ้ ชเ้ ป็นผกู้ ำหนดตามตอ้ งการ โดยใช้คำสั่ง โดยใช้คำสั่ง File
---> Report Setup (การกำหนดรายงานจากผู้ใช้) หรือ Create Report (คำสั่งให้สร้างรายการตามต้องการ
หรือ อัตโนมัติ) ตามรปู ท่ี 7.18 – 7.19

รปู ภาพ ที่ 7.18 การตง้ั ค่า Create Report

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 122
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

รูปภาพ ท่ี 7.19 การจัดรายการคำนวณ SAP2000

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 123
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

7.6 การออกแบบหลงั คาคอนกรตี เบาเซลลก์ รีตประหยัดพลังงาน

5 หลังคาเป็นส่วนหนึ่งของกรอบ บ้านและอาคารที่สำคัญ ทำหน้าท่ีช่วยป้องกันความร้อน และ

สภาพแวดลอ้ มต่าง ๆ จากภายนอก อาทิ กันฝน ลม เสียง แสงแดด และวสั ดุตกลงสภู่ ายในอาคาร เป็นตน้ ใน
ปัจจุบันหลังคาเป็นกรอบอาคารที่ต้องรองรับความร้อนที่ถ่ายเทเข้ามา จากความร้อนที่เกิดจากดวงอาทิตย์
โดยตรงเป็นหลัก ได้มีการพัฒนาวัสดุมุงหลังคา และฉนวนกันความร้อน จากวัสดุอื่น ๆ เป็นจำนวนมาก จาก
หลักการออกแบบบ้านประหยัดพลังงานเบอร์ 5 หลังคาเป็นปัจจัยที่สำคัญที่ต้องมีการนำมาพิจารณาค่าการ
ถ่ายเทความรอ้ นรวมผ่านหลงั คาอาคาร ( Roof Thermal Transfer Value, RTTV ) สามารถแบ่งปัจจยั ท่มี ี
ผลต่อการถ่ายเทความร้อนรวมผ่านหลังคาอาคาร ประกอบดว้ ย วัสดุหลังคา ฉนวนกันความร้อน และรูปทรง
การลาดเอยี ง ทม่ี ีผลตอ่ การประหยัดพลงั งาน สรุปได้ดงั นี้

1. วัสดุมุงหลังคา (Roofing) หมายถึง วัสดุที่ใช้มุงหลังคาของอาคาร เป็นส่วนที่รองรับการแผ่รังสี
ความร้อนจากดวงอาทิตย์โดยตรง ประเภทวัสดุมุงหลังคาที่ใช้กันอยู่ทั่วไปได้แก่ กระเบื้องซีเมนต์ใยหิน
กระเบอื้ งคอนกรีต กระเบื้องเซรามิค กระเบอื้ งดินเผา แผ่นหลังคาแอสฟลั ท์ และหลังคาแผน่ โลหะ คอนกรีตเท
หล่อในที่ ส่วนใหญ่วัสดุมุงหลังคาประหยัดพลังงานในประเทศไทย จะต้องมีค่าการสะท้อนรังสีแสงอาทิตย์
(Solar Radiation Reflectance) มากกว่า หรือเท่ากับร้อยละ 45 (อ้างอิงมาตรฐานวิธีการทดสอบ ASTM
E903) ถึงสามารถของฉลากวสั ดปุ ระหยัดพลังานเบอร์ 5 จากกรมพฒั นาพลงั งานทดแทนและอนรุ ักษพ์ ลังงาน
ตามรปู ท่ี 7.20

รูปภาพ ท่ี 7.20 ตวั อยา่ งวัสดุมุงหลังคา กระเบือ้ งคอนกรตี และ หลงั คาแผน่ โลหะ

2. ฉนวนกันความรอ้ น (Insulation) คือวัสดุที่สามารถสกัดความร้อนไมใ่ ห้สง่ ผ่านไปยังส่วนอื่น ๆ
โดยมีลักษณะน้ำหนักเบา (Low Density) ประกอบด้วย โพรงหรอื ฟอง (Air Bubble) อากาศเล็ก ๆ จำนวน
มาก มีคุณสมบัติของฟองอากาศที่ไม่ต่อเนื่อง สกัดกั้นความร้อนให้อยู่ในช่องว่างของอากาศ เพื่อลดความ
รอ้ นแรงของแสงอาทิตยไ์ ม่ใหส้ ่งผ่านเข้ามาในอาคาร จนทำให้บา้ นเกดิ ความร้อน นอกจากน้ียงั สามารถใชต้ ดิ ตั้ง

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 124
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

บริเวณฝ้าเพดาน ใต้วัสดุมุงหลังคา ได้เช่นกัน ฉนวนแต่ละชนิด จะมีการต้านทานความร้อนที่แตกต่างกัน
ออกไป ซึ่งฉนวนที่ดีจะต้องต้านทานความร้อนที่ผ่านจากดา้ นหนึ่งไปอกี ด้านหนึ่งให้ลดลงเหลือน้อยที่สุด เรา
เรียกว่า ค่าสัมประสทิ ธิ์ของการนำความรอ้ น (Conductivity ,K) คา่ K มคี ่านอ้ ย แสดงว่าเป็นฉนวนที่สามารถ
ตา้ นทานความร้อนได้ดกี ว่า

ฉนวนกนั ความร้อนทีใ่ ช้กนั อย่ทู ่วั ไปแบง่ ออกเปน็ 2 ประเภท คอื ฉนวนแบบมมี วลและฉนวนแบบ
สะท้อนความรอ้ น ตามรูปที่ 7.21

2.1 ฉนวนกนั ความรอ้ นแบบมมี วล (Mass Insulation) หมายถงึ วสั ดทุ ใี่ ชป้ อ้ งกนั ความร้อนที
ถ่ายเทผ่านวัสดุ โดยอาศัยความเปน็ ฉนวนของวสั ดทุ ี่มีคณุ สมบตั ิการต้านทานความรอ้ นท่สี ูงของตัววัสดเุ อง วสั ดุ
ส่วนใหญจ่ ะมลี ักษณะเป็นเส้นใย มโี พรง หรอื ช่องกลางอาทิ ฉนวนใยแก้ว(Fiber Glass) ฉนวนใยหิน(Rock
Fiber) ฉนวนใยเซลลโู ลส (Cellulose Fiber) โฟมโพลสี ไตรีน(Polystyrene Foam/PS) โฟมโพลียูรีเทน
(Polyurethane Foam/PU) และโฟมโพลเี อทธีลีน (Polyethylene Foam/PE)

2.2 ฉนวนแบบสะท้อนความรอ้ น (Reflective Sheet) หมายถึง วัสดทุ ่ีใช้ปอ้ งกนั ความร้อนท่ีถ่ายเท
ผ่านวัสดุ โดยอาศัยคณุ สมบตั ิการสะท้อนรังสคี วามรอ้ นของวัสดุเพอ่ื ท่จี ะลดคา่ พลงั งานความรอ้ นไมใ่ ห้ถูกดดู ซับ
และทะลผุ า่ นเข้าไปในวัสดุ สว่ นใหญจ่ ะมีลักษณะเปน็ แผน่ บาง หรอื มีผวิ ท่ีมกี ารสะท้อนสงู เชน่ แผน่ อลูมินมั่
ฟอยล์ (Aluminums Foil Sheet) เซรามิคโคท้ ต้ิง (Ceramic Coating) เปน็ ต้น

รปู ภาพ ท่ี 7.21 ตัวอยา่ งฉนวนกนั ความรอ้ น (วารสาร บา้ นและสวน)

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 125
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

3. รูปทรงหลังคา (Roof shape ) ความลาดเอียงและรองรับการผลิตไฟฟ้าทดแทนบนหลังคา
(Solar Roof) โซลาร์รูฟ คือ การผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ โดยติดตั้งแผงโซล่าเซลล์
แสงอาทิตย์บนหลังคาบ้าน หรืออาคารต่างๆ เมื่อตัวแผงรับพลังงานจากแสงอาทิตย์จะเข้าเครื่องแปลง
กระแสไฟฟ้าให้สามารถใช้งานกับอุปกรณ์ไฟฟ้าในบ้านได้ทุกชนิด แต่ระบบไฟฟ้าในบ้านจะเชื่อมต่อทั้งจาก
Solar Roof และไฟของการไฟฟ้า ได้ทั้งสองรูปแบบ ถือว่าเป็นปัจจัยที่สำคัญเป็นอย่างมากในปัจจุบัน
เนอื่ งจากหลงั คาของบา้ นพักอาศัยมพี นื้ ท่ีจำนวนมาก ซงึ่ สามารถติดต้งั แผงผลิตไฟฟ้าได้ (กฏกระทรวง ฉบับที่
๖๕ พ.ศ. ๒๕๕๘) ไม่เกิน 160 ตรม. และมีน้ำหนักรวมไม่เกิน 20 กิโลกรัมต่อตารางเมตร ไม่ถือว่าเป็นการ
ดัดแปลงอาคาร ดงั รปู ภาพที่ 7.22

รูปภาพ ที่ 7.22 หลังคาโซลารร์ ฟู บนบา้ นพักอาศยั

การลาดเอียงและทิศทางของหลังคาถือเป็นปัจจัยที่ส่งเสริมการผลิตไฟฟ้าโซลาร์รฟู ในปัจจุบันเราจะ
เห็นอาคาร บ้านพักอาศัย มีการติดตั้งแผงโซลาร์รูฟ เป็นจำนวนมากแต่ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของแผง
โซลาร์รูฟ ไม่สามารถใช้ได้เต็มประสิทธิภาพ เนื่องจากรูปทรงหลังคา ในประเทศไทยนิยมเป็นทรงจั่ว และ
ปน้ั หยา เปน็ ส่วนใหญ่ ตามรปู ท่ี 7.23 เนอ่ื งจากปริมาณแสงดวงอาทิยตช์ ว่ งเชา้ -บา่ ย จะมกี ารเคลื่อนตวั รปู ทรง
หลังคาทำให้มีการปิดบัง แสงอาทิตย์ในช่วงเวลาต่าง ๆ ส่งผลประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าบน โซลาร์รูฟ ลด
น้อยลง

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 126
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

รูปภาพ ท่ี 7.23 รปู แบบทรงหลังคาในปัจจุบนั
(https://www.onestockhome.com/th/homemap_contents/27587087/types-of-roof-designs)

จากงานวิจัยของ SERT วิทยาลัยพลังงานทดแทนและสมาร์ตกริดเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยนเรศวร
โดยปกติแล้วถ้าการติดตั้งโซล่าเซลล์ไม่มีการวางมุมเอียง โซล่าเซลล์ขนาดมาตราฐานจะผลิตไฟได้ประมาณ
1320 kWh/kW.year (หมายความว่า ถา้ เราตดิ ตง้ั โซล่าเซลล์ขนาด 1kW จะสามารถผลติ ไฟฟ้าได้ 1320 หน่วย
) ซึ่งเมือ่ ถา้ มกี ารเพ่ิมองศา และ หันทศิ ทางตะวันตก เหนอื และ ใต้ จะทำใหป้ ระสิทธภิ์ าพของการผลิตไฟฟ้า
น้ันต่ำลง ในทางกลบั กนั เมื่อหนั หน้าไปทางทิศใต้ ประสทิ ธภิ์ าพการผลติ ไฟฟ้าจะสงู ขึ้น และสูงทีส่ ดุ ที่ 15 องศา
ดังนั้นการหันหน้าไปทางทิศใต้ โดยวางแผ่นเอียง 5 - 15 องศา จะทำให้แผงโซลาเซลล์ได้รับแสงอาทิตย์
และสามารถผลติ กระแสไฟฟ้าได้มากทส่ี ดุ ตามรูปที่ 7.24

รปู ภาพ ที่ 7.24 รปู แบบทรงหลังคาในปจั จุบนั (http://www.sert.nu.ac.th/)

การประยุกตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 127
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

เหตุผลที่เป็นอย่างนี้เพราะว่าประเทศไทย ดวงอาทิตย์อ้อมใต้ทำให้แผงที่หันหน้าไปทางทิศใต้ได้รับ

แสงแดดมากทส่ี ดุ ดังน้ัน solar farm ขนาดใหญท่ ี่เป็นการสรา้ งข้ึนใหมก่ ็คำนงึ ถึงตวั แปรเหลา่ นที้ ้ังหมด

กรณีของโซล่ารูฟ (solar rooftop) การติดตั้งโซล่าเซลล์ควรตดิ ตั้งท่ีหลังคาทีห่ ันไปทางทิศใต้ เพราะ

จะทำให้แผงโซลาเซลล์สามารถผลิตไฟฟ้าได้เต็มที่ แต่ถ้า ติดตั้งโซล่าเซลล์ บริเวณหลังคาหันทิศตะวันออก-

ตะวันตก ท่ีมุมเอยี งของหลังคาทัว่ ๆไป 20-45 องศา ปรมิ าณแสงอาทิตยท์ ีไ่ ด้จะนอ้ ยกว่าหลงั คาที่หันทางทิศใต้

อยปู่ ระมาณ 2-16% ขึ้นอยกู่ บั มุมเอียงของหลังคา สว่ นหลังคาท่หี นั ทางทิศเหนอื แนะนำให้หลีกเลี่ยง

จากปัจจัยทั้ง 3 ได้แก่ วัสดุหลังคา ฉนวนกันความรอ้ น และรูปทรงการลาดเอียง ที่กล่าวมาแล้วนน้ั
เมื่อกล่าวถึงเรื่องการใช้พลังงานภายในอาคาร และบ้านพักอาศัย ซึ่งในที่นีห้ มายถึงการใช้พลังงานไฟฟ้า คน
ท่วั ไปสว่ นใหญ่จะมีความเข้าใจเฉพาะการประหยดั การใชพ้ ลงั งานไฟฟ้าจากการใช้ อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟา้ เพียง
อย่างเดียว เนื่องจากสามารถทำความเข้าใจได้ง่าย และเห็นเป็นรูปธรรมอย่างชัดเจน แต่แท้จริงแล้วยังมีอีก
หลายวิธีที่สามารถช่วยให้เกิดมีการใช้พลังงานไฟฟ้าท่ีลดลงได้ ซึ่งหน่ึงในวธิ นี ั้นก็คือ “การเลือกใชว้ ัสดุกรอบ
อาคาร” หรือทีเ่ รียกท่ัวไปว่า วัสดุกอ่ สรา้ ง อาทิ ผนงั อาคาร หลงั คา ให้มีความเหมาะสมกับการใช้งานในแต่ละ
พ้นื ท่ี และมขี ้ันตอนการใชง้ านอยา่ งถกู ต้อง

สาเหตุเนอ่ื งจากวัสดุกรอบอาคาร โดยเฉพาะวสั ดุท่ีใช้ภายนอก เปรยี บเสมือนเป็นเปลือกหุ้มอาคารท่ี
ชว่ ยต้านการแผ่ความร้อนจากภายนอกเข้าสู่ภายใน เหลา่ นั้นไว้ ถ้าเลอื กใช้วัสดุท่ีสามารถป้องกันความร้อนได้
ดี ผอู้ ยอู่ าศัยภายในบา้ นก็จะไมร่ สู้ กึ รอ้ น เย็นสบาย และภายในอาคารก็จะอย่ใู นสภาวะสบายไดต้ ลอด บางครั้ง
เรียกว่า “สภาวะอยู่สบาย” และเมื่อมีการรวบรวมข้อมูลจากหน่วยงานต่างๆ มาวิเคราะห์พบว่า พลังงาน
ไฟฟา้ ท่ีถกู ใชภ้ ายในอาคารพกั อาศัย ถูกใชไ้ ปกับการลดความร้อนภายในอาคาร เป็นสดั ส่วนทมี่ ากที่สุดนั้นก็คือ
การใช้ระบบปรับอากาศ เข้ามาเสริมเมื่อต้องการให้อยู่ในสภาวะสบาย ที่ผ่านมาในขั้นตอนของการออกแบบ
ก่อสรา้ งจะมผี ูท้ คี่ ำนึงถงึ การเลือกใช้วัสดุทีม่ ีคุณสมบัติในการปอ้ งกนั ความร้อนไม่มากนัก หากมีการเตรียมการ
ปอ้ งกันในขนั้ ต้นอย่างเหมาะสมแล้ว กจ็ ะไม่ทำให้ภาระในการลดความร้อนตกไปอยกู่ ับระบบทำความเย็นของ
เครือ่ งปรับอากาศซึ่งเปน็ อปุ กรณ์ไฟฟ้าทใี่ ช้พลงั งานมากชนดิ หน่งึ ในการทำงานของระบบ

เมื่อทราบถึงความสำคัญของการเลือกใช้วัสดุกรอบอาคารให้มีความเหมาะสมแล้ว ก็ควรที่จะ
ทำการศกึ ษาหรือมีความเข้าใจพ้ืนฐานของวัสดปุ ระหยดั พลังงาน ในระดับหนึง่ เพ่ือใช้ประกอบในการพิจารณา
เลือกใช้ได้อย่างเหมาะสม และก่อนที่จะกลา่ วถึงคุณสมบัติและการเลอื กใช้วสั ดุก่อสร้างแล้ว สิ่งหนึ่งท่ีจะเป็น
พื้นฐานสำคัญต่อการทำความเข้าใจ คือความรู้ทางด้านทฤษฎที ี่มีความเกี่ยวข้อง ระหว่างวัสดุก่อสร้าง ความ
ร้อน และพลังงานในระดับเบื้องต้น อันจะเป็นประโยชน์ในการทำความเข้าใจคุณสมบัติต่างๆของวัสดุต่อไป
ตลอดกบั การคิดคน้ สง่ เสรมิ นวัตกรรมใหม่ ๆ ด้านวสั ดกุ อ่ สร้างประหยดั พลงั งาน ตามรปู ภาพที่ 7.25

การประยกุ ตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวิศวกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 128
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

รูปภาพ ท่ี 7.25 แบบบา้ นท่ีลดการใชพ้ ลงั งาน ทงั้ เพื่อการทำความเย็นในหนา้ รอ้ น และการเก็บความร้อนใน
หน้าหนาว Source : thaiview.files.wordpress.com (2015, September 25)

นวัตกรรมใหม่ที่นำเอาวัสดุก่อสร้างผสมผสานกับฉนวนกันความร้อน ในเนื้อเดียวกัน
(Homogeneous) เรียกว่า หลังคาคอนกรีตเบาเซลล์กรีต คือ การนำนวัตกรรมคอนกรีตเบาเซลล์กรีต ทีมี
ปริมาณฟองอากาศกระจัดกระจายอย่างสม่ำเสมออยู่ภายใน มีคุณสมบัติน้ำหนักเบา และการดูดซึมน้ำต่ำ
หลังคาที่นำคอนกรีตเบาเซลล์กรีตมาใช้เป็นวัสดุหลังคา ทำให้ หลังคาเย็นและลดการใช้พลังานไฟฟ้าภายใน
บ้าน จากคุณสมบัติดังกล่าวที่มีน้ำหนักเบา ส่งผลให้โครงสร้างฐานรากลดลง จากการนำหลังคาคอนกรตี เบา
เซลล์กรีต มาออกแบบบ้านประหยัดพลังงาน พบว่าเป็นการเปลีย่ นแปลงรูปแบบหลังคาเย็นของประเทศไทย
และต่างประเทศ ที่สามารถตอบโจทย์หลักการออกแบบบ้านประหยัดพลังงาน โดยเลือกใช้วัสดุก่ อสร้าง
ประหยัดพลังงาน (วัสดุก่อสร้าง+ฉนวนกันความร้อนในตัวเดียวกัน) สามารรองรับการเพิ่มประสิทธภิ าพการ
ผลิตไฟฟ้าให้กับแผงโซล่าเซลล์ ป้องกันเสียง การรั้วซึมได้อย่างดีเยี่ยม และสามารถออกแบบรูปทรงอาคาร
ตามความคิดสมัยใหม่ของสถาปนิกได้เป็นอย่างดี ตามรูปที่ 7.26 – 7.27 และรายละเอียดการเสริมเหล็ก
โครงสรา้ งหลังคาเบาเซลลก์ รตี ตามภาคผนวก

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 129
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

รปู ภาพ ท่ี 7.26 หลังคาคอนกรีตเบาเซลล์กรีต สถานทก่ี ่อสรา้ ง มหาวิทยาลยั เทคโนโลยีสุรนารี

รปู ภาพ ที่ 7.27 การนำหลังคาคอนกรตี เบาเซลล์กรตี ไปใช้ผสมผสานการออกแบบจากสถาปนิก

การประยุกตใ์ ช้โปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งดว้ ยโปรแกรม CSI SAP2000 130
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

ภาคผนวก

- 4 ยมทูต คา่ ตวั แปรทส่ี าคญั สาหรบั การออกแบบคานคอนกรตี เสรมิ เหลก็ โดย
วธิ ี WSD และ SDM

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสรา้ งด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 131

Eng. Dr. Aphai Chapirom

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 132
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 133
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 134
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 135
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 136
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 137
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 138
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 139
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 140
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 141

Eng. Dr. Aphai Chapirom

แบบแปลนกอ่ สร้าง

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 142
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 143
Chapirom
Eng. Dr. Aphai

การประยกุ ตใ์ ชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอรใ์ นงานวศิ วกรรมโครงสร้างด้วยโปรแกรม CSI SAP2000 144
Chapirom
Eng. Dr. Aphai