141บทที่ 3 ฐานรากเสาเข็ม (Pile Foundation)3.1 บทนํา ในบางกรณีฐานรากตื้นไม่สามารถรับนํ้าหนักได้เพียงพอ จําเป็ นต้องใช้ฐานรากระดับลึกขึ้น โดยฐานรากในระดับลึกเรียกว่า “ฐานรากเสาเข็ม” เสาเข็มมีลักษณะยาวชะลูด เป็ นชิ้นส่วนที่ติดตั้งลงในดินเพื่อถ่ายนํ้าหนักจากโครงสร้างลงสู่ดินที่ระดับความลึกเพียงพอใต้ฐานโครงสร้าง นํ้าหนักจากโครงสร้าง หมายความถึง นํ้าหนักแนวแกน แรงดันด้านข้าง และ โมเมนต์ ทั้งนี้ในการก่อสร้างงานเกี่ยวกับเสาเข็มต้องยึดถือตาม มาตรฐานของกรมโยธาธิการและผังเมือง มยผ. 1106-52 มาตรฐานงานเสาเข็ม ฐานรากเสาเข็มนํามาใช้ในกรณีดังต่อไปนี้ก. ดินบริเวณพื้นผิวรับนํ้าหนักแบกทานไม่เพียงพอต่อนํ้าหนักของโครงสร้างที่กระทําลงสู่ฐานรากข. การทรุดตัวของดินมีค่าสูงเกินค่ายอมรับได้ค. การทรุดตัวที่แตกต่างกันมากเนื่องจากความแปรปรวนของชั้นดินสูงหรื อการไม่สมํ่าเสมอของนํ้าหนักที่กระทําง. แรงที่กระทําจากโครงสร้างประกอบด้วยแรงอื่น ๆ เช่น แรงดันด้านข้าง แรงยกตัวเช่น โครงสร้างเสาส่งสัญญาณ ฐานรากของชั้นใต้ดินที่มีระดับแรงดันนํ้าสูงกว่านํ้าหนักกดทับจ. การขุดเพื่อก่อสร้างฐานรากแผ่ในชั้นดินแข็งทําได้ยากหรือมีราคาแพงฉ. สภาพดินที่เป็ นดินบวมตัวสูง (Expansive soil)และดินร่วนแตกตัว (Collapsible soil)ช. ฐานรากที่เสี่ยงต่อการกัดกร่อนและกัดเซาะ เช่น โครงสร้างสะพาน บริเวณแหล่งนํ้า ลาดชัน
142ตาม พ.ร.บ. ควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522 กฎกระทรวงฉบับที่ 6 “เสาเข็ม” หมายความว่า ส่วนของอาคารที่ใช้ถ่ายนํ้าหนักอาคารลงสู่ดินรูปที่ 3.1ลักษณะการใช้งานของเข็มในกรณีต่าง ๆ3.2 ชนิดของเสาเข็มเสาเข็มสามารถแบ่งได้ออกเป็ น 2 ประเภท ได้แก่ แบ่งตามลักษณะการติดตั้งของเสาเข็ม และแบ่งตามชนิดของวัสดุเสาเข็ม3.2.1 ชนิดของเสาเข็มตามลักษณะการติดตั้ง สามารถแบ่งได้เป็ น 2 ชนิด ได้แก่
143ก. เสาเข็มแทนที่ดิน (Displacement pile) คือ มีลักษณะเสาเข็มไปแทนที่ดินทําให้ดินเกิดการเคลื่อนตัวสูง ดินจะเคลื่อนที่เป็ นแนวรัศมีจากช่องของเสาเข็มไปสู่ดินโดยรอบ หรืออาจเป็ นการเคลื่อนที่ของดินในแนวดิ่ง เช่น เสาเข็มตอกเป็ นเสาเข็มที่มีการเคลื่อนตัว ในกรณีของดินเม็ดเดี่ยวมีแนวโน้มที่ถูกบดอัดจากการเคลื่อนตัว และ ดินเหนียวมีแนวโน้มที่จะบวมตัวขึ้นข. เสาเข็มไม่แทนที่ดิน (Non-displacement pile)คือ มีลักษณะที่แรงดันด้านข้างของดินบริเวณรอบลดลงระหว่างการเจาะและกลับเข้าสู่ค่าเดิมเมื่อใส่เสาเข็ม เช่น เสาเข็มเจาะเป็ นเสาเข็มที่ไม่มีการเคลื่อนตัว ส่วนเสาเข็มเหล็ก H อาจจัดเป็ น เสาเข็มกึ่งแทนที่ดิน (Low displacement pile)3.2.2 ชนิดของเสาเข็มแบ่งตามวัสดุ สามารถแบ่งออกเป็ น เสาเข็มผลิตจาก ไม้ คอนกรี ต เหล็ก การเลือกชนิดของเสาเข็ม ขึ้นกับนํ้าหนักที่กระทํา ชนิดของดิน และสภาพแวดล้อม ก. เสาเข็มไม้ทําจากไม้สน หรือ ไม้เบญจพรรณที่มีลําต้นแข็งแรงและยังสดอยู่ขณะที่นํามาใช้ต้องไม่ผุหรือขึ้นรา ไม้ที่ผุง่ายเช่น ไม้ยางพารา ไม้ยูคาลิปตัส ห้ามนํามาใช้ ที่มีจําหน่ายอยู่ในท้องตลาดมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 3-8 นิ้ว ยาว 3-8 เมตร เช่น 3” x 3 ม. 5”x 5 ม. ใช้รับนํ้าหนักไม่มาก โดยทัวไปไม่ควรเกิน ่ 5 ตัน/ต้น หรืออาจเป็ นโครงสร้างกันดินชัวคราวในงานขุด แต่ควรคํานึงถึงปัญหาการกันกร่อน ปลวกและการใช้งานบริเวณที่ ่มีการเปี ยกสลับแห้ง เสาเข็มไม้นั้นจัดอยู่ในชนิดเสาเข็มแทนที่ดินข. เสาเข็มคอนกรีต เสาเข็มคอนกรีตแบ่งออกเป็ น เสาเข็มคอนกรีตหล่อในที่ เสาเข็มคอนกรีตสําเร็จรูป วัสดุต่างๆ ที่ใช้ในการหล่อเสาเข็ม ส่วนผสมของคอนกรี ตตลอดจนการปฏิบัติต้องเป็ นไปตามมยธ. 101 : มาตรฐานงานคอนกรีตและคอนกรีตเสริมเหล็กมยธ. 102 : มาตรฐานงานคอนกรีตอัดแรงมยธ. 103 : มาตรฐานงานเหล็กเสริมคอนกรีต
144รูปที่ 3.2 เสาเข็มไม้เสาเข็มคอนกรีตหล่อในที่ ทําการติดตั้งโดยการตอกปลอกเหล็กลงไปในชั้นดินก่อนเพื่อป้ องกันดินพัง จากนั้นทําการขุดดินที่อยู่ในปลอกดินออก แล้วแทนที่ช่องว่างด้วยคอนกรีต หรือสามารถเรียกว่า “เสาเข็มเจาะ” จึงถูกจัดอยู่ในประเภทของเสาเข็มแทนที่ดิน แบ่งออกเป็ นเสาเข็มเจาะแห้ง และเสาเข็มเจาะเปี ยก มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.35 –1.5 ม. ส่วนความลึกสามารถลึกกว่า 50 ม. โดยนํ้าหนักบรรทุกปลอดภัยประมาณ 35ถึง 600 ตัน/ ต้นเสาเข็มเจาะแบบแห้ งเป็ นระบบเสาเข็มเจาะขนาดเล็ก ส่วนใหญ่จะลึกไม่เกิน 20ม. (แล้วแต่ ระดับ ชั้นทราย) รับนํ้าหนักต่อต้นได้ไม่เกิน 120 ตัน วิธีการคือเจาะดินลงไป (แบบแห้ง ๆ) แล้วก็หย่อนเหล็ก เทคอนกรีต ลงไปในหลุม ราคาจะแพงกว่าระบบเข็มตอก แต่เกิดมลภาวะน้อยกว่ามาก ทั้งเรื่องการ เคลื่อนตัวของดิน ความสั่นสะเทือน ฝุ่ นละออง จึงเป็ นที่นิยมใช้ ในบริเวณที่มีคนอยู่หนาแน่นเสาเข็มเจาะแบบเปี ยก ทําเหมือนเสาเข็มเจาะแห้ง แต่เวลาขุดดินจะขุดลึก ๆ แล้วใส่สารเคมีลงไปเคลือบผิวหลุมดินที่เจาะ เช่น เบนโทไนท์ หรือ โพลิเมอร์ ทําหน้าที่เป็ นตัวยึดประสานดินและดันดินไม่ให้พังทลายลงเวลาเจาะลึก ๆ (ซึ่งสามารถเจาะได้ลึกถึงกว่า 50 เมตร) รับนํ้าหนักได้มากและเกิดมลภาวะน้อย ราคาแพง
145เสาเข็มคอนกรีตสําเร็จรูป มีทั้งคอนกรีตเสริมเหล็ก ยาว 3-12 ม.และคอนกรีตอัดแรงที่สามารถหล่อได้ยาวขึ้นและลดความเสียหายในการเคลื่อนย้าย อาจมีความยาว 7-26ม. มีหน้าตัดเป็ นรูป สี่เหลี่ยมจัตุรัส ตัวไอ วงกลม หรือ เสาเข็มสปัน ข้อเสียเนื่องจากปัญหาการขนส่งเสาเข็มยาว การตัด การต่อ เสาเข็มชนิดนี้จัดเป็ นเสาเข็มชนิดแทนที่ดินค. เสาเข็มเหล็ก ทําจากเหล็กรูปพรรณ โดยเฉพาะ Wide flange หรื อ I-Beam หรือเหล็กท่อ นําลงไปตอกลงในชั้นดิน สามารถเชื่อม ตัด ต่อ ได้ง่าย มีข้อเสียเรื่องราคาแพงและการเกิดสนิม จัดเป็ นเสาเข็มไม่แทนที่ดิน เนื่องจากมีการเคลื่อนตัวของดินน้อย สามารถเพิ่มกําลังรับนํ้าหนักของดินได้โดยการขุด Soil Plug (ดังรูปที่ 3.5) ออกแล้วแทนที่ด้วยคอนกรีตตารางที่ 3.1ขนาดของเสาเข็มคอนกรีตสําเร็จรูปชนิดของเสาเข็มเส้นรอบรูป(ซม.)พื้นที่หน้าตัด (ซม2)ความยาว (ม.)นํ้าหนักบรรทุกปลอดภัย (ตัน)I 18 x 18I 22 x 22I 26 x 26I 30 x 30I 35 x 35I 40 x 4091.510513114316418420734146166088011565.0-15.06.0-16.010.0-12.010.0-25.018.0-25.018.0-26.03-124-258-3010-4012-6040-70
146รูปที่ 3.3 เสาเข็มเจาะแห้งรูปที่ 3.4 เสาเข็มเจาะเปี ยก
147รูปที่ 3.5 เสาเข็มเหล็ก3.3 ความสามารถในการรับนํ้าหนักของเสาเข็มเดี่ยว การวิเคราะห์ความสามารถในการรับนํ้าหนักของเสาเข็มเดี่ยว (Load capacity of single pile) เป็ นการประมาณค่าเนื่องจากความหลากหลายของชนิดของดิน ความแปรปรวนของชั้นดิน ตลอดจน ความแตกต่างของคุณภาพในการก่อสร้าง เหล่านี้ล้วนส่งผลถึงการวิเคราะห์ความสามารถในการรับนํ้าหนักของเสาเข็ม ถ้าวิเคราะห์จากสภาวะสมดุลแบบสถิตศาสตร์ (Static) สามารถคํานวณได้จากสมการ???????? = ???? + ???? (3.1)โดย???????? = ความสามารถในการรับนํ้าหนักสูงสุด (Ultimate bearing capacity) ???? =แรงเสียดทานระหว่างดินกับพื้นผิวของเสาเข็ม (Skin friction)???? = ความสามารถรับแรงแบกทานปลายเสาเข็ม (End bearing capacity)
148จากสมการความสัมพันธ์พบว่า การวิเคราะห์แรงต้านของเสาเข็มแบ่งออกเป็ น 2 ส่วน(รูปที่ 3.6) คือ ส่วนที่เกิดจากที่ผิวของเสาเข็ม และส่วนที่เกิดที่ปลายเสาเข็ม ถ้าเสาเข็มมีแรงต้านที่ผิวมากกว่าความสามารถรับแรงแบกทานที่ปลายเสาเข็มประมาณ 80% เสาเข็มจะจัดเป็ นเสาเข็มรับแรงโดยแรงเสียดทาน (Friction pile) ในทางตรงกันข้ามหากเสาเข็มรับแรงโดยแรงแบกทานที่ปลายเสาเข็มเป็ นหลัก จะจัดเป็ น เสาเข็มรับแรงโดยปลายเข็ม (End bearing pile)รูปที่ 3.6แรงเสียดทานที่ด้านข้างและแรงต้านที่ปลายเข็มความสามารถในการรับนํ้าหนักที่ยอมให้ (Allowable bearing capacity) มีค่าเท่ากับ???? =???????????? (3.2)เมื่อ ???? =อัตราส่วนปลอดภัย (Factor of safety) โดยทัวไปใช้เท่ากับ ่ 2-3 ด้านข้างเสาเข็ม???????? ปลายเสาเข็ม ??????????
1493.4 เสาเข็มในดินเหนียว3.4.1แรงเสียดทานของเสาเข็มในดินเหนียวกรณีเสาเข็มที่อยู่ในดินเหนียวนิยมใช้ วิธีอัลฟ่ า (∝ method) ซึ่ งใช้หลักการของการวิเคราะห์หน่วยแรงรวม (Total stress analysis, TSA) โดยทัวไปจะใช้ในการประมาณค่า ่ระยะเวลาช่วงสั้น (Short-term) ของความสามารถในการรับนํ้าหนักของเสาเข็มที่อยู่ในดินเม็ดละเอียด โดยกําหนดความสัมพันธ์ดังสมการ???? =∝ ???? (3.3)???? =∝ ???????? (3.4)เมื่อ ???? = หน่วยแรงเสียดทาน???? = กําลังรับแรงเฉือนแบบไม่ระบายนํ้า (Undrained shear strength)?? = ความยาวของเสาเข็ม?? = เส้นรอบรูปของเสาเข็ม (perimeter of pile)Α = Adhesion factor มีค่าสัมพันธ์กับ Suโดยส่วนมากค่ากําลังรับแรงเฉือนของดินเหนียวในชั้นบนซึ่งเป็ นดินเหนียวอ่อนจะได้จากการเก็บตัวอย่างดินในกระบอกบางแล้วนํามาทดสอบ Unconfined compression test ในห้องปฏิบัติการแล้วจึงได้ค่า Unconfined compressive strength ส่วนในชั้นดินเหนียวลึกจะสามารถทดสอบ SPT ได้ดังนั้นผลการทดสอบจากการเจาะสํารวจดินจึงแสดงค่า N เพื่อทําการปรับแก้เป็ นค่า ???? =????2 โดยใช้ความสัมพันธ์ดังแสดงในรูปที่ 3.7 ค่าความสัมพันธ์ระหว่างค่า α (Adhesion factor) กับค่าSu นั้นสามารถหาได้จากตารางที่ 3.2 โดยสําหรับเสาเข็มตอกนําเสนอโดย API (1984) และสําหรับเสาเข็มเจาะอ้างอิงจากO’ Neill and Reese (1988) นอกจากนี้ Tomlinson (1971) นําเสนอค่าความสัมพันธ์
150ระหว่างค่า α (Adhesion factor)กับค่าSu โดยคํานึงถึงลักษณะของชั้นดินดังแสดงในรูปที่ 3.8 สําหรับดินเหนียวกรุงเทพสามารถหาความสัมพันธ์ได้จากรูปที่ 3.9รูปที่ 3.7 ความสัมพันธ์ระหว่างค่าSPT, N-value กับค่า Unconfined compressivestrength, qu (kN/m2) (Terzaghi et., al, 1996)ตารางที่ 3.2ค่าความสัมพันธ์ระหว่างค่า α (adhesion factor) มีค่ากับค่า Suαกรณีเสาเข็มตอก API (1984) กรณีเสาเข็มเจาะ O’ Neill and Reese (1988)1.0 (Su ≤ 25 kPa) 0.5 (Su ≥ 70 kPa)1 − �????−2590 �เมื่อ 25 kPa< Su < 70 kPa 0.55 ; �????????≤ 1.5 �0.55-0.1�????????− 1.5 �; �1.5 < ????????≤ 2.5 �Pa= แรงดันอากาศ = 101.3 kPa0501001502002503003504000 10 20 30Unconfined compressive strength, qu (kN/m2)SPT, N-value
151รูปที่ 3.8ค่าความสัมพันธ์ระหว่างค่า α (adhesion factor)กับค่า Su (Tomlinson, 1971)
152รูปที่ 3.9ความสัมพันธ์ระหว่างค่า α (Adhesion factor) กับค่า Suของดินเหนียวกรุงเทพ3.4.2 กําลังรับแบกทานที่ปลายเสาเข็มดินเหนียวกําลังรับแบกทานที่ปลายเสาเข็ม กรณีปลายเสาเข็มอยู่ที่ชั้นดินเหนียวสามารถคํานวณได้จาก???? = ???????? = ???????????? (3.5)เมื่อ ???? = หน่วยแรงต้านทานที่ปลายเสาเข็ม???? = bearing capacity coefficient, 9 (สําหรับเสาเข็มตอก)???? = กําลังรับแรงเฉือนแบบไม่ระบายนํ้า (Undrained shear strength) ที่ปลายเสาเข็ม25 kPa ≤ Su ≤ 190 kPa ; fb<4.0 MPa Su คิดที่ตําแหน่งตํ่ากว่าปลายเข็มมากกว่า 2 เท่าเส้นผ่าศูนย์กลางเสาเข็ม
153ถ้า Su < 25 kPa ควรลดค่า ???? ×13Nc= 9 เมื่อ L/D ≥ 3 (สําหรับเสาเข็มตอก) (Skempton, 1959) Nc= 6.44 ln Su − 0.63[ln Su]2 − 7.55 (สําหรับเสาเข็มเจาะ)3.5เสาเข็มในดินทราย3.5.1แรงเสียดทานของเสาเข็มในดินทรายในการคํานวณความสามารถในการรับแรงของเสาเข็มในดินทราย นิยมใช้ β − Method วิธีนี้เป็ นการวิเคราะห์แบบหน่วยแรงประสิทธิผล (Effective stress analysis method)และใช้หาความสามารถในการกําลังรับนํ้าหนักเสาเข็มสําหรับระยะเวลาสั้นและระยะเวลายาว แรงเสียดทานตามเสาเข็มใช้กฎแรงเสียดทานของคูลอมบ์ โดยมีความสัมพันธ์ดังสมการ???? = tan ∅′ ????′ ?? (3.6)?? = ?? tan ∅′ (3.7)???? = ??????′ (3.8)เมื่อ ????′ = หน่วยแรงแนวดิ่งประสิทธิผลคิดที่ตําแหน่งกึ่งกลางชั้นดิน????= หน่วยแรงเสียดทาน∅′ = มุมเสียดทานภายใน?? = สัมประสิทธิ์ ที่ขึ้นกับค่า ?? และ ∅′แสดงในตารางที่ 3.3
154ตารางที่ 3.3ค่า ?? สําหรับกรณีเสาเข็มตอกและเสาเข็มเจาะการคํานวณแรงเสียดทานของเสาเข็มในทรายสามารถคํานวณจากสมการโดยTomlinson (1971)???? = tan ?? ????′ ???? (3.9)เมื่อ Ks= coefficientof earth pressure ดังแสดงในตารางที่ 3.4K0= earth coefficientat rest ดังแสดงในตารางที่ 3.5δ = สัมประสิทธิ์ มุมเสียดทานระหว่าง เสาเข็มกับดินทราย ดังแสดงในตารางที่ 3.6?? กรณีเสาเข็มตอก อ้างอิงกรณีดินเหนียว(1 − sin ∅′) (tan∅′) ??????0.50.11(??????) + 0.24 ;???? = 20%, ?? ≤ 20.13(??????) + 0.17 ;???? = 60%, ?? ≤ 2กรณีดินทราย(1 − sin ∅′) (tan ∅′)0.44 เมื่อ ∅′ = 28°0.75 เมื่อ ∅′ = 35°1.20 เมื่อ ∅′ = 37°Burland (1973)OLSON, R. E., and FLAATE, K. S. (1967)Burland (1973)Meyerhof (1976)?? กรณีเสาเข็มเจาะ อ้างอิงกรณีดินเหนียวใช้เหมือนกับกรณีเข็มตอกกรณีดินทราย0.1 เมื่อ ∅′ = 33°0.2 เมื่อ ∅′ = 35°0.35 เมื่อ ∅′ = 37°Meyerhof (1976)
ตารางที่3.4 ค่า Ks/Koแปรผันตามชนิดของเสาเข็มชนิดเสาเข็ม Ks/Koเสาเข็มเจาะและหล่อในที่เสาเข็มตอก แทนที่แบบน้อยเสาเข็มตอก แทนที่แบบมากเสาเข็มเจาะเสียบ (jet pile)1-20.75-1.250.70-10.5-0.7ตารางที่ 3.5ค่า K0 แปรตามความหนาแน่นสัมพัทธ์ความหนาแน่นสัมพัทธ์ (relative density, Dr)K0หลวม (loose)แน่นปานกลาง (medium)แน่น (dense)0.50.450.35ตารางที่ 3.6ค่า δ สัมประสิทธิ์ มุมเสียดทานระหว่าง เสาเข็มกับดินทรายชนิดเสาเข็ม δเสาเข็มเหล็ก ผิวเรียบเสาเข็มเหล็กผิวหยาบเสาเข็มหล่อสําเร็จรูปเสาเหล็กหล่อในที่เสาเข็มไม้0.5φ - 0.7φ0.7φ - 0.9φ0.8φ - 1.0φ1.0φ0.7φ - 0.9φ
1563.5.2 กําลังรับแบกทานที่ปลายเสาเข็มในชั้นดินทรายความสามารถในการรับแรงปลายเข็มกรณีดินทรายสามารถจากวิธีของ Meyerhof, 1976คํานวณได้จาก???? = ???????? = ????????′?????? (3.10)???? ≤ ??????Ab (3.11)เมื่อ ???? = หน่วยแรงต้านทานที่ปลายเสาเข็ม?????? = ขีดจํากัดหน่วยแรงต้านทานที่ปลายเสาเข็ม?????? = 0.5???????? tan ∅ ≈ 50???? tan ∅ หน่วย kN/m2Pa = แรงดันอากาศ = 101.3 kPa???? = bearing capacity coefficient แปรผันตามค่า ∅ ใช้รูปที่ 3.10????′?? = หน่วยแรงแนวดิ่งประสิทธิผลคิดที่ตําแหน่งชั้นดินที่ปลายเสาเข็มAb = พื้นที่หน้าตัดของเสาเข็มที่ปลายกรณีดินทรายที่ผลจากการสํารวจSPT เป็ นค่า N ต้องทําการปรับค่าแก้ค่า N ก่อนจากสมการ(Peck et al., 1974)??′ = ?????? (3.12)???? = 0.77 log101915??′0(3.13)โดย ??′??= หน่วยแรงแนวดิ่งประสิทธิผลหน่วย kN/m2จากนั้นหาค่ามุมเสียดทานจากรูปที่3.11
157รูปที่ 3.10ความสัมพันธ์ของ Nq เมื่อเทียบกับ มุม φ (Meyerhof, 1976)
158รูปที่ 3.11 ความสัมพันธ์ระหว่างแฟกเตอร์แบกทานและมุมเสียดทาน เทียบกับค่า SPT N- value (Peck et., al, 1974)
159Janbu (1976) ได้เสนอสมการสําหรับหาค่า Nqโดยเป็ นฟังก์ชันของ่ ∅′ และมุม???? มีหน่วยเป็ นเรเดียน (ดังแสดงในรูปที่ 3.12) ซึ่งแสดงสมการได้แก่???? = �tan ∅′ �1 + tan2 ∅′�2exp (2ψptan ∅′) (3.14) โดย ψp ≤ ??3สําหรับดินอ่อน ดินเม็ดละเอียดψp ≤ 0.58 ?? สําหรับดินแน่น ดินเม็ดเดี่ยว หรือดินเหนียวแบบอัดตัวคายนํ้าสูงรูปที่ 3.12ค่า Nqจากสมการของ Janbu (1976)11010010000 10 20 30 40NqSoil friction angle, φ degreeψp = 900ψp = 750ψp = 1050
160รูปที่ 3.13 เปรียบเทียบค่า Nqจากวิธีต่าง ๆ
ขีดจํากัดค่าหน่วยแรงประสิทธิผลในกรณีการวิเคราะห์เสาเข็มตอก ในชั้นทรายพบว่า ????′เพิ่มขึ้นตามความลึก ในกรณีเสาเข็มตอกในชั้นทรายพบว่าหน่วยแรงประสิทธิผลข้างเสาเข็มมีขีดจํากัดในการเพิ่ม โดยจะเพิ่มขึ้นถึงระดับความลึกหนึ่งแล้วคงที่ ระดับความลึกนี้เรียกว่า critical depth , Dcซึ่ งขึ้นอยู่กับสภาพของทรายในสนามและขนาดของเสาเข็ม จากการทดสอบพบว่า Dc = 10d สําหรับทรายหลวมและ Dc= 20d สําหรับทรายแน่น (McCarthy, 1977) ซึ่ งสอดคล้องกับการศึกษาของ Vesic (1977) ที่พบว่าการเพิ่มของกําลังรับนํ้าหนักของปลายเข็มไม่เป็ นสัดส่วนโดยตรงกับความลึก ดังนั้นในการออกแบบแนะนําให้ใช้ค่าคงที่เมื่อระดับความลึกเกิน Critical depth หน่วยแรงประสิทธิผลเปลี่ยนแปลงตามความลึกดังแสดงในรูป 3.14รูปที่3.14การเปลี่ยนแปลงหน่วยแรงประสิทธิผลแนวดิ่งของดินบริเวณใกล้กับเสาเข็มที่ความลึก
162สําหรับการออกแบบในกรณีที่ไม่มีการขุดเจาะสํารวจและรับรองสามารถใช้ข้อมูลดินอ้างอิงตาม พ.ร.บ. ควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522 กฎกระทรวงฉบับที่ 6 ข้อ 20 ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้พ.ร.บ. ควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522 กฎกระทรวงฉบับที่ 6 ข้อ 20 ในการคํานวณฐานรากบนเสาเข็มที่ตอกในชั้นดินอ่อน ถ้าไม่มีเอกสารจากสถาบันที่เชื่อถือได้แสดงผลการทดสอบคุณสมบัติของดินและกําลังแบกทานสูงสุดของเสาเข็ม ให้ใช้ค่าหน่วยแรงฝื ดของดิน ดังนี้(1) สําหรับดินที่อยู่ในระดับลึกไม่เกิน 7 เมตร ใต้ระดับนํ้าทะเลปานกลาง ให้ใช้ค่าหน่วยแรงฝื ดของดินได้ไม่เกิน 6กิโลปาสกาล (600กิโลกรัมแรงต่อตารางเมตร) ของพื้นผิวประสิทธิผลของเสาเข็ม(2) สําหรับดินที่มีความลึกเกิน 7 เมตร ใต้ระดับนํ้าทะเลปานกลาง ให้คํานวณหาค่าหน่วยแรงฝื ดของดินเฉพาะส่วนที่ลึกเกิน 7 เมตรลงไป ตามสูตรดังต่อไปนี้หน่วยแรงฝื ดเป็ นกิโลกรัมแรงต่อตารางเมตร = 600 + 220ย.ย. = ความยาวของเสาเข็มเป็ นเมตร เฉพาะส่ วนที่ลึกเกิน 7 เมตร ใต้ระดับนํ้าทะเลปานกลางสําหรับอัตราส่วนปลอดภัยสามารถอ้างอิงตาม พ.ร.บ. ควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522 กฎกระทรวงกําหนดฐานรากของอาคารและพื้นดินที่รองรับอาคาร พ.ศ. ๒๕๖๖ข้อ ๒๔ การออกแบบและคํานวณฐานรากเสาเข็มรับแรงตามแนวดิ่งที่มีรายงานการสํารวจดินฐานรากหรือมีการทดสอบหาแรงต้านทานของเสาเข็มในบริเวณก่อสร้างหรือใกล้เคียง ให้ใช้ค่าแรงต้านทานที่ยอมให้ของเสาเข็ม ดังต่อไปนี้(๑) ค่าแรงต้านทานที่ยอมให้ของเสาเข็มที่คํานวณได้จากรายงานการสํารวจดินฐานราก ให้ใช้ได้ไม่เกินร้อยละ ๔๐ ของแรงต้านทานสูงสุดของเสาเข็มที่ได้จากผลการคํานวณ(๒) ค่าแรงต้านทานที่ยอมให้ของเสาเข็มที่ได้จากการทดสอบเสาเข็มโดยวิธีสถิตยศาสตร์ให้ใช้ได้ไม่เกินร้อยละ ๕๐ ของแรงต้านทานสูงสุดของเสาเข็มที่ได้จํากผลการทดสอบ
163(๓) ค่าแรงต้านทานที่ยอมให้ของเสาเข็มที่ได้จากการทดสอบเสาเข็มโดยวิธีพลศาสตร์ ให้ใช้ได้ไม่เกินร้อยละ ๔๐ ของแรงตํ้านทํานสูงสุดของเสําเข็มที่ได้จํากผลกํารทดสอบที่ได้จํากกํารสอบเทียบกับวิธีสถิตยศาสตร์ข้อ ๒๕ การประเมินแรงต้านทานที่ยอมให้ของเสาเข็มที่ไม่เกิน ๔๐ ตันต่อต้น ให้เป็ นไปตามที่รัฐมนตรีโดยคําแนะนําของคณะกรรมการควบคุมอาคารประกาศกําหนดในราชกิจจานุเบกษา การประเมินแรงต้านทานที่ยอมให้ของเสาเข็มที่เกิน ๔๐ ตันต่อต้น ให้เป็ นไปตามที่ผู้ออกแบบและคํานวณรับรองรูปที่ 3.15 ถึง 3.17 แสดงแผนผังในการออกแบบเสาเข็มทั้งในดินเหนียวและดินทราย
164รูปที่ 3.15การคํานวณแรงเสียดทานของเสาเข็มในดินเหนียว
165รูปที่3.16การคํานวณแรงเสียดทานของเสาเข็มในดินทราย
166รูปที่ 3.17การคํานวณกําลังรับแบกทานของปลายเสาเข็ม
167ตัวอย่างที่ 3.1 เสาเข็มคอนกรีตสี่เหลี่ยมจตุรัสขนาด 0.3 x 0.3 เมตร ต้องการรับนํ้าหนัก 150 kN โดยใช้อัตราส่วนปลอดภัย เท่ากับ 3 โดยชั้นดินมีลักษณะดังในรูป และระดับนํ้าใต้ดินอยู่ที่ระดับ 2 เมตรใต้ระดับผิวดิน จงประมาณหาความยาวเข็มที่ต้องการวิธีทําคํานวณหานํ้าหนักที่ต้องการ???? =???????????????????? = ???? × ???? = 150 × 3 = 450 ????คํานวณความสามารถในการรับแรงของเสาเข็ม???????? = ???? + ???? เป็ นกรณีเสาเข็มตอกในดินเหนียว???? =∝ ????????ดินมี 2 ชั้น ดังนั้น????1 = 40 ??????, ∝1= 1 − �????−2590 � จากตารางที่3.2 API (1984) , ∝1= 1 − �40−2590 � = 0.832.0 m3.0 mL2 m????1 = 40 ??????Soft clayMedium clay????2 = 80 ??????Ground water table
168????2 = 80 ??????, ∝2= 0.5????1 =∝1 ????1????1 = 0.83 × 40 × 1.2 × 5 = 200 ????????2 =∝2 ????2????2 = 0.5 × 80 × 1.2 × ??2 = 48??2 ???????? = ???????????? = 9 × 80 × 0.09 = 65 ????ดังนั้น ???????? = ???? + ????450 = 200 + 48??2 + 65??2 = 3.9 ม.ดังนั้นความยาวของเสาเข็มที่ต้องการมีค่าเท่ากับ 5+3.9 =8.9 ม.เลือกเสาเข็มยาว 9 ม.
ตัวอย่างที่ 3.2 จากข้อมูลดินที่ให้ จงออกแบบเสาเข็มตอก ที่มีกําลังรับนํ้าหนักปลอดภัยที่ 400 kN
170
ขั้นตอนที่ 1 ใช้ตารางที่3.7 ในการแบ่งชั้นดินจากค่า SPT หรือ Shear Strengthตารางที่3.7ความสัมพันธ์ระหว่างค่า SPT กับ Su (Terzaghi et al, 1996)คุณสมบัติ ค่า SPT, N Su, kPaVery SoftSoftMediumStiffVery StiffHard< 42 -44 -88 -1515 -30> 30< 1212 -2525 -5050 -100100 -200> 200ขั้นตอนที่ 2กําหนดระดับความลึกเสาเข็มที่ระดับ 20.50 ม.จากผิวดินจากสมการ ???????? = ???? + ????
172ขั้นตอนที่ 3คํานวณหาแรงเสียดทานด้านข้างของเสาเข็ม???? =∝ ????????????1 = 0.1 ??????, ∝1= 1 จากตารางที่3.2 API (1984)????2 = 0.6 ?????? = 0.6 × 9.81 × 10 = 59 ??????, ∝2= 1 − �????−2590 � ∝2= 1 − �59−2590 � = 0.62สําหรับชั้นดินที่ 3 N = 37 จากรูปที่ 3.7 ????3 = 200 ????/??2????3 > 70 ดังนั้น ∝3= 0.5????1??1 =∝1 ????1??1????1??1 = 1 × 0.1 × 9.81 × 10 × 10.8 = 106 ????/??????2??2 =∝2 ????2??2????2??2 = 0.62 × 0.6 × 9.81 × 10 × 6 = 219 ????/??????3??3 =∝3 ????3??3 = 0.5 × 200 × 2.5 = 250 ????/??∑ ????31 ?? = 106 + 219 + 250 = 575 ????/??ขั้นตอนที่ 4คํานวณกําลังรับที่ปลายเสาเข็มปลายเสาเข็มอยู่ในดินเหนียวดังนั้น ???? = ???????????????? = ???????? = 9 × 200 = 1800 ????/??2 กําหนดให้ FS = 2.5ชนิดเสาเข็ม ??????(kN/m)p(m)????(kN)????(kN/m2) ????(m2) ????(kN) ????????(kN) ????(kN) □ 0.35x0.35 575 1.40 805 1800 0.1225 220 1025 410I 0.30x0.30 575 1.20 690 1800 0.066 119 809 324I 0.35x0.35 575 1.40 805 1800 0.088 158 963 385
173ข้อสังเกตุ• การคํานวณเส้นรอบรูปของเสาเข็มรูปไอ คิดเป็ นสี่เหลี่ยมโดยคิดจาก Soil Plug• แต่การคํานวณพื้นที่หน้าตัดของเสาเข็มรูปไอ คิดเฉพาะพื้นที่คอนกรีต ไม่คิดบริเวณ Soil plugในกรณีนี้หากทําการคํานวณแบบใช้เป็ นเสาเข็มเจาะสามารถคํานวณได้ดังนี้ขั้นตอนที่ 1คํานวณหาแรงเสียดทานด้านข้างของเสาเข็ม????1 = 0.1 ?????? = 0.1 × 9.81 × 10 = 9.81 ??????Pa= 101.3 kPa, ????1????= 0.1 ≤ 1.5 ดังนั้น ∝1= 0.55 จากตารางที่ 3.2????2 = 0.6 ??????,????1????= 0.58 ≤ 1.5 ดังนั้น ∝2= 0.55สําหรับชั้นดินที่ 3 Su หาจากค่า N = 37????3 = 200 kN m2 ⁄ ,????1????= 200101.3 = 1.97∝3= 0.55 − 0.1(1.97 − 1.5 ) = 0.50????1??1 =∝1 ????1??1 = 0.55 × 0.1 × 9.81 × 10 × 10.8 = 58.27 ????/??????2??2 =∝2 ????2??2 = 0.55 × 0.6 × 9.81 × 10 × 6 = 194.24 ????/??????3??3 =∝3 ????3??3 = 0.50 × 200 × 2.5 = 250 ????/??�????31?? = 58.27 + 194.24 + 250 = 502 ????/??
174ขั้นตอนที่ 2คํานวณกําลังรับที่ปลายเสาเข็ม???? = ????????????????3 = 200 ?????????? = 6.44 ln ?????? − 0.63[ln ??????]2 − 7.55= 6.44 ln 200 − 0.63[ln 200]2 − 7.55= 34.12 − 17.69 − 7.55 = 8.88???? = ???????? = 8.9 × 200 = 1780 ????/??2ชนิดเสาเข็ม ??????(kN/m)p(m)????(kN)????(kN/m2)????(m2)????(kN)????????(kN)????(kN)φ 0.35 502 1.10 552 1780 0.0962 171 723 289
ตัวอย่างที่ 3.3 จากข้อมูลดินที่ให้ จงออกแบบเสาเข็มตอก ที่มีกําลังรับนํ้าหนักปลอดภัยที่ 500 kN
176
177.จากสมการ ???????? = ???? + ???? ขั้นตอนที่ 1คํานวณหาแรงเสียดทานด้านข้างของเสาเข็ม???? =∝ ????????????1 = 0.1 ??????, ∝1= 1????2 = 1.0 ??????, ∝2= 0.5สําหรับชั้นดินที่ 3 Su หาจากค่า N = 46????3 = 200 ??????, ∝1= 0.5????1 = 0.1 ?????? = 0.1 × 9.81 × 10 = 9.81 ??????????1??1 =∝1 ????1??1 = 1 × 9.81 × 12 = 117.72 ????/??????2??2 =∝2 ????2??2 = 0.5 × 1.0 × 9.81 × 10 × 6 = 294.3 ????/??????3??3 =∝3 ????3??3 = 0.5 × 200 × 1.3 = 130 ????/??1.2 m10.8 m6.0 m????1 = 0.1 ??????Very Soft claysoft clay????2 = 1.0 ??????Ground water 0.00Depth, m1.2012.000.7018.0025.351.3 m?? = 55 ????????/????.fill19.30Hard clay21.001.7 mN= 46 blow/ft.Very dense sandγsat= 1.8 t/m3γsat= 1.9 t/m3γsat= 2.0 t/m3γsat= 2.0 t/m3
178สําหรับชั้นดินที่ 4 เป็ นกรณีดินทรายดังนั้นคิดหน่วยแรงประสิทธิผลที่กึ่งกลางชั้นทราย ที่ระดับ 20.15 m??0′ = (18 × 0.7) + (18 − 9.81) × 11.3 + (19 − 9.81) × 6 +(20 − 9.81) × 1.3 + (20 − 9.81) ×1.72 = 182.2 ????/??2สมมุติขนาดเข็ม D =0.35 ม. Critical Depth (McCarthy,1977)= 20D = 20 x 0.35 = 7 ม.??????′ = (20 − 9.81) × 7 = 71.33 ????/??2ปรับแก้ค่า N โดย ???? = 0.77 log101915??′0(Peck et al., 1974)???? = 0.77 log101915182 = 0.79??′ = ?????? = 0.79 × 55 = 43 ;จากรูปที่3.10 ∅ = 39.10?? = (1 − sin ∅′) (tan∅′) = 0.30ตามวิธีของ Tomlinson กําหนดค่า Ks/Ko = 0.85 K0= 0.35, δ = φtan ?? ???? = 0.30 × tan(39.1) = 0.24 < 0.3 เลือกค่าน้อยกว่าค่า ????′ เปรียบเทียบค่า ??0′ = 182 ????/??2 กับค่า ??????′ = 71.33 ????/??2 เลือกค่าน้อยกว่า ดังนั้น????′ = 71.33 ????/??2??4????4 = ??4????????????????′ = 1.7 × 0.24 × 71.33 = 29.1 ????/??ผลรวมของหน่วยแรงเสียดทาน = ∑ ????41 ?? = 117.6 + 294.3 + 130 + 29.1 = 571 ????/??ขั้นตอนที่ 2คํานวณกําลังรับที่ปลายเสาเข็ม สําหรับกรณีปลายเข็มอยู่ในชั้นทราย???? = ???????? = ????????′??????
179??0′ = (18 × 0.7) + (18 − 9.81) × 11.3 + (19 − 9.81) × 6+ (20 − 9.81) × 1.3 + (20 − 9.81) × 1.7??0′ = 190.86 ????/??2???? = 0.77 log101915191 = 0.77??′ = ?????? = 0.77 × 55 = 42 ; ∅ = 38.90, ???? = 266 (จากรูปที่ 3.10)???? = ????????′?? = 266.7 × 71.33 = 19,023 ????/??2?????? = 50???? tan ∅ = 50 × 266.7 tan 38.90 = 10,760 ????/??2ดังนั้นใช้ ???? = ?????? = 10,760 ????/??2กําหนดให้ FS = 2.5ชนิดเสาเข็ม ??????(kN/m)p(m)????(kN)????(kN/m2) ????(m2) ????(kN)????????(kN)????(kN)□ 0.35x0.35 571 10760I 0.30x0.30 571 10760I 0.35x0.35 571 107603.6 การทดสอบเสาเข็ม ในโครงการก่อสร้างขนาดใหญ่ ควรกําหนดให้ทดสอบการรับนํ้าหนักของเสาเข็ม (Pile load test) เนื่องจากเหตุผลของความไม่แน่นอนของวิธีการทํานายค่า การทดสอบนั้นสามารถทําได้ทั้งการทดสอบการรับแรงในแนวดิ่งและการรับแรงด้านข้าง การทดสอบแรงในแนวดิ่งในสนาม ที่นิยมใช้ในประเทศไทยมี 2 แบบได้แก่1 การทดสอบการรับนํ้าหนักของเสาเข็มด้วยวิธีสถิตย์ศาสตร์(Static load Test) 2 การทดสอบการรับนํ้าหนักของเสาเข็มด้วยวิธีพลศาสตร์ (Dynamic Load Test)
1803.6.1การทดสอบกําลังรับนํ้าหนักบรรทุกของเสาเข็มแบบสถิตศาสตร์การทดสอบแบบ Static load สามารถจัดระบบการถ่ายแรงเพื่อกดลงเสาเข็มได้ 2รูปแบบ แบบที่1 การนํานํ้าหนักมากดลงโดยตรง ดังรูปที่ 3.18(a)แบบที่ 2 การใช้ไฮโดรลิคแจ็ค ดันส่งแรงจากคานที่ยึดกับเข็มสมอ ดังรูปที่ 3.18(b)โดยมีขั้นตอนในการทดสอบดังนี้นํ้าหนักที่ใช้ในการทดสอบควรประมาณ 2 เท่าของนํ้าหนักในการออกแบบเสาเข็ม การกดนํ้าหนักจะเพิ่มขึ้นทุกๆ 25% ของนํ้าหนักทั้งหมด บันทึกค่านํ้าหนักบรรทุกเทียบกับการทรุดตัว ทั้งในกรณีกดนํ้าหนักและเอานํ้าหนักออก จากนั้นนําค่าที่ไปได้พล็อตกราฟนํ้าหนักเทียบกับการทรุดตัวดังแสดงในรูป 3.19จากกราฟสามารถคํานวณ การทรุดตัวสุทธิ(Net settlement) จาก การทรุดตัวทั้งหมด (Gross settlement)ลบด้วยค่าการคืนตัว (Rebound) กําลังรับนํ้าหนักของเสาเข็มที่ยอมให้โดยทั่วไปจะอ้างอิงตามมาตรฐานการควบคุมอาคาร ซึ่งจากผู้ออกแบบจะให้มาตรฐานตามข้อตกลงการออกแบบ รูปที่ 3.18(a)การทดสอบเสาเข็มโดยกดนํ้าหนักโดยตรง (Donald et., al, 2016)
181รูปที่ 3.18(b)การทดสอบเสาเข็มแบบสถิตศาสตร์โครงการรถไฟฟ้ าสีเหลือง (https://mrta-yellowline.com/wp/)กฎกระทรวงฉบับที่ 6ก. การทรุดตัวทั้งหมดของเสาเข็มจากกําลังรับนํ้าหนักบรรทุกสูงสุดแล้วปล่อยทิ้งไว้เป็ นเวลายี่สิบสี่ชัวโมงต้องไม่เกิน ่ 25 มิลลิเมตรข. อัตราการทรุดตัวเฉลี่ยของเสาเข็มหลังจากรับนํ้าหนักบรรทุกสูงสุด แล้วปล่อยทิ้งไว้เป็ นเวลายี่สิบสี่ชัวโมง ต้องไม่เกิน ่0.25 มิลลิเมตรต่อชัวโมง่ค. การทรุดตัวสุทธิของเสาเข็มหลังจากปล่อยให้รับนํ้าหนักบรรทุกสูงสุดเป็ นเวลายี่สิบสี่ชั่วโมงแล้วคลายนํ้าหนักบรรทุกจนหมดปล่อยทิ้งไว้โดยไม่รบกวนอีกยี่สิบสี่ชัวโมง ต้องไม่เกิน ่ 6 มิลลิเมตรตัวอย่างที่ 3.4ผลการทดสอบกําลังรับนํ้าหนักเสาเข็มดังแสดงในรูปที่ 3.16จงหานํ้าหนักปลอดภัยของเสาเข็มจากกราฟแสดงนํ้าหนัก-การทรุดตัว ที่ได้จากการทดสอบในสนาม
182รูปที่ 3.19ผลการทดสอบเสาเข็มตารางที่ 3.8การคํานวณหาค่าการทรุดตัวสุทธิของเสาเข็มนํ้าหนักที่กระทําให้เกิดการทรุดตัวทั้งหมดของเสาเข็ม 25 มม. เท่ากับ 175 ตันนํ้าหนักที่กระทําให้เกิดการทรุดตัวสุทธิ 6 มม. เท่ากับ 100 ตัน061220346563 6055 52 49010203040506070800 50 100 150 200 250 300Settleemt (mm.)Load (ton)settlement Test load Gross settlement Rebound Net settlement(mm.) (tons) (mm.) (mm.) (mm.)0 0 0 0 0 6 50 6 52-49=3 6-3=312 100 12 55-49=6 12-6=620 150 20 60-49=11 20-11=934 200 34 63-49=14 34-14=2065 250 65 65-49=19 65-19=49
183ดังนั้นนํ้าหนักที่เสาเข็มรับได้ 100 ตัน นํ้าหนักปลอดภัยของเสาเข็ม เมื่อ FS = 2.5 มีค่าเท่ากับ 40 ตันการวิเคราะห์ผลการทดสอบเสาเข็มแบบสถิตศาสตร์สามารถทําได้หลายวิธี โดยในหนังสือเล่มนี้จะกล่าวถึง วิธีของ Mazurkiewicz และ วิธีของ Chin ซึ่งมีรายละเอียดดังต่อไปนี้วิธีของ Mazurkiewicz (1972) วิเคราะห์โดยทําการแบ่งการทรุดตัวของเสาเข็มบนแกน x ให้เท่ากัน และหาค่านํ้าหนักบรรทุกที่แต่ละ การทรุดตัว โดยการลากเส้นตัดกับเส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณการทรุดตัวและนํ้าหนักบรรทุกบน เสาเข็ม จากนั้นลากเส้นขนานแนวนอนของแต่ละนํ้าหนักบรรทุกตัดแกน y จากจุดตัดบนแกน y นี้ลากเส้น 45 องศา เข้าตัดกับเส้นขนานแนวนอนของ นํ้าหนักบรรทุกถัดไปและลากเส้นเชื่อมต่อจุดตัดที่เกิดขึ้น ทั้งหมด ค่าตัดแกน y คือค่า นํ้าหนักบรรทุกสูงสุดของเสาเข็มรูปที่ 3.20การวิเคราะห์ค่านํ้าหนักบรรทุกสูงสุดของเสาเข็มโดยวิธี Mazurkiewicz
184จากการศึกษาของ วรรณวรางค์(2561) จากโครงการก่อสร้างขนาดใหญ่ในกรุงเทพฯ และจังหวัดระยอง 30 โครงการพบว่าค่านํ้าหนักบรรทุกสูงสุดของเสาเข็มโดยวิธี Mazurkiewicz และโดยวิธีสถิตยศาสตร์ เมื่อวิเคราะห์และเปรียบเทียบพบว่า การคํานวณหา ค่านํ้าหนักบรรทุกสูงสุดของเสาเข็มโดยวิธีสถิตยศาสตร์ไม่ว่าจะพิจารณาจากการคํานวณแรงเสียดทานที่ผิวเสาเข็มโดยวิธีใดๆ เมื่อนํามารวมกับการคํานวณแรงต้านทานที่ปลายเสาเข็มโดยวิธีของ Meyerhof จะให้ค่าน้อยกว่าการวิเคราะห์ผลการรับ นํ้าหนักบรรทุกสูงสุดโดยวิธี Mazurkiewicz เสมอ คือประมาณ 0.8 เท่า สําหรับเสาเข็มตอก และ 0.68 เท่า สําหรับเสาเข็มเจาะ แต่เมื่อนํามารวมกับการคํานวณแรงต้านทานที่ ปลายเสาเข็มโดยวิธีของ Janbu จะให้ค่ามากกว่าการวิเคราะห์ผลการรับนํ้าหนักบรรทุกสูงสุด โดยวิธี Mazurkiewicz คือ ประมาณ 1.12 เท่า และ1.25 เท่า สําหรับเสาเข็มตอกและเสาเข็มเจาะ ตามลําดับ อย่างไรก็ตามผลรวมของการคํานวณโดยวิธีของ Vesic จะให้ค่าใกล้เคียงกับการวิเคราะห์ผลการรับนํ้าหนักบรรทุกสูงสุดโดยวิธี Mazurkiewicz มากที่สุดวิธีของ Chin (1970)วิธีการวิเคราะห์นํ้าหนักบรรทุกสูงสุดของเสาเข็มโดยวิธีของ Chin ทําได้โดยการสมมติว่ากราฟความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณการทรุดตัวและนํ้าหนักบรรทุกบนเสาเข็มเป็ นแบบไฮเปอร์โบลิค (Hyperbolic shape) ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างนํ้าหนักบรรทุกและการทรุดตัวสามารถเขียนได้ดังสมการ?? = ∆??1∆+??2 (3.15)เมื่อ P = นํ้าหนักบรรทุก∆ = ปริมาณการทรุดตัวc1และ c2= ค่าคงที่
185จากสมการที่ 3.15ค่านํ้าหนักบรรทุกสูงสุดคือนํ้าหนักบรรทุกซึ่งการทรุดตัวมีค่าอนันต์(∆ = α) ดังนั้นนํ้าหนักบรรทุกสูงสุดมีค่าเท่ากับ 1/c1และเพื่อความสะดวกในการหาค่าคงที่ c1และ c2 ในสมการที่3.15 สามารถจัดให้อยู่ในรูปความสัมพันธ์เชิงเส้นได้ดังสมการที่ 3.16∆?? = ??1∆ + ??2 (3.16)รูปที่ 3.21การวิเคราะห์ค่านํ้าหนักบรรทุกสูงสุดของเสาเข็มโดยวิธี Chin
1863.6.2การทดสอบกําลังรับนํ้าหนักบรรทุกของเสาเข็มแบบพลศาสตร์ใช้ทดสอบเสาเข็มเดี่ยว โดยใช้แรงกระแทกที่หัวเสาเข็มในทิศทางตามแนวแกนแล้วนําผลตอบสนองที่วัดได้ ดังแสดงในรูปที่ 3.23 ได้แก่ แรงหน้าตัดและความเร็วอนุภาคของเสาเข็มไปวิเคราะห์ตามหลักทฤษฎีคลื่นหน่วยแรง เพื่อก. การพิสูจน์กําลังรับนํ้าหนักบรรทุกของเสาเข็ม ทั้งนี้การพิสูจน์ดังกล่าวจะกระทําได้หลังจากการตรวจประเมินความน่าเชื่อถือโดยการสอบเทียบกับวิธีการทดสอบบรรทุกเสาเข็มแบบสถิตยศาสตร์แล้วข. การตรวจวัดคุณสมบัติอื่นๆ ที่เกี่ยวกับพฤติกรรมของเสาเข็มภายใต้แรงกระทําเชิงพลวัตค. การประเมินความสามารถของอุปกรณ์ตอกเสาเข็มง. การควบคุมการก่อสร้างเสาเข็มโดยเฉพาะในกรณีที่สภาพชั้นดินไม่สมํ่าเสมอสําหรับรายละเอียดการทดสอบการรับนํ้าหนักด้วยวิธีพลศาสตร์ สามารถศึกษาได้จากมาตรฐานการรับนํ้าหนักของเสาเข็มด้วยวิธีพลศาสตร์ Dynamic Load Test ของกรมโยธาธิการ มยผ. 1252-51รูปที่ 3.22และ 3.24 ตําแหน่งแนะนําสําหรับการติดตั้งหัววัดสัญญาณเข้ากับเสาเข็มคอนกรี ต รูปที่ 3.25 และ 3.26 แสดงขั้นตอนการวิเคราะห์ด้วยกระบวนการจับคู่สัญญาณและตัวอย่างผลการทดสอบ ตามลําดับ
187รูปที่ 3.22 ตําแหน่งแนะนําสําหรับการติดตั้งหัววัดสัญญาณเข้ากับเสาเข็มคอนกรีตสี่เหลี่ยมตัน (มยผ. 1252-51)
188รูปที่ 3.23การยกตุ้มนํ้าหนักกระแทกหัวเสาเข็มเพื่อทดสอบกําลังของเสาเข็มแบบพลศาสตร์ (มยผ. 1252-51)รูปที่ 3.24การติดตั้งหัววัดสัญญาณเข้ากับเสาเข็มคอนกรีต (มยผ. 1252-51)
189รูปที่ 3.25ขั้นตอนการวิเคราะห์ด้วยกระบวนการจับคู่สัญญาณรูปที่ 3.26 ตัวอย่างผลการทดสอบกําลังรับนํ้าหนักบรรทุกของเสาเข็มแบบพลศาสตร์
1903.7การตรวจสอบความสมบูรณ์ของเสาเข็มด้วยวิธี Seismic test การตรวจสอบความสมบูรณ์ของเสาเข็มด้วยวิธี Seismic test ใช้ในการตรวจสอบเสาเข็ม โดยใช้แรงกระแทกที่เสาเข็มแล้วนําผลตอบสนองความเร็วอนุภาคของเสาเข็มที่วัดได้ ไปวิเคราะห์สภาพ (1) ความสมบูรณ์ของเสาเข็ม (2) ขนาดหน้าตัดของเสาเข็ม (3) ความต่อเนื่องและความสมํ่าเสมอของเนื้อวัสดุเสาเข็ม ทั้งนี้การตรวจสอบนี้ไม่สามารถใช้เพื่อการประเมินกําลังรับนํ้าหนักบรรทุกของเสาเข็ม ขั้นตอนและรายละเอียดสามารถศึกษาได้จากมาตรฐานการตรวจสอบความสมบูรณ์ของเสาเข็มด้วยวิธี Seismic test ของกรมโยธาธิการ มยผ. 1551-51รูปที่ 3.27 - 3.33 แสดงถึงเครื่องมือการทดสอบ ตลอดจนตัวอย่างการทดสอบเสาเข็มกรณีสมบูรณ์และสภาพเสาเข็มไม่สมบูรณ์รูปที่ 3.27การเคาะหัวเข็มเพื่อส่งสัญญาณ (มยผ. 1551-51) รูปที่ 3.28อุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจสอบความสมบูรณ์ของเสาเข็มด้วยวิธี Seismic test