เอกสารประกอบการสอนวิชาการออกแบบโครงสร้างไม้และเหล็ก

= 7.91 kg/cm2 < F // h = 15 kg/cm2 ใช้ได้ 2.4 ตรวจสอบความต้านทานแรงกด คานไม้จะวางลงบนเสาไม้ขนาด 6 6 ที่บากไว้ประมาณความหนาของคาน ไปตลอดความกว้างของเสา f c = A P = (2 2.54)(6 2.54) 680.50 = 8.79 kg/cm2 กรณีพ้ืนที่รับแรงกด L = ความยาวที่บาก 6 > 15 cm จะได้ F c = 40 kg/cm2 > f c = 8.79 kg/cm2 ใช้ได้ 2.5 ตรวจสอบการโก่งตวั max = 384EI 5WL 4 = 3 4 (2 2.54)(10 2.54) 12 1 384(170,000) 5(340.25/100)(400) = 0.96 cm < all = 400/300 = 1.33 cm ใช้ได้ ดงัน้นั ใชค้านไมข้นาด 2 10

ตัวอย่างที่ 3.3 ตงไม้ขนาด 5 2 1 1 ระยะระหวา่งตง 50 cm ช่วงตงยาว 3.00 m รับน้า หนกับรรทุกจร 150 kg/m2 และน้า หนกัพ้ืนไมร้วมตง 50 kg/m2 ถ้าต้องการลด ระดบัพ้ืนหอ้งจะบากตงไดเ้ท่าใดจึงจะปลอดภยั กา หนด F // h = 10 kg/cm2 วิธีท า น้า หนกับรรทุกกระทา ลงตงไมท้ ้งัหมด = (150+50) 0.50 = 100 kg/m แรงเฉือนที่ปลายตงไม้ V = 2 1003.00 = 150 kg จากสูตร f // h = 2bd' 3V d d' F // h จะได้ V = .F // d bd' . 3 2 h 2 2 d' = (1.5 2.54)(10) (5 2.54) 150 2 3 = 75 cm2 d' = 8.66 cm ดงัน้นัจะบากตงไดโ้ดยปลอดภยั = (5 2.54) – 8.66 = 4.04 cm d' ตงไม้ 5 2 1 1 คานไม้

ตัวอย่างที่ 3.4 จงออกแบบคานไม้ประกอบสี่เหลี่ยมกลวง คานยาว 5.00 m รับน้า หนกั บรรทุกท้งัหมดรวมน้า หนกัคาน 500 kg/m การยดึกนัของไมท้า คานถูกยดึกนัดว้ยตะปู กา หนด - ตะปูเส้นผา่นศูนยก์ลาง 6 mm ยาว 15 cm สามารถรับ แรงเฉือนทางดา้นขา้งเท่ากบั 150 kg ต่อ 1 ตัว - b F = 120 kg/cm2 - F // h = 12 kg/cm2 วิธีท า เลือกไม้ขนาด 2 6 ประกอบกนัดงัรูปขา้งตน้เนื่องจากเป็นคานประกอบจึง ตอ้งหาค่าสัมประสิทธ์ิของรูปตัด x I = [(15.24 25.4 )-(5.08 15.24 )] 12 1 3 3 = 19,313.14 cm4 p = 25.4 5.08 = 0.20 q = 15.24 25.08 = 0.667 c = 0.2 [(6- (8 0.2) (3 0.2 )](1-0.667) 0.667 2 2 = 0.727 f K = = 0.979 -1 0.727 25.4 550 25.4 894 0.81 1 2 2 2 6 f t w t

1. ตรวจสอบความต้านทานโมเมนต์ดัด จากสูตร f. b K F = I Mc M = c I K .F . f b = (25.4/2) 19,313.14 0.979120 = 178,654.15 kg.cm = 1,786.54 kg.m M max = 8 500 5 2 = 1,562.50 kg.m ดงัน้นั โมเมนตด์ดัที่เกิดข้ึน ( M max ) < โมเมนต์ดัดที่ยอมให้(M) ใช้ได้ 2. ตรวจสอบความต้านทานแรงเฉือน f // h = Ib VQ = 19,313.14 10.16 1,250 1,081.55 = 6.89 kg/cm2 < F // h = 12 kg/cm2 ใช้ได้ เมื่อ V = 2 5005 = 1,250 kg Q = (15.24 5.08 10.16) + 2(5.08 7.62 2 7.62 ) = 1,081.55 cm 3 b = 2 5.08 = 10.16 cm 3. ออกแบบตะปูเพื่อใช้ยึดคานไม้ประกอบ พิจารณาแรงเฉือนที่เกิดข้ึนที่ขอบบนของแผน่ต้งั เพื่อหาระยะตะปู จากสูตร f // h = Ib VQ = 19,313.14 (2 5.08) 1,250 [15.24 5.08 (7.62 2.54)] = 5.01 kg/cm2 แรงเฉือนที่ขอบบนของแผน่ต้งัต่อความยาว 1.00 m = 2 (5.01 5.08 100) = 5,090.16 kg แต่ใชต้ะปูเส้นผา่นศูนยก์ลาง 6 mm ยาว 15 cm รับแรงเฉือนทางด้านข้าง เท่ากบั 150 kg ต่อ 1 ตัว

ฉะน้นั ในระยะความยาว 1.00 m จะใช้ตะปู = 150 5,090.16 = 33.93 ตัว ดงัน้นั ใชไ้มข้นาด 2 6 จ านวน 4 ชิ้นท าคานไม้ประกอบ โดยยึดด้วยตะปู ขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลาง 6 mm ยาว 15 cm จ านวน 34 ตวัต่อความยาว 1.00 m โดย จัดข้างละ 17 ตวัต่อความยาว 1.00 m 3.6 สรุปเน ื้อหา ส่วนโครงสร้างไม้ที่รับแรงดัด ได้แก่ ตง คาน แป อะเส อกไก่และจนัทนั น้า หนกัที่กระทา ต่อโครงสร้างเหล่าน้ีเป็นลกัษณะน้า หนกัในแนวดิ่ง มีผลทา ให้โครงสร้าง ตอ้งรับแรงต่างๆ เช่น แรงดดัแรงเฉือน และแรงกด เป็นตน้ท้งัน้ียงัส่งผลให้โครงสร้าง น้นัเกิดการโก่งตวัดว้ย หากการเลือกใชข้นาดหนา้ตดัของไมไ้ม่เหมาะสม เช่น ใชค้านไม้ ขนาดหนา้ตดัเล็กเกินไป คานไมน้ ้นัก็จะไม่สามารถตา้นทานต่อแรงต่างๆที่เกิดข้ึนได้ซ่ึง เราสามารถแกป้ ัญหาไดโ้ดยเพิ่มขนาดหนา้ตดัคานไมใ้ห้ใหญ่ข้ึน การใชค้านไมคู้่หรือถา้ หากหนา้ตดัใหญ่มากก็ควรทา เป็นคานไมป้ระกอบ เป็นตน้ หลักเกณฑ์ส าหรับการออกแบบโครงสร้างไม้ที่รับแรงดัด จะใช้หลักเกณฑ์ตามวิธี ของ ASD โดยมีหลกัการอยูว่า่หน่วยแรงที่เกิดข้ึนจริงจะมีค่าไม่เกินกวา่หน่วยแรงที่ยอม ให้ส าหรับข้นัตอนของการออกแบบน้นัจะเริ่มต้งัแต่การคา นวณเพื่อเลือกหาขนาดหนา้ตดั ของชิ้นส่วนโครงสร้างก่อนโดยการใชส้มการของแรงดดัหลงัจากน้นัก็ตรวจสอบต่อไป วา่หนา้ตดัดงักล่าวสามารถตา้นทานแรงเฉือนและแรงกดไดห้รือไม่สุดทา้ยก็ตรวจสอบค่า การโก่งตวัที่เกิดข้ึนจริงจะตอ้งมีค่าไม่เกินตามขอ้กา หนด หากมีบางรายการไม่เป็นไปตาม ขอ้กา หนด ให้เพิ่มขนาดหน้าตดัให้ใหญ่ข้ึนกว่าเดิม แล้วทา การตรวจสอบใหม่อีกคร้ัง จนกวา่จะผา่นตามขอ้กา หนดทุกรายการ จึงจะสามารถใชห้นา้ตดัไมน้ ้นัเป็นโครงสร้างรับ แรงดดัไดอ้ยา่งแขง็แรงและปลอดภยั

แบบฝึ กหัดประจ าบท 1. จงคา นวณหาขนาดความลึกของคานไมท้ ี่มีช่วงยาว 4.00 m รับน้า หนกับรรทุกแบบ แผก่ระจายสม่า เสมอรวมน้า หนกัคาน 150 kg/m กา หนดให้ใชค้านที่มีความกวา้ง 2 1 1 และค่าหน่วยแรงดดัที่ยอมให้120 kg/cm2 2. จงตรวจสอบวา่ขนาดของคานไม้ที่ใช้ 2 8 รับน้า หนกับรรทุกดงัภาพดา้นล่าง จะ สามารถตา้นทานต่อแรงดดัที่เกิดข้ึนไดอ้ยา่งปลอดภยัหรือไม่กา หนดหน่วยแรงดดัที่ยอม ให้ 150 kg/cm2 และหน่วยน้า หนกัของคานไม ้1,090 kg/m3 3. ตงไม้ขนาด 2 6 รับน้า หนกับรรทุกจากพ้ืนไม้1 4 ความยาวตง 4.00 m จงค านวณหาระยะของการวางตงที่เหมาะสม กา หนด - ตงวางบนคานไม้หนา 2 - หน่วยน้า หนกัของพ้ืนไมและตงไม้ ้ = 990 kg/m3 - น้า หนกับรรทุกจร = 150 kg/m2 - หน่วยแรงที่ยอมให้ b F = 100 kg/cm2 , F c = 22 kg/cm2 , F // h = 10 kg/cm2 , E = 125,000 kg/cm2 - การโก่งตวัที่ยอมให้ Δall = L/300 8 200 kg 2 W (น้า หนกัคานไม) ้ 2.00 m 2.00 m

4. จากภาพที่กา หนดเป็นแปลนพ้ืนของบา้นพกัอาศยัแห่งหน่ึง จงคา นวณหาขนาดของตง ไม้และคานไม้ B1 กา หนด - ไมท้ี่ใชท้า พ้ืน ตงและคาน เป็นไมเ้ตง็มีหน่วยน้า หนกั = 1,070 kg/m3 - น้า หนกับรรทุกจร = 150 kg/m2 - ใชค้่าหน่วยแรงที่ยอมใหของไม้ตามข้อบัญญัติ ้ กรุงเทพมหานครและมาตรฐาน ว.ส.ท. - การโก่งตวัที่ยอมให้ Δall = L/300 5. จงตรวจสอบความปลอดภยัของคานไมป้ระกอบสี่เหลี่ยมกลวงดงัภาพด้านล่าง รับ น้า หนกับรรทุกท้งัหมดรวมน้า หนกัคาน 1,100 kg/m คานมีความยาว 4.00 m กา หนด หน่วยแรงดดัที่ยอมให้150 kg/cm2 หน่วยแรงเฉือนขนานเส้ียน 15 kg/cm2 B1 B1 4.00 m 3.00 m เสาไม้ 5 5 ตงไม้ @ 0.50 m พื้นไม้ 1 4 2 6 2 6 2 8

เอกสารอ้างอิง ณัฐวุฒิ อัศวสงคราม, วนัเฉลิม กรณ์เกษมและประกิจ เปรมธรรมกร. (ม.ป.ป.). การออกแบบโครงสร้างไม้และเหล็ก. กรุงเทพฯ : ภาควิชาวิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร. ทนงศกัด์ิแสงวฒันะชยั. (2539). การออกแบบโครงสร้างไม้และเหล็ก. พิมพค์ร้ังที่ 3. ขอนแก่น : คณะวศิวกรรมศาสตร์มหาวทิยาลยัขอนแก่น. มงคล จิรวัชรเดช. (2548). การออกแบบโครงสร้างไม้และเหล็ก. วิชาออนไลน์ สาขาวิชา วิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี. ค้นเมื่อ 25 พฤศจิกายน 2553, จาก http://www.sut.ac.th/engineering/Civil/CourseOnline/430432/index.html มนัส อนุศิริ. (2542). การออกแบบโครงสร้างไม้และเหล็ก. พิมพค์ร้ังที่ 4. กรุงเทพฯ : ซีเอด็ยเูคชนั่ . รังษี นันทสาร. (2538). การออกแบบโครงสร้างไม้. พิมพค์ร้ังที่ 10. ขอนแก่น : คณะวศิวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลยัขอนแก่น. วนิิต ช่อวเิชียร. (2542). การออกแบบโครงสร้างไม้. กรุงเทพฯ : หา้งหุน้ ส่วนจา กดั ป. สัมพันธ์พาณิชย์.

แผนบริหารการสอนประจ าบทที่ 4 หัวข้อเนื้อหาประจ าบท บทที่ 4 ส่วนโครงสร้างไม้รับแรงดึงและแรงอัดตามแนวแกน 6 คาบ 4.1 การออกแบบส่วนโครงสร้างไม้รับแรงดึง (Tension Member) 4.2 การออกแบบส่วนโครงสร้างไม้รับแรงอัด (Compression Member) 4.3 การออกแบบเสาไม้ประกอบ (Built-up Column) 4.4 สรุปเน้ือหา แบบฝึ กหัดประจ าบท เอกสารอ้างอิง วตัถุประสงค ์ เชิงพฤติกรรม 1. เพื่อให้ผู้ศึกษามีความรู้และความเข้าใจในหลักเกณฑ์การออกแบบส่วน โครงสร้างไม้รับแรงดึงและแรงอัดตามแนวแกน 2. เพื่อให้ผู้ศึกษาสามารถตรวจสอบขนาดหน้าตดัของส่วนโครงสร้างไม้รับ แรงดึงและส่วนโครงสร้างไมร้ับแรงอดัได้และบอกได้ว่าสามารถรับน้ าหนักได้อย่าง ปลอดภยัเท่าใด 3. เพื่อให้ผูศ้ึกษาสามารถคา นวณออกแบบ เพื่อเลือกหาขนาดหน้าตดัของส่วน โครงสร้างไมร้ับแรงดึงและส่วนโครงสร้างไมร้ับแรงอดัไดอ้ยา่งถูกตอ้งและเหมาะสม วิธีสอนและกิจกรรมการเรียนการสอนประจ าบท 1. บรรยายประกอบแผน่ ใสตามหวัขอ้เน้ือหาประจา บท ในระหวา่งการบรรยาย ผู้สอนจะท าการซักถามความเข้าใจของผู้ศึกษาเป็ นระยะๆ และเปิ ดโอกาสให้ผู้ศึกษาได้ ซกัถามหากไม่เขา้ใจหรือมีความสงสัยตลอดการบรรยาย 2. ผสู้อนทา การสร้างโจทยป์ ัญหาประจา บท พร้อมท้งับรรยายวธิีการและเทคนิค ต่างๆในการแกโ้จทยป์ ัญหาแต่ละขอ้เพื่อให้ผูศ้ึกษาไดม้ีความรู้และความเขา้ใจในเน้ือหา และทฤษฎีที่มากยงิ่ข้ึน 3. ผสู้อนทา การสรุปเน้ือหาประจา บท และเปิ ดโอกาสให้ผู้ศึกษาได้ซักถาม

4. ผู้สอนมอบหมายงานให้ท าแบบฝึ กหัดประจ าบท สื่อการเรียนการสอน 1. เอกสารประกอบการสอน 2. แผน่ ใส 3. แบบฝึ กหัดประจ าบท การวัดและการประเมินผล การวัดผล 1. สังเกตพฤติกรรมในการเรียนและการมีส่วนร่วมของผศู้ึกษา 2. ความเป็ นระเบียบเรี ยบร้อยและความถูกต้องของแบบฝึ กหัด ประจ าบทที่มอบหมายให้ผู้ศึกษาท า การประเมินผล การประเมินผลเป็ นคะแนนดิบเพื่อนา มารวมเป็นคะแนนระหวา่งภาค ดงัน้ี 1. ความสนใจและการมีส่วนร่วมในช้นัเรียน 5 คะแนน 2. แบบฝึ กหัดประจ าบท 5 คะแนน

บทที่ 4 ส่วนโครงสร้างไม้รับแรงดึงและแรงอัดตามแนวแกน ส่วนโครงสร้างรับแรงตามแนวแกน (Axial Force Member) หมายถึง ส่วนของ โครงสร้างที่รับแรงตามแนวยาวของโครงสร้างส่วนน้นั และแรงจะกระทา ผา่นจุดศูนยถ์ ่วง ของหน้าตัด โดยแรงที่กระท าอาจจะเป็ นแรงดึงหรือแรงอัด ส าหรับชิ้นส่วนที่มีแรงดึง กระทา เพียงอยา่งเดียวเรียกวา่ ส่วนโครงสร้างที่รับแรงดึง และชิ้นส่วนที่มีแรงอดักระทา เพียงอยา่งเดียว เรียกวา่ ส่วนโครงสร้างที่รับแรงอัด ส าหรับโครงสร้างที่รับแรงดึงน้นั ใน การออกแบบจา เป็นที่จะตอ้งคา นึงถึงบริเวณจุดต่อ เพราะตรงน้นัเป็นบริเวณที่จะตอ้งเจาะ ไมเ้พื่อใส่อุปกรณ์ยึดไมต้ ่างๆ ซ่ึงจะทา ให้ไมเ้สียความแข็งแรงไป ส่วนโครงสร้างที่รับ แรงอดัในการออกแบบก็ตอ้งคา นึงในเรื่องของความยาวกบัขนาดของหน้าตัดไม้ที่ใช้ด้วย เพราะมีผลต่อการโก่งตวัของไมซ้่ึงอาจจะทา ใหเ้สียกา ลงัไปไดเ้ช่นกนั ภาพที่ 4.1 ส่วนโครงสร้างไม้รับแรงดึงและแรงอัดตามแนวแกน ที่มา (นนทศาสตร์ เพชรอ าไพ, ม.ป.ป., หน้า 88) 4.1 การออกแบบส่วนโครงสร้างไม้รับแรงดึง (Tension Member) สา หรับส่วนโครงสร้างไม้ที่รับแรงดึง ไดแ้ก่ชิ้นส่วนในโครงหลงัคา ดังแสดงใน ภาพที่ 4.1 เช่น ขื่อ ค้า ยนัและด้งั เป็ นต้น ในการออกแบบส่วนโครงสร้างรับแรงดึง ขื่อ อะเส อะเส อกไก่ ด้งั ค้า ยนั จันทัน สะพานรับจันทัน ตุ๊กตา (ด้งัรอง)

มักจะไม่ตอ้งคา นึงถึงในเรื่องการโก่งงอ (Buckling) เหมือนกบัส่วนโครงสร้างรับแรงอัด เพราะลกัษณะของแรงดึงมีผลทา ใหช้ิ้นส่วนโครงสร้างยืดตวัออกไปอยูแ่ลว้แต่อยา่งไรก็ดี จ าเป็ นที่จะตอ้งพิจารณาเกี่ยวกบัหน้าตดัวิกฤตของไมท้ ี่นา มาใช้รับแรงดึงดว้ย เนื่องจาก ต้องยึดด้วยอุปกรณ์ยึดไม้ต่างๆ เช่น ตะปูสลกัเกลียว และแหวนยึดไม้ เป็ นต้น เนื่องจาก บริเวณดงักล่าวน้ีทา ให้พ้ืนที่หน้าตดัของไมท้ ี่ใชใ้นการรับแรงดึงมีค่าลดลง จึงมีผลท าให้ กา ลังของไม้ลดลงด้วย นอกจากน้ีแล้วตา หนิของไม้เช่น ตาไม้และรู ไม้ เป็ นต้น ถา้สามารถหลีกเลี่ยงไดก้็ไม่ควรนา มาใชเ้ป็นส่วนที่รับแรงดึง แต่ถา้จา เป็นจริงๆก็ให้ลดค่า หน่วยแรงดึงที่ยอมให้ลงไปอีก เพื่อใหห้นา้ตดัของไมม้ีขนาดใหญ่ข้ึน 4.1.1 หน้าตัดวิกฤติส าหรับส่วนโครงสร้างรับแรงดึง วินิต ช่อวิเชียร (2542 : 48) ได้ให้ความหมายของหน้าตัดวิกฤติ (Critical Section) ไวว้่า เป็นหน้าตดัที่มีหน่วยแรงกระทา สูงสุดและมีโอกาสสูงสุดที่จะเกิดการ ช ารุดเสียหาย และที่หน้าตดัดงักล่าวน้ีส าหรับส่วนโครงสร้างที่รับแรงดึงตามแนวแกน ถือวา่เป็นหนา้ตดัสุทธิ (Net Cross-section Area) ซ่ึงมีพ้ืนที่นอ้ยที่สุดหลงัจากที่หกัเน้ือที่ หน้าตัดของรูเจาะ (Hole Area) แล้ว ท้งัน้ีหนา้ตดัวิกฤติดงักล่าวขา้งตน้ ไดแ้ สดงไวเ้ป็น ตวัอยา่งดงัภาพที่ 4.2 ดงัน้ี ภาพที่ 4.2 หน้าตัดวิกฤติของส่วนโครงสร้างรับแรงดึง ที่มา (วนิิต ช่อวเิชียร, 2542, หน้า 48) 4.1.2 ก าลังต้านทานแรงดึง ในการออกแบบโครงสร้างไมร้ับแรงดึง จะถือวา่ ไมส้ามารถรับแรงดึงขนานเส้ียน ไดเ้พียงอยา่งเดียว ส่วนแรงดึงต้งัฉากเส้ียนไมจ้ะรับไดน้อ้ย เพราะวา่เส้ียนไมจ้ะเกิดการฉีก ขาดไดง้่ายกวา่ (ทนงศกัด์ิแสงวฒันะชยั. 2539 : 79) ดงัน้นัจึงใชค้ ่ากา ลงัในแนวขนาน เส้ียนออกแบบ ซ่ึงหน่วยแรงดึงที่เกิดข้ึนสามารถคา นวณไดจ้ากสูตรดงัน้ี

t f = n A P สมการที่ 4.1 เมื่อ t f = หน่วยแรงดึงขนานเส้ียนที่เกิดข้ึนจริง (kg/cm2 ) P = แรงดึงที่เกิดข้ึน (kg) n A = พ้ืนที่หน้าตัดสุทธิตรงหน้าตัดวิกฤติ = g A - h A (cm2 ) g A = พ้ืนที่หนา้ตดัท้งัหมด (Gross Area) (cm2 ) h A = ผลรวมของพ้ืนที่หน้าตัดรูเจาะตรงหน้าตัดวิกฤติ (cm2 ) ตามเกณฑ์การออกแบบโดยวธิีหน่วยแรงที่ยอมให ้(ASD) คือ t f t F สมการที่ 4.2 เมื่อ t F = หน่วยแรงดึงขนานเส้ียนที่ยอมให ้(kg/cm2 ) (ปกติใชเ้ท่ากบัหน่วยแรงดดัที่ยอมให้) จะไดว้า่ n A P = t F และได้ n A = t F P สมการที่ 4.3 ส าหรับการออกแบบเพื่อหาขนาดของหน้าตัดไม้ที่ต้องการส าหรับการรับแรงดึง จะพิจารณาได้จากสมการที่ 4.3 เมื่อค านวณหาพ้ืนที่หนา้ตดัสุทธิไดแ้ลว้ให้รวมกบัพ้ืนที่ ของส่วนที่หายไปเนื่องจากการทา รอยต่อ ก็จะไดพ้ ้ืนที่หน้าตดัของไมท้ ้งัหมดดงัสมการที่ 4.4 จากน้นัก็นา ไปเลือกขนาดไมท้ี่มีวางขายในทอ้งตลาด พ้ืนที่หนา้ตดัไมท้ ้งัหมด g A = n A + h A สมการที่ 4.4

4.1.3 ข้อก าหนดส าหรับพื้นทหี่น้าตัดสุทธิ 1. ถา้ทา รอยต่อด้วยตะปูให้ถือว่าส่วนที่หายไปเนื่องจากการเจาะรูมีค่า น้อยมาก นนั่คือ h A = 0 หรือ n A = g A 2. ถา้ทา รอยต่อดว้ยสลกัเกลียว มาตรฐาน ว.ส.ท. ส าหรับอาคารไม้ได้ กา หนดขนาดของรูเจาะนา จะตอ้งใหญ่กว่าขนาดเส้นผ่านศูนยก์ลางของสลกัเกลียวต้งัแต่ 0.80 mm ถึง 1.60 mm (สมาคมวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยฯ. 2541 : 41) ท้งัน้ี เพื่อเป็นการเผื่อไวส้ าหรับความไม่เรียบร้อยในการเจาะ เช่น เจาะไม่ต้งัฉาก หรือความ เสียหายของเน้ือไมบ้ริเวณรูเจาะ เป็นตน้ซ่ึงในที่น้ีจะเผอื่ไวเ้ท่ากบั 1.50 mm ดงัน้นั จะได้ เส้นผา่นศูนยก์ลางของรูเจาะ (cm) = เส้นผา่นศูนยก์ลางสลกัเกลียว (cm) + 0.15 (cm) หรือ h d = bolt d + 0.15 ท้งัน้ีรอยต่อดว้ยสลกัเกลียวสามารถแบ่งพิจารณาเป็น 2 กรณี ดงัน้ี ก. กรณีการเจาะไม่มีการเย้อืงหรือสลบักนั ผลรวมของพ้ืนที่หน้าตัดรูเจาะตรงหน้าตัดวิกฤตสามารถหาได้ จากสมการดงัน้ี h A = h t.d สมการที่ 4.5 เมื่อ t = ความหนาของไม้ (cm) h d = เส้นผา่นศูนยก์ลางรูเจาะ (cm) ข. กรณีการเจาะมีการเย้อืงหรือสลบักนั (Zig-zag) สลักเกลียวที่จดั ให้เย้ืองกนั ถ้าระยะตามแนวขนานเส้ียนของ สลกัเกลียวที่เย้ืองกันมีค่าน้อยกว่า 4 เท่าของเส้นผ่านศูนยก์ลางสลกัเกลียว หรือมุม ระหวา่งแนวเย้ืองมีค่าเกิน 45 องศา ดังแสดงในภาพที่ 4.3 ให้นับรวมพ้ืนที่หน้าตัดของ รูเจาะที่เย้อืงน้นัดว้ย

ภาพที่ 4.3 การคิดพ้ืนที่หนา้ตดัสุทธิเมื่อรอยต่อยดึดว้ยสลกัเกลียวแบบเย้อืง 3. เพื่อเป็นการเพิ่มความปลอดภยัส าหรับส่วนโครงสร้างไม้รับแรงดึงที่ ใช้สลกัเกลียวในการยึดต่อ มาตรฐาน ว.ส.ท. จึงไดก้า หนดให้พ้ืนที่หน้าตัดสุทธิ ( n A ) ตอ้งมีค่ามากกวา่หรือเท่ากบัพ้ืนที่รับแรงกด (Bearing Area) ของสลักเกลียวทุกตัวที่ รอยต่อ ( b A ) ตามชนิดของเน้ือไมด้งัน้ี (สมาคมวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยฯ. 2541 : 40, 44) 3.1 ไมเ้น้ือแขง็ที่ผ่งึหรืออบแหง้ : n A b A 3.2 ไมเ้น้ืออ่อนที่ผ่งึหรืออบแหง้ : n A 0.80( b A ) 3.3 ไมส้ดที่ปล่อยใหผ้่งึแหง้ขณะที่รับน้า หนกั - ไมเ้น้ือแขง็ : n A 0.42( b A ) - ไมเ้น้ืออ่อน : n A 0.33( b A ) 45 หน้าตัดวิกฤติ 4d P P

ตัวอย่างที่ 4.1 จงหาก าลังต้านทานแรงดึงโดยปลอดภัยของท่อนไม้เน้ือแข็งขนาด 5 2 1 1 เมื่อทา รอยต่อไมด้ว้ยสลกัเกลียวขนาดเส้นผ่านศูนยก์ลาง 12 mm ดังภาพ กา หนดหน่วยแรงดึงขนานเส้ียนที่ยอมให ้120 kg/cm2 วิธีท า หาพ้ืนที่หนา้ตดัสุทธิ ; n A = g A - h A = (1.5 5 2.542 ) – 2[(1.5 2.54)(1.2+0.15)] = 38.10 cm2 ตรวจสอบพ้ืนที่รับแรงกดของสลักเกลียวทุกตัว : b A = 2[(1.5 2.54)(1.2)] = 9.14 cm2 < 38.10 cm2 ใช้ได้ ดงัน้นัแรงดึงโดยปลอดภยัของไมท้ ่อนน้ี = 38.10 120 = 4,572 kg P P สลักเกลียว 2-Ø 12 mm ไม้ 5 2 1 1

ตัวอย่างที่ 4.2 จงออกแบบท่อนรับแรงดึง โดยใช้ไมเ้น้ือแข็งมากซึ่ งมีแรงกระท าใน แนวแกน 4,200 kg การต่อใชส้ลกัเกลียวขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลาง 16 mm มีกา ลงั ตา้นทานในแนวขนานเส้ียน 1,500 kg/ตัว กา หนดหน่วยแรงดึงขนานเส้ียนที่ยอมให้ 150 kg/cm2 วิธีท า จากสูตร F // t = n A P พ้ืนที่หนา้ตดัสุทธิที่ตอ้งการ ( n A ) req. = 150 4,200 = 28 cm2 เลือกใช้ไม้หนา (t) = 2 1 1 ดงัน้นความกว้างสุทธิของไม้ ั = (1.5 2.54) 28 = 7.35 cm จ านวนสลักเกลียวที่ใช้ = 1,500 4,200 = 2.80 ตัว ใช้สลักเกลียว 3-Ø 16 mm จัดเรียง 3 แถวๆละ 1 ตวัตรงกนั ความกวา้งของไมท้ ้งัหมด = ความกว้างสุทธิ + ความกว้างรูเจาะ = 7.35 + 3[(1.6+0.15)] = 12.60 cm ใช้ 5 ตรวจสอบการใช้ไม้ขนาด 5 2 1 1 พ้ืนที่หน้าตัดสุทธิจริง ( n A ) = (1.5 5 2.542 ) - 3[(1.6+0.15)(1.5 2.54)] = 28.38 cm2 พ้ืนที่รับแรงกดของสลักเกลียวทุกตัว : b A = 3[(1.6)(1.5 2.54)] 4,200 kg 4,200 kg

= 18.29 cm2 < 28.38 cm2 ใช้ได้ ดงัน้นั ใชไ้มข้นาด 5 2 1 1 ทา เป็นท่อนรับแรงดึง 4.2 การออกแบบส่วนโครงสร้างไม้รับแรงอัด (Compression Member) ส่วนโครงสร้างไม้ที่รับแรงอัดดังแสดงในภาพที่ 4.1 เช่น จนัทนัค้า ยนัด้งัและ เสา เป็ นต้น ในการคา นวณขนาดของไม้เพื่อรับแรงอดัน้ีจะไม่มีปัญหาเกี่ยวกบัตาไม้ หรือการเจาะรูเพื่อยึดปลาย แต่ตอ้งคา นึงถึงอตัราส่วนความชะลูด (Slenderness Ratio) ท้งัน้ีเพราะโครงสร้างส่วนที่รับแรงอดัยิ่งยาวมากเท่าไร ก็ยิ่งมีโอกาสจะเกิดการโก่งทาง ดา้นขา้งมากเท่าน้นัดงัน้นัความเสียหายจึงเกิดจากการเดาะหัก (Buckling) ก่อนที่จะทา ใหเ้น้ือไมม้ีการแตกยู่ ส าหรับเสาไมซ้่ึงเป็นส่วนของโครงสร้างรับแรงอดัที่เห็นได้ชัด น้า หนักสูงสุด ที่เสาไมร้ับไดจ้ะถูกควบคุมดว้ยส่วนประกอบ 3 ประการ ดงัน้ี (ณัฐวุฒิ อัศวสงคราม, วนัเฉลิม กรณ์เกษมและประกิจ เปรมธรรมกร. ม.ป.ป. : 3-6) 1. ความแข็งแรงสูงสุดของเส้นใยของไม้ในการรับแรงอัดตามเส้ียน ( F // c ) 2. เสถียรภาพความยืดหยุ่น (Elastic Stability) ของเสา ซ่ึงข้ึนกบั อตัราส่วนความชะลูด (Slenderness Ratio : r L ) เมื่อ L คือ ช่วงความยาวของเสาที่ไม่ ถูกยดึร้ัง และ r คือ รัศมีไจเรชนั่ที่มีค่านอ้ยที่สุด แต่ส าหรับเสาไมส้่วนใหญ่จะมีหนา้ตดั เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผา้หรือสี่เหลี่ยมจตัุรัส เราสามารถแปลงค่าของอตัราส่วนความชะลูด ใหอ้ยใู่นรูปที่ง่ายต่อการคา นวณ คือ L/d เมื่อ d คือ ด้านแคบที่สุดของหน้าตัด ดังแสดง ในภาพที่ 4.4 3. ลักษณะของการยึดปลายที่เสาท้งัสองขา้งแบบต่างๆ ซ่ึงจะให้ค่าตวั คูณประกอบความยาวประสิทธิผล (Effective length factor : K) ที่แตกต่างกนั ไป ตามแต่ละสภาพการยดึปลาย

ภาพที่ 4.4 การหาด้านแคบสุดของเสา (ค่า d) 4.2.1 ก าลังต้านทานแรงอัด ในการออกแบบเสาไม้จะพิจารณาจากหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่เกิดข้ึน สามารถ ค านวณได้จากสูตรดงัน้ี f // c = A P สมการที่ 4.6 เมื่อ f // c = หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่เกิดข้ึนจริง (kg/cm2 ) P = แรงอดัที่เกิดข้ึนในแนวขนานเส้ียน (kg) A = พ้ืนที่หนา้ตดัที่รับแรงอดั (cm2 ) ตามเกณฑก์ารออกแบบโดยวธิีหน่วยแรงที่ยอมให ้(ASD) คือ f // c F // c สมการที่ 4.7 จะไดว้า่ A P = F // c P L d d d

และได้ A = F // P c สมการที่ 4.8 เมื่อ F // c = หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้(kg/cm2 ) การค านวณตามสมการที่ 4.8 ข้างต้น ท าได้โดยสมมุติหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ ยอมให้ ( F // c ) ข้ึนมาก่อน จากน้นัก็คา นวณหาขนาดหน้าตัดของเสาตามที่ต้องการ แล้ว เลือกหน้าตัดเสาไม้ที่มีขายในท้องตลาด นา หน้าตดัดงักล่าวมาหาน้า หนกัที่เสาน้นัรับได้ จริงแลว้เปรียบเทียบกบัน้า หนกัภายนอกที่กระทา ต่อเสา ถ้าสามารถรับน้า หนกัไดม้ากกวา่ น้า หนกัภายนอกที่กระทา แสดงวา่เสาน้นัสามารถรับน้า หนกัไดอ้ยา่งปลอดภยัแต่ท้งัน้ีไม่ ควรที่จะเลือกหน้าตดัที่ใหญ่เกินไป จะตอ้งคา นึงถึงความประหยดัดว้ย แต่ถา้เสาน้นัรับ น้า หนักจริงได้น้อยกว่าน้า หนักภายนอกที่กระทา แสดงว่าเสาหน้าตดัเล็กไป ให้เลือก ขนาดหนา้ตดัของเสามาใหม่ให้ใหญ่ข้ึน แลว้ทา การเปรียบเทียบค่าน้า หนกับรรทุกท้งัสอง ดงัที่ไดก้ล่าวขา้งตน้จนเสาน้นัสามารถรับน้า หนกับรรทุกไดอ้ยา่งปลอดภยั 4.2.2 การออกแบบเสาไม้ตัน เสาไม้ตัน หมายถึง เสาไม้ที่ท าจากไม้แปรรูปชิ้นเดียว อาจมีหน้าตัดเป็ นรู ป สี่เหลี่ยมผืนผ้า สี่เหลี่ยมจัตุรัส และหน้าตัดกลม เป็ นต้น ดังแสดงในภาพที่ 4.5 ภาพที่ 4.5 เสาไม้ตัน ที่มา (กวี หวังนิเวศน์กุล, 2553, หน้า 335)

1. เสาไม้ตันหน้าตัดสี่เหลี่ยม สูตรที่ใชค้า นวณหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้ไดจ้ากการทดสอบ มี อยู่หลายสูตรจากสถาบนัการออกแบบซ่ึงให้ค่าใกล้เคียงกัน เช่น สูตรของ National Design Specification (NDS) ของประเทศสหรัฐอเมริกา สูตรของ Forest Product Laboratory (FPL) ของประเทศสหรัฐอเมริกา และสูตรของเทศบัญญัติกรุงเทพมหานคร (BKS) เป็ นต้น โดยทุกสูตรดงักล่าวขา้งตน้จะใชค้่าอตัราส่วนความชะลูดไม่เกิน 50 ในที่น้ีจะขอกล่าวถึงสูตรของเทศบญัญตัิกรุงเทพมหานคร (BKS) เพียง สูตรเดียวเท่าน้นัสูตรดงักล่าวน้ีใชส้ าหรับออกแบบเสาไมต้นัรูปตดัสี่เหลี่ยมที่ปลายเสาท้งั 2 ข้างถูกยึดแบบสลัก ซ่ึงมีสูตรดงัน้ี ก. เสาส้ัน (เมื่อ e L /d 12) ใช้ F' // c = F // c สมการที่ 4.9 ข. เสายาว (เมื่อ e L /d > 12) ใช้ F' // c = 35d L F //. 1.33- e c F // c สมการที่ 4.10 เมื่อ F // c = หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้(kg/cm2 ) F' // c = หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมใหท้ ี่ไดป้รับค่าแลว้ (kg/cm2 ) e L /d = อตัราส่วนความชะลูด (Slenderness Ratio) e L = ช่วงความยาวประสิทธิผลของเสา (effective length) (cm) = KL K = ตัวคูณประกอบความยาวประสิทธิผล (effective length factor) = 1 (เนื่องจากขอ้กา หนดของสูตรน้ีการยดึที่ปลายเสาเป็น แบบสลัก ถา้เป็นการยดึปลายแบบอื่น ค่า K สามารถ หาได้จากตารางที่ 4.1)

L = ช่วงความยาวเสาที่ไม่ถูกยดึร้ัง (cm) d = ด้านแคบที่สุดของเสา (cm) 2. เสาไม้ตันหน้าตัดวงกลม สา หรับการคา นวณออกแบบเสาไมต้นัหนา้ตดัวงกลมน้นัวินิต ช่อวิเชียร (2542 : 59) ไดเ้สนอวิธีการไวว้า่เนื่องจากเสาไม้ตันหน้าตัดวงกลมจะมีกา ลงัรับน้า หนกั เท่ากนักบัเสาไมต้นั หน้าตดัสี่เหลี่ยมจตัุรัสที่มีเน้ือที่หนา้ตดัเท่ากนัดงัน้นั จึงต้องค านวณหา ขนาดของเสาไม้ตันหน้าตดัสี่เหลี่ยมจตัุรัสก่อน โดยใช้สูตรค านวณส าหรับเสาไม้ตันหน้า ตดัสี่เหลี่ยม แล้วจึงเทียบหาขนาดเส้นผ่านศูนยก์ลางของเสากลมที่ตอ้งการ ( กลม d ) ฉะน้นัถา้ d เป็ นด้านหนึ่งของเสาไม้ตันหน้าตัดสี่เหลี่ยมจัตุรัส จะหาไดว้า่ตอ้งการเสาไม้ กลมที่มีขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลาง ( กลม d ) = 1.128 d ตารางที่ 4.1 ตัวคูณประกอบความยาวประสิทธิผล ที่มา (มนัส อนุศิริ, 2542, หน้า 110)

ตัวอย่างที่ 4.3 เสาไมต้นัเน้ือแข็งขนาด 6 6 ปลายเสาไมท้ ้งัสองเป็นแบบยึดหมุน จงคา นวณหากา ลงัในการรับน้า หนกัโดยปลอดภยัของเสา กา หนดหน่วยแรงอดัขนาน เส้ียนที่ยอมให้90 kg/cm2 (ก) ถ้าเสายาว 1.50 m (ข) ถ้าเสายาว 6.00 m วิธีท า (ก) กรณีเสายาว L = 150 cm, K = 1 d L e = (1 150)/(6 2.54) = 9.84 12 (เสาส้ัน) F' // c = F // c = 90 kg/cm2 ดงัน้นักา ลงัในการรับน้า หนกัโดยปลอดภยัของเสา (P) = 90 (6 6 2.542 ) = 20,903.18 kg (ข) กรณีเสายาว L = 600 cm, K = 1 d L e = (1 600)/(6 2.54) = 39.37 > 12 (เสายาว) F' // c = 35d L F //. 1.33- e c = 35 39.37 90. 1.33- = 18.46 kg/cm2 ดงัน้นักา ลงัในการรับน้า หนกัโดยปลอดภยัของเสา (P) = 18.46 (6 6 2.542 ) = 4,287.48 kg ตัวอย่างที่ 4.4 จงออกแบบเสาไมต้นัเพื่อรับน้า หนัก 4,500 kg ความยาวเสา 3.00 m ปลายเสาท้งัสองขา้งเป็นแบบยึดหมุน กา หนดหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้110 kg/cm2 วิธีท า สมมุติ F // c = 70 kg/cm2 พ้ืนที่หนา้ตดัเสาที่ตอ้งการ A = 70 4,500 = 64.29 cm2

ลองเลือกเสาขนาด 4 4 (A = 4 4 2.542 = 103.23 cm2 ) d L e = (1 300)/(4 2.54) = 29.53 > 12 (เสายาว) < 50 ใช้ได้ F' // c = 35 29.53 110. 1.33- = 53.49 kg/cm2 P = 53.49 103.23 = 5,521.77 kg > 4,500 kg ใช้ได้ ดงัน้นั ใชเ้สาไมต้นัขนาด 4 4 4.3 การออกแบบเสาไม้ประกอบ (Built-up Column) เสาไมป้ระกอบ คือ เสาไมท้ ี่ประกอบข้ึนมาจากไมแ้ ปรรูปหลายๆชิ้น นา มายึด ติดกนัดว้ยอุปกรณ์ยดึเช่น กาว ตะปูสลกัเกลียว และอุปกรณ์ยึดไม้ เป็ นต้น ซึ่งเป็ นการ สามารถใชป้ระโยชน์ไดอ้ยา่งเตม็ที่เมื่อไม่สามารถหาเสาไมข้นาดใหญ่มาใชไ้ด้ท้งัน้ีวินิต ช่อวิเชียร (2542 : 59-60) กล่าววา่ เสาไมท้ ี่ไดจ้ะมีกา ลงัรับน้า หนกัไดสู้งกวา่กา ลงัรับ น้า หนกัของไมแ้ต่ละแผ่น เพราะขนาดของเสาไมป้ระกอบจะใหญ่ข้ึน ทา ให้ค่า d มีค่า มากข้ึน ส่งผลใหอ้ตัราส่วนของ L /d e ลดลง แต่อยา่งไรก็ตามเสาไม้ประกอบเมื่อเทียบ กับเสาไม้ตนัที่มีขนาดและความยาวเดียวกัน จะมีกา ลังรับน้ าหนักน้อยกว่าเสาไม้ตัน เพราะการยึดติดระหวา่งไมแ้ต่ละแผน่ดว้ยอุปกรณ์ยึดไมไ้ม่สามารถถ่ายแรงเฉือนที่เกิดข้ึน ระหวา่งหนา้ไมไ้ดเ้ตม็ที่ 4.3.1 เสาไม้ประกอบตัน เสาแบบน้ีประกอบข้ึนดว้ยไมห้ลายๆแผ่นมาวางเรียงกนั แลว้ยึดติดกนัดว้ยตะปู หรือสลักเกลียวตลอดความยาวเสา ดังแสดงในภาพที่ 4.6 ภาพที่ 4.6 เสาไม้ประกอบตัน ที่มา (รังษี นันทสาร, 2538, หน้า 34) (ก) (ข) (ค)

การคา นวณหากา ลงัรับน้า หนกัของเสาไมป้ระกอบตนั ในข้นัแรกให้ค านวณโดย คิดว่าเป็นเสาไมต้นัที่หน้าตดัและความยาวเดียวกนัก่อน จากน้นัจึงทา การลดค่าน้า หนัก บรรทุกปลอดภัยของเสาไม้ตันลง ซึ่งสามารถท าได้โดยการคูณด้วยตัวประกอบส าหรับเสา ประกอบตัน (F) มีค่าข้ึนกบัอตัราส่วนของความชะลูด ( e L /d) ของเสา ดังแสดงใน ตารางที่ 4.2 ก็จะไดก้า ลงัรับน้า หนกัของเสาไมป้ระกอบตนัที่หนา้ตดัดงักล่าว ท้งัน้ีตาราง ที่ 4.2 น้ี จะเป็นตารางที่ใชก้บั หน้าตัดแบบ (ข) และ (ค) ในภาพที่ 4.6 แต่ส าหรับหน้า ตัดแบบ (ก) ทนงศกัด์ิแสงวฒันะชยั (2539 : 72) กล่าววา่ ให้คิดเพียงครึ่ งเดียวของหน้า ตัดแบบ (ข) และ (ค) ตารางที่ 4.2 ตัวคูณประกอบส าหรับเสาไม้ประกอบตัน e L /d 6 10 14 18 22 26 F 0.82 0.77 0.71 0.65 0.74 0.82 หมายเหตุ : - ถ้า e L /d < 6 และ e L /d > 26 ใชค้่า F = 0.82 - ถา้ค่า e L /d ไม่ลงตวั ใหใ้ชค้่า F โดยวธิีเทียบสัดส่วนจากตารางที่ 4.2 ที่มา (มนัส อนุศิริ, 2542, หน้า 50) อนึ่ง ค่าที่ไดจากตารางที่ ้ 4.2 วินิต ช่อวิเชียร (2542 : 61) กล่าววา่เป็นค่าที่ได้ จากผลการทดลองที่ Forest Product Laboratory ประเทศสหรัฐอเมริกา ภายใต้เงื่อนไข ดงัน้ี ก. ไมท้ี่นา มาประกอบกนัตอ้งมีความกวา้งไม่เกิน 5 เท่าของความหนา ข. ใชต้ะปูตอกยดึและตอกทะลุจนถึงแผน่ที่สาม ค. ระยะห่างของตะปูตามความยาวเสาตอ้งไม่เกิน 6 เท่าของความหนา ไมแ้ผน่ ง. จ านวนตะปูต้องมากพอที่จะรับแรงเฉือนที่เกิดข้ึนในแต่ละหน้าของ ไม้ได้ ดงัน้นัสูตรที่ใชใ้นการคา นวณเสาไมป้ระกอบตนัหาไดจ้ากสูตรดงัน้ี P' = F P สมการที่ 4.11

เมื่อ P' = กา ลงัรับน้า หนกัปลอดภยัของเสาไมป้ระกอบตนั (kg) F = ตัวคูณประกอบส าหรับเสาไม้ประกอบตัน (ดูตารางที่ 4.2) P = กา ลงัรับน้า หนกัปลอดภยัของเสาไมต้นั (kg) 4.3.2 เสาไม้ประกบัพุก (Spaced Column) เสาไมป้ระกบัพุก คือ เสาไมท้ ี่ประกอบข้ึนจากไมแ้ปรรูปต้งัแต่ 2 แผ่นข้ึนไป นา มาประกอบขนานกนัตามความยาว โดยที่ไม้เสาแต่ละแผ่นอาจมีความหนาไม่เท่ากนั แต่ปกติแล้วนิยมใชค้วามหนาเท่ากนั และมีไมแ้ทรกหรือพุกคนั่อยูร่ะหวา่งแผน่ที่ปลายเสา (End Block) และที่ก่ึงกลางเสา (Spacer Block) โดยมีอุปกรณ์ยึดพุกไม้ไดแ้ก่แหวน และสลักเกลียว เป็ นต้น ดังแสดงในภาพที่ 4.7 ความหนาของพุกไมจ้ะตอ้งไม่นอ้ยกว่า ความหนาของไมเ้สาแต่ละแผน่ที่ประกอบกนั โครงสร้างลกัษณะน้ีพบวา่มีการนา ไปใชท้า เป็ นเสาไม้ของอาคาร หรือจันทันเอกในโครงหลังคาไม้ เป็ นต้น และท้งัน้ีส าหรับการ ออกแบบเสาไมป้ระกบัพุกน้ีจะตอ้งจดัระยะให้เป็นไปตามขอ้กา หนด คือ L/d 80 และ L2 /d 40 ด้วย ภาพที่ 4.7 เสาไมป้ระกบัพุก ที่มา (ทนงศกัด์ิแสงวฒันะชยั, 2539, หน้า 69) L 1 L 2 d L d W y y

เมื่อประกอบชิ้นส่วนเข้าด้วยกันแล้ว เสาไม้แต่ละต้นจะทา หน้าที่รับน้ าหนัก ร่วมกนัเสมือนหน่ึงเป็นเสาตน้เดียวกนั โดยมีกา ลงัรับน้า หนกับรรทุกไดม้ากกว่าผลรวม ของน้า หนกัที่จะรับไดจ้ากเสาไมแ้ต่ละแผน่ท้งัน้ีเนื่องมาจากการยึดตรึงแน่นตลอดความ กวา้งของไมเ้สาที่ปลายท้งัสองขา้งนนั่เอง ดว้ยเหตุผลน้ีเสาไมป้ระกบัพุกที่ปลายท้งัสอง ข้างถูกยึดแน่น (Fix-ended) จึงรับน้ าหนักบรรทุกได้มากกว่าที่ปลายท้ังสองข้าง เป็ นแบบยึดหมุนได้ (Pin-ended) โดยที่ระยะยึดปลายเสาจะเป็นตวักา หนดพฤติกรรมและ ความสามารถในการรับน้า หนักของเสาประเภทน้ี จึงสามารถแบ่งเสาประกับพุกออก เป็ น 2 ประเภท ตามสภาพการยึดปลาย คือ เสาประเภท ก. และ เสาประเภท ข. ท้งัน้ี สมาคมวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยฯ (2541 : 17, 21) จึงไดก้า หนดค่าหน่วยแรงอดั ขนานเส้ียนที่ยอมใหข้องเสาไมป้ระกบัพุกน้ีดงัน้ี 1. เมื่อ L/d F // 0.30E c จะไม่เกิดพฤติกรรมของเสาไมป้ระกบัพุก ดงัน้นั หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมใหค้ิดเหมือนเสาไมต้นัธรรมดา 2. เมื่อ L/d > F // 0.30E c จะเกิดพฤติกรรมของเสาไมป้ระกบัพุก และข้ึนกบั เงื่อนไขการยดึปลายดงัน้ี 2.1 เสาประกบัพุกประเภท ก. (เมื่อระยะยึดปลาย y L/20) A P = 2 (L /d) 0.75E สมการที่ 4.12 2.2 เสาประกบัพุกประเภท ข. (เมื่อระยะยึดปลายอยูใ่นช่วง L/20 < y L/10) A P = 2 (L /d) 0.90E สมการที่ 4.13

เมื่อในที่น้ี F // c = หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมใหข้องไม้ ที่เลือกใช้ (kg/cm2 ) A P = หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมใหข้อง เสาไมป้ระกบัพุก (kg/cm2 ) E = โมดูลสัยดืหยนุ่ของไม้(kg/cm2 ) L = ความยาวของเสาไมป้ระกบัพุก (cm) d = ความหนาน้อยที่สุดของไม้เสา (cm) หน่วยแรงอัดขนานเส้ียนที่ยอมให้ส าหรับเสาไม้ประกับพุกที่ค านวณได้ จากสมการที่ 4.12 และสมการที่ 4.13 จะตอ้งมีค่าไม่เกินหน่วยแรงต่างๆ ดงัน้ี (ณัฐวุฒิ อัศวสงคราม, วนัเฉลิม กรณ์เกษมและประกิจ เปรมธรรมกร. ม.ป.ป. : 3-15) (1) หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมใหส้า หรับไมท้ี่เลือกใช ้( F // c ) (2) หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมใหส้า หรับเสาตามสูตรของ NDS เมื่อ ใช้ความกว้างของไม้เสา (W) แทนความหนาของไม้เสา (d) ในสูตรดงัน้ี A P = 2 (L /W) 0.30E สมการที่ 4.14 เมื่อ W = ความกว้างของไม้เสา (cm) (แสดงในภาพที่ 4.7) ตัวอย่างที่ 4.5 เสาไม้ประกอบตันดังภาพดา้นล่าง ความยาวเสา 5.00 m และปลายเสา ไมท้ ้งัสองเป็นแบบยึดหมุน จงคา นวณหากา ลงัในการรับน้า หนักโดยปลอดภยัของเสา กา หนดหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้90 kg/cm2 2 4 2 2

วิธีท า หากา ลงัของเสาไมต้นัขนาด 6 6 d L e = (1 500)/(6 2.54) = 32.81 > 12 (เสายาว) F' // c = 35 32.81 90. 1.33- = 35.33 kg/cm2 P = 35.33 6 6 2.542 = 8,205.66 kg จากสูตร : P' = F P จากตารางที่ 4.2 เมื่อ d L e = 32.81 จะได้ F = 0.82 แสดงวา่เปอร์เซ็นตข์องเสาไมป้ระกอบตนัคิดเทียบจากเสาไมต้นั = 82 % P' = 0.82 8,205.66 = 6,728.64 kg ดงัน้นักา ลงัในการรับน้า หนกัโดยปลอดภยัของเสาไมป้ระกอบตนัเท่ากบั 6,728.64 kg ตัวอย่างที่ 4.6 จงออกแบบเสาไมป้ระกอบตนั ให้รับน้า หนกั 18,000 kg ความยาวของ เสา 4.50 m และปลายเสาไมท้ ้งัสองเป็นแบบยึดหมุน กา หนดหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ ยอมให้ 90 kg/cm2 วิธีท า สมมุติ F // c = 60 kg/cm2 พ้ืนที่หนา้ตดัเสาที่ตอ้งการ A = 60 18,000 = 300 cm2 ลองเลือกเสาขนาด 8 8 (A = 8 8 2.542 = 412.90 cm2 ) จากขนาดเสาไม้ตัน d L e = (1 450)/(8 2.54) = 22.15 > 12 (เสายาว) F' // c = 35 22.15 90. 1.33- = 62.74 kg/cm2 P = 62.74 412.90 = 25,905.35 kg จากตารางที่ 4.2 เมื่อ d L e = 22.15 จะได้ F = 0.743 P' = 0.743 25,905.35 = 19,247.68 kg > 18,000 kg ใช้ได้

ดงัน้นั ใชเ้สาขนาด 8 8 ท าเป็ นเสาไม้ประกอบตันดังภาพ ตัวอย่างที่ 4.7 จงออกแบบเสาไมป้ระกบัพุกให้รับน้า หนกั 5,000 kg ความยาวเสา 3.00 m กา หนดหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้ 90 kg/cm2 และค่าโมดูลสัยืดหยุน่ของ ไม้ 120,000 kg/cm2 วิธีท า สมมุติ F // c = 25 kg/cm2 พ้ืนที่หนา้ตดัเสาที่ตอ้งการ A = 25 5,000 = 200 cm2 ลองเลือกไมเ้สาโดยใชไ้มคู้่มีความหนาแผน่ละ 2 ความกวา้งของไมเ้สาแต่ละแผน่ที่ตอ้งการ = 2(2 2.54) 200 = 19.69 cm (ใช้ 8 ) ลองเลือกไม้เสา 2-2 8 L/d ของไมเ้สาแต่ละแผน่ = 300/(2 2.54) = 59.06 < 80 ใช้ได้ ตรวจสอบ F // 0.30E c = 90 0.30120,000 = 20.00 < L/d ดงัน้นัจะเกิดพฤติกรรมของเสาไมป้ระกบัพุก ออกแบบโดยเลือกเงื่อนไขการยึดปลายแบบ ก. : y = L/20 = 300/20 = 15 cm A P = 2 (L /d) 0.75E = 2 59.06 0.75120,000 = 25.80 kg/cm2 (*) 8 8 เสาไม้ 4 4 ไม้ 2 6 8 8 ไม้ 2 8 ไม้ 2 8 ไม้ 2 4 จ านวน 4 แผน่

หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมใหตามสูตรของ ้ NDS : A P = 2 (L /W) 0.30E = 2 [(300/(8 2.54)] 0.30 120,000 = 165.16 kg/cm2 จะเห็นวา่หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้ที่ได้จากการค านวณในสมการ (*) มี ค่านอ้ยกวา่หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมใหของไม้ที่ใช้ ้ คือ 90 kg/cm2 และหน่วยแรงอดั ขนานเส้ียนที่ยอมใหต้ามสูตรของ NDS คือ 165.16 kg/cm2 ฉะน้นัหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมใหข้องเสาไมป้ระกบัพุก ; A P = 25.80 kg/cm2 P = 25.80 [2 (2 8 2.542 )] = 5,326.44 kg > 5,000 kg ใช้ได้ ดงัน้นั ใช้ไม้ขนาด 2-2 8 ทา เสาไมป้ระกบัพุกดงัภาพ 0.15 m 3.00 m 1.50 m 1.50 m 0.15 m ไม้เสา 2-2 8 พุกกลางเสา 2 8 0.30 m พุกปลายเสา 2 8 0.30 m

4.4 สรุปเน ื้อหา ส่วนโครงสร้างไม้ที่รับแรงตามแนวแกน หมายถึง ส่วนโครงสร้างที่มีแรงกระทา ผ่านจุดศูนย์ถ่วงของหน้าตัดไปตลอดความยาวของโครงสร้าง จึงสามารถแบ่งส่วน โครงสร้างรับแรงตามแนวแกนออกเป็ น 2 ประเภท ตามลักษณะแรงที่มากระท า คือ ส่วนโครงสร้างรับแรงดึง และส่วนโครงสร้างรับแรงอัด ซ่ึงส่วนโครงสร้างท้ังสอง ประเภทน้ีมกัจะพบเห็นไดใ้นโครงสร้างหลงัคาไม้และเสาไม้เป็นตน้ ส าหรับการออกแบบโครงสร้างไม้รับแรงตามแนวแกน เพื่อให้สามารถต้านทาน ต่อแรงที่เกิดข้ึน จะใชห้ลกัการตามวิธีของ ASD กล่าวคือ หน่วยแรงที่เกิดข้ึนจริงมีค่าไม่ เกินกว่าหน่วยแรงที่ยอมให้โดยที่ส่วนโครงสร้างไมร้ับแรงดึงจะใช้หน่วยแรงดึงขนาน เส้ียน และส่วนโครงสร้างรับแรงอดัจะใช้หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนเป็นค่าพิจารณา สิ่งที่ จะตอ้งคา นึงในส่วนโครงสร้างรับแรงดึง คือ หน้าตดัวิกฤติตรงบริเวณรอยต่อ เพราะ บริเวณดงักล่าวน้ีทา ให้เน้ือที่หน้าตดัของไมท้ ี่ใช้ในการรับแรงดึงมีค่าลดลง จึงมีผลท าให้ กา ลงัของไมล้ดลงดว้ย ดงัน้นัจึงใชเ้น้ือที่หน้าตดัสุทธิของไมโ้ดยหักลบจากเน้ือที่หน้าตดั ของอุปกรณ์ยึดไม้ เป็ นตัวคิดหากา ลงัตา้นทานแรงดึงโดยปลอดภยัของไม้ ในส่วนของโครงสร้างรับแรงอดัเช่น เสาไม้เป็นตน้ซ่ึงเป็นโครงสร้างที่พบ เห็นไดโ้ดยทวั่ ไป กา ลงัในการรับน้า หนกัของเสาข้ึนกบัค่าอตัราส่วนความชะลูดของเสา (Slenderness Ratio) หากเสายิ่งมีความยาวมากเท่าไร กา ลงัในการรับน้า หนกัของเสาก็จะ ลดนอ้ยลง เพราะเสาจะมีโอกาสโก่งตวัทางดา้นขา้งมากข้ึน ดว้ยเหตุน้ีค่าอตัราส่วนความ ชะลูดจึงใชแ้บ่งประเภทของเสาไมอ้อกเป็น 2 ประเภท คือ เสาส้ัน (Short Column) และเสายาว (Long Column) และมีผลต่อค่าหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่จะใชอ้อกแบบ กล่าวคือ ส าหรับเสาส้ันไม่ตอ้งทา การลดค่าหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้ลง ให้ใช้ ค่าที่กา หนดตามประเภทไมแ้ลว้คูณกบัพ้ืนที่หนา้ตดัเสา จะไดค้ ่ากา ลงัในการรับน้า หนกั โดยปลอดภยัของเสาไม้แต่ถา้หากเป็นเสายาวจะตอ้งลดค่าหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอม ให้ลงก่อน จากน้ันจึงทา การหากา ลงัของเสาไมไ้ด้ท้งัน้ีหากพ้ืนที่หน้าตดัของเสาไม้มี ขนาดใหญ่มาก ไม่สามารถใช้ไมช้ิ้นเดียวทา เสาได้ให้พิจารณาเลือกใช้เสาไมป้ระกอบ เช่น เสาไมป้ระกอบตนัหรือเสาไมป้ระกบัพุกแทน เป็นตน้

แบบฝึ กหัดประจ าบท 1. จงหากา ลงัตา้นทานแรงดึงโดยปลอดภยัของท่อนไมเ้น้ือแข็งขนาด 2 6 เมื่อท า รอยต่อไมด้ว้ยสลกัเกลียวขนาดเส้นผ่านศูนยก์ลาง 16 mm กา หนดหน่วยแรงดึงขนาน เส้ียนที่ยอมให ้120 kg/cm2 2. จงออกแบบท่อนรับแรงดึง โดยใช้ไมเ้น้ือแข็งปานกลางซึ่ งมีแรงกระท าในแนวแกน 3,000 kg การต่อใชส้ลกัเกลียวขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลาง 12 mm มีกา ลงัตา้นทานใน แนวขนานเส้ียน 1,300 kg/ตัว กา หนดหน่วยแรงดึงขนานเส้ียนที่ยอมให ้100 kg/cm2 3. จงตรวจสอบวา่เสาไมตันขนาดหน้าตัด ้ 5 5 สูง 3.50 m จะสามารถรับน้า หนกั บรรทุกปลอดภยัไดเ้ท่าใด เมื่อกา หนดหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้120 kg/cm2 4. คานไมช้่วงเดียวรับน้า หนกับรรทุกดงัภาพดา้นล่าง ปลายคานไมท้ ้งัสองขา้งวางอยูบ่น เสาไมต้นักา หนดความยาวของเสาไม้ตัน 3.50 m และหน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้ 120 kg/cm2 จงออกแบบเพื่อหาขนาดของเสาดงัน้ี 500 kg W = 1,500 kg/m (รวมน้า หนกัคานไม) ้ 500 kg 1.50 m 1.50 m 5.00 m P P สลักเกลียว 2-Ø 16 mm ไม้ 2 6

(ก) ขนาดของเสาไม้ตัน (ข) ขนาดของเสาไม้ประกอบตัน 5. จงออกแบบเสาไมป้ระกบัพุกให้รับน้า หนกั 8,000 kg ความยาวเสา 3.50 m กา หนด หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้110 kg/cm2 และค่าโมดูลสัยืดหยุน่ของไม้180,000 kg/cm2

เอกสารอ้างอิง กวี หวังนิเวศน์กุล. (2553). การออกแบบโครงสร้างเหล็กและไม้เบื้องต้น. กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์หจก. รุ่งแสงการพิมพ.์ ณัฐวุฒิ อัศวสงคราม, วนัเฉลิม กรณ์เกษมและประกิจ เปรมธรรมกร. (ม.ป.ป.). การออกแบบโครงสร้างไม้และเหล็ก. กรุงเทพฯ : ภาควิชาวิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร. ทนงศกัด์ิแสงวฒันะชยั. (2539). การออกแบบโครงสร้างไม้และเหล็ก. พิมพค์ร้ังที่ 3. ขอนแก่น : คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวทิยาลยัขอนแก่น. นนทศาสตร์ เพชรอ าไพ. (ม.ป.ป.). ภาคปฏิบัติ เขียนแบบช่างก่อสร้าง. กรุงเทพฯ : บริษทั โรงพิมพม์ ิตรสัมพนัธ์กราฟฟิค จา กดั. มนัส อนุศิริ. (2542). การออกแบบโครงสร้างไม้และเหล็ก. พิมพค์ร้ังที่ 4. กรุงเทพฯ : ซีเอด็ยเูคชนั่ . รังษี นันทสาร. (2538). การออกแบบโครงสร้างไม้. พิมพค์ร้ังที่ 10. ขอนแก่น : คณะวศิวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลยัขอนแก่น. วนิิต ช่อวเิชียร. (2542). การออกแบบโครงสร้างไม้. กรุงเทพฯ : หา้งหุน้ ส่วนจา กดั ป. สัมพันธ์พาณิชย์. สมาคมวศิวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์. (2541). มาตรฐาน ส าหรับอาคารไม้ (คณะกรรมการสาขาวิศวกรรมโยธา 2515-16). กรุงเทพฯ.

แผนบริหารการสอนประจ าบทที่ 5 หัวข้อเนื้อหาประจ าบท บทที่ 5 รอยต่อโครงสร้างไม้ 6 คาบ 5.1 แรงต้านทานของอุปกรณ์ยึดไม้ 5.2 ตะปู (Nails and Spikes) 5.3 ตะปูควง (Wood Screw) 5.4 ตะปูเกลียว (Lag Screw) 5.5 สลักเกลียว (Bolt) 5.6 สรุปเน้ือหา แบบฝึ กหัดประจ าบท เอกสารอ้างอิง วตัถุประสงค ์ เชิงพฤติกรรม 1. เพื่อให้ผู้ศึกษามีความรู้และความเขา้ใจในคุณสมบตัิและคุณลกัษณะต่างๆของ อุปกรณ์ยึดไม้ชนิดต่างๆ 2. เพื่อให้ผู้ศึกษามีความรู้และความเข้าใจในหลักเกณฑ์การออกแบบอุปกรณ์ ยดึไมช้นิดต่างๆ 3. เพื่อให้ผู้ศึกษาสามารถวิเคราะห์หาค่าแรงตา้นทานโดยปลอดภยัของอุปกรณ์ ยดึไมช้นิดต่างๆไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 4. เพื่อให้ผู้ศึกษาสามารถค านวณออกแบบ เพื่อเลือกหาขนาดและจ านวนของ อุปกรณ์ยึดไม้พร้อมกบัจดัระยะเรียงของอุปกรณ์ยึดไมช้นิดต่างๆได้อย่างถูกตอ้งและ เหมาะสม วิธีสอนและกิจกรรมการเรียนการสอนประจ าบท 1. บรรยายประกอบแผน่ ใสตามหวัขอ้เน้ือหาประจา บท ในระหวา่งการบรรยาย ผู้สอนจะท าการซักถามความเข้าใจของผู้ศึกษาเป็ นระยะๆ และเปิ ดโอกาสให้ผู้ศึกษาได้ ซกัถามหากไม่เขา้ใจหรือมีความสงสัยตลอดการบรรยาย

2. ผูส้อนนา ตวัอย่างของอุปกรณ์ยึดรอยต่อชนิดต่างๆมาให้ผูศ้ึกษาได้เห็นจริง เพื่อให้ผู้ศึกษามีความรู้และความเข้าใจในคุณสมบตัิต่างๆของอุปกรณ์ยดึรอยต่อใหด้ียงิ่ข้ึน 3. ผู้สอนท าการสร้างโจทย์ปัญหาประจ าบท พร้อมท้งับรรยายวธิีการและเทคนิค ต่างๆในการแกโ้จทยป์ ัญหาแต่ละขอ้เพื่อให้ผูศ้ึกษาไดม้ีความรู้และความเขา้ใจในเน้ือหา และทฤษฎีที่มากยงิ่ข้ึน 4. ผสู้อนทา การสรุปเน้ือหาประจา บท และเปิ ดโอกาสให้ผู้ศึกษาได้ซักถาม 5. ผู้สอนมอบหมายงานให้ท าแบบฝึ กหัดประจ าบท สื่อการเรียนการสอน 1. เอกสารประกอบการสอน 2. แผน่ ใส 3. ตวัอยา่งอุปกรณ์ยดึรอยต่อชนิดต่างๆ 4. แบบฝึ กหัดประจ าบท การวัดและการประเมินผล การวัดผล 1. สังเกตพฤติกรรมในการเรียนและการมีส่วนร่วมของผศู้ึกษา 2. ความเป็ นระเบียบเรี ยบร้อยและความถูกต้องของแบบฝึ กหัด ประจ าบทที่มอบหมายให้ผู้ศึกษาท า การประเมินผล การประเมินผลเป็นคะแนนดิบเพื่อนา มารวมเป็นคะแนนระหวา่งภาค ดงัน้ี 1. ความสนใจและการมีส่วนร่วมในช้นัเรียน 5 คะแนน 2. แบบฝึ กหัดประจ าบท 5 คะแนน

บทที่ 5 รอยต่อโครงสร้างไม้ ในการออกแบบโครงสร้างไม้ ถึงแมว้า่ส่วนโครงสร้างหลกัต่างๆ เช่น คาน และ เสา เป็ นต้น จะได้รับการออกแบบให้สามารถตา้นทานแรงเนื่องจากน้า หนักบรรทุกที่ กระทา ได้อย่างปลอดภยัแล้วก็ตาม เมื่อน าไมม้าประกอบกันเป็นโครงสร้าง จา เป็นที่ จะต้องยึดไม้ด้วยอุปกรณ์ยึดไม้ต่างๆที่ตรงบริเวณรอยต่อน้ัน หากบริเวณรอยต่อไม่ สามารถรับแรงที่มากระท าไดห้รือมีความแข็งแรงไม่พอ โครงสร้างก็อาจเกิดการวิบตัิลง ได้ ดังน้ันการออกแบบที่ดีจึงต้องคา นึงถึงความแข็งแรงของรอยต่อควบคู่ไปกับการ เลือกใช้ขนาดของไม้ที่เหมาะสมด้วย ส าหรับรอยต่อของไมดังแสดงในภาพที่ ้ 5.1 จะถูก ยึดด้วยอุปกรณ์ยึดไม้ (Timber Fasteners) มีอยูหลายชนิดและหลายรูปแบบ ่ ไดแ้ก่ ตะปู ตะปูควง ตะปูเกลียว สลกัไม่มีเกลียว สลักเกลียว และแหวนยึดแบบวงแหวนผา่ ซึ่งบาง ชนิดก็ยงัไดร้ับความนิยมใชก้นัอย ู่และบางชนิดไม่ไดร้ับความนิยมหรือไดเ้ลิกใชไ้ปแลว้ (ก) รอยต่อไม้ (ข) รอยต่อในโครงหลังคา (ค) รอยต่อระหวา่งคานกบัเสา (ง) รอยต่อในคานประกอบ ภาพที่ 5.1 ลกัษณะของรอยต่อในโครงสร้างไม้ ที่มา (ณัฐวุฒิ อัศวสงคราม, วนัเฉลิม กรณ์เกษมและประกิจ เปรมธรรมกร, ม.ป.ป., หน้า 5-1)

5.1 แรงต้านทานของอปุกรณ ์ ยดึไม้ อุปกรณ์ยึดไมส้ามารถตา้นทานต่อแรงได้2 ลักษณะ คือ พวกที่สามารถต้านทาน แรงถอน (Holding Power หรือ Withdrawal Resistance) และต้านทานแรงเฉือนทาง ด้านข้าง (Lateral Shear Resistance) ดว้ยกนัท้งัสองอยา่ง ไดแ้ก่ตะปูตะปูควง และ ตะปูเกลียว ส่วนพวกที่สามารถตา้นทานแรงเฉือนทางดา้นขา้งไดเ้พียงอย่างเดียว ไดแ้ก่ สลกัเกลียว และแหวนยึดไมแ้บบต่างๆ ท้งัน้ีกา ลงัตา้นทานของอุปกรณ์ยึดไมด้งักล่าว ขา้งตน้จะมากหรือน้อยข้ึนกบัวิธีในการยึดตรึงของอุปกรณ์ยึดไมก้บั ไมท้ ี่ถูกยึดหรือองค์ อาคารเอก (Main Member) ดังแสดงในภาพที่ 5.2 นอกจากน้ียงัข้ึนอยูก่บัชนิดของไม้ และความยาวของอุปกรณ์ยึดไมท้ ี่ฝังลงไปในไมด้ว้ย ซ่ึงรายละเอียดต่างๆของอุปกรณ์ยึด ไม้จะขอกล่าวในหวัขอ้ถดัไป ภาพที่ 5.2 แรงต้านทานของอุปกรณ์ยึดไม้ ที่มา (กวี หวังนิเวศน์กุล, 2553, หน้า 354)

5.2 ตะปู (Nails and Spikes) ตะปูตอกไมท้ ี่ใช้ในงานก่อสร้างทวั่ ไปมีท้งัตะปูผอมและตะปูอว้น สามารถแบ่ง ออกไดห้ลายชนิดตามลกัษณะปลายและกา้นดงัแสดงในภาพที่ 5.3 ซ่ึงตะปูแต่ละชนิดก็จะ มีกา ลงัตา้นทานแรงและลกัษณะการใชง้านที่แตกต่างกนัออกไป ภาพที่ 5.3 ลกัษณะของตะปูแบบต่างๆ ที่มา (รังษี นันทสาร, 2538, หน้า 46) วินิต ช่อวิเชียร (2542 : 127) กล่าววา่ตามปกติทวั่ๆไปตะปูที่มีปลายแหลมจะมี แรงตา้นทานการยดึถอนมากกวา่ตะปูธรรมดา แต่ถา้นา ตะปูปลายแหลมมาตอกกบัไมช้นิด ที่ปริแตกไดง้่าย ตะปูปลายแหลมจะช่วยเร่งการปริแยกให้เร็วข้ึน ซ่ึงทา ให้กา ลงัตา้นทาน ต่อแรงยดึถอนมีค่านอ้ยลง สา หรับตะปูปลายทื่อหรือปลายตดัจะช่วยลดการปริแยก แต่จะ ทา ลายเน้ือไมเ้มื่อตอกตะปูเขา้ไป เหตุน้ีจึงทา ให้ตะปูปลายทื่อมีกา ลงัตา้นทานต่อแรงยึด ถอนนอ้ยกวา่ตะปูแบบธรรมดาทวั่ ไป ส าหรับประเทศไทยจะนิยมเรียกขนาดของตะปูตามความยาวที่เป็นนิ้ว เช่น ตะปู 2 นิ้ว เป็ นต้น จะหมายถึง ตะปูที่มีกา้นหรือแกนยาว 2 นิ้ว สา หรับตะปูที่มีขายอยูท่วั่ ไป

ตามทอ้งตลาดจะมีขนาดความยาวต้งัแต่ 1 , 2 1 1 , 2 , 2 1 2 , 3 , 4 , 5 และ 6 ท้งัน้ีขนาดของตะปูตามมาตรฐานของวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยฯ ได้เสนอไว้ ดังแสดงในตารางที่ 5.1 ดงัน้ี ตารางที่ 5.1 ขนาดมาตรฐานของตะปูตามมาตรฐาน ว.ส.ท. ที่มา (วนิิต ช่อวเิชียร, 2542, หน้า 128) จากตารางที่ 5.1 คา วา่ “เพนนี” (Penny Designation) หมายถึง ขนาดน้า หนกั ท้งัหมดของตะปูจ านวน 1,000 ตัว โดยมีหน่วยเป็นปอนด์เช่น ตะปูขนาด 20 เพนนี (20d) เป็ นต้น หมายถึง ตะปูหนัก 20 ปอนด์/1,000 ตัว 5.2.1 กา ลงัต้านทานแรงของตะปู ตะปูจะมีกา ลงัตา้นทานแรง 2 อยา่ง คือ กา ลงัตา้นทานต่อแรงถอน และกา ลงั ตา้นทานต่อแรงเฉือนทางดา้นขา้ง ซ่ึงมีค่าข้ึนอยูก่บั ปัจจยัต่างๆ เช่น ชนิดและคุณภาพไม ้ ความช้ืนในเน้ือไม ้ระยะห่างจากขอบไม้ ระยะฝังยึดในเน้ือไม้ทิศทางการตอกตะปูเมื่อ เทียบกบัเส้ียนไม้เช่น ตอกแทรกระหวา่งเส้ียน ตอกขนานเส้ียน ตอกต้งัฉากเส้ียน หรือ ตอกที่ปลายไม้ และตา แหน่งตอกอยใู่กลห้รือไกลจากตา หนิไม ้เป็ นต้น สูตรส าหรับการหากา ลงัตา้นทานแรงที่ปลอดภยัของตะปูคิดจากสัดส่วนความ ปลอดภยัเท่ากบั 6 จากแรงประลยัเนื่องจากไม่สามารถควบคุมปัจจยัต่างๆขา้งตน้ ได้ ทวั่ถึง และมีสูตรดงัน้ี

1. กา ลงัตา้นทานต่อแรงถอน ในแนวต้งัฉากเส้ียนไม้ P = 95G D 5/2 สมการที่ 5.1 ในแนวขนานเส้ียนไม้ P = (95G D) 3 2 5/2 สมการที่ 5.2 เมื่อ P = กา ลงัตา้นทานแรงถอนที่ปลอดภยัของตะปู1 ตัว (kg ต่อระยะที่ตะปูฝังในเน้ือไม้1 cm) G = ความถ่วงจา เพาะของไม้ D = ขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางของตะปู (cm) 2. กา ลงัตา้นทานต่อแรงเฉือนดา้นขา้ง ในแนวขนานเส้ียนไม้ P = 3/2 1 K D สมการที่ 5.3 ในแนวต้งัฉากเส้ียนไม้ P = (K D ) 3 2 3/2 1 สมการที่ 5.4 เมื่อ P = กา ลงัตา้นทานแรงเฉือนดา้นขา้งที่ปลอดภยัของตะปู 1 ตัว (kg) 1 K = ค่าคงที่ข้ึนกบัชนิดของไม้ = 296, 255, 229, 121 ส าหรับไมท้ี่มีความถ่วงจา เพาะ 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 ตามล าดับ D = ขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางของตะปู (cm) 5.2.2 ข้อกา หนดทวั่ไปในการใช้ตะปู 1. การตอกตะปูเพื่อยึดรอยต่อทา ไดท้ ้งัวิธีตอกยึดโดยไม่มีรูเจาะนา หรือ มีรูเจาะน า ขนาดของรูเจาะน า 75 % ของขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางตะปูส าหรับไม้ เน้ืออ่อน และ 90 % ของขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางตะปูสา หรับไมเ้น้ือแขง็

2. ระยะฝังยดึของตะปูในเน้ือไม้ 2.1 ไมเ้น้ืออ่อน : 2/3 ของความยาวตะปู 2.2 ไมเ้น้ือแขง็ : 1/2 ของความยาวตะปู 5.2.3 การจัดระยะของตะปู เพื่อใหก้ารยดึกนัของจุดต่อมีการยดึเหนี่ยวกนัที่ดีและไม่ทา ใหไ้มเ้กิดปริแตกก่อน ปกติ จะต้องจัดระยะจากขอบไม้ (edge distance) ระยะจากปลายไม้ (end distance) ระยะระหวา่งแถวที่ต้งัฉากกบัแนวแรง (gage) และระยะระหวา่งศูนยก์ลางที่ขนานกบั แนวแรง (spacing) ของตะปูให้พอเหมาะดังแสดงในภาพที่ 5.4 ดงัน้ี ภาพที่ 5.4 การจัดระยะที่เหมาะสมส าหรับตะปูและตะปูควง ที่มา (วนิิต ช่อวเิชียร, 2542, หน้า 130)

ตัวอย่างที่ 5.1 จงออกแบบรอยต่อด้วยตะปูระหว่างแผ่นประกบัขา้งขนาด 2 10 กบัไมช้ิ้นส่วนหลกั (Main Member) ขนาด 6 6 ดังภาพ เพื่อรับแรงถอน 800 kg กา หนดความถ่วงจา เพาะของไมช้ิ้นส่วนหลกัเท่ากบั 0.80 วิธีท า ส าหรับไมท้ ี่มีความถ่วงจา เพาะ = 0.80 จดัเป็นไมเ้น้ือแข็ง ดงัน้นัระยะฝังของตะปู 1/2 เท่าของความยาวตะปู ลองเลือกตะปู 40d (D = 5.72 mm, ความยาว 5 ) ระยะฝังตะปู = 5 -2 = 3 (1/2) 5 = 2.5 ใช้ได้ กา ลงัตา้นทานแรงถอนของตะปู : P = 95G D 5/2 = 95(0.80 )(0.572) 5/2 = 31.11 kg /ระยะฝัง 1 cm ฉะน้นักา ลงัตา้นทานแรงถอน = 31.11 (3 2.54) = 237.06 kg ต้องใช้ตะปู = 800/237.06 = 3.37 ตัว = ใช้ 4 ตัว จัดระยะของตะปู : ระยะขอบ = 5D = 5(0.572) = 2.86 ใช้ 4 cm ระยะระหวา่งแถว = 10D = 10(0.572) = 5.72 ใช้ 7 cm รูปด้านบน 800 kg รูปต้ัง ไม้ 6 6 ไม้ 6 6 (Main Member) ไม้ 2 10 ไม้ 2 10

ดงัน้นั ใชต้ะปู 5 จ านวน 4 ตัว จัดระยะดังภาพ ตัวอย่างที่ 5.2 จงออกแบบรอยต่อทาบระหว่างไม้ขนาด 6 2 1 1 กับไม้ขนาด 2 6 (Main Member) ด้วยตะปูเพื่อรับแรงดึง 450 kg กา หนดความถ่วงจา เพาะของ ไมช้ิ้นส่วนหลกัเท่ากบั 0.60 ไม้ 6 2 1 1 ไม้ 2 6 รูปด้านบน 450 kg 450 kg ไม้ 6 2 1 1 ไม้ 2 6 (Main Member) รูปต้ัง 4 7 4 cm ไม้ 6 6 ไม้ 2 10 5 cm 5 cm 15 cm

วิธีท า ส าหรับไมท้ ี่มีความถ่วงจะเพาะ = 0.60 จดัเป็นไมเ้น้ืออ่อน ดงัน้นัระยะฝังของตะปู 2/3 เท่าของความยาวตะปู ลองเลือกตะปู 20d (D = 4.88 mm, ความยาว 4 ) ระยะฝังตะปู = 4 -1.5 = 2.5 (2/3) 3 = 2 ใช้ได้ กา ลงัตา้นทานแรงเฉือนดา้นขา้งของตะปู : P = (K D ) 3 2 3/2 1 = (121 0.488 ) 3 2 3/2 = 27.50 kg/ 1 ตัว ต้องใช้ตะปู = 450/27.50 = 16.36 ตัว = ใช้ 18 ตัว ดงัน้นั ใชต้ะปู 4 จ านวน 18 ตัว จัดระยะดังภาพ 5.3 ตะปูควง (Wood Screw) ตะปูควงเป็ นวัสดุยึดไมท้ ี่ทา ให้ไมม้ีความแข็งแรงสูงไม่หลุดหรือถอนได้ง่าย ที่ กา้นของตะปูชนิดน้ีจะเป็ นเกลียวและเรียวแหลมไปที่ปลาย ส่วนหัวจะมีลกัษณะเป็นหัว เรียบ หัวกลม หรือหัวนูน และมีร่องผา่หรือแฉกที่หวัตะปูเกลียวส าหรับใชไ้ขควงขนัเขา้ หรือคลายออกเพื่อการประกอบหรือถอดชิ้นงานดังแสดงในภาพที่ 5.5 และขนาดของตะปู ควงจะบอกเป็ นเกจ (gage) โดยมีความยาวต้งัแต่ 2 1 ถึง 3 ดังแสดงในตารางที่ 5.2 ไม้ 6 2 1 1 ไม้ 2 6 7 @ 10 cm = 70 cm 2.5 cm 2.5 cm 5 cm 5 cm

ภาพที่ 5.5 ลักษณะของตะปูควงแบบต่างๆ ที่มา (วนิิต ช่อวเิชียร, 2542, หน้า 135) ตารางที่ 5.2 ขนาดต่างๆของตะปูควง ที่มา (วนิิต ช่อวเิชียร, 2542, หน้า 135) 5.3.1 กา ลงัต้านทานแรงของตะปูควง ความตา้นทานของตะปูควงมีท้งักา ลงัตา้นทานต่อแรงถอนและกา ลงัตา้นทานต่อ แรงเฉือนทางด้านข้าง ซ่ึงมีค่าข้ึนอยู่กบั ปัจจยัต่างๆเช่นเดียวกับตะปูดังที่ได้กล่าวแล้ว ข้างต้น สูตรสา หรับการหากา ลงัตา้นทานแรงที่ปลอดภยัของตะปูควงมีดงัน้ี

1. กา ลงัตา้นทานต่อแรงถอน ในแนวต้งัฉากเส้ียนไม้ P = 200G D 2 สมการที่ 5.5 ในแนวขนานเส้ียนไม ้P = 75 % ของค่าไดจ้ากสมการที่ 5.5 สมการที่ 5.6 เมื่อ P = กา ลงัตา้นทานแรงถอนที่ปลอดภยัของตะปูควง 1 ตัว (kg ต่อระยะที่เกลียวของตะปูควงฝังในเน้ือไม้1 cm) G = ความถ่วงจา เพาะของไม้ D = ขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางของตะปูควง (cm) 2. กา ลงัตา้นทานต่อแรงเฉือนดา้นขา้ง ในแนวขนานเส้ียนไม้ P = 2 2 K D สมการที่ 5.7 ในแนวต้งัฉากเส้ียนไม้ P = (K D ) 3 2 2 2 สมการที่ 5.8 เมื่อ P = กา ลงัตา้นทานแรงเฉือนดา้นขา้งที่ปลอดภยัของตะปูควง 1 ตัว (kg) 2 K = ค่าคงที่ข้ึนกบัชนิดของไม้ = 337, 278, 228, 177 สา หรับไมท้ี่มีความถ่วงจา เพาะ 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 ตามล าดับ (ดูจากตารางที่ 5.2) D = ขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางของตะปูควง (cm) 5.3.2 ข้อกา หนดทวั่ไปในการใช้ตะปูควง 1. ขนาดของรูเจาะน าเพื่อขันตะปูควง 1.1 ไมเ้น้ืออ่อน : 75 % ของ Ø ตะปูควง 1.2 ไมเ้น้ือแขง็ : 90 % ของ Ø ตะปูควง 2. ระยะฝังยดึของตะปูควงในเน้ือไม้

2.1 2/3 ของความยาวตะปูควง 2.2 7 Ø ตะปูควง 5.3.3 การจัดระยะของตะปูควง เพื่อใหก้ารยดึกนัของจุดต่อมีการยดึเหนี่ยวกนัที่ดีและไม่ทา ใหไ้มเ้กิดปริแตกก่อน ปกติ จะต้องจัดระยะจากขอบไม้ (edge distance) ระยะจากปลายไม้ (end distance) ระยะระหวา่งแถวที่ต้งัฉากกบัแนวแรง (gage) และระยะระหวา่งศูนยก์ลางที่ขนานกบัแนว แรง (spacing) ของตะปูควงให้พอเหมาะ โดยใช้เกณฑ์เหมือนกบัการจดัระยะของตะปู ดังแสดงในภาพที่ 5.4 ที่ไดก้ล่าวไวแ้ลว้ในขา้งตน้ ตัวอย่างที่ 5.3 จงหากา ลงัตา้นทานแรงถอนโดยปลอดภยัของตะปูควงขนาด (เกจ) 12 ยาว 3 เมื่อใช้ยึดตรึงกบัไมช้ิ้นส่วนหลกัที่มีความถ่วงจา เพาะเท่ากบั 0.80 วิธีท า ตะปูควงเกจ 12 มี D = 0.216 นิ้ว = 0.549 cm กา ลงัตา้นทานต่อแรงถอนโดยปลอดภยั : P = 200G D 2 = 200(0.80)2 (0.549) = 70.27 kg/ระยะฝัง 1 cm ถา้ตะปูเกลียวฝังลึกในเน้ือไม้ = 2/3 ความยาวตะปูควง= (2/3)(3) = 2 กา ลงัตา้นทานแรงถอนโดยปลอดภยัของตะปูควง = 70.27(2 2.54) = 356.97 kg/ตัว P ไม้ 2 6 (Main Member) ไม้ 6 2 1

ตัวอย่างที่ 5.4 จงหากา ลังต้านทานแรงเฉือนทางด้านข้างโดยปลอดภัยของตะปูควง ขนาด (เกจ) 12 ยาว 3 เมื่อใชย้ึดตรึงกบัไมช้ิ้นส่วนหลกัที่มีความถ่วงจา เพาะเท่ากบั 0.80 วิธีท า ตะปูควง เกจ 12 มี D = 0.216 นิ้ว = 0.549 cm กา ลงัตา้นทานแรงเฉือนทางดา้นขา้งโดยปลอดภัย : P = 2 2 K D = (278)(0.549)2 = 83.79 kg/ตัว 5.4 ตะปูเกลยีว (Lag Screw) ตะปูเกลียวหรืออาจมีชื่อเรียกวา่ “สลกัเกลียวปลายปล่อย” (Lag Bolt) ดังแสดง ในภาพที่ 5.6 ลักษณะจะคลา้ยกบัตะปูควงแต่จะมีขนาดใหญ่กวา่ จึงมีกา ลงต้านทานแรง ั สูงกวา่ตะปูควง ส่วนหัวของตะปูเกลียวจะเป็ นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือหกเหลี่ยม ส าหรับ ให้ประแจขันยึดตะปูเกลียวเขา้กบัไม้ส าหรับขนาดและลกัษณะต่างๆของตะปูเกลียวแสดง ได้ในตารางที่ 5.3 และตารางที่ 5.4 ดังน้ี ภาพที่ 5.6 ตะปูเกลียวหรือสลักเกลียวปลายปล่อย ที่มา (วนิิต ช่อวเิชียร, 2542, หน้า 138) ไม้ 6 2 1 ไม้ 2 6 (Main Member) P P