ตารางที่ 5.3 ขนาดมาตรฐานของตะปูเกลียว (นิ้ว) ที่มา (วนิิต ช่อวเิชียร, 2542, หน้า 138) ตารางที่ 5.4 ความยาวส่วนกา้นของตะปูเกลียว (นิ้ว) ที่มา (วนิิต ช่อวเิชียร, 2542, หน้า 139) 5.4.1 กา ลงัต้านทานแรงของตะปูเกลยีว ความตา้นทานของตะปูเกลียวมีท้งักา ลงัตา้นทานต่อแรงถอนและกา ลงัตา้นทานต่อ แรงเฉือนทางด้านข้าง ซ่ึงมีค่าข้ึนอยู่กบั ปัจจยัต่างๆเช่นเดียวกบัตะปูหรือตะปูควงดงัที่ได้
กล่าวแลว้ขา้งตน้ สูตรสา หรับการหากา ลงัตา้นทานแรงที่ปลอดภยัของตะปูเกลียวหรือสลัก เกลียวปลายปล่อยมีดงัน้ี 1. กา ลงัตา้นทานต่อแรงถอน ในแนวต้งัฉากเส้ียนไม้ P = 3/2 3/4 160G D สมการที่ 5.9 ในแนวขนานเส้ียนไม้ P = 0.75(160G D ) 3/2 3/4 สมการที่ 5.10 เมื่อ P = กา ลงัตา้นทานแรงถอนที่ปลอดภยัของตะปูเกลียวหรือ สลกัเกลียวปลายปล่อย 1 ตัว (kg ต่อระยะที่ตะปู เกลียวหรือสลกัเกลียวปลายปล่อยฝังในเน้ือไม้1 cm ระยะฝังคิดจากระยะฝังส่วนเกลียวไม่นบัรวมความยาว ที่ปลายของส่วนเกลียวที่เรียวแหลม ; E) G = ความถ่วงจา เพาะของไม้ D = ขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางของตะปูเกลียวหรือสลักเกลียว ปลายปล่อย (cm) 2. กา ลงัตา้นทานต่อแรงเฉือนดา้นขา้ง (ระนาบเดียว) ในแนวขนานเส้ียนไม้ P = 2 3 K D สมการที่ 5.11 ในแนวต้งัฉากเส้ียนไม้ P = 2 3 FK D สมการที่ 5.12 ในแนวต้งัฉากที่ปลายเส้ียน P = 2 3 FK D 3 2 สมการที่ 5.13 เมื่อ P = กา ลงัตา้นทานแรงเฉือนดา้นขา้งที่ปลอดภยัของ ตะปูเกลียวหรือสลกัเกลียวปลายปล่อย 1 ตัว (kg) 3 K = ค่าคงที่ข้ึนกบัชนิดของไม้
= 186, 161, 144, 127 สา หรับไมท้ี่มีความถ่วงจา เพาะ 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 ตามล าดับ F = ตวัคูณส่วนลด ดูไดจ้ากตารางที่ 5.5 D = ขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางของตะปูเกลียวหรือสลกัเกลียว ปลายปล่อย (cm) ตารางที่ 5.5 ตวัคูณส่วนลด ขนาดเส้นผา่น ศูนย์กลาง ตะปูเกลียว (นิ้ว) 16 3 4 1 16 5 8 3 16 7 2 1 8 5 4 3 8 7 1 ส่วนลด 1.0 0.97 0.85 0.76 0.71 0.65 0.60 0.55 0.52 0.50 ที่มา (ณัฐวุฒิ อัศวสงคราม, วนัเฉลิม กรณ์เกษมและประกิจ เปรมธรรมกร, ม.ป.ป., หน้า 5-23) 5.4.2 ข้อกา หนดทวั่ไปในการใช้ตะปูเกลียว 1. ขนาดของรูเจาะน าเพื่อขันตะปูเกลียว 1.1 รูเจาะน าส าหรับส่วนก้านจะตอ้งมีขนาดเท่ากบขนาดของั กา้น หรืออาจใหญ่กวา่แต่ไม่เกิน 1/16 นิ้ว 1.2 รูเจาะสา หรับส่วนเกลียว - ส าหรับไมท้ ี่มีความถ่วงจา เพาะ 0.90 : อยูร่ะหวา่ง ร้อยละ 65 ถึง 85 ของ Ø ส่วนกา้น - ส าหรับไมท้ ี่มีความถ่วงจา เพาะ 0.80 : อยูร่ะหวา่ง ร้อยละ 60 ถึง 75 ของ Ø ส่วนกา้น - ส าหรับไมท้ ี่มีความถ่วงจา เพาะ 0.70 - 0.60 : อยู่ ระหวา่งร้อยละ 40 ถึง 70 ของ Ø ส่วนกา้น 2. ระยะฝังยึดของตะปูเกลียวในเน้ือไม้ 2.1 สา หรับไมท้ี่มีความถ่วงจา เพาะ 0.90 : 7 Ø ส่วนกา้น 2.2 ส าหรับไมท้ี่มีความถ่วงจา เพาะ 0.80 : 8 Ø ส่วนกา้น
2.3 ส าหรับไมท้ ี่มีความถ่วงจา เพาะ 0.70 – 0.60 : 10 Ø ส่วนกา้น 5.4.3 การจัดระยะของตะปูเกลยีว ระยะการจัดตะปูเกลียวที่เหมาะสมมีดงัน้ี 1. ระยะห่างระหวา่งศูนยก์ลางของตะปูเกลียว 4 Ø ตะปูเกลียว 2. ระยะจากปลายไม้ 7 Ø ตะปูเกลียว เมื่อรับแรงดึง 3. ระยะจากปลายไม้ 4 Ø ตะปูเกลียว เมื่อรับแรงอัด 4. ระยะจากขอบไม้ 1.5 Ø ตะปูเกลียว เมื่อรับแรงขนานเส้ียน 5. ระยะจากขอบไม้ 4 Ø ตะปูเกลียว เมื่อรับแรงต้งัฉากเส้ียน ตัวอย่างที่ 5.5 จงหาจ านวนตะปูเกลียวเพื่อใช้ยึดระหวา่งแผน่ ไม้ขนาด 2 6 กบัไม้ ชิ้นส่วนหลก ั (Main Member) ขนาด 6 6 ดังภาพดา้นล่าง เพื่อรับแรงถอน 650 kg กา หนดความถ่วงจา เพาะของไมช้ิ้นส่วนหลกัเท่ากบั 0.80 วิธีท า สา หรับไมท้ี่มีความถ่วงจ าเพาะ 0.80 ระยะฝังของตะปูเกลียว = 8 16 5 2.54 = 6.35 cm ความยาวของตะปูเกลียวที่ต้องการ = 6.35 + (2 2.54) = 11.43 cm ลองเลือกตะปูเกลียวขนาด Ø 16 5 (0.79 cm) ความยาว 5 ระยะส่วนเกลียว จากตารางที่ 5.4 = 5 -2 = 3 2.54 650 kg ไม้ 2 6 ไม้ 6 6 (Main Member)
= 7.62 cm > 6.35 cm ใช้ได้ กา ลงัตา้นทานแรงถอนของตะปูเกลียว : P = 0.75(160G D ) 3/2 3/4 = 0.75(160 3/2 3/4 0.80 0.79 ) = 71.95 kg/ระยะฝัง 1 cm กา ลงัตา้นทานแรงถอนของตะปูเกลียว = 71.95 7.62 = 548.26 kg ต้องใช้ตะปูเกลียว = 650/548.26 = 1.19 ตัว ใช้ = 2 ตัว ดงัน้นั ใชต้ะปูเกลียว Ø 16 5 จ านวน 2 ตัว 5.5 สลักเกลียว (Bolt) สลกัเกลียวเป็นอุปกรณ์ยึดไมท้ ี่นิยมใช้กันมากส าหรับโครงสร้างไม ้เนื่องจาก สามารถรับกา ลงัแรงเฉือนด้านขา้งได้สูง และสะดวกต่อการประกอบและร้ือถอน แต่ อย่างไรก็ตามเราไม่ใชส้ลกัเกลียวเพื่อรับแรงถอน สลักเกลียวที่ใช้มีท้งัชนิดแบบหัวกลม หัวสี่เหลี่ยมจัตุรัส หรือหัวหกเหลี่ยม โดยใช้ร่วมกบัแหวนรองไม้ดังแสดงในภาพที่ 5.7 แลว้ใชป้ระแจทา การขนัน๊อตเพื่อยึดไมใ้ห้แน่น ขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางของสลกัเกลียวที่ ใช้มีต้งัแต่ขนาด 4 1 ไปจนถึง 2 1 1 ความยาวมีหลายขนาดเลือกใช้ตามความเหมาะสม ท้งัน้ีขอยกตวัอยา่งขนาดทวั่ ไปของสลกัเกลียวแบบหวัหกเหลี่ยมซ่ึงสามารถดูไดจ้ากตาราง ที่ 5.6 (ก) สลักเกลียวหัวกลม (ข) สลักเกลียวหัวเหลี่ยม ภาพที่ 5.7 ลักษณะของสลักเกลียว ที่มา (กวี หวังนิเวศน์กุล, 2553, หน้า 371) และ (ทนงศกัด์ิแสงวฒันะชยั, 2539, หน้า 84)
ตารางที่ 5.6 ขนาดของสลักเกลียวแบบหัวหกเหลี่ยม (Black Heagon Bolts) เส้นผา่นศูนยก์ลาง ความยาวที่มีการผลิต (ไม่รวมหวั), ซม. นิ้ว ซม. 1/4 0.64 2.5, 3.2, 3.8, 4.5, 5.1, 6.4, 7.6, 8.9, 10.2, 11.4, 12.7, 13.9, 15.2 5/16 0.79 2.5, 3.2, 3.8, 4.5, 5.1, 6.4, 7.6, 8.9, 10.2, 11.4, 12.7, 13.9, 15.2 3/8 0.95 2.5, 3.2, 3.8, 4.5, 5.1, 6.4, 7.6, 8.9, 10.2, 11.4, 12.7, 13.9, 15.2 7/16 1.11 2.5, 3.2, 3.8, 4.5, 5.1, 6.4, 7.6, 8.9, 10.2, 11.4, 12.7, 13.9, 15.2 1/2 1.27 5.1, 6.4, 7.6, 8.9, 10.2, 11.4, 12.7, 13.9, 15.2, 16.5, 17.8, 19.1, 20.3, 21.6, 22.9, 24.1, 25.4, 26.7, 27.9, 29.2, 30.5 5/8 1.59 5.1, 6.4, 7.6, 8.9, 10.2, 11.4, 12.7, 13.9, 15.2, 16.5, 17.8, 19.1, 20.3, 21.6, 22.9, 24.1, 25.4, 26.7, 27.9, 29.2, 30.5 3/4 1.91 7.6, 8.9, 10.2, 11.4, 12.7, 13.9, 15.2, 16.5, 17.8, 19.1, 20.3, 21.6, 22.9, 24.1, 25.4, 26.7, 27.9, 29.2, 30.5 7/8 2.22 7.6, 8.9, 10.2, 11.4, 12.7, 13.9, 15.2, 16.5, 17.8, 19.1, 20.3, 21.6, 22.9, 24.1, 25.4, 26.7, 27.9, 29.2, 30.5 1 2.54 7.6, 8.9, 10.2, 11.4, 12.7, 13.9, 15.2, 16.5, 17.8, 19.1, 20.3, 21.6, 22.9, 24.1, 25.4, 26.7, 27.9, 29.2, 30.5 1 1/8 2.86 8.9, 10.2, 11.4, 12.7, 13.9, 15.2, 16.5, 17.8, 19.1, 20.3, 21.6, 22.9, 24.1, 25.4, 26.7, 27.9, 29.2, 30.5 1 1/4 3.18 10.2, 11.4, 12.7, 13.9, 15.2, 16.5, 17.8, 19.1, 20.3, 21.6, 22.9, 24.1, 25.4, 26.7, 27.9, 29.2, 30.5 1 1/2 3.81 15.2, 16.5, 17.8, 19.1, 20.3, 21.6, 22.9, 24.1, 25.4, 26.7, 27.9, 29.2, 30.5 ที่มา (กวี หวังนิเวศน์กุล, 2553, หน้า 382)
5.5.1 ก าลังต้านทานแรงของสลักเกลียว สลกัเกลียวมีกา ลังต้านทานต่อแรงเฉือนทางด้านขา้งเพียงอย่างเดียว และไม่มี ความสามารถในการตา้นทานต่อแรงยึดถอน กา ลงัตา้นทานต่อแรงเฉือนทางดา้นขา้งของ สลกัเกลียว ข้ึนอยูก่บั ปัจจยัต่างๆ เช่น แรงกดหรือแรงแบกทาน (Bearing) ระหวา่งเน้ือ ไมก้บัสลกัเกลียว ระนาบที่รับแรงเฉือน ความยาวของแกนสลกัเกลียวที่อยู่ในชิ้นส่วน หลัก (Main Member) ขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางของสลกัเกลียว และชนิดของเน้ือไม้ เป็ นต้น รอยต่อของไม้ด้วยสลักเกลียวอาจจะถูกออกแบบให้สลักเกลียวรับแรงเฉือน ระนาบเดียว หรือรับแรงเฉือนสองระนาบ โดยมีแรงที่กระทา ต่อสลกัเกลียวในทิศทางที่ ขนานเส้ียนเป็น P (Load parallel to grain) และแรงที่กระทา ต้งัฉากกบัเส้ียนไมเ้ป็น Q (Load perpendicular to grain) ดังแสดงในภาพที่ 5.8 ภาพที่ 5.8 ทิศทางแรงและระนาบในการรับแรงเฉือนของสลักเกลียว ที่มา (กวี หวังนิเวศน์กุล, 2553, หน้า 372)
มาตรฐานของวศิวกรรมสถานแห่งประเทศไทยฯ ไดก้า หนดค่ากา ลงัตา้นทานแรง เฉือนที่ปลอดภัยของสลักเกลียวโดยเป็ นแรงเฉือนแบบสองระนาบ โดยน าไม้ไปทดสอบ ดังแสดงในภาพที่ 5.9 ไดค้ ่ากา ลงัต้านทานแรงเฉือนโดยปลอดภัยของสลักเกลียวใน แนวขนานกบัเส้ียนไม ้(P) และกา ลงัต้านทานแรงเฉือนโดยปลอดภัยของสลักเกลียวใน แนวต้งัฉากเส้ียนไม ้(Q) ดังแสดงในตารางที่ 5.7 ภาพที่ 5.9 การทดสอบกา ลงัตา้นทานแรงปลอดภัยของสลักเกลียวตามมาตรฐาน ว.ส.ท. ที่มา (ณัฐวุฒิ อัศวสงคราม, วนัเฉลิม กรณ์เกษมและประกิจ เปรมธรรมกร, ม.ป.ป., หน้า 5-35)
ตารางที่ 5.7 แรงเฉือนคู่ที่ยอมใหของสลักเกลียว ้ (kg) ตามมาตรฐานของ ว.ส.ท.
ตารางที่ 5.7 แรงเฉือนคู่ที่ยอมใหของสลักเกลียว ้ (kg) ตามมาตรฐานของ ว.ส.ท. (ต่อ) ที่มา (ณัฐวุฒิ อัศวสงคราม, วนัเฉลิม กรณ์เกษมและประกิจ เปรมธรรมกร, ม.ป.ป., หน้า 5-36 -5-37)
5.5.2 ข้อก าหนดทั่วไปในการใช้สลักเกลียว มาตรฐาน ว.ส.ท. ได้กา หนดค่ากา ลังต้านทานแรงเฉือนสองระนาบของสลัก เกลียวที่ยอมให้ตามตารางที่ 5.7 โดยมีขอ้กา หนดการใชด้งัน้ี(กวี หวังนิเวศน์กุล, 2553, 373-374) 1. ก าลังรับน้ าหนักตามที่ก าหนดใช้กับจุดต่อไม้ในสภาวะปกติแห้ง หมายถึง อยใู่นที่ร่มและไม่เปียกช้ืน 2. ค่ากา ลงัที่ยอมให้ตามตารางที่ 5.7 เป็นสลักเกลียวรับแรงเฉือนสอง ระนาบ ประกอบไปด้วยไม้ข้าง 2 ชิ้น และองคอ์าคารเอก 1 ชิ้น ซ่ึงมีขอ้กา หนดดงัน้ี 2.1 ความหนาของไม้ประกับข้างแต่ละชิ้น มีความหนาเป็น ครึ่ งหนึ่งของความหนาไม้องค์อาคารเอก 2.2 กรณีความหนาของไม้ประกับข้าง มีความหนามากกว่า ครึ่ งหนึ่งของความหนาไมอ้งคอ์าคารเอก ความยาวกา้นของสลกัเกลียวใชเ้ท่ากบัความหนา ขององคอ์าคารเอก ส่วนค่ากา ลงัที่ยอมให้P และ Q ใชต้ามที่กา หนดไวเ้ดิม 2.3 กรณีความหนาของไม้ประกับข้าง มีความหนาน้อยกว่า คร่ึงหน่ึงของความหนาไมอ้งค์อาคารเอก ความยาวกา้นของสลกัเกลียวให้ใช้เท่ากบัสอง เท่าของความหนาไมป้ระกบัขา้งชิ้นที่บางที่สุด ส่วนค่ากา ลงัที่ยอมให้P และ Q ใช้ตามที่ กา หนดไวเ้ดิม 3. กรณีสลกัเกลียวรับแรงเฉือนระนาบเดียว ประกอบดว้ยไมป้ระกบัขา้ง 1 ชิ้น และองคอ์าคารเอก 1 ชิ้น ความยาวกา้นของสลกัเกลียวใชเ้ท่ากบัสองเท่าของความ หนาไมช้ิ้นที่บางกวา่ส่วนค่าที่ยอมให้ลดลงคร่ึงหน่ึงและใช้เป็น 2 P และ 2 Q แต่ถา้ใช้ แผน่เหล็กประกบัความยาวกา้นของสลกัเกลียวใชเ้ท่ากบัสองเท่าของความหนาไมช้ิ้นที่รับ กา ลงัส่วนค่ากา ลงัที่ยอมใหใ้ชเ้ป็น 2 P และ 2 Q 4. กรณีสลกัเกลียวรับแรงเฉือนต้งัแต่สามระนาบ และไมแ้ต่ละชิ้นหนา เท่ากนัค่ากา ลงัที่ยอมใหคู้ณดว้ย 0.5 เท่าของจา นวนระนาบแรงเฉือน เช่น ไม้4 ชิ้น มี 3 ระนาบแรงเฉือน ใช้เป็ น 2 3P และ 2 3Q เป็ นต้น 5. ถา้ไมม้ีสภาพเปียกช้ืนตลอดเวลา ให้ลดค่า P ลงเหลือ 0.67P ถ้าไม้ ยดึตรึงกลางแจง้ตลอดเวลา ใหล้ดค่า P ลงเหลือ 0.75P
6. กรณีใช้แผ่นเหล็กประกบัขา้ง เมื่อรับน้า หนักในแนวขนานเส้ียนให้ เพิ่มค่า P ได้อีก 25% แต่ถา้แผน่เหล็กประกบัขา้งรับน้า หนกักระทา ในแนวต้งัฉากเส้ียน ใหใ้ชค้่ารับน้า หนกัคงเดิม 7. ค่า D L ของสลกัเกลียวเป็นอตัราส่วนของความยาว (L) ของแกน สลักเกลียวเฉพาะความยาวของส่วนที่อยู่ในองค์อาคารเอกกับเส้นผ่านศูนย์กลางของ สลักเกลียว (D) 8. หน้าตดัวิกฤติเป็นหน้าตดัขององค์อาคารที่ต้งัฉากกบัทิศของน้า หนัก กระทา ซ่ึงเป็นหน้าตดัที่เกิดหน่วยแรงสูงสุดในองค์อาคารน้ัน โดยใช้พ้ืนที่หน้าตดัจริง หลงัจากไดห้กัพ้ืนที่รูเจาะของสลกัเกลียวออกแลว้ 9. พ้ืนที่หน้าตดัจริงที่รับแรงดึงในแนวขนานเส้ียนส าหรับไมเ้น้ืออ่อน หน้าตดัวิกฤติตอ้งมีพ้ืนที่อย่างน้อยร้อยละ 80 ของพ้ืนที่ท้งัหมดที่รับแรงแบกทานของ สลกัเกลียวทุกตวัที่จุดต่อ สา หรับไมเ้น้ือแขง็อบแหง้ตอ้งมีพ้ืนที่หนา้ตดัวิกฤติร้อยละ 100 ของพ้ืนที่ท้งัหมดที่รับแรงแบกทานของสลกัเกลียวทุกตวัที่จุดต่อ 10. รู เจาะเพื่อใส่สลักเกลียว ต้องใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของ สลกัเกลียวต้งัแต่ 0.80 mm ถึง 1.60 mm 11. กรณีน้า หนกัทา มุมกบัแนวเส้ียนไมด้งัแสดงในภาพที่ 5.10 ให้แทน ค่าสูตรการรับน้า หนกัของสลกัเกลียวดว้ยสูตรของ “ฮนักินสัน” (Hankinson) ดงัน้ี N = θ θ 2 2 P.sin Q.cos P.Q สมการที่ 5.14 เมื่อ N = กา ลงัรับน้า หนกัที่ยอมใหส้า หรับสลกัเกลียว แต่ละตวัในแนวทา มุม θ กบัแนวเส้ียน P = กา ลงัรับน้า หนกัที่ยอมใหส้า หรับสลกัเกลียว แต่ละตวัรับแรงอดัขนานกบัแนวเส้ียน Q = กา ลงัรับน้า หนักที่ยอมให้ส าหรับสลักเกลียว แต่ละตวัรับแรงอดัต้งัฉากกบัแนวเส้ียน θ = มุมระหวา่งแนวแรงกระทา กบัแนวเส้ียน
ภาพที่ 5.10 ความต้านทานของแรงในแนวเฉียง ที่มา (มนัส อนุศิริ, 2542, หน้า 76) 5.5.3 การจัดระยะของสลักเกลียว เพื่อใหส้ลกัเกลียวมีกา ลงัตา้นทานแรงเฉลี่ยเท่าๆกนัจะตอ้งจดัระยะหรือตา แหน่ง ของสลักเกลียวให้เหมาะสมดังแสดงในภาพที่ 5.11 และภาพที่ 5.12 เมื่อกา หนดให้D เป็นขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางของสลกัเกลียว และ L เป็นความยาวของสลกัเกลียวที่อยูใ่น องค์อาคารเอก 1. เมื่อสลกัเกลียวรับแรงขนานเส้ียน 1.1 ระยะระหวา่งศูนยก์ลางของสลกัเกลียว 4D 1.2 ระยะจากปลายไม้ - 7D สา หรับไมเ้น้ืออ่อนที่รับแรงดึง - 5D สา หรับไมเ้น้ือแขง็ที่รับแรงดึง - 4D เมื่อรับแรงอัด 1.3 ระยะระหว่างแถวที่ต้งัฉากกับแนวแรง ต้องพิจารณาจาก เน้ือที่หนา้ตดัสุทธิของส่วนโครงสร้างที่รับแรงดึง กล่าวคือ เน้ือที่หนา้ตดัสุทธิส าหรับไม้ เน้ืออ่อนตอ้งไม่นอ้ยกวา่ 80 % ของเน้ือที่ท้งัหมดที่รับแรงกดของสลกัเกลียว และเน้ือที่ หนา้ตดัสุทธิสา หรับไมเ้น้ือแข็งตอ้งไม่นอ้ยกวา่ 100 % ของเน้ือที่ท้งหมดที่รับแรงกดของ ั สลักเกลียว
1.4 ระยะจากขอบไม้ - 1.50D เมื่ออตัราส่วน L/D 6 - ใช้ค่ามากระหว่าง 1.50D หรือครึ่ งหนึ่งของระยะ ระหวา่งแถว เมื่ออตัราส่วน L/D > 6 ภาพที่ 5.11 ระยะของสลักเกลียวเมื่อรับแรงขนานเส้ียน ที่มา (วนิิต ช่อวเิชียร, 2542, หน้า 156) 2. เมื่อสลกัเกลียวรับแรงต้งัฉากเส้ียน 2.1 ระยะระหวา่งศูนยก์ลางของสลกัเกลียว 4D 2.2 ระยะจากปลายไม้ 4D 2.3 ระยะระหวา่งแถว - 2.50D เมื่ออตัราส่วน L/D 2 - 5D เมื่ออตัราส่วน L/D 6 - ถ้า 2 < L/D < 6 ใหเ้ทียบสัดส่วนระหวา่ง 2.50D กบั 5D 2.4 ระยะจากขอบไม้ - 1.50D สา หรับดา้นไม่รับแรง - 4D ส าหรับด้านที่รับแรง
ภาพที่ 5.12 ระยะของสลกัเกลียวเมื่อรับแรงต้งัฉากเส้ียน ที่มา (วนิิต ช่อวเิชียร, 2542, หน้า 156) 5.5.4 ความหนาของแผ่นประกับเหล็ก แผ่นเหล็กที่ใช้เพื่อประกับข้อต่อสลักเกลียว สามารถค านวณหาความหนาที่ ต้องการได้จากสูตรดงัน้ี t = n.F (b d ) P s h สมการที่ 5.15 เมื่อ t = ความหนาของแผน่เหล็กประกบั (cm) P = แรงสูงสุดในขอ้ต่อ (kg) n = จา นวนแผน่เหล็กประกบัขา้ง s F = หน่วยแรงใช้งานที่ยอมใหข้องแผน่เหล็ก = 0.60Fy (kg/cm2 ) โดยที่ y F คือ หน่วยแรง ที่จุดคลากของเหล็ก b = ความกวา้งของแผน่เหล็กประกบั (cm) h d = ผลรวมของขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางของรูเจาะ (เส้นผา่นศูนยก์ลางใหค้ิดบวกเผอื่ความเสียหายเนื่อง จากการเจาะรู) (cm)
ตัวอย่างที่ 5.6 ถา้ตอ้งการต่อไมเ้น้ือแข็งปานกลางขนาด 2 6 โดยวิธีต่อชนและ อาศยัแผน่เหล็กประกบัขา้งท้งัสองดา้น เพื่อรับแรงดึง 2,000 kg จงออกแบบรอยต่อน้ีโดย ใช้สลกัเกลียวขนาดเส้นผ่าศูนยก์ลาง 8 5 กา หนดให้ไมถู้กใช้งานในสภาวะกลางแจ้ง ตลอดเวลา วิธีท า สลักเกลียวรับแรงเฉือน 2 ระนาบ ความหนาของไม้คือ 2 ดงัน้นัความยาว L = 2 สลักเกลียวขนาด Ø 8 5 จากตารางที่ 5.7 จะได้ : ความต้านทานแรงปลอดภัยในแนวขนานเส้ียน = P = 590 kg/ตัว เนื่องจากมีเหล็กประกบัดงัน้นัค่าแรงตา้นทานเพิ่มข้ึนอีก 25% = 1.25 590 = 737.50 kg/ตัว ไมถู้กใชก้ลางแจง้ตลอดเวลา ตอ้งลดค่าลงเหลือ = 0.75 737.50 = 553.13 kg/ตัว จ านวนสลักเกลียวที่ต้องการ = 2,000/553.13 = 3.62 ตัว ใช้ 4 ตัว จดัตา แหน่งของสลกัเกลียว ใช้ 2 แถวๆละ 2 ตัว จะได้ : ระยะขอบอยา่งนอ้ย = 1.5D = 2.34 cm ใช้ 2.5 cm ระยะศูนย์กลางแถวเดียวกนัอยา่งนอ้ย = 4D = 6.25 cm ใช้ 8 cm ระยะจากปลายไมอ้ยา่งนอ้ย = 5D = 7.81 cm ใช้ 10 cm ดงัน้นั ใชส้ลกัเกลียว Ø 8 5 จ านวน 4 ตวัจดัตา แหน่งสลกัเกลียวดงัภาพ 2,000 kg 2,000 kg ไม้ 2 6 ไม้ 2 6 แผน่เหล็กประกบัท้งัสองดา้น
ตัวอย่างที่ 5.7 จงออกแบบรอยต่อระหวา่งด้งัไมก้บัขื่อไม้ด้วยสลักเกลียว เมื่อด้งัไมรับ้ แรงอดัเท่ากบั 750 kg กา หนดใชไ้มเ้น้ือแขง็และถูกใช้งานในสภาวะปกติ วิธีท า สลักเกลียวรับแรงเฉือน 1 ระนาบ ความหนาของไม้ที่น้อยที่สุดคือ 2 1 1 ดงัน้นัความยาว L = 21.5 = 3 เลือกใช้สลักเกลียวขนาด Ø 2 1 จากตารางที่ 5.7 จะได้ : ความต้านทานแรงปลอดภยัในแนวต้งัฉากเส้ียน = Q/2 = 398/2 = 199 kg/ตัว 10 10 10 ไม้ 2 6 ไม้ 2 6 8 10 8 cm 2.5 cm 2.5 cm 10 cm ไม้ 6 2 1 1 รูปตั้ง 750 kg ไม้ 2 6 รูปด้าน ไม้ 6 2 1 1 750 kg ไม้ 2 6 (Main Member)
จ านวนสลักเกลียวที่ต้องการ = 750/199 = 3.77 ตัว ใช้ 4 ตัว จดัตา แหน่งสลกัเกลียว ใช้ 2 แถวๆละ 2 ตัว จะได้ : ระยะขอบไม้อยา่งนอ้ย = 1.5D = 1.875 cm ใช้ 5 cm ระยะศูนย์กลางแถวเดียวกนัอยา่งนอ้ย = 4D = 5 cm ใช้ 5 cm ระยะจากปลายไมอ้ยา่งนอ้ย = 4D = 5 cm ใช้ 5 cm ระยะระหวา่งแถวอยา่งนอ้ย = 5D = 6.25 ใช้ 10 cm ดงัน้นั ใชส้ลกัเกลียว Ø 2 1 จ านวน 4 ตวัจดัตา แหน่งสลกัเกลียวดงัภาพ cm ไม้ 6 2 1 1 ไม้ 2 6 2.5 10 2.5 5 cm 5 cm 5 cm
ตัวอย่างที่ 5.8 จงออกแบบรอยต่อของไมท้แยงขนาด 2 6 ที่เอียงท ามุม กบัไม้ จันทันขนาด 2 2 8 ด้วยสลักเกลียว เมื่อไมท้แยงรับแรงดึงเท่ากบั 1,500 kg กา หนดไมท้ี่ใชเ้ป็นไมเ้น้ือแขง็ วิธีท า สลักเกลียวรับแรงเฉือน 2 ระนาบ เนื่องจากไมจ้นัทนัที่ประกบัมีความหนามากกวา่คร่ึงหน่ึงของไมท้แยง ดงัน้นั ความยาว L = 2 เลือกใช้สลักเกลียวขนาด Ø 4 3 จากตารางที่ 5.7 จะได้ : ความตา้นทานแรงปลอดภยัในแนวขนานเส้ียน P = 854 kg/ตัว ความตา้นทานแรงปลอดภยัในแนวต้งัฉากเส้ียน Q = 330 kg/ตัว เนื่องจากสลักเกลียวต้องรับแรงที่ท ามุม 60 กบัแนวเส้ียนของไมจ้นัทนั ดงัน้นัความตา้นทานแรงปลอดภยั : N = 2 2 854 3/2 330 1/2 854 330 = 389.79 kg/ตัว จ านวนสลักเกลียวที่ต้องการ = 1,500/389.79 = 3.85 ตัว ใช้ 4 ตัว จดัตา แหน่งสลกัเกลียว ใช้ 2 แถวๆละ 2 ตัว จะได้ : ระยะขอบอยา่งนอ้ย = 1.5D = 2.81 cm ใช้ 3 cm รูปด้าน 1,500 kg รูปต้ัง ไม้ 2 2 8 ไม้ 2 6 ไม้ 2 8 ไม้ 2 6 60 (Main Member)
ระยะศูนย์กลางแถวเดียวกนัอยา่งนอ้ย = 4D = 7.50 cm ใช้ 7.50 cm ระยะจากปลายไมอ้ยา่งนอ้ย = 5D = 9.37 cm ใช้ 9.50 cm ดงัน้นั ใชส้ลกัเกลียว Ø 4 3 จ านวน 4 ตวัจดัตา แหน่งสลกัเกลียวดงัภาพ 5.6 สรุปเน ื้อหา การนา ไมม้าประกอบเป็นโครงสร้างน้นันอกจากจะออกแบบให้ไม้สามารถรับ น้า หนกัไดอ้ยา่งปลอดภยัแลว้ สิ่งจา เป็นอีกอยา่งหน่ึงคือการออกแบบอุปกรณ์ยึดไมเ้พื่อยึด ไมต้รงรอยต่อ หากอุปกรณ์ยึดไมท้ ี่ออกแบบไม่สามารถรับแรงไดพ้อหรือมีความแข็งแรง น้อย โครงสร้างก็อาจจะเกิดการพังทลายหรือวิบัติลงได้อุปกรณ์ยึดไม้ (Timber Fasteners) ไดแ้ก่ตะปูตะปูควง ตะปูเกลียว และสลกัเกลียว ซ่ึงในปัจจุบนัก็ยงัพบเห็น ใชก้นัมากในงานก่อสร้างโดยเฉพาะตะปูและสลกัเกลียว ส่วนอุปกรณ์ยึดไมว้งแหวนแบบ ผา่ ในปัจจุบนัมีใชก้นันอ้ยลง ความสามารถในการตา้นทานแรงโดยปลอดภยัของอุปกรณ์ยึดไมแ้บ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ ความสามารถในการตา้นทานต่อแรงถอน และความสามารถในการตา้นทานต่อ แรงเฉือนทางดา้นขา้ง อุปกรณ์ยดึไมพ้วกที่สามารถตา้นทานต่อแรงถอนและแรงเฉือนทาง ดา้นขา้ง ไดแ้ก่ ตะปู ตะปูควง และตะปูเกลียว ส่วนพวกที่สามารถตา้นทานแรงเฉือน ทางดา้นขา้งไดเ้พียงอยา่งเดียว ไดแ้ก่สลกัเกลียว และแหวนยดึไมแ้บบต่างๆ ในการออกแบบอุปกรณ์ยึดไมต้่างๆ จะตอ้งพิจารณาดว้ยว่าลกัษณะแรงที่กระทา ตรงรอยต่อน้นัเป็นแรงชนิดใด เช่น แรงดึง หรือแรงอดัเป็นตน้ชิ้นไมท้ ี่นา มายึดกนั ไม้ ชิ้นใดเป็นองคอ์าคารเอก (Main Member) และแรงที่กระทา ต่ออุปกรณ์ยึดไม้เป็ นแรงที่ ไม้ 2 6 ไม้ 2 2 8 9.5 cm 7.5 cm 3 cm 3 cm 3 cm
เกิดข้ึนในแนวขนานเส้ียน หรือเป็นแรงที่เกิดข้ึนในแนวต้งัฉากเส้ียน แล้วก็เลือกขนาด ของอุปกรณ์ยึดไม้และก าหนดจา นวนของอุปกรณ์ยึดไม้ให้เพียงพอ เพื่อให้สามารถ ตา้นทานต่อแรงที่เกิดข้ึนได้หลงัจากน้ันก็จดัระยะเรียงของอุปกรณ์ยึดไมใ้ห้เหมาะสม ท้งัน้ีอุปกรณ์ยดึไมจ้ะสามารถตา้นทานต่อแรงที่มากระทา ไดม้ากนอ้ยเพียงใด ยงัข้ึนอยูก่บั ปัจจยัอีกหลายอยา่ง ไดแ้ก่ความถ่วงจา เพาะของไม้ชนิดของไมเ้ป็นไมเ้น้ืออ่อนหรือไม้ เน้ือแข็ง หนา้ตดัวิกฤติของอุปกรณ์ยึดไม้การประกบัขา้งดว้ยแผน่เหล็ก และสภาวะของ ไม้ที่ถูกนา ไปใชง้าน เช่น ในที่ร่ม เปียกช้ืน หรือกลางแจง้เป็นตน้
แบบฝึ กหัดประจ าบท 1. จงออกแบบรอยต่อด้วยตะปูระหว่างไม้ 2 6 กับไม้ชิ้นส่วนหลัก (Main Member) ขนาด 6 6 เพื่อรับแรง 1,500 kg กา หนดความถ่วงจา เพาะของไมช้ิ้นส่วน หลักเท่ากบั 0.80 และตะปูที่ใช้ชนิด 60d 2. จากข้อที่ 1 จงออกแบบรอยต่อไมด้ว้ยการใชต้ะปูเกลียวยึดไม ้ (ให้กา หนดขนาดของ ตะปูเกลียวข้ึนเอง) 3. จงหากา ลงัตา้นทานแรงถอนโดยปลอดภยัของตะปูควงขนาด (เกจ) 9 ยาว 2 1 2 เมื่อ ใชย้ดึตรึงกบัไมช้ิ้นส่วนหลกัที่มีความถ่วงจา เพาะเท่ากบั 0.80 1,500 kg ไม้ 6 6 (Main Member) ไม้ 2 6 P ไม้ 6 2 1 ไม้ 2 6 (Main Member)
4. จงออกแบบรอยต่อระหว่างไม้ 2 8 กบั ไมช้ิ้นส่วนหลกั 2 10 โดยยึดด้วย สลักเกลียวขนาด Ø 8 7 เมื่อเกิดแรงอัดในไม้ 2 8 เท่ากบั 900 kg กา หนดใช้ไม้ เน้ือแขง็และถูกใช้งานในสภาวะปกติ 5. จากภาพดา้นล่างน้ีจงหากา ลงัตา้นทานแรงโดยปลอดภยัท้งัหมดของสลกัเกลียวขนาด 3 - Ø 2 1 เพื่อใช้ยึดไม้ 2 6 เขา้กบั ไมช้ิ้นส่วนหลกัหลกั 6 6 กา หนดใชไ้ม้ เน้ือแขง็ปานกลาง 900 kg รูปด้าน ไม้ 2 10 (Main Member) ไม้ 2 8 ไม้ 6 6 (Main Member) ไม้ 2 6 P 50 ไม้ 2 8 รูปต้ัง 900 kg ไม้ 2 10
เอกสารอ้างอิง กวี หวังนิเวศน์กุล. (2553). การออกแบบโครงสร้างเหล็กและไม้เบื้องต้น. กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์หจก. รุ่งแสงการพิมพ์. ณัฐวุฒิ อัศวสงคราม, วนัเฉลิม กรณ์เกษมและประกิจ เปรมธรรมกร. (ม.ป.ป.). การออกแบบโครงสร้างไม้และเหล็ก. กรุงเทพฯ : ภาควิชาวิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร. ทนงศกัด์ิแสงวฒันะชยั. (2539). การออกแบบโครงสร้างไม้และเหล็ก. พิมพค์ร้ังที่ 3. ขอนแก่น : คณะวศิวกรรมศาสตร์มหาวทิยาลยัขอนแก่น. มนัส อนุศิริ. (2542). การออกแบบโครงสร้างไม้และเหล็ก. พิมพค์ร้ังที่ 4. กรุงเทพฯ : ซีเอด็ยเูคชนั่ . รังษี นันทสาร. (2538). การออกแบบโครงสร้างไม้. พิมพค์ร้ังที่ 10. ขอนแก่น : คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยัขอนแก่น. วนิิต ช่อวเิชียร. (2542). การออกแบบโครงสร้างไม้. กรุงเทพฯ : หา้งหุน้ ส่วนจา กดั ป. สัมพันธ์พาณิชย์.
แผนบริหารการสอนประจ าบทที่ 6 หัวข้อเนื้อหาประจ าบท บทที่ 6 โครงหลังคาไม้ 3 คาบ 6.1 โครงข้อหมุนในโครงหลังคาไม้ 6.2 ประเภทของโครงหลังคาไม้ 6.3 น้า หนกับรรทุกของโครงหลงัคาไม้ 6.4 หลักการวิเคราะห์โครงหลังคาข้อหมุนไม้ 6.5 การหาน้า หนกับรรทุกกระทา ที่ขอ้ต่อของโครงขอ้หมุนไม้ 6.6 แปไม้ 6.7 สรุปเน้ือหา แบบฝึ กหัดประจ าบท เอกสารอ้างอิง วตัถุประสงค ์ เชิงพฤติกรรม 1. เพื่อให้ผู้ศึกษาสามารถอธิบายลักษณะและส่วนประกอบต่างๆของ โครงหลังคาไม้ได้ 2. เพื่อใหผ้ศู้ึกษาสามารถจา แนกประเภทของโครงหลงัคาไมไ้ดอ้ยา่งถูกตอ้ง 3. เพื่อให้ผู้ศึกษามีความรู้และความเข้าใจในหลักเกณฑ์การออกแบบ โครงหลังคาไม้ 4. เพื่อใหผ้ศู้ึกษาสามารถวเิคราะห์หาน้า หนกับรรทุกที่กระทา ต่อโครงหลังคาไม้ ไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 5. เพื่อให้ผูศ้ึกษาสามารถวิเคราะห์หาค่าแรงภายในที่เกิดข้ึนกบัชิ้นส่วนต่างๆใน โครงขอ้หมุนไมไ้ดอ้ยา่งถูกตอ้ง 6. เพื่อให้ผู้ศึกษาสามารถค านวณออกแบบ เพื่อเลือกหาขนาดหน้าตัดของ ชิ้นส่วนต่างๆในโครงหลงัคาไมไ้ดอ้ยา่งถูกตอ้งและเหมาะสม
วิธีสอนและกิจกรรมการเรียนการสอนประจ าบท 1. บรรยายประกอบแผน่ ใสตามหวัขอ้เน้ือหาประจา บท ในระหวา่งการบรรยาย ผู้สอนจะท าการซักถามความเข้าใจของผู้ศึกษาเป็ นระยะๆ และเปิ ดโอกาสให้ผู้ศึกษาได้ ซกัถามหากไม่เขา้ใจหรือมีความสงสัยตลอดการบรรยาย 2. ผู้สอนท าการสร้างโจทย์ปัญหาประจา บท พร้อมท้งับรรยายวธิีการและเทคนิค ต่างๆในการแกโ้จทยป์ ัญหาแต่ละขอ้เพื่อให้ผูศ้ึกษาไดม้ีความรู้และความเขา้ใจในเน้ือหา และทฤษฎีที่มากยงิ่ข้ึน 3. ผสู้อนทา การสรุปเน้ือหาประจา บท และเปิดโอกาสใหผ้ศู้ึกษาไดซ้กัถาม 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 การประเมินผลเป็นคะแนนดิบเพื่อนา มารวมเป็นคะแนนระหวา่งภาค ดงัน้ี 1. ความสนใจและการมีส่วนร่วมในช้นัเรียน 5 คะแนน 2. แบบฝึ กหัดประจ าบท 5 คะแนน
บทที่ 6 โครงหลังคาไม้ โครงหลังคาไม้ (Timber Truss) จัดเป็ นโครงข้อหมุน (Truss) หรือโครงถัก ประเภทหนึ่ง เป็นโครงสร้างที่เกิดจากการนา ชิ้นส่วนไมต้่างๆ มาประกอบกนัและยึด ติดกนัดว้ยอุปกรณ์ยดึไมท้ี่ตรงจุดต่อ (Joints) แลว้เกิดเป็นโครงสร้างพาดช่วงยาวโดยไม่มี เสาคั่นอยู่ตรงกลางช่วง โครงสร้างน้ีจะทา หน้าที่รับน้ าหนักจากวัสดุมุงหลังคา เช่น กระเบ้ืองมุงหลงัคา กระเบ้ืองคอนกรีต และสังกะสี เป็ นต้น และท าหน้าที่ยึดวัสดุมุง เหล่าน้นั ใหอ้ยอู่ยา่งมนั่คงแข็งแรงและเป็นระเบียบ ขณะเดียวกนัก็จะยึดตวัหลงัคาท้งัหมด เชื่อมต่อเข้ากับเสาหรือคานของตัวบ้านให้มีความแข็งแรงข้ึน อีกท้ังยงัช่วยป้องกัน แสงแดดและฝน ลกัษณะรูปทรงของหลงัคามีอยูหลายรูปแบบดังแสดงในภาพที่ ่ 6.1 ซึ่ง ในปัจจุบนัที่ใชก้นัมากและคงพบเห็นอยทู่วั่ ไป ไดแ้ก่หลงัคาทรงเพิงแหงน (Shed Roof) หลงัคาทรงจวั่ (Gable Roof) และหลงัคาทรงป้ันหยา (Hip Roof) เป็ นต้น ภาพที่ 6.1 รูปทรงต่างๆของหลงัคา ที่มา (กวี หวังนิเวศน์กุล, 2553, หน้า 387)
โครงหลงัคาไมน้ ิยมใช้กนัมากในอดีตเพราะไม้มีมาก ข้นัตอนการก่อสร้างไม่ ยุง่ยาก ไม่ตอ้งใชเ้ครื่องมือมาก การเชื่อมต่อระหวา่งโครงหลงัคากบัโครงสร้างเสาและ คานที่ทา ดว้ยไมเ้หมือนกนัสามารถทา ไดโ้ดยสะดวก แต่ปัจจุบนัอาคารส่วนใหญ่มกัจะเป็น อาคารโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก ประกอบกบัไมเ้ป็นวสัดุที่หายากมากข้ึน ทา ให้การ ที่จะไดไ้มท้ ี่มีคุณภาพดีและมีความแข็งแรงทนทานกลบัตอ้งเสียค่าใชจ้่ายสูงข้ึน และช่วง ความยาวของโครงหลงัคาจะส้ันโดยถูกจา กดัที่ขนาดหนา้ตดัของไมท้ ี่มีอยู่กบัอีกเรื่องหน่ึง ที่จะตามมาคือปัญหาของปลวกกินไม้จึงทา ให้โครงหลงัคาไม้ไม่เป็นที่นิยมทา กนั ใน ปัจจุบัน คงแต่จะพบเห็นสา หรับอาคารที่เป็นบา้นไมเ้ท่าน้นั 6.1 โครงข้อหมุนในโครงหลงัคาไม้ 6.1.1 ส่วนประกอบของโครงข้อหมุน ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น โครงหลังคาไม้เกิดจากการน าชิ้นไม้แต่ละท่อนมา ประกอบกนัเกิดเป็นโครงสร้างหลงัคาที่เรียกวา่ โครงขอ้หมุนหรือโครงถกัดงัแสดงในภาพ ที่ 6.2 ซ่ึงชิ้นส่วนต่างๆ (Member) มีชื่อเรียกที่แตกต่างกนัออกไป ภาพที่ 6.2 ส่วนประกอบต่างๆของโครงขอ้หมุน ที่มา (ชาญชัย จารุจินดา, ม.ป.ป., หน้า 184) จากภาพที่ 6.2 ส่วนประกอบของโครงขอ้หมุนในโครงสร้างหลงัคาจะแบ่ง ออกเป็ น 3 ส่วนใหญ่ๆ คือ ส่วนที่ 1 เป็นชิ้นส่วนโครงสร้างส่วนบน (Upper Chord or Top Chord) หรือที่เรียกวา่ “จันทัน” ส่วนที่ 2 เป็นชิ้นส่วนโครงสร้างส่วนล่าง (Lower Chord or Bottom Chord) หรือที่เรียกวา่ “ขื่อ” และส่วนที่ 3 เป็นชิ้นส่วนค้า ยนัต่างๆ
(Web Member) ซ่ึงแบ่งออกเป็นชิ้นส่วนที่ค้า ยนั ในแนวดิ่ง (Vertical Member) และ ชิ้นส่วนที่ค้า ยนัในแนวเอียงทแยง (Diagonal Member) ซ่ึงชิ้นส่วนต่างๆเหล่าน้ีจะเกิดแรง กระทา ภายในข้ึน และเป็นแรงที่เกิดข้ึนตามแนวแกนของชิ้นส่วนโครงสร้าง โดยอาจจะ เป็นแรงดึงหรือแรงอดัหรืออาจจะเป็นแรงในแนวแกนร่วมกบัโมเมนตด์ดัก็ได้ซ่ึงข้ึนกบั การจดัวางรูปแบบของโครงสร้าง ดงัน้นัเมื่อเราทราบแรงภายในที่เกิดข้ึนสูงสุดของแต่ละ ส่วน ก็จะสามารถออกแบบเลือกขนาดหนา้ตดัไมร้วมท้งัอุปกรณ์ยดึไมท้ี่จุดต่อเหล่าน้นัได้ 6.1.2 รูปแบบของโครงข้อหมุน ลกัษณะรูปทรงของหลงัคา ข้ึนอยูก่บัการนา ชิ้นส่วนไมม้าประกอบกนัจนเกิดเป็น โครงขอ้หมุน โดยมีชื่อเรียกที่แตกต่างกนัไปดงัแสดงในภาพที่ 6.3 ดงัน้ี ภาพที่ 6.3 โครงถกัรูปแบบต่างๆ ที่มา (มนัส อนุศิริ, 2542, หน้า 60)
6.2 ประเภทของโครงหลังคาไม้ ค่าอตัราส่วนระหวา่งความสูงของโครงหลงัคากบัความยาวของโครงหลงัคา มีผล ต่อลกัษณะการเอียงของจนัทนั ในโครงหลงัคาที่แตกต่างกนัออกไป จึงทา ให้โครงหลงัคา บางรูปแบบมีความชันมาก หรือบางรูปแบบมีความชนัน้อย ท้งัน้ีมนสัอนุศิริ(2542 : 59) ไดแ้บ่งโครงหลงัคาไมอ้อกเป็น 3 ประเภท ดงัน้ี 1. โครงหลังคาชัน (Pitched Truss) : มีมุมมากกวา่ 18 องศา 2. โครงหลังคาแบน (Flat Truss) : มีมุมนอ้ยกวา่ 18 องศา 3. โครงหลังคาโค้ง (Bowstring Truss) : มีมุมนอ้ยกวา่ 18 องศา อน่ึง สา หรับการหาน้า หนกัของโครงหลงัคาไมใ้นแนวราบหน่วยเป็นกิโลกรัมต่อ ตารางเมตร (kg/m2 ) วินิต ช่อวิเชียร (2542 : 187) กล่าววา่อาจจะประมาณไดจ้ากสูตรที่ เสนอโดย Howard J. Hansen ดงัน้ี โครงหลังคาชัน : W = 1.025L สมการที่ 6.1 โครงหลังคาแบน : W = 0.689L + 8.545 สมการที่ 6.2 โครงหลังคาโค้ง : W = 0.609L + 2.930 สมการที่ 6.3 เมื่อ W = น้า หนกัของโครงหลงัคาไม้(kg/m2 ) L = ช่วงความยาวของโครงหลงัคาไม้(m) 6.3 น า้หนักบรรทุกของโครงหลงัคาไม้ น้า หนกับรรทุกที่กระทา กบัโครงหลงัคาสามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ดงัน้ี 6.3.1 น า้หนักบรรทุกคงที่ น้า หนักบรรทุกชนิดน้ีเช่น น้า หนักโครงหลงัคา น้า หนักวสัดุมุงหลงัคาชนิด ต่างๆ (แสดงในตารางที่ 6.1 ตารางที่ 6.2 และตารางที่ 6.3) น้า หนกัแปหรือระแนง น้า หนกัฝ้าเพดาน และน้า หนกัแผน่ฉนวนกนัความร้อน เป็นตน้
ตารางที่ 6.1 ขอ้มูลจา เพาะของกระเบ้ืองชนิดต่างๆ ชนิด ขนาด (กว้าง ยาว หนา) (ซ.ม.) น้า หนกั/แผน่ (กก.) ระยะช่วงห่าง ของแปสูงสุด (ม.) กระเบ้ืองลอนคู่ 50 120 0.5 50 150 0.5 6.2 7.7 1.00 1.20 ลูกฟูกลอนเล็ก 54 120 0.4 54 150 0.4 5.4 6.7 1.00 1.20 ลูกฟูกลอนใหญ่ 102 120 0.6 102 150 0.6 15.7 19.7 1.00 1.20 ที่มา (กวี หวังนิเวศน์กุล, 2553, หน้า 394) ตารางที่ 6.2 ข้อมูลจ าเพาะของวัสดุมุงหลังคาโลหะเคลือบ (Metal sheet) โดยประมาณ ความหนา (มม.) น้า หนกั (กก./ตร.ม.) ระยะช่วงห่างของแปสูงสุด (ม.) 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 4.00 -5.00 5.00 -6.00 6.00 -7.00 8.00 -10.00 10.00 -13.00 13.00 -17.00 1.20 -1.50 1.50 -1.80 1.80 -2.00 2.00 -2.50 2.50 -3.00 3.00 -4.00 หมายเหตุ : ขอ้มูลขา้งตน้ข้ึนอยกู่บัผลิตภณัฑข์องแต่ละยหี่อ้, รูปร่างของลอน, ให้เลือกพิจารณา ตามคา แนะนา ของแต่ละยหี่อ้ ที่มา (กวี หวังนิเวศน์กุล, 2553, หน้า 394)
ตารางที่ 6.3 ขอ้มูลจา เพาะของกระเบ้ืองคอนกรีตโมเนียโดยประมาณ จา นวนแผน่ /ตร.ม. ขนาด (กว้าง ยาว) (ซม.) น้า หนกั/แผน่ (กก.) ระยะช่วงห่างของระแนง (เมตร) 10 33 42 4-5 0.32 -0.34 ที่มา (กวี หวังนิเวศน์กุล, 2553, หน้า 264) 6.3.2 น า้หนักบรรทุกจร น้า หนกับรรทุกจรใหพ้ ิจารณาใชด้งัน้ี 1. กฎกระทรวงฉบับที่ 6 ออกความตามพระราชบัญญัติควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522 กา หนดน้า หนกับรรทุกจรสา หรับหลงัคาไว้30 kg/m2 2. ขอ้บญัญตัิกรุงเทพมหานคร กา หนดน้า หนกับรรทุกจรส าหรับหลงัคา ไว้ 50 kg/m2 6.3.3 แรงลม ส าหรับค่าแรงลมที่กระทา ต่อหลงัคาน้นัอาจจะพิจารณาใช้ตามพระราชบัญญัติ ควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522 ดังที่ได้แสดงไว้ในตารางที่ 1.3 ในบทที่ 1 ซ่ึงเป็นค่าแรงลม ในแนวราบ ( h P ) มีหน่วยเป็นกิโลกรัมต่อตารางเมตรข้ึนกบัความสูงของอาคาร ส าหรับ โครงหลังคาชันให้คิดผลของแรงลมเข้าไปด้วยในการออกแบบ ส่วนโครงหลงัคาแบนไม่ ตอ้งคิดแรงลม และแรงลมที่คิดน้ีตอ้งเป็นแรงลมที่กระทา ต้งัฉากกบั โครงหลงัคา ( n P ) ดังแสดงในภาพที่ 6.4 ท้งัน้ีรังษีนนัทสาร (2538 : 79) ได้แนะน าให้ใช้สูตรของ Duchemin ในการคา นวณหาแรงลมที่ต้งัฉากกบัโครงหลงัคาดงัน้ี n P = (1 sin θ ) (2sinθ ) Ph 2 สมการที่ 6.4 เมื่อ h P = แรงลมในแนวราบ (kg/m2 ) n P = แรงลมในแนวต้งัฉากกบัโครงหลงัคา (kg/m2 ) θ = มุมลาดเอียงของหลังคา (องศา)
ภาพที่ 6.4 ลกัษณะแรงลมที่กระทา ต่อโครงหลงัคา 6.4 หลกัการวเิคราะห ์โครงหลงัคาข้อหมุนไม้ ทนงศกัด์ิแสงวฒันะชยั (2539 : 133) กล่าววา่ส าหรับการวิเคราะห์โครงหลงัคา ขอ้หมุนไม้น้า หนกับรรทุกท้งัหมดที่เกิดข้ึนจะถูกแบ่งเฉลี่ยไปเป็นน้า หนกัยอ่ ย กระท าที่ ขอ้ต่อต่างๆของโครงหลงัคา และตวัโครงหลงัคาจะถูกสมมุติวา่เป็นโครงสร้างที่มีเงื่อนไข ครบถ้วนที่จะเป็นโครงข้อหมุนอุดมคติกล่าวคือ ข้อต่อท้งัหมดมีคุณสมบตัิเป็นสลัก เกลียวที่ไม่มีความฝืด ชิ้นส่วนทุกชิ้นเป็นเส้นตรงและแนวแรงท้งัหมดที่ขอ้ต่อใดๆตดักนัที่ จุดๆหน่ึง ซ่ึงจากการแปลงน้า หนกักระทา และการสมมุติต่างๆดงักล่าวน้ีจะมีผลทา ให้แรง ตา้นทานที่เกิดข้ึนในชิ้นส่วนต่างๆ เป็นแรงดึงหรือแรงอดัตามแนวแกนของชิ้นส่วนน้นัๆ เท่าน้นั ส าหรับการออกแบบจะต้องท าการวิเคราะห์หาแรงในแนวแกนที่เกิดข้ึนใน ชิ้นส่วนโครงข้อหมุนก่อน โดยอาศัยวิธีการต่างๆ เช่น วิธีการตัดรอบจุดต่อ (Joint Method) วิธีการตดัผา่นหนา้ตดั (Section Method) และวิธีการเขียนรูปกราฟฟิ ค เป็ นต้น จากน้นัก็นา ค่าแรงสูงสุดในแนวแกนไปออกแบบ โดยใช้วิธีการออกแบบชิ้นส่วนไมร้ับ แรงดึงหรือแรงอัดในแนวแกน ดังที่ได้กล่าวไวใ้นบทที่ 4 ในบางกรณีหากชิ้นส่วน จา เป็นตอ้งรับโมเมนต์ดดัเพิ่มนอกเหนือจากแรงในแนวแกนที่เกิดข้ึน เช่น ในกรณีที่วาง แปไม่ตรงกบัจุดต่อ จึงมีผลทา ให้จนัทนัตอ้งรับโมเมนตด์ดัดว้ย เป็นตน้ ซึ่งจ าเป็ นจะต้อง ตรวจสอบความปลอดภยัในการรับแรงร่วม โดยอาศยัสมการดงัน้ี F (P/ A) + b F (M/S) 1 สมการที่ 6.5 เมื่อ P = แรงดึงหรือแรงอดัในแนวแกนที่เกิดข้ึน (kg) A = พ้ืนที่หนา้ตดัไมท้ี่ใช้(cm2 ) h P n P 90 θ
F = หน่วยแรงดึงขนานเส้ียนที่ยอมใหข้องไมห้รือ หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้ของไม้ (kg/cm2 ) M = โมเมนตด์ดัสูงสุดที่เกิดข้ึน (kg.cm) S = ค่าโมดูลสัของหนา้ตดัไม้(cm3 ) b F = หน่วยแรงดดัที่ยอมใหข้องไม้(kg/cm2 ) 6.5 การหาน า้หนักบรรทุกกระทา ทขี่้อต่อของโครงข้อหมุนไม้ น้า หนกับรรทุกท้งัหมดของโครงหลงัคาไมใ้นแนวดิ่งหน่วยเป็นกิโลกรัมต่อตาราง เมตร สามารถที่จะคิดถ่ายน้า หนกัลงที่จุดต่อของโครงขอ้หมุนดงัแสดงในภาพที่ 6.5 โดย อาศยัการคา นวณจากสูตรดงัน้ี 1 P = ระยะห่างโครงหลงัคา (m) ระยะช่วงยอ่ย (m) W (kg/m2 ) สมการที่ 6.6 2 P = ระยะห่างโครงหลงัคา (m) 2 ระยะช ่ วงยอ ่ ย (m) W (kg/m2 ) สมการที่ 6.7 เมื่อ 1 P = น้า หนกัที่กระทา ตรงจุดต่อภายใน (kg) 2 P = น้า หนกัที่กระทา ตรงจุดต่อภายนอก (kg) W = น้า หนกับรรทุกท้งัหมดของโครงหลงัคาในแนวดิ่ง (kg/m2 ) ภาพที่ 6.5 น้า หนกัที่กระทา ตรงจุดต่อของโครงขอ้หมุน P1 P1 P1 P1 P2 P1 P1 P1 P2 ระยะช่วงยอ่ย
6.6 แปไม้ แปไมเ้ป็นส่วนของโครงสร้างที่รับน้า หนกัจากวสัดุมุงหลงัคาต่างๆโดยตรง แลว้ จากน้นัก็จะถ่ายน้า หนกัไปยงัโครงขอ้หมุนต่อไป น้า หนกัของวสัดุมุง ระยะของการวาง แป และระยะช่วงโครงหลงัคา เป็นตน้ สิ่งเหล่าน้ีลว้นเป็นปัจจยัที่มีผลต่อขนาดของแปไม้ กล่าวคือ หากวสัดุมุงมีน้า หนกัมาก หรือมีการเพิ่มระยะของการวางแปหรือระยะของช่วง โครงหลงัคาออกไป จะมีผลทา ใหแ้ปตอ้งรับน้า หนกับรรทุกมากข้ึนหรือรับแรงดดัมากข้ึน นนั่คือจะตอ้งใชแ้ปไมข้นาดใหญ่ข้ึน ภาพที่ 6.6 ลักษณะการวางแป ที่มา (มนัส อนุศิริ, 2542, หน้า 62) ส าหรับการออกแบบแปไมน้ ้ัน จะเริ่มจากการวิเคราะห์หาน้า หนักที่ถ่ายลงแป ซ่ึงน้า หนกัที่กระทา ต่อแปไมจ้ะเป็นน้า หนกัในแนวดิ่งไปตลอดความยาวแป แต่เนื่องจาก แปไมจ้ะวางอยบู่นส่วนจนัทนัของโครงขอ้หมุนที่วางเอียงดงัแสดงในภาพที่ 6.6 จึงท าให้ แปไมเ้กิดแรงดัดในสองทิศทาง คือ ทิศทางแกน X และทิศทางแกน Y พร้อมกัน ดงัน้นัส าหรับโครงสร้างรับแรงดดัท้งัสองแกน สามารถตรวจสอบความปลอดภยัโดยใช้ สูตรดงัน้ี x x Fb fb + y y Fb fb < 1 สมการที่ 6.8 เมื่อ x fb = หน่วยแรงดดัที่เกิดข้ึนจริงทางแกน X (kg/cm2 ) = 2 x bd 6M
y fb = หน่วยแรงดดัที่เกิดข้ึนจริงทางแกน Y (kg/cm2 ) = 2 y bd 6M x Fb = หน่วยแรงดดัที่ยอมใหท้างแกน X (kg/cm2 ) y Fb = หน่วยแรงดดัที่ยอมใหท้างแกน Y (kg/cm2 ) M x , M y = โมเมนตด์ดัที่เกิดข้ึนจริงทางแกน X และแกน Y ตามล าดับ (kg.cm) b = ความกว้างแปไม้ (cm) d = ความลึกแปไม้ (cm) ตัวอย่างที่ 6.1 จงออกแบบแปไม้เพื่อวางพาดบนจันทันไม้ที่มีมุมลาดเอียง 15 องศา และจันทันแต่ละตวัวางห่างกนั 2.00 m กา หนดให้แปไมร้ับน้า หนกัจากวสัดุมุงหลงัคา กระเบ้ืองลอนคู่ระยะของการวางแป 1.00 m และวางดงัภาพดา้นล่าง หน่วยแรงดดัที่ ยอมให้ของไม้ 120 kg/cm2 หน่วยน้า หนกัของแปไม้ 1,000 kg/m3 วิธีท า น้า หนกับรรทุกลงแปในแนวดิ่ง : น้า หนกับรรทุกจรของหลงัคา = 30 kg/m2 น้า หนกักระเบ้ืองลอนคู่ = 14 kg/m2 รวมน้า หนกับรรทุกท้งัหมดของหลงัคา = 44 kg/m2 เมื่อแปวางห่างกนั 1.00 m และจนัทนัวางห่างกนั 2.00 m น้า หนกัจากหลงัคาถ่ายลงแปในแนวดิ่ง = 44 1 = 44 kg/m สมมุติน้า หนกัแป = 6 kg/m จันทันไม้ แปไม้ @ 1.00 m 15
ดงัน้นัแปรับน้า หนกัในแนวดิ่งท้งัหมด = 44+6 = 50 kg/m W x = 50 sin 15 = 12.94 kg/m W y = 50 cos 15 = 48.30 kg/m M x = 8 48.30 2 2 = 24.15 kg.m M y = 8 12.94 2 2 = 6.47 kg.m ลองเลือกแปไม้ 5 2 1 1 ตรวจสอบความปลอดภัยจากสูตร x x Fb fb + y y Fb fb < 1 x fb = 2 (5 2.54)(1.5 2.54) 6 24.15 100 = 78.60 kg/cm2 y fb = 2 (1.5 2.54)(5 2.54) 6 6.47 100 = 6.32 kg/cm2 แทนค่าจะได้ 120 6.32 120 78.60 = 0.71 < 1 ใช้ได้ ตรวจสอบน้า หนกัของแปไม้ = 1,000(1.52.54/100)(52.54/100) = 4.84 kg/m < 6 kg/m ใช้ได้ ดงัน้นั ใชแ้ปไมข้นาด 5 2 1 1 @ 1.00 m ตัวอย่างที่ 6.2 จงตรวจสอบค่าความปลอดภยัในการโก่งตวัของแปไมข้นาด 5 2 1 1 จากตวัอยา่งในขอ้ 6.1 โดยกา หนดค่าโมดูลสัยืดหยุน่ของแปไม้140,000 kg/cm2 และค่า การโก่งตวัที่ยอมใหไ้ม่เกิน 300 L วิธีท า ค่าโมเมนต์อินเนอร์เชียร์ของแปไม้ : x I = 12 (5 2.54)(1.5 2.54) 3 = 58.53 cm4
y I = 12 (1.5 2.54)(5 2.54) 3 = 650.36 cm4 ค่าการโก่งตวัที่เกิดข้ึน : Δ x = x 4 x 384EI 5W L = 384(140,000)(58.53) 5(12.68/100)(200) 4 = 0.32 cm Δ y = y 4 y 384EI 5W L = 384(140,000)(650.36) 5(47.33/100)(200) 4 = 0.11 cm ค่าการโก่งตวัในแนวดิ่งรวม : Δ = y 2 x 2 = 0.34 cm ค่าการโก่งตวัที่ยอมให้ Δall = 200/300 = 0.67 cm Δ < Δall ใช้ได้ ดงัน้นัแปไมข้นาด 5 2 1 1 สามารถตา้นทานต่อการโก่งตวัที่เกิดข้ึนได้ ตัวอย่างที่ 6.3 จงออกแบบโครงหลงัคาไมช้่วงยาว 8.00 m ช่วงโครงหลงัคาวางห่างกนั 4.00 m ถ้าวัสดุมุงเป็ นกระเบ้ืองลอนคู่มีแปไมร้องรับทุกระยะ 1.00 m กา หนด - หน่วยแรงดดัที่ยอมให้150 kg/cm2 - หน่วยแรงดึงขนานเส้ียนที่ยอมให้150 kg/cm2 - หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้110 kg/cm2 128 kg 128 kg 256 kg 256 kg 256 kg 256 kg 256 kg 256 kg 256 kg 8 @ 1.00 m = 8.00 m 1,024 kg 1,024 kg 0.50 m 1.50 m
วิธีท า ความชันของหลังคา θ = tan -1 (1/4) = 14.04 องศา < 18 องศา เป็นหลงัคาแบน ไม่ตอ้งคิดแรงลม น้า หนกับรรทุกท้งัหมดของหลงัคา : น้า หนกับรรทุกจรของหลงัคา = 30 kg/m2 น้า หนกักระเบ้ืองลอนคู่ = 14 kg/m2 น้า หนกัแปไม้ = 5 kg/m2 น้า หนกัโครงหลังคาไม้ = 0.689L + 8.545 = (0.689 8) + 8.545 = 14.06 kg/m2 ใช้ 15 kg/m2 ดงัน้นัน้า หนกับรรทุกท้งัหมดของหลงัคา = 30 + 14 + 5 + 15 = 64 kg/m2 น้า หนกัลงจุดต่อหลงัคา : น้า หนกัลงจุดต่อภายใน = 4 1 64 = 256 kg น้า หนกัลงจุดต่อภายใน = 4 0.5 64 = 128 kg ผลการวเิคราะห์แรงภายในชิ้นส่วน (แสดงผลคร่ึงเดียว อีกคร่ึงหน่ึงค่าเท่ากนั ) : ชิ้นส่วนโครงสร้าง แรงในแนวแกน (kg) ความยาวชิ้นส่วน โครงสร้าง (m) Top Chord 10-11 11-12 12-13 13-14 +175.92 -527.76 -738.86 -703.68 1.03 1.03 1.03 1.03 Lower Chord 1-2 2-3 3-4 4-5 0 -170.67 +512.00 +716.80 1.00 1.00 1.00 1.00
ชิ้นส่วนโครงสร้าง แรงในแนวแกน (kg) ความยาวชิ้นส่วน โครงสร้าง (m) Vertical Member 1-10 2-11 3-12 4-13 5-14 0 -938.67 -512.00 -204.80 +85.33 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 Diagonal Member 2-10 3-11 4-12 5-13 -190.81 +853.33 +289.63 -54.64 1.12 1.25 1.41 1.60 1. ออกแบบขนาดไม้ท าจันทัน (Top Chord) แรงในชิ้นส่วนสูงที่สุดเป็ นแรงอัด = 738.86 kg ความยาว 1.03 m ลองเลือกไม้หนา 2 1 1 d L e = (1 103)/(1.5 2.54) = 27.03 > 12 (เสายาว) F' // c = 35 27.03 110. 1.33- = 61.35 kg/cm2 เมื่อ A P = 61.35 A = 61.35 738.86 = 12.04 cm2 ความกว้างไม้ที่ใช้ = (1.5 2.54) 12.04 = 3.16 cm ใช้ 3 สามารถรับแรงได้ (P) = 61.35 (1.5 3 2.542 ) = 1,781.13 kg > 738.86 kg ใช้ได้ ดงัน้นั ใชไ้มจ้นัทนัขนาด 3 2 1 1
2. ออกแบบขนาดไม้ท าขื่อ (Lower Chord) แรงในชิ้นส่วนสูงที่สุดเป็นแรงดึง = 716.80 kg ความยาว 1.00 m จากสูตร F // t = n A P n A = 150 716.80 = 4.78 cm2 ลองเลือกไม้หนา 2 1 1 ดงัน้นัความกวา้งสุทธิของไม้ = (1.5 2.54) 4.78 = 1.25 cm สมมุติใช้สลักเกลียวขนาด Ø 2 1 ยดึที่จุดต่อจา นวน 1 ตัว (เผื่อรูเจาะ 2 mm) ความกวา้งของไมท้ ้งัหมด = 1.25 + (0.5 2.54) + 0.2 = 2.72 cm เนื่องจากขื่อจะมีชิ้นส่วนท้งั Vertical Member และ Diagonal Member ยึดกนัที่ จุดต่อ ฉะน้ันตามขอ้กา หนดของสลักเกลียวตอ้งมีระยะจากขอบถึงศูนย์กลางของสลัก เกลียวไม่นอ้ยกวา่ 4 เท่าของขนาดเส้นผา่นศูนยก์ลางสลกัเกลียว ระยะขอบข้างเดียว = 4 (0.5 2.54) = 5.08 cm ดงัน้นัความกวา้งของไมท้ี่ใชจ้ริงท้งัหมด = 2 5.08 = 10.16 cm ใช้ 4 ดงัน้นั ใชไ้มข้ื่อขนาด 4 2 1 1 3. ออกแบบขนาดไมท้า ค้า ยนั (Vertical Member และ Diagonal Member) แรงในชิ้นส่วนสูงที่สุดเป็นแรงอดั = 938.67 kg ความยาว 0.75 m ลองเลือกไม้หนา 2 1 1 d L e = (1 75)/(1.5 2.54) = 19.69 > 12 (เสายาว) F' // c = 35 19.69 110. 1.33- = 84.42 kg/cm2 เมื่อ A P = 84.42
A = 84.42 938.67 = 11.12 cm2 ความกว้างไม้ที่ใช้ = (1.5 2.54) 11.12 = 2.92 cm ใช้ 3 สามารถรับแรงได้ (P) = 84.42 (1.5 3 2.542 ) = 2,450.90 kg > 938.67 kg ใช้ได้ ดงัน้นั ใชไ้มค้้า ยนัขนาด 3 2 1 1 6.7 สรุปเน ื้อหา โครงหลังคาไม้เกิดจากการน าชิ้นส่วนไม้ต่างๆ มาประกอบกันและยึดติดกัน ด้วยอุปกรณ์ยึดไม้ต่างๆที่ตรงจุดต่อ เกิดเป็นโครงสร้างที่เรียกวา่ โครงขอ้หมุนหรือโครงถกั ทา หนา้ที่รับน้า หนกับรรทุกจากหลงัคาแลว้ถ่ายน้า หนกัลงสู่โครงสร้างในส่วนต่างๆ เช่น แปไม้จะรับน้ าหนักจากวสัดุกระเบ้ืองมุงหลังคาแล้วถ่ายน้ าหนักให้กับโครงข้อหมุน ชิ้นส่วนต่างๆในโครงข้อหมุนจะเกิดแรงกระท าภายในข้ึน จากน้ันแรงปฏิกิริยาที่ ฐานรองรับในโครงขอ้หมุนจะถ่ายน้า หนกัลงสู่เสาไมต้่อไป เป็นตน้ รูปแบบของโครงขอ้หมุนมีหลายลกัษณะ เช่น แบบแพรด (Pratt) แบบโฮว์ (Howe) แบบฟิ งค์ (Fink) และแบบโค้ง (Bowstring) เป็นตน้จึงส่งผลให้หลงัคามี รูปทรงที่แตกต่างกนัและทา ให้หลงัคามีความชนัหรือความลาดเอียงที่แตกต่างกนัออกไป ดว้ย กล่าวโดยสรุปแลว้โครงขอ้หมุนจะประกอบดว้ยชิ้นส่วนหลกั 3 ส่วน ไดแ้ก่ส่วนที่ 1 เป็นชิ้นส่วนโครงสร้างส่วนบน (Upper Chord or Top Chord) หรือที่เรียกว่า “จันทัน” ส่วนที่ 2 เป็นชิ้นส่วนโครงสร้างส่วนล่าง (Lower Chord or Bottom Chord) หรือที่เรียกวา่ “ขื่อ” และส่วนที่ 3 เป็นชิ้นส่วนค้า ยนัต่างๆ (Web Member) ซ่ึงแบ่ง ออกเป็นชิ้นส่วนที่ค้า ยนั ในแนวดิ่ง (Vertical Member) และชิ้นส่วนที่ค้า ยนั ในแนวเอียง ทแยง (Diagonal Member) ในการออกแบบโครงหลงัคาไมจ้า เป็นที่จะตอ้งทราบน้า หนักบรรทุกท้งัหมดที่ กระทา ต่อโครงหลงัคา ซ่ึงสามารถแบ่งน้า หนกับรรทุกออกเป็น 2 ชนิด ไดแ้ก่น้า หนกั บรรทุกคงที่เช่น น้า หนกัโครงหลงัคา น้า หนกัวสัดุมุงหลงัคา น้า หนกัแป น้า หนักฝ้า เพดาน และน้า หนกัแผ่นฉนวนกนัความร้อน เป็นตน้ ส่วนน้า หนกับรรทุกอีกชนิด คือ น้า หนกับรรทุกจร เช่น น้า หนกับรรทุกจรของหลงัคาตามพระราชบญัญตัิควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522 หรือตามข้อบัญญัติกรุงเทพมหานคร และแรงลม เป็นตน้ท้งัน้ีส าหรับแรงลม
ที่กระทา ต่อหลงัคาจะมีเงื่อนไข คือ ส าหรับโครงหลงัคาชนั (ความลาดเอียงมากกว่า 18 องศา) ใหค้ิดผลของแรงลมเขา้ไปดว้ยในการออกแบบ ส่วนโครงหลงัคาแบน (ความลาด เอียงนอ้ยกวา่ 18 องศา) ไม่ตอ้งคิดแรงลม และแรงลมที่คิดน้ีตอ้งเป็นแรงลมที่กระทา ต้งั ฉากกบัโครงหลงัคา เมื่อรวมค่าน้า หนกับรรทุกท้งัสองส่วนเขา้ดว้ยกนัแลว้ต่อไปก็ทา การ ถ่ายน้า หนกัลงที่จุดต่อของโครงขอ้หมุน ซ่ึงในการออกแบบชิ้นส่วนต่างๆภายในโครงขอ้ หมุน จะตอ้งทา การวิเคราะห์หาแรงภายในที่เกิดข้ึนในแต่ละชิ้นส่วนเสียก่อน จากน้นัจะ นา ค่าแรงสูงสุดที่เกิดข้ึนในแต่ละส่วนไปออกแบบ เช่น ถา้แรงสูงสุดในชิ้นส่วนบนเป็น แรงอดัก็จะนา ไปออกแบบตามวิธีการออกแบบชิ้นส่วนโครงสร้างรับแรงอดัแลว้ก็เลือก ขนาดไม้ทา จันทันเป็นขนาดเดียวกันท้ังหมด หรือถ้าแรงสูงสุดเป็นแรงดึงให้น าไป ออกแบบตามวิธีการออกแบบชิ้นส่วนโครงสร้างไมร้ับแรงดึง เป็นตน้ ส าหรับชิ้นส่วน โครงสร้างอื่นก็พิจารณาออกแบบในทา นองเดียวกันดงัที่ได้กล่าวข้างต้น ท้งัน้ีส าหรับ ชิ้นส่วนโครงสร้างที่รับแรงในแนวแกนร่วมกบั โมเมนต์ดดั ให้พิจารณาตรวจสอบความ ปลอดภยัในการรับแรงร่วมกนัดว้ย
แบบฝึ กหัดประจ าบท 1. จงค านวณหาแรงลมต้งัฉากที่กระทา ต่อโครงหลงัคา โดยกา หนดความชนัของหลงัคา เท่ากบั 20 องศา และความสูงของหลงัคาเหนือระดบัพ้ืนดินเท่ากบั 8.00 m 2. จงออกแบบแปไม้เพื่อวางพาดบนจันทันไม้ที่มีมุมลาดเอียง 14 องศา และจนัทนัแต่ละ ตวัวางห่างกนั 4.00 m กา หนดให้แปไมร้ับน้า หนกัจากวสัดุมุงหลงัคาชนิดแผน่หลงัคา เหล็กรีดลอน (Metal Sheet) หนา 0.40 mm ระยะของการวางแป 1.20 m และวาง ดงัภาพดา้นล่าง หน่วยแรงดดัที่ยอมให้ของไม้120 kg/cm2 หน่วยน้า หนกัของแปไม้ 1,000 kg/m3 3. จากโจทย์ข้อที่ 2 จงหาค่าการโก่งตวัที่เกิดข้ึนท้งัหมดของแปไม้และจงตรวจสอบวา่ ขนาดของแปไมท้ ี่เลือกสามารถตา้นทานต่อการโก่งตวัไดห้รือไม่เมื่อกา หนดให้ค่าการ โก่งตวัที่เกิดข้ึนมีค่าไม่เกิน 300 L 4. จงออกแบบโครงหลงัคาไมช้่วงยาว 6.00 m ช่วงโครงหลงัคาวางห่างกนั 5.00 m ถ้า วัสดุมุงเป็นกระเบ้ืองลอนคู่มีแปไมร้องรับทุกระยะ 1.00 m กา หนด - หน่วยแรงดดัที่ยอมให้150 kg/cm2 - หน่วยแรงดึงขนานเส้ียนที่ยอมให้150 kg/cm2 - หน่วยแรงอดัขนานเส้ียนที่ยอมให้110 kg/cm2 จันทันไม้ 14 แปไม้ @ 1.20 m
5. จากโจทย์ข้อที่ 4 ถ้ารูปแบบของโครงถักเปลี่ยนไป จงค านวณเพื่อหาขนาดของไม้ท า โครงหลงัคา โดยใชค้่าเดิมที่กา หนดในโจทยข์อ้ที่ 4 6 @ 1.00 m = 6.00 m 0.90 m 6 @ 1.00 m = 6.00 m 1.50 m 0.50 m
เอกสารอ้างอิง กวี หวังนิเวศน์กุล. (2553). การออกแบบโครงสร้างเหล็กและไม้เบื้องต้น. กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์หจก. รุ่งแสงการพิมพ.์ ชาญชัย จารุจินดา. (ม.ป.ป.). ทฤษฎีโครงสร้าง. กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์บุญเลิศการพิมพ์. ทนงศกัด์ิแสงวฒันะชยั. (2539). การออกแบบโครงสร้างไม้และเหล็ก. พิมพค์ร้ังที่ 3. ขอนแก่น : คณะวศิวกรรมศาสตร์มหาวทิยาลยัขอนแก่น. 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 7 หัวข้อเนื้อหาประจ าบท บทที่ 7 ความรู้เกี่ยวกบั เหล็กโครงสร้าง 3 คาบ 7.1 คุณสมบัติของเหล็ก 7.2 การจ าแนกประเภทของเหล็กโครงสร้าง 7.3 การออกแบบโครงสร้างเหล็ก 7.4 เหล็กโครงสร้างรูปพรรณ 7.5 การระบุขนาดและชนิดของเหล็กโครงสร้างรูปพรรณ 7.6 สรุปเน้ือหา แบบฝึ กหัดประจ าบท เอกสารอ้างอิง วตัถุประสงค ์ เชิงพฤติกรรม 1. เพื่อให้ผู้ศึกษาสามารถอธิบายคุณสมบัติต่างๆของเหล็ก จากแผนภาพ ความสัมพนัธ์ระหวา่งความเคน้และความเครียดได้ 2. เพื่อให้ผู้ศึกษาสามารถจ าแนกประเภทของเหล็กโครงสร้างรูปพรรณชนิด ต่างๆไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 3. เพื่อให้ผู้ศึกษาสามารถระบุขนาดของเหล็กโครงสร้างรูปพรรณชนิดต่างๆ จากตารางคุณสมบตัิของเหล็กไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 4. เพื่อให้ผู้ศึกษามีความรู้และความเข้าใจในทฤษฎีของการออกแบบโครงสร้าง เหล็ก 5. เพื่อให้ผู้ศึกษาสามารถเลือกใช้เหล็กโครงสร้างรูปพรรณไดอ้ย่างถูกตอ้งและ เหมาะสม
วิธีสอนและกิจกรรมการเรียนการสอนประจ าบท 1. บรรยายประกอบแผน่ ใสตามหวัขอ้เน้ือหาประจา บท ในระหวา่งการบรรยาย ผู้สอนจะท าการซักถามความเข้าใจของผู้ศึกษาเป็ นระยะๆ และเปิ ดโอกาสให้ผู้ศึกษาได้ ซกัถามหากไม่เข้าใจหรือมีความสงสัยตลอดการบรรยาย 2. แบ่งกลุ่มผู้ศึกษาท าการศึกษาค้นคว้ากรรมวิธีการผลิตเหล็กโครงสร้าง รูปพรรณ โดยให้ผู้ศึกษาท าการค้นคว้าข้อมูลโดยการใช้สื่ออินเทอร์เน็ต หรือค้นคว้าจาก ห้องสมุด โดยจดัทา รายงานเป็นรูปเล่มแลว้นา ส่งในสัปดาห์ที่ 10 3. ผู้สอนน าตัวอยา่งเหล็กโครงสร้างรูปพรรณชนิดต่างๆมาให้ผู้ศึกษาได้เห็นจริง เพื่อให้ผู้ศึกษาได้มีความรู้และความเขา้ใจในคุณสมบตัิต่างๆของเหล็กใหด้ียงิ่ข้ึน 4. ผสู้อนทา การสร้างโจทยป์ ัญหาประจา บท พร้อมท้งับรรยายวธิีการและเทคนิค ต่างๆในการแกโ้จทยป์ ัญหาแต่ละขอ้เพื่อให้ผูศ้ึกษาไดม้ีความรู้และความเขา้ใจในเน้ือหา และทฤษฎีที่มากยงิ่ข้ึน 5. ผสู้อนทา การสรุปเน้ือหาประจา บท และเปิ ดโอกาสให้ผู้ศึกษาได้ซักถาม 6. ผู้สอนมอบหมายงานให้ท าแบบฝึ กหัดประจ าบท สื่อการเรียนการสอน 1. เอกสารประกอบการสอน 2. แผน่ ใส 3. ตวัอยา่งเหล็กโครงสร้างรูปพรรณชนิดต่างๆ 4. แบบฝึ กหัดประจ าบท การวัดและการประเมินผล การวัดผล 1. สังเกตพฤติกรรมในการเรียนและการมีส่วนร่วมของผศู้ึกษา 2. ความสมบูรณ์ถูกต้องและความเรียบร้อยของรายงานการศึกษาค้นคว้า กรรมวิธีการผลิตเหล็กโครงสร้างรูปพรรณ 3. ความเป็ นระเบียบเรี ยบร้อยและความถูกต้องของแบบฝึ กหัด ประจ าบทที่มอบหมายให้ผู้ศึกษาท า
การประเมินผล การประเมินผลเป็นคะแนนดิบเพื่อนา มารวมเป็นคะแนนระหวา่งภาค ดงัน้ี 1. ความสนใจและการมีส่วนร่วมในช้นัเรียน 5 คะแนน 2. รายงานกรรมวิธีการผลิตเหล็กโครงสร้างรูปพรรณ 10 คะแนน 3. แบบฝึ กหัดประจ าบท 5 คะแนน
บทที่ 7 ความร ู้เกย ี่วกบัเหลก็ โครงสร ้ าง ปัจจุบนัน้ีเหล็กไดถู้กนา เขา้มาทดแทนการใชไ้ม้และมีบทบาทอยา่งมากต่อวงการ อุตสาหกรรมการก่อสร้าง จะเห็นว่าการก่อสร้างส่วนใหญ่จะน าเหล็กเข้ามาใช้เป็น โครงสร้างต่างๆ เช่น โครงสร้างเสาหรือคานของอาคารก็ได้น าเหล็กเข้ามาใช้ในการ ก่อสร้าง เป็นต้น หรือแม้กระทงั่ โครงสร้างอื่นๆอีกที่มีการนา เหล็กเขา้ไปใช้ก่อสร้าง ไดแ้ก่สะพาน สะพานลอย หอสูง โครงหลงัคา วงกบประตูวงกบหนา้ต่าง ระบบท่อส่ง น้า ประปา และระบบท่อส่งก๊าซ ท้งัน้ีเนื่องจากเหล็กมีความแข็งแรงสูงและมีคุณภาพที่ ดีกว่าไม้ประกอบกบัเหล็กมีน้า หนกัเบาจึงทา ให้โครงสร้างมีขนาดไม่ใหญ่นกัข้นัตอน การก่อสร้างกระทา ไดง้่าย เพียงตดัเหล็กและทา การประกอบโดยอาศยัวิธีการเชื่อมหรือขนั ด้วยสลักเกลียว เป็ นต้น จึงเป็ นเหตุผลที่ท าให้เหล็กได้รับความนิยมในการถูกเลือก น ามาใช้งานจนถึงทุกวนัน้ี ดงัน้นัการจะนา เหล็กไปใชใ้นงานโครงสร้างไดอ้ย่างปลอดภยัและเกิดประโยชน์ อย่างสูงสุด ผูศ้ึกษาควรมีความรู้และเขา้ใจเกี่ยวกบัคุณสมบัติเหล็ก ประเภทเหล็ก และ มาตรฐานหรือขอ้กา หนดต่างๆ ซ่ึงลว้นมีความจา เป็นส าหรับผูท้ ี่จะเริ่มทา การออกแบบ โครงสร้างเหล็ก 7.1 คุณสมบัติของเหลก็ ผู้ที่จะท าการออกแบบโครงสร้างเหล็ก จ าเป็ นจะตอ้งมีความรู้เกี่ยวกบัคุณสมบตัิ ของเหล็กโครงสร้างที่จะน ามาใช้ในการออกแบบ โดยเฉพาะคุณสมบัติทางกลของเหล็ก ซึ่งอาจจะหาได้จากแผนภาพหน่วยแรง-ความเครียด (Stress-Strain Diagram) ดังแสดงใน ภาพที่ 7.1 ซึ่งได้จากการนา ชิ้นเหล็กตวัอยา่งมาทดสอบการรับแรงดึง โดยจะทา การเพิ่ม แรงดึงใหก้บัชิ้นตวัอยา่งทีละนอ้ย จนกระทงั่ชิ้นตวัอยา่งขาดออกจากกนั ขนาดของแรงดึง และค่าการยดืตวัที่ช่วงต่างๆจะถูกบนัทึกไว ้จากน้นัก็จะนา มาเขียนเป็นแผนภาพเพื่อแสดง ความสัมพนัธ์ระหว่างค่าหน่วยแรงกบัค่าความเครียดที่เกิดข้ึน ส าหรับเหล็กโครงสร้าง โดยทวั่ ไป ทนงศกัด์ิแสงวฒันะชยั (2539 : 146-149) กล่าววา่คุณสมบตัิต่างๆของเหล็ก โครงสร้างที่แสดงอยใู่นแผนภาพจะมีดงัน้ี