RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 93 แบบรายละเอียดหน้าตัดเสา ในการเขียนแบบรายละเอียดหน้าตัดเสามักแสดงเป็นตารางหน้าตัดตามหมายเลขเสา C1, C2,… ใน แนวดิ่ง และระดับชั้นในแนวนอน ในแบบที่ละเอียดขึ้นจะเขียนแสดงรูปด้านข้าง และรายละเอียดจุด ต่อเหล็กเสริมเมื่อเสามีการเปลี่ยนหน้าตัด รูปที่4.9 ตัวอย่างตารางหน้าตัดเสา ELEV. +3.70 ELEV. +0.20 ELEV. +0.20 ELEV. -1.50 1 ELEV. +0.30 ELEV. -1.50 1 ELEV. +0.30 2 ELEV. +4.30 2 ELEV. +4.30 ELEV. +7.80
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 94 แบบจุดต่อแสดงการเปลี่ยนหน้าตัดเสา ในอาคารหลายชั้นน้้าหนักบรรทุกที่ถ่ายลงเสาจากพื้นแต่ละชั้นจะสะสมจนมีขนาดเพิ่มมากขึ้นจนต้อง เพิ่มขนาดและปริมาณเหล็กเสริมเพื่อใหเมีก้าลังเพียงพอ เหล็กเสริมที่ใช้เป็นเหล็กยืนโดยปกติมีความ ยาว 10 เมตร ดังนั้นจึงต้องท้าการต่อที่ระดับความสูงทุกๆ 2-3 ชั้นเช่นกัน การต่อเสาที่มีขนาดเท่ากันหรือใกล้เคียงกันจะเป็นดังแสดงในรูปที่ 4.10(ก) โดยการต่อทาบ เหล็กเสริมตามระยะที่ก้าหนดตามมาตรฐาน ที่บริเวณโคนเสาด้านบนโดยดัดเหล็กจากเสาด้านล่าง เอียงได้ไม่เกิน 1 : 6 มาต่อทาบกับเหล็กด้านบน ในกรณีที่เสาและเหล็กเสริมมีขนาดใหญ่อาจใช้การ ต่อเชิงกล ส้าหรับหน้าตัดที่มีขนาดแตกต่างกันมากจนขนาดหน้าตัดเสาส่วนบนและส่วนล่างมีระยะ ออฟเซตเกิน 80 ม.ม. จะใช้การดัดเหล็กเสริมยืนไม่ได้ ต้องใช้เหล็กเสริมทาบต่อเชื่อมระหว่างเหล็ก เสริมในเสาชั้นบนและล่าง โดยใช้ระยะเชื่อมตามข้อก้าหนดมาตรฐาน ดังแสดงในรูปที่ 4.10(ข) (ก) การต่อเสาหน้าตัดใกล้เคียงกัน (ข) การต่อเสาขนาดหน้าตัดต่างกันมาก รูปที่4.10 รูปแบบการต่อเหล็กยืนในเสา LOWER BAR UPPER BAR SECTION C-C C C ½ S MAX. D D SECTION D-D LOWER BAR UPPER BAR SECTION A-A LAP SPLICE IF THIS OFFSET IS LESS THAN 3" (80mm) A A ½ S MAX. BOT. OF MAIN BARS 3" (80mm) MAX. S MAX. 6" (150mm) MAX. B B SECTION B-B SLOPE 1 : 6 MAX BOTTOM BEND DOWEL BAR
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 95 รูปที่4.11 การดัดเหล็กยืนต่อทาบ รูปที่4.12 การต่อเหล็กยืนเชิงกล รูปที่4.13 การเชื่อมต่อเหล็กยืน (ก) การต่อเสาต้นริมอาคาร (ข) การต่อเสากลม รูปที่4.14 รูปแบบการต่อเหล็กยืนในเสา 1 6 COLUMN FACE 8 8 ADDITIONAL TIES TO BE WITH IN THIS ZONE COVER A 1.5 TIMES THE HORIZONTAL COMPONENT OF THE FORCE IN THE INCLINED PORTION OF THE BAR TO BE TAKEN BY ADDITIONAL TIES, PLACED NOT MORE THAN 8 FROM THE POINT OF BEND AT A 2 ADDITIONAL TIES PROVIED AT EACH END SLEEVE SQUARE CUT BOTH ENDS WELD SQUARE CUT BOTH ENDS > 80 MM. = LAP SPLICE 80 MM. = DOWEL SPLICE COMP. LAP OF BAR BELOW COMP. LAP OF BAR ABOVE A A D 2D MIN. 1 6 MAX. COMP. LAP OF BAR ABOVE SECTION A-A
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 96 (ก) (ข) (ค) (ง) (จ) รูปที่4.15 รูปแบบการต่อเหล็กยืนในเสาแบบต่างๆ ในกรณีที่เสาชั้นล่างและชั้นบนมีศูนย์กลางไม่ตรงกัน ถ้าการเยื้องศูนย์มีไม่มากอาจใช้การเสริม เหล็กตามในรูปที่ 4.15(ง) แต่ในกรณีที่เสาชั้นบนมีขนาดเล็กลงมากจนมีระยะเยื้องศูนย์มาก ถ้าดัด เหล็กจะเอียงมากกว่า 1 ต่อ 6 ให้จัดเหล็กเสริมดังในรูปที่ 4.16 ทางด้านซ้าย ส่วนทางด้านขวาเหล็ก เสริมเอียงไม่เกิน 1 ต่อ 6 จึงท้าการเสริมแบบทั่วไปดังเดิม
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 97 รูปที่4.16 รูปแบบการต่อเหล็กยืนในเสาที่มีการเยื้องศูนย์มาก เหล็กเสริมหัวเสาในพื้นไร้คาน ในระบบพื้นไร้คาน จุดต่อระหว่างพื้นและเสามีหลายรูปแบบดังในรูปที่ 4.17 โดยอาจมีแป้นหัวเสา (Drop panel) หรือหมวกหัวเสา (Column captital) นอกจากนั้นเสาอาจมีหน้าตัดสี่เหลี่ยมหรือเสา กลมดังในรูปที่ 4.18 รูปที่4.17 รูปแบบจุดต่อหัวเสาในพื้นไร้คาน รูปที่4.18 รูปหัวเสาสี่เหลี่ยมและหัวเสากลม ความเอียง < 1 : 6 ระยะออฟเซตมาก ความเอียง > 1 : 6 Section A-A Without drop panel Slab Column Column capital Section A-A With drop panel Slab Drop panel Section A-A Without column capital Slab Drop panel
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 98 หัวเสามักจะถูกหล่อพร้อมกับเสา การเสริมเหล็กจะท้าเป็นโครงตามรูปหัวเสา ประกอบด้วย เหล็กทั้งสองทิศทาง ดังแสดงในรูปที่ 4.19 รูปที่4.19 การเสริมเหล็กในหัวเสาสี่เหลี่ยม รูปที่4.20 การเสริมเหล็กในหัวเสากลม SPLICE BARS 50 MM (STEP) FIRM CAGE LAST COLUMN STIRRUP CIRCULAR COLUMN CONCRETE CAST TO HERE BEFORE PLACING COLUMN HEAD CAGE
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 99 จุดต่อคาน-เสา จุดต่อระหว่างเสาและคานภายในอาคารจะถูกหล่อเป็นเนื้อ เดียวพร้อมกับเสาและคาน โดยก้าหนดให้จุดต่อเป็นส่วนของ เสาช่วงที่อยู่ภายในความลึกคานที่มาต่อ รูปที่4.21 จุดต่อคาน-เสา จุดต่อคาน-เสาโดยที่ใช้กันอยู่ทั่วไปในอาคารจะเป็นดังแสดงในรูปที่ 4.22 รูปที่4.22 จุดต่อคาน-เสาภายในอาคารรูปแบบต่างๆ จุดต่อคาน-เสาจะต้องถูกออกแบบเพื่อต้านทานแรงทั้งหมดที่จะถูกส่งผ่านระหว่างองค์อาคาร ที่มาต่อเชื่อมโดยใช้กรณีบรรทุกร่วมกระท้าที่ให้ผลรุนแรงที่สุดที่จุดต่อโดยค้านึงถึงผลของการเยื้อง ศูนย์ขององค์อาคาร การพิจารณาการต้านทานแรงของจุดต่อจะกระท้าที่ หน้าตัดวิกฤต ระหว่างจุด ต่อและองค์อาคาร Beam h Column Beam-column joint ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 100 ตามมาตรฐาน ACI-352 จะแบ่งจุดต่อโครงสร้างออกเป็นสองประเภทคือ Type 1 เป็นจุดต่อ ในโครงสร้างทั่วไป ออกแบบบนพื้นฐานของก้าลังตามมาตรฐานเพื่อต้านทานน้้าหนักบรรทุกตามแรง โน้มถ่วงและแรงลมปกติ ส่วนจุดต่อ Type 2 จะออกแบบเพื่อให้สามารถทนต่อการเสียรูปทรงแบบ กลับไปกลับมาในช่วงอินอิลาสติก ซึ่งจะเกิดในโครงสร้างที่ต้านทานแผ่นดินไหวและลมที่รุนแรง ใน หัวข้อนี้เราจะกล่าวถึงเฉพาะจุดต่อ Type 1 รูปที่4.23 ความกว้างประสิทธิผลหน้าตัดรูปตัว T ของคานและพื้นที่หล่อเป็นเนื้อเดียวกัน เมื่อพื้นและคานถูกหล่อเป็นเนื้อเดียวกัน บางส่วนของพื้นสามารถน้ามาใช้เป็นปีกของคานรูป ตัว T ได้ โดยความกว้างพื้นที่น้ามาคิดเรียกว่า ความกว้างประสิทธิผล (Effective width, be) ความกว้างประสิทธิผลของพื้นที่ใช้เป็นปีกคานรูปตัว T จะต้องมีค่าไม่เกินหนึ่งในสี่ของช่วงความยาว คาน (L/4) และความกว้างของส่วนที่ยื่นแต่ละข้างของปีกจะต้องมีค่าไม่เกิน: (ก) แปดเท่าของความหนาพื้น (8t) (ข) ครึ่งหนึ่งของระยะช่องว่างระหว่างคาน (s0/2) ส้าหรับคานที่มีพื้นข้างเดียว ความกว้างส่วนที่ยื่นของปีกจะต้องมีค่าไม่เกิน: (ก) หนึ่งส่วนสิบสองระยะช่วงความยาวคาน (L/12) (ข) หกเท่าของความหนาพื้น (6t) (ค) ครึ่งหนึ่งของระยะช่องว่างระหว่างคาน (s0/2) ในกรณีของจุดต่อที่ของที่ไม่มีคานขวาง ความกว้างประสิทธิผลของพื้น be ที่ใช้คือ 2ctbc ส่วนจุดต่อที่มุม จะใช้ ctbc บวกกับค่าที่น้อยกว่าระหว่าง ct และระยะตั้งฉากจากผิวเสาถึงขอบพื้น โดยที่ระยะ bc คือความกว้างเสา และ ct คือความกว้างพื้นในทิศทางขวางเท่ากับระยะจากผิวด้านใน ของเสาถึงของพื้นโดยวัดตามทิศทางยาว แต่ต้องมีค่าไม่เกินความลึกทั้งหมดของหน้าตัดในทิศทาง ตามยาว (hc) ทั้งนี้ความกว้าง be ที่ได้จะต้องไม่เกิน 1/12 ความยาวช่วงคาน bw be bw be h t L flange web slab flange s0 = clear span web
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 101 รูปที่4.24 ความกว้างประสิทธิผล (be) ที่จุดต่อคาน-เสาภายนอกในพื้นไร้คาน จุดต่อคาน-เสาภายใน เป็นจุดต่อที่มีคานผ่านทั้งสองทิศทาง เหล็กเสริมทั้งบนและล่าง ในคานแต่ละทิศทางจะวิ่งยาวผ่านจุดต่อจึงไม่ต้องค้านึงถึงการ ฝังยึด เพียงแต่ระวังให้เหล็กเสริมในเสาและคานทั้งสองทิศทาง ไม่ชนกันก็พอ รูปที่4.25 รายละเอียดเหล็กเสริมจุดต่อคาน-เสาภายใน slab crack column 45o 45o bc hc ct ct effective width, be ct hc ct be ct slab crack column 45o 45o bc hc dist. ct ct effective width, be ct hc ct be ct dist. overhang A A PLAN VIEW SECTION A-A
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 102 จุดต่อคาน-เสาภายนอก เป็นจุดต่อที่มีคานผ่านหนึ่งทิศทางและหยุดในอีกทิศทาง เหล็ก เสริมทั้งบนและล่างในคานทิศทางหนึ่งจะวิ่งยาวผ่านจุดต่อ และอีกทิศทางจะมีการฝังยึดของเหล็กเสริมปลายคาน รูปที่4.26 รายละเอียดเหล็กเสริมจุดต่อคาน-เสาภายนอก ในกรณีที่ต้องการให้จุดต่อมีพฤติกรรมเป็นแบบจุดต่อข้อแข็ง (rigid joint) สามารถส่งผ่าน โมเมนต์ดัดได้ เหล็กเสริมบนในคานจะใช้ระยะฝังยึดเพิ่มขึ้นและอาจใช้เหล็กเสริมรูปตัว U (U-type bars) เพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้แก่ข้อต่อ ดังแสดงในรูปที่ 4.27 รูปที่4.27 รายละเอียดเหล็กเสริมจุดต่อคาน-เสาภายนอก A A PLAN VIEW SECTION A-A COLUMN TIES U-TYPE BARS SHEAR STIRRUPS Ld BEAM END COLUMN
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 103 จุดต่อมุมและจุดต่อ T ในหลายโครงสร้างคอนกรีตโมเมนต์และแรงอื่นจะต้องถูกส่งผ่านที่จุดต่อมุมดังแสดงในรูปที่ 4.26 เช่นโครงจั่ว, ผนังกันดิน, ถังบรรจุของเหลว และท่อสี่เหลี่ยมใต้ดินขนาดใหญ่ รูปที่4.28 โครงสร้างคอนกรีตที่มีมุมต้องรับโมเมนต์ดัด (ก) การแตกร้าวในจุดต่อที่ออกแบบไม่ถูกต้อง (ข) โมเดล strut-and-tie ของจุดต่อ รูปที่4.29 จุดต่อมุมรับโมเมนต์ดัด รูปที่ 4.29(ก) แสดงระบบของแรงที่กระท้าบนจุดต่อมุม การเสริมเหล็กที่ไม่ถูกต้องดังในรูปจะ ท้าให้เกิดรอยร้าว Crack 1 ที่มุมภายใน และรอย Crack 2 ที่ด้านนอน โมเดล strut-and-tie ดังใน รูปที่ 4.29(ข) จะแสดงให้เห็นความต้องการเหล็กเสริมเพื่อต้านทานแรงดึง T และแรงอัด C ภายใน จุดต่อได้เป็นอย่างดี Gravity loads ( ) Earth pressure Liquid Liquid Liquid Earth ( ) ( ) ( ) ( ) C T C T C T C T Crack 1 Crack 2
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 104 จากการทดสอบพบว่ารายละเอียดการเสริมเหล็กมีผลต่อประสิทธิภาพการส่งผ่านแรง โดย หลักการแล้วจุดต่อควรจะสามารถต้านทานโมเมนต์ได้เท่ากับองค์อาคารที่มาต่อ (ประสิทธิภาพจุดต่อ 100%) แต่จากการทดสอบพบว่าจุดต่อบางชนิดมีประสิทธิภาพต่้าเพียง 30% รูปที่4.30 ประสิทธิภาพจุดต่อมุมรับโมเมนต์ดัดส้าหรับการเสริมเหล็กแบบต่างๆ (ก) 32%; (ข) 68%; (ค) 77%; (ง) 87%; (จ) 115% ส้าหรับจุดต่อระหว่างคานและเสาที่มุมอาคาร เพื่อให้จุดต่อสามารถต้านทานได้ทั้งแรงเฉือน และโมเมนดัดมีพฤติกรรมเป็นจุดต่อข้อแข็ง (rigid joint) เหล็กเสริมหลักในคานและเสาต้องมีระยะ ฝังยึด Ld (Development length) อย่างเพียงพอตามที่มาตรฐานก้าหนด นอกจากนั้นในบางกรณี ยังมีการใช้เหล็กเสริมรูปตัว U (U-type bars) และเหล็กปลอกที่หนาแน่นกว่าปกติบริเวณจุดต่อ รูปที่4.31 การเสริมเหล็กในจุดต่อคาน-เสาที่มุม จุดต่อรูปตัว T ก็อาจจะรับโมเมนต์ดัดดังเช่นในถังบรรจุของเหลวในรูปที่ 4.28(ง) จากผลการ ทดสอบพบว่าการเสริมเหล็กมีผลต่อประสิทธิภาพของจุดต่อ การจัดเหล็กดังในรูปที่ 4.32(ก) จะมี ประสิทธิภาพเพียง 24% ถึง 40% ในขณะที่การจัดตามในรูปที่ 4.32(ข) จะให้ประสิทธิภาพมากกว่า ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) COLUMN TIES U-TYPE BARS SHEAR STIRRUPS Ld
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 105 อยู่ที่ 82% ถึง 110% ซึ่งในทั้งสองกรณีประสิทธิภาพจะขึ้นกับปริมาณเหล็กเสริมหลักในองค์อาคาร ที่มาต่อ โดยที่ประสิทธิภาพสูงสุดจะเป็นในกรณีที่ปริมาณเหล็กเสริมรับแรงดึงต่้าที่สุด รูปที่4.32 รูปแบบการเสริมเหล็กในจุดต่อรูปตัว T โมเดล strut-and-tie ของจุดต่อรูปตัว T ช่วยยืนยันผลการทดสอบ รูปที่ 4.32(ก) แสดง โมเมนต์ทิศทางตามเข็มนาฬิกากระท้าที่ปลายล่างถูกต้านโดยแรงเฉือนที่ปีกทั้งสองด้านบน โมเดล strut-and-tie ในรูปที่ 4.32(ข) แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเหล็กเสริมในแนวดิ่งที่ขึ้นมาต้องถูกงอ ไขว้กันเพื่อให้จุดต่อมีประสิทธิภาพดีขึ้น รูปที่4.33 พฤติกรรมจุดต่อรูปตัว T ภายใต้โมเมนต์ แป้นหูช้าง (Brackets and Corbels) แป้นหูช้าง (bracket) ดังแสดงในรูปที่ 4.34(ก) มักถูกใช้เพื่อรองรับรางเครนในโรงงาน และใน ปัจจุบันถูกใช้อย่างแพร่หลายในโครงสร้างส้าเร็จรูปเพื่อรองรับคานส้าเร็จรูป เมื่อยื่นจากผนังจะ เรียกว่า corbel แป้นหูช้างถูกออกแบบมาเพื่อรองรับแรงเฉือน V ที่เกิดจากแรงปฏิกิริยาที่ปลายคาน ที่มาวางพาดเป็นหลัก แต่จะมีแรงในแนวราบ N ซึ่งเกิดจากการท้างานของเครนที่วิ่งบนราง หรือการ เปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ที่ผิวบนของแป้นมักใช้แผ่นเหล็กหรือเหล็กฉากเพื่อให้ได้พื้นผิวการรองรับที่สม่้าเสมอในการ กระจายแรงปฏิกิริยาจากปลายคาน ที่ปลายคานจะมีแผ่นเหล็กหรือเหล็กฉากฝังอยู่เช่นกัน เมื่อน้า ( ) ( ) ( ) ( ) V V M
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 106 คานมาวางแล้วเชื่อมแผ่นเหล็กติดกันก็จะมีแรงด้านข้างเกิดขึ้นซึ่งจะต้องน้าไปคิดในการออกแบบ แต่ ถึงแม้ว่าจะวางพาดก็ยังคงมีแรงเสียดทานในแนวราบเกิดขึ้นเช่นกัน รูปที่4.34 พฤติกรรมจุดต่อรูปตัว T ภายใต้โมเมนต์ พฤติกรรมโครงสร้างของแป้นหูช้างสามารถอธิบายได้โดยใช้โมเดล strut-and-tie ดังแสดงใน รูปที่ 4.34(ข) แรงเฉือนที่กดลงมาในแนวดิ่งจะถูกรับโดยท่อนอัดเอียงและน้าลงสู่เสา โดยมีเส้นรับ แรงดึงในแนวนอนด้านบนและแนวดิ่งด้านนอกช่วยให้ระบบอยู่ในสมดุล จากแรงเหล่านี้จะน้าไป ค้านวณปริมาณเหล็กเสริมที่ต้องการ การออกแบบแป้นหูช้างท้าได้สองวิธีคือ วิธีคานยื่น (Cantilevel beam method) และ วิธี Strut-and-tie ซึ่งผลการออกแบบที่ได้จะแตกต่างกันดังแสดงในรูปที่ 4.35 และ 4.36 รูปที่4.35 การเสริมเหล็กในแป้นหูช้างตามวิธีคานยื่น เหล็กเสริมหลักที่ต้องการตามวิธี Strut-and-tie จะมีค่ามากกว่าวิธีคานยื่น แต่ไม่ต้องใช้เหล็ก ปลอกแนวนอน เนื่องจากโมเมนต์ของน้้าหนักบรรทุกที่มากระท้าในวิธี Strut-and-tie นั้นจะคิดรอบ จุดศูนย์กลางแรงอัดในเสา แต่ในวิธีคานยื่นจะคิดโมเมนต์ที่ผิวเสา V N d 2d/3 Steel angle Main steel Hoop bars Framing bars ( ) V N ( ) Tension ties Compression struts T C Vu Nu Distribute ties over 2d/3 Main bars d Ties Framing bars
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 107 การเสริมเหล็กตามวิธี Strut-and-tie จะขึ้นกับการก้าหนดท่อนอัดและเส้นดึง ถ้าเป็นดังในรูป ที่ 4.34(ข) เหล็กเสริมที่ต้องใช้รับแรงในเส้นแรงดึงและเหล็กปลอกส้าหรับต้านทานการแตกแยกของ ท่อนแรงอัดจะเป็นดังแสดงในรูปที่ 4.36 รูปที่4.36 การเสริมเหล็กในแป้นหูช้างตามวิธีStrut-and-tie แบบที่ 1 อีกรูปแบบหนึ่งของวิธี Strut-and-tie ที่ละเอียดขึ้นจะก้าหนดให้มีเส้นดึงที่โคนของแป้นหู ช้างดังในรูปที่ 4.37 ในกรณีนี้จะต้องมีเหล็กปลอกรัดที่ส่วนล่างของแป้นหูช้างดังแสดงในรูปที่ 4.38 รูปที่4.37 การก้าหนดท่อนอัดและเส้นดึงตามวิธีStrut-and-tie แบบที่ 2 Vu Nuc Stirrup support bars Main Steel Closed Stirrups d/2 d 2d/3 Vu Nuc C B D A D ffce TA
RC DETAILING 4 Column Mongkol JIRAVACHARADET 108 รูปที่4.38 การเสริมเหล็กในแป้นหูช้างตามวิธีStrut-and-tie แบบที่ 2 ระยะห่าง av จากศูนย์กลางน้้าหนักบรรทุกในแนวดิ่ง Vu โดยทั่วไปมักพยามยามให้มีค่าน้อย ที่สุดเท่าที่ท้าได้ แต่ในบางกรณีที่มีค่ามากเกินระยะความลึกประสิทธิผล d จะท้าให้พฤติกรรมในการ รับน้้าหนักบรรทุกเปลี่ยนไป ซึ่งจะส่งผลให้ต้องปรับเปลี่ยนรูปแบบของการเสริมเหล็กดังแสดงในรูปที่ 4.39 โดยเปลี่ยนเป็นเหล็กปลอกในแนวดิ่งเช่นเดียวกับในคานยื่นโดยทั่วไป (ก) av/d 1 (ข) av/d 1 รูปที่4.39 การเสริมเหล็กในแป้นหูช้างที่มีระยะยื่นต่างกัน Main Bars Welded to Steel Angle Closed Stirrup Framing Bars Welded to Steel Angle Closed Stirrup Vu Nuc d/2 d 2d/3 Vu Nuc d/2 d av Vu Nuc d/2 d av
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 109 ผนังคอนกรีตเสริมเหล็ก ผนังโครงสร้าง (structural wall) หรือ ผนังเฉือน (shear wall) คือผนังซึ่งเป็นองค์อาคารโครง ต้านที่ถูกออกแบบเพื่อต้านทานผลร่วมกระท าของแรงเฉือน, โมเมนต์ดัด, และแรงตามแนวแกน จาก น าหนักบรรทุกตามแรงโน้มถ่วงโลกในแนวดิ่ง และแรงในแนวราบจากแผ่นดินไหว, แรงลม หรือ แรงดันดินด้านข้าง (ก) ผนังแบกทาน (ข) ผนังเฉือน (ค) ผนังยื่นกันดิน (ง) ผนังกันดินแบบมีค ายัน Lw hw h
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 110 (จ) แผ่นรับแรงอัดของหน้าตัดสะพาน รูปที่ 5.1 ชนิดของผนัง ชนิดของผนัง (ก) ผนังแบกทาน (Bearing walls) คือผนังที่ถูกรองรับด้านข้างและค ายันโดยส่วนอื่นของ โครงสร้าง ผนังแบกทานจะต้านทานน าหนักบรรทุกแนวดิ่งเป็นหลักดังแสดงในรูปที่ 5.1(ก) โดย น าหนักบรรทุกแนวดิ่งอาจกระท าเยื องศูนย์จากแนวผนังท าให้เกิดการดัดรอบแกนอ่อนแอ (weakaxis bending) (ข) ผนังเฉือน (Shear walls) คือผนังโดยหลักแล้วต้านทานแรงด้านข้างจากแรงลมหรือแผ่นดินไหว ที่มากระท ากับอาคารโดยในปัจจุบันมักจะเรียกว่า ผนังโครงสร้าง (Structural walls) ดังแสดงในรูป ที่ 5.1(ข) ผนังยังรองรับน าหนักบรรทุกแนวดิ่งจากส่วนของโครงสร้างโดยรอบผนัง ร่วมกับแรงเฉือน ด้านข้าง และโมเมนต์ดัดรอบแกนแข็งแรง (strong axis) (ค) ผนังไม่แบกทาน (Nonbearing walls) คือผนังที่ไม่รับน าหนักบรรทุกโน้มถ่วงอื่นนอกจาก น าหนักตัวเอง ผนังจะต้านทานแรงเฉือนและโมเมนต์ดัดเนื่องแรงดันหรือน าหนักบรรทุกที่มากระท า บนด้านหนึ่งหรือสองด้านของผนัง ตัวอย่างเช่นผนังชั นใต้ดิน และผนังกันดินที่ใช้ต้านทานแรงดันดิน ดังแสดงในรูปที่ 5.1(ค) และ (ง) (ง) แม้ว่าจะไม่ใช่ผนัง แผ่นรับแรงอัดในแนวระนาบดังเช่น แผ่นปีกรับแรงอัดของหน้าตัดสะพานก็ แสดงบางลักษณะของผนัง (รูปที่ 5.1(จ)) ผนังแบกทาน แรงและโมเมนต์ที่มากระท ากับผนังอาจแบ่งได้เป็นแบบในระนาบและนอกระนาบของผนังดังแสดง ในรูปที่ 5.2(ก) ส าหรับผนังแบกทานคือผนังที่รองรับน าหนักโน้มถ่วงเป็นหลักโดยมีโมเมนต์ดัดนอก ระนาบผนังเนื่องจากการเยื่องศูนย์ซึ่งตามสูตรออกแบบในมาตรฐาน ACI จะใช้ระยะเยื องศูนย์จาก
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 111 แนวกึ่งกลางผนังออกไป 1/6 ของความหนาผนังดังแสดงในรูปที่ 5.2(ข) โมเมนต์ที่เกิดขึ นนี เรียกว่า โมเมนต์ดัดรอบแกนอ่อนแอ (Weak-axis bending moments) (ก) แรงกระท ากับผนัง (ข) น าหนักเยื องศูนย์ รูปที่ 5.2 ชนิดของแรงและน าหนักเยื องศูนย์ในผนัง ความหนาผนังน้อยที่สุด ความหนาน้อยที่สุดของผนังแบกทานต้องไม่น้อยกว่า 1/25 ของความสูงหรือความยาวผนังโดยเลือก ค่าที่น้อยกว่า แต่ต้องไม่น้อยกว่า 10 ซม. ส าหรับผนังชั นใต้ดินความหนาน้อยที่สุดจะต้องไม่น้อยกว่า 20 ซม. ปริมาณเหล็กเสริมน้อยที่สุด อัตราส่วนน้อยที่สุดของพื นที่เหล็กเสริมต่อพื นที่คอนกรีต โดยเขียนในรูประยะห่างมากที่สุด เหล็กเสริมแนวดิ่ง : h,max v s A / (0.0012h) ส าหรับเหล็กเสริม DB16 หรือเล็กกว่า และ ก าลัง ครากไม่น้อยกว่า 4,000 กก./ซม.2 หรือ h,max v s A / (0.0015h) ส าหรับเหล็กเสริมขนาดอื่น หรือ h,max v s A / (0.0012h) ส าหรับเหล็กลวดตะแกรงขนาดไม่เกิน 16 ม.ม. เหล็กเสริมแนวนอน : v,max h s A / (0.0020h) ส าหรับเหล็กเสริม DB16 หรือเล็กกว่า และ ก าลัง ครากไม่น้อยกว่า 4,000 กก./ซม.2 หรือ v,max h s A / (0.0025h) ส าหรับเหล็กเสริมขนาดอื่น หรือ v,max h s A / (0.0020h) ส าหรับเหล็กลวดตะแกรงขนาดไม่เกิน 16 ม.ม. น าหนักผนัง น าหนักโน้มถ่วง แรงเฉือนนอก ระนาบ แรงเฉือน ในระนาบ โมเมนต์ ในระนาบ โมเมนต์ นอกระนาบ h h/3 h/6 h/3 Pn CL
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 112 รูปที่ 5.3 ระยะห่างและพื นที่เหล็กเสริมแต่ละทิศทางในผนัง ส าหรับผนังที่หนาเกิน 25 ซม. ยกเว้นผนังชั นใต้ดิน ต้องมีเหล็กเสริมในแต่ละทิศทางวางเป็น สองชั นขนานกับผิวหน้าของผนังโดยเป็นไปตามข้อก าหนดดังนี (ก) ชั นที่หนึ่งที่ประกอบด้วยเหล็กเสริมไม่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งและไม่มากกว่า 2/3 ของเหล็ก เสริมทั งหมดที่ต้องการในแต่ละทิศทาง ต้องวางห่างจากผิวด้านนอกของผนังไม่น้อยกว่า 5 ซม. และต้องไม่มากกว่า 1/3 ของความหนาผนังโดยวัดจากผิวนอก (ข) อีกชั นหนึ่งที่ประกอบด้วยส่วนที่เหลือของเหล็กเสริมที่ต้องการในทิศทางนั น ต้องวางห่าง จากผิวด้านในของผนังไม่น้อยกว่า 2 ซม. และต้องไม่มากกว่า 1/3 ของความหนาของ ผนังโดยวัดจากผิวด้านใน เหล็กเสริมแนวดิ่งและแนวนอนต้องมีระยะห่างไม่เกิน 3 เท่าของความหนาผนัง และต้องห่าง ไม่มากกว่า 50 ซม. โดยเหล็กเสริมแนวดิ่งไม่จ าเป็นต้องรัดรอบด้วยเหล็กปลอกถ้าพื นที่เหล็กเสริม แนวดิ่งไม่มากกว่า 0.01 เท่าของพื นที่คอนกรีตทั งหมด หรือเมื่อเหล็กเสริมแนวดิ่งไม่ได้ถูกใช้เป็น เหล็กเสริมรับแรงอัด นอกจากนั นต้องเพิ่มเหล็กเส้นขนาด 16 ม.ม. อย่างน้อย 2 เส้นรอบช่องเปิด หน้าต่างและประตูทุกบาน เหล็กเส้นนั นต้องยื่นเลยมุมของช่องเปิดนั นเท่ากับระยะฝังยึดและต้องไม่ น้อยกว่า 60 ซม. ผนังเฉือน ผนังเฉือนคือผนังที่ใช้ต้านทานแรงลมหรือแรงแผ่นดินไหวด้านข้าง การใช้ผนังเฉือนในอาคารมีอยู่ หลายรูปแบบ บางส่วนเป็นดังแสดงในรูปที่ 5.4 ผนังทึบมักจะถูกใช้เพื่อยึดรั งอาคารเตี ยซึ่งอาจมีเจาะ ช่องเปิด ในอาคารสูงผนังจะมีลักษณะเป็นคานยื่นขึ นมาจากฐานรากเพื่อยึดรั งอาคารตามความสูง แต่ละผนังจะถูกเชื่อมต่อกันโดย คานคู่ควบ(coupling wall) ซึ่งอยู่ระหว่างช่องเปิดหน้าต่างหรือ ประตู ท าให้ระบบต้านทานแรงด้านข้างมีความแข็งแรงมากขึ น sh sv Av Ah
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 113 รูปที่ 5.4 ตัวอย่างรูปแบบการใช้ผนังเฉือนในอาคาร ก าลังและพฤติกรรมของผนังเตี ยในอาคารหนึ่งหรือสองชั น (รูปที่ 5.4(ก)) โดยทั่วไปจะถูก ควบคุมโดยการเฉือน โดยมีอัตราส่วนความสูงต่อความยาว (h /L w w ) ไม่เกิน 2 จะเรียกว่า ผนังเตี้ย (short or squat wall) ซึ่งการออกแบบจะเป็นไปตามข้อก าหนดการเฉือนของ ACI 318 หัวข้อที่ 11.9 หรือถ้าอัตราส่วนต่ ามาก (h / L 0.5 w w ) ผนังจะต้านทานแรงด้านข้างในลักษณะของท่อนอัด ทแยงมุม (diagonal strut) ก็อาจใช้วิธี strut-and-tie ดังในรูปที่ 5.5(ก) (ก) ผนังเตี ย (ข) ผนังชะลูด รูปที่5.5 ผนังชะลูดและผนังเตี ย ถ้าเป็นผนังสูงมากกว่าสามหรือสี่ชั น แรงด้านข้างจะถูกต้านทานโดยการดัดเป็นหลัก (รูปที่ 5.5(ข)) แทนที่จะเป็นการเฉือน ผนังเฉือนที่มีอัตราส่วน h /L w w มากกว่า 3 จัดได้ว่าเป็นผนังชะลูด ส่วนผนังที่มีอัตราส่วน h /L w w อยู่ระหว่าง 2 ถึง 3 จะมีพฤติกรรมแบบผสมระหว่างการดัดและการ เฉือน ในบางครั งจะมีส่วนของผนังอื่นมาต่อท าให้มีรูปทรงสามมิติเป็นรูปตัว C, T, L หรือ H ซึ่งมักจะ เป็นบริเวณปล่องลิฟท์และช่องบันได ระบบต้านแรงด้านข้างส าหรับอาคาร ระบบต้านทานแรงด้านข้างจากแรงลมหรือแผ่นดินไหวที่ใช้กันโดยทั่วไปส าหรับอาคารคือ ( ) ( ) ( ) ( ) Tie Struts
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 114 1. โครงต้านทานโมเมนต์ ซึ่งจะต้านทานแรงด้านข้างโดยใช้ก าลังต้านทานโมเมนต์ดัดของจุด ต่อระหว่างคานและเสาส่งผ่านแรงและโมเมนต์ดัดระหว่างเสาและคานดังแสดงในรูปที่ 5.5 โดย ระบบนี ใช้ได้ถึงอาคารสูง 8 ถึง 10 ชั น รูปที่ 5.6 โครงต้านทานโมเมนต์ 2. ระบบผนังเฉือน มักใช้ในอาคารอพาร์ตเม้นต์หรือโรงแรม โดยใช้ผนังแบกทานเป็นผนังกั น ระหว่างห้องพัก ผนังจะต้านทานแรงด้านข้างโดยใช้ก าลังดัดของผนังและเสียรูปทรงเหมือนองค์ อาคารยื่นในแนวดิ่ง 3. ระบบผนังเฉือน-โครงข้อแข็ง ดังที่แสดงในรูปที่ 5.7 ถูกใช้ในอาคารสูง 8 ถึง 30 ชั น อาคารต้านทานแรงด้านข้างโดยใช้ผนังและโครงข้อแข็งท างานร่วมกันเพื่อช่วยลดการโยกตัวทาง ด้านข้างของอาคาร (ก) โครงต้านทานโมเมนต์ (ข) ผนังเฉือน-โครงข้อแข็ง รูปที่ 5.7 การเสริมผนังเฉือนในโครงข้อแข็งเพื่อลดการโยกตัวของอาคาร รูปแบบการจัดวางผนัง ผนังโครงสร้างโดยทั่วไปจะเป็นองค์อาคารที่แข็งแรงท าให้ต าแหน่งการจัดวางผนังมีผลอย่างมากต่อ พฤติกรรมของอาคาร วิศวกรและสถาปนิกควรท างานร่วมกันในการก าหนดรูปร่างและต าแหน่งของ ผนังเพื่อให้เป็นไปตามความต้องการทางด้านโครงสร้างและสถาปัตยกรรม large small
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 115 (ก) แปลนการวางผนัง (ข) แรงทิศเหนือ-ใต้ (ค) แรงทิศตะวันออก-ตก รูปที่ 5.8 ตัวอย่างการวางแปลนผนังเฉือน (C.M. จุดศูนย์กลางมวล) ผนังควรจะถูกวางกระจายโดยทั่วแปลนอาคาร โดยจัดให้มีผนังเพื่อต้านทานแรงเฉือนในแต่ละ ทิศทาง และจัดวางเพื่อให้ต าแหน่งของศูนย์กลางความต้านทานตรงกับศูนย์กลางมวลเพื่อหลีกเลี่ยง การบิดของอาคาร (รูปที่ 5.8) ผนังที่อยู่บริเวณขอบอาคารจะมีประสิทธิภาพในการต้านทานการดัด และการบิดตัวของอาคาร น าหนักบรรทุกโน้มถ่วงในแนวดิ่งจะช่วยต้านการพลิกคว่ าของผนัง ดังนั นจึงวางผนังเข้ามาใน แปลนและอยู่ห่างจากผนังอื่นเพื่อให้รับน าหนักมากขึ นดังเช่นผนัง e ในรูปที่ 5.8(ก) แต่ว่าความ ต้านทานการบิดของแปลนจะลดลง อย่างไรก็ตามแรงอัดตามแนวแกนมากเกินไปจะท าให้ได้ พฤติกรรมการดัดที่ควบคุมโดยแรงอัดที่ไม่พึงประสงค์ ในอาคารที่เป็นระบบพื นอัดแรงทีหลัง (post-tensioned slab) ผนัง c และ d ซึ่งอยู่ในแนว เดียวกันจะต้านการหดตัวของพื นตามแนว cd ท าให้แรงจากการอัดแรงจะถูกส่งผ่านจากพื นไปสู่ผนัง ผนัง a, b และ e อยู่ในต าแหน่งที่เหมาะสมต่อการหดตัวของพื น รูปที่ 5.9 รูปแปลนอาคารแบบสมมาตร C.M. a b e c d EQK Va Vb N EQK Vc Ve Vd
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 116 ในการออกแบบโดยทั่วไปจะพยายามท าให้ต าแหน่งของจุดศูนย์กลางมวล (CM) อยู่ใกล้กับจุด ศูนย์กลางความต้านทานด้านข้าง (CR) ของผนังเฉือนและโครงข้อแข็งในระบบต้านทานแรงด้านข้าง ให้มากที่สุดเท่าที่จะท าได้ เนื่องจากแรงแผ่นดินไหวกระท าผ่านจุด CM ดังนั นการเยื องศูนย์ระหว่าง จุด CM และ CR จะท าให้เกิดโมเมนต์บิดที่ไม่พึงประสงค์ขึ นในอาคาร แปลนอาคารที่สมมาตรดัง แสดงในรูปที่ 5.9 เป็นลักษณะของแปลนที่มักจะใช้เพื่อลงการเยื องศูนย์ระหว่าง CM และ CR ให้มี น้อยที่สุด รูปที่ 5.10 แสดงอาคารรับแรงกระท าด้านข้างจากแผ่นดินไหวหรือแรงลมซึ่งแสดงเป็นลูกศร กระท าที่ขอบชั นพื นหรือหลังคา แผ่นพื นในแนวราบจะท าหน้าที่เหมือนเป็นคานลึกส่งผ่านแรงไปยัง ผนังแนวดิ่ง A และ B ซึ่งท าหน้าที่ต้านทาน ผนังเฉือนเหล่านี จะมีพฤติกรรมเหมือนคานยื่นปลาย ยึดแน่นที่ฐานท าหน้าที่ส่งผ่านแรงลงไปสู่ฐานราก แรงที่ส่งผ่านจะมีทั งแรงอัดตามแนวแกนจาก น าหนักบรรทุกโน้มถ่วงในแนวดิ่ง, แรงเฉือนในแรงนอน และโมเมนต์ดัด ซึ่งจะมีค่ามากที่สุดที่ฐาน ผนัง ในมาตรฐานสมัยใหม่จึงเริ่มเปลี่ยนมาเรียกว่าเป็น ผนังโครงสร้าง (Structural Wall) แทนที่ จะเรียก ผนังเฉือน (Shear Wall) ที่เคยใช้มาซึ่งอาจท าให้เกิดความเข้าใจผิดได้ว่าผนังรับแต่เพียง แรงเฉือนเท่านั น ส าหรับอาคารที่แสดงในรูป ผนัง C และ D ใช้ส าหรับต้านทานแรงในอีกทิศทาง (ก) แปลนอาคาร (ข) รูปด้านหน้า (ค) รูปด้านข้าง รูปที่ 5.10 อาคารที่มีผนังเฉือนรับแรงด้านข้าง A B C D
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 117 รูปที่ 5.11 แสดงรูปแบบทั่วไปของผนังเฉือนที่มีความสูงทั งหมด hw ความยาว Lw และความ หนา h โดยจะสมมุติให้ยึดแน่นที่ฐาน เมื่อมีแรงกระท าที่ขอบข้างซ้ายท าให้เกิดโมเมนต์ดัดจึงต้อง เสริมเหล็กแนวดิ่ง As ที่ขอบข้างซ้ายหนาแน่นกว่าบริเวณอื่น โดยมีระยะความลึกประสิทธิผล d วัด จากผิวด้านที่รับแรงอัดมาถึงศูนย์กลางกลุ่มเหล็กเสริม แต่เนื่องจากแรงลมและแผ่นดินไหวมีการกลับ ทิศทางได้ จึงต้องเสริมเหล็กเท่ากันที่ขอบขวา บริเวณอื่นเหล็กเสริมแนวดิ่ง Al มีระยะห่าง s1 และ เหล็กเสริมในแนวนอนพื นที่ At ระยะห่าง s2 โดยระยะห่างเหล็กเสริมต้องมีค่าไม่เกิน 3 เท่าความ หนาผนังและ 45 ซม. (ก) หน้าตัดผนังเฉือน (ข) รูปแบบการเสริมเหล็กในผนังเฉือน รูปที่ 5.11 ขนาดต่างๆและเหล็กเสริมในผนังเฉือน รูปที่ 5.12 ตัวอย่างแบบรายละเอียดเหล็กเสริมในผนังเฉือน Lw h As Al s1 At s2 hw d 6 cm 18 cm 6 cm 6 cm 4 @ 15 cm 24 cm 12 @ 45 cm DB12 @ 30 cm hoop & cross tie DB16 @ 45 cm # 30 cm 24 cm 4 @ 15 cm 6 cm 10-DB32
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 118 ผนังกันดิน (Retaining Walls) เป็นผนังที่ใช้ป้องกันการพังทลายของดินต่างระดับซึ่งจะพังทลายถ้ามีมุมเอียงมากกว่าความลาดชัน ตามธรรมชาติของดิน สถานะการณ์ที่มักจะเกิดขึ นเมื่อต้องท าการขุดเปิดหน้าดินหรือในพื นดินต่าง ระดับที่มีข้อจ ากัดด้านพื นที่ หรือในกรณีของผนังชั นใต้ดินของอาคารที่ต้องอยู่ในขอบเขตที่ดินและ ต้องกันดินโดยรอบชั นใต้ดิน ผนังกันดินที่ตั งแยกเป็นอิสระจากโครงสร้างมีหลายรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 5.13 รูปที่ 5.13( ก) แสดง ผนังโน้มถ่วง ป้องกันดินโดยอาศัยน าหนักของตัวเองซึ่งโดยปกติแล้วจะไม่ต้องการเหล็ก เสริม รูปที่ 5.13(ข) แสดง ผนังยื่นคอนกรีตเสริมเหล็ก ซึ่งประกอบด้วยแขนแนวดิ่งเพื่อกันดิน และ ฐานที่ด้านล่าง ในกรณีนี น าหนักดินถมที่ด้านบนของฐานด้าน Heel จะช่วยเพิ่มน าหนักกดทับท าให้ มีสเถียรภาพดีขึ น ความหนาของผนังที่ต้องการจะเพิ่มขึ นตามความสูงของผนัง เพื่อลดผลของ โมเมนต์ดัดในผนังที่มีความสูงมาก จะใช้ผนังค ายัน (counterforts) ความสูงประมาณครึ่งหนึ่งของ ความสูงผนังกันดินมาช่วยโดยใช้เป็นระยะห่างเท่ากันดังในรูปที่ 5.13(ค) (ก) ผนังโน้มถ่วง (ข) ผนังยื่น (ค) ผนังยื่นค ายัน รูปที่ 5.13 รูปแบบของผนังกันดิน d Continuous back drain, crushed stone Tide drain Crushed stone Tide drain Toe Base slab Heel Arm Counterfort Weep hole Key A A Section A-A
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 119 รูปที่ 5.14 แรงที่กระท าบนผนังกันดิน ในการวิเคราะห์และออกแบบผนังกันดินต้องพิจารณาแรงต่างๆที่มากระท าดังแสดงในรูปที่ 5.14 ได้แก่ แรงดันดิน (Soil pressure) มีค่าเพิ่มขึ นตามความลึก พยามยามผลักผนังให้เลื่อนไถล หรือพลิกคว่ า, น าหนักทับถม (Surcharge) น าหนักดินเหนือปลายบนของผนังท าให้แรงดันดินเพิ่มขึ น น าหนักผนังและฐานราก (Weight) ช่วยต้านทานการพลิกคว่ าของผนัง, แรงแบกทาน (Bearing force) ใต้ฐานรากเป็นแรงปฏิกิริยาจากชั นฐานดินที่รองรับเพื่อช่วยรองรับไม่ให้เกิดการทรุดตัวของ ฐานราก และแรงเฉือนระหว่างฐานและพื นดินเพื่อต้านทานการเคลื่อนที่ด้านข้างของผนัง (ก) กรณี 1 : ไม่มีดินภายในผนัง (ข) กรณีที่ 2 : มีดินภายในเต็ม รูปที่ 5.15 แรงที่กระท าบนผนังกันดินตามขั นตอนการก่อสร้าง Surcharge Weight Friction Soil pressure Bearing forces Manure side: Empty Backfill side: Full loaded Pressure from surcharge Backfill pressure Manure side: Full loaded Backfill side: Min. loaded Manure Pressure Backfill Pressure Backfill Height
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 120 รูปที่ 5.15 แสดงการพิจารณาน าหนักบรรทุกในแต่ละขั นตอนการก่อสร้างซึ่งแตกต่างกัน เช่น ในรูป (ก) ในขณะท าการก่อสร้างอาจมีการถมดินที่ด้านนอกก่อนแต่ด้านในผนังยังว่างปล่าว จากนั น ในรูป (ข) จะเป็นในขณะใช้งานจริงภายในผนังมีดินอยู่เต็มส่วนด้านนอกชั นดินถมลดลงมาตามที่ระบุ ในแบบก่อสร้าง (ก) (ข) (ค) (ง) รูปที่ 5.16 รูปแบบการวิบัติที่มีโอกาสเกิดขึ นกับผนังกันดิน การออกแบบที่สมบูรณ์จะต้องค านึงถึงรูปแบบการวิบัติดังแสดงในรูปที่ 5.16 ดังนี (ก) การวิบัติโดยการดัดของผนัง ต าแหน่งวิกฤติที่มักเกิดการวิบัติคือที่โคนผนังที่เป็นจุดต่อกับ ฐานราก (ข) การวิบัติแบกทานของฐานราก เมื่อดินใต้ฐานรากไม่สามารถทนรับแรงกดที่ปลายฐานราก ได้ ท าให้เกิดการหมุนของทั งผนังและฐานราก (ค) การวิบัติเลื่อนไถลของผนังและฐานราก มักเกิดกับดินทรายที่ไม่มีความเหนียว ผนังจะ เคลื่อนตัวออก สามารถป้องกันได้โดยท าสมอ (key) ที่ใต้ฐานราก (ง) การวิบัติโดยการหมุนของฐานราก มักเกิดกับดินเหนียว ป้องกันได้โดยการเพิ่มความยาว ฐานรากท าให้เส้นประแนววิบัติยาวมากขึ น การวิบัติก็จะมีโอกาสเกิดขึ นได้น้อยลง เหล็กเสริมในผนังกันดินจะแบ่งเป็นเหล็กเสริมก าลัง (Strength Steel) เพื่อต้านทานแรง โดยตรงของโครงสร้างรูปตัว T ดังในรูปที่ 5.17(ก) และเหล็กเสริมแนวราบเพื่อต้านทานการแตกร้าว จากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและการหดตัว (Temperature and Shrinkage Steels)
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 121 (ก) เหล็กเสริมก าลัง (ข) เหล็กเสริมกันร้าว รูปที่ 5.17 รูปแบบการเสริมเหล็กในผนังกันดินและฐานราก รูปที่ 5.18 แสดงขนาดต่างๆของผนังกันดินและฐานรากเพื่อใช้ในการค านวณเริ่มต้นส าหรับ ผนังกันดินแบบยื่นรูปตัว T ได้แก่ ปลายบนผนังมีความหนา 20-40 ซม. ยาวฐานราก b อยู่ระหว่าง 0.4H ถึง 0.6H และ 0.6H ถึง 0.75H ส าหรับผนังที่มีดินทับถมเพิ่ม เมื่อ H คือความสูงของผนัง ความหนาพื นฐานรากอยู่ระหว่าง H/10 ถึง H/14 และความยาวปลายพื นด้านหน้าประมาณ 1/3- 1/4 ความยาวฐานราก รูปที่ 5.18 ขนาดต่างๆของผนังกันดินและฐานรากในการค านวณเบื องต้น ในการพิจารณาต าแหน่งเหล็กเสริมจะดูจากการเสียรูปทรงจากแรงที่มากระท าต่อผนังกันดิน และฐานรากดังแสดงในรูปที่ 5.19 โดยจะต้องการเหล็กเสริมในต าแหน่งที่คอนกรีตรับแรงดึง ซึ่งใน กรณีนี ทั งผนังกันดินและพื นฐานรากจะมีพฤติกรรมในการรับแรงและเสียรูปทรงในลักษณะเดียวกับ คานยื่น และรูปที่ 5.20 แสดงตัวอย่างแบบรายละเอียดการเสริมเหล็กในผนังกันดิน Backfill side Manure side Footing strength steel Strength steel for external loading Strength steel for internal loading Backfill side Manure side Temperature & Shrinkage steel Temperature & Shrinkage steel Backfill level tp = (1/3-1/4)b H/10-H/14 20-40 cm b = 0.4H-0.6H H
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 122 รูปที่ 5.19 การเสียรูปทรงของผนังกันดินและฐานรากในการพิจารณาเหล็กเสริม (ก) รูปตัดด้านข้าง (ข) รูปตัดตามยาว รูปที่ 5.20 ตัวอย่างแบบรายละเอียดการเสริมเหล็กผนังกันดินและฐานราก จุดตัดผนังและมุม (Wall Intersections and Corners) เหล็กเสริมในผนังหนึ่งหรือสองชั นจะต้องยื่นผ่านจุดตัดหรือมุมผนังเพื่อให้มีความยาวฝังยึดที่เพียงพอ ในการพัฒนาก าลังดึงในเหล็กเสริมอย่างเต็มที่ โดยผู้ออกแบบจะต้องระบุความยาวระยะยื่นและ วิธีการฝังยึดบริเวณจุดต่อหรือมุมผนัง รูปที่ 5.21 แสดงรูปแบบต่างๆในการเสริมเหล็กที่จุดต่อรูปตัว T และมุมผนัง 0.2 m Cantilever wall slab 0.5 m 1.8 m 3.0 m 1.0 m 0.5 m 2.0 m 0.5 m Toe slab Heel slab [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] #
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 123 (ก) แบบรายละเอียดจุดต่อมุมผนัง (ข) แบบรายละเอียดจุดต่อผนังรูปตัวที รูปที่ 5.21 รูปแบบรายละเอียดการเสริมเหล็กในจุดต่อผนัง (ก) แบบรายละเอียดจุดต่อมุมผนังเสริมเหล็กหนึ่งชั น * LOADS LOADS OUTSIDE LOADED ONLY INSIDE OR OUTSIDE LOADED 0 * 0 0 * * DIAGONAL OPTIONAL (FOR LIQUID OR GRANULAR RETENTION, ETC.) * 0 DIAGONAL OPTIONAL (FOR LIQUID OR GRANULAR RETENTION, ETC.) * * 0 * 0 DIAGONAL OPTIONAL (FOR LIQUID OR GRANULAR RETENTION, ETC.) * * 0 ADDITIONAL CORNER REINFORCING SAME SIZE AND SPACING AS WALL REINFORCING UNLESS OTHERWISE INDICATED ON DRAWINGS. TENSION LAP SPLICES AS PER LAP SPLICE SCHEDULE UNLESS OTHERWISE INDICATED ON DRAWINGS.
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 124 (ข) แบบรายละเอียดจุดต่อตัวทีผนังเสริมเหล็กหนึ่งชั น รูปที่ 5.22 รูปแบบรายละเอียดจุดต่อผนังเสริมเหล็กหนึ่งชั น รูปที่ 5.23 รูปแบบรายละเอียดจุดต่อผนังเสริมเหล็กสองชั น DEVELOPMENT LENGTH AS PER ANCHORAGE SCHEDULE, BUT NOT LESS THAN 90O STANDARD HOOK. Ld ALTERNATE ENDS Ld = LAP SPLICE (TYP) CORNER BARS TO MATCH SIZE AND SPA OF WALL HORIZ REINF HORIZ REINF W/ STD 90 LAP SPLICE (TYP) DIAGONAL DWL BARS TO MATCH SIZE AND SPA OF HORIZ WALL REINF LAP W/ OUTSIDE FACE HORIZ WALL REINF PER LAP SPLICE SCHEDULE LAP SPLICE (TYP) VERT WALL REINF NOT SHOWN FOR CLARITY
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 125 ช่องเปิดในผนัง ช่องเปิดประตูหรือหน้าต่างในผนังคอนกรีตเสริมเหล็กจะเสริมเหล็กที่ของช่องเปิดอย่างน้อยสองเส้น เสริมเลยมุมช่องเปิดไม่น้อยกว่าความยาวยึดรั งของเหล็กเสริม ดังแสดงในรูปที่ 5.24 รูปที่ 5.24 รูปแบบรายละเอียดเหล็กเสริมบริเวณช่องเปิดผนัง See detail A See detail B ELEVATION 3 16 mm Lb 60 cm 23 23 A A 23 23 DETAIL A 23 Lb 2 See detail 1 1 SECTION A-A DETAIL 1 Lb 60 cm b e 23 SECTION B-B TIES HOOK 2 5 50 mm 23 23 B B 23 DETAIL B Lb 60 cm Lb 60 cm C C Lb 2 See detail 2 1 SECTION C-C 23 DETAIL 2
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 126 รูปที่ 5.25 รูปแบบรายละเอียดเหล็กเสริมบริเวณช่องเปิดผนังหนา รอยต่อผนังที่มีความหนาต่างกัน ผนังเฉือนในอาคารต้องการความหนามากขึ นในชั นล่างเพื่อรองรับน าหนักบรรทุกและแรงกระท า ด้านข้างที่สะสมลงมาจากชั นบน ซึ่งถ้าความหนาผนังมีการเปลี่ยนแปลงไม่มากก็สามารถท าได้ดังรูปที่ 5.26 หรือถ้าต่างกันมากอาจต้องใช้คานช่วยเพื่อรองรับผลจากการเยื องศูนย์ดังแสดงในรูปที่ 5.27 รูปที่ 5.26 รูปแบบการเสริมเหล็กบริเวณรอยต่อผนังที่มีการเปลี่ยนแปลงความหนาน้อย Ld Ld
RC DETAILING 5 Structural Wall Mongkol JIRAVACHARADET 127 รูปที่ 5.27 รูปแบบการเสริมเหล็กบริเวณรอยต่อผนังที่มีการเปลี่ยนแปลงความหนามาก Ld
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 129 ฐานราก ฐานรากคือองค์อาคารในแนวราบซึ่งรับน ้าหนักบรรทุกจากเสาซึ่งสะสมจากแต่ละระดับชั นจนถึง ตอม่อ ฐานรากจะอยู่ภายในดินลึกระดับหนึ่งเพื่อมิให้สภาพความไม่แน่นอนระดับพื นผิวไปรบกวน การส่งถ่ายน ้าหนักจากฐานรากลงส่งพื นดิน รูปที่6.1 การถ่ายน ้าหนักของฐานรากลงสู่พื นดิน ฐานรากแผ่ โดยปกติจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสรับเสาหนึ่งต้นต่อหนึ่งฐานเรียกว่า “ฐานรากเดี่ยว (Isolated Footing) โดยจะแผ่ออกเป็นพื นที่ใหญ่พอที่จะกระจายน ้าหนักลงให้พื นดินรับได้โดยปลอดภัยตาม สภาพความแข็งแรงของชั นดินจึงเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ฐานรากแผ่ (Spread Footing) ในกรณีที่ เสาอยู่ใกล้กันจนฐานแผ่มาเหลื่อมล ้ากันจะท้าเป็น ฐานรากร่วม (Combined Footing)
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 130 รูปที่6.2 ฐานรากเดี่ยว รูปที่6.3 ฐานรากร่วม ในกรณีของฐานรากเดี่ยว แรงดันดินใต้ฐานรากจะฐานรากแอ่นตัวเป็นคานยื่นออกไปทั งสอง ข้าง ดังนั นจึงใส่เหล็กเสริมที่ด้านล่างของฐานราก รูปที่6.4 การรับแรงในฐานรากเดี่ยว P P P P
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 131 เหล็กยืนในเสาจะยื่นลงมาถึงตะแกรงเหล็กด้านล่างแล้วแผ่ออกโดยรอบ เพื่อส่งผ่านน ้าหนัก บรรทุกจากเสาลงสู่ฐานราก ดังแสดงในรูปตัวอย่างข้างล่าง รูปที่6.5 ตัวอย่างการเสริมเหล็กในฐานรากเดี่ยว ในกรณีของฐานรากร่วม แรงดันดินจะท้าให้ฐานรากแอ่นบริเวณใต้เสาและโก่งตัวที่กลางช่วง ท้าให้ต้องเสริมทั งเหล็กล่างและเหล็กบน รูปที่6.6 การรับแรงในฐานรากร่วม 2.50 m 0.50 m 0.05 m 0.05 m 1.00 m 7 DB 20 # 2.50 m P B L B Transverse Direction P P Longitudinal Direction
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 132 แบบรายละเอียดการเสริมเหล็กของฐานรากร่วมจะมีทั งตะแกรงเหล็กบนและเหล็กล่าง รูปที่6.7 รูปแบบการเสริมเหล็กในฐานรากร่วม ในกรณีที่อาคารสร้างชิดเขตพื นที่ฐานรากไม่สามารถแผ่ล ้าออกไปนอกเขตได้จ้าเป็นต้องท้า เป็นฐานแผ่เยื องศูนย์หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ฐานตีนเป็ด ดังแสดงในรูปที่ 6.8 รูปที่6.8 ฐานรากแผ่เยื องศูนย์ (ฐานตีนเป็ด) 0.40 m 7.0 m 0.60 m 5.0 m 0.40 m 0.45 m 0.86 m 7DB20 0.97 m 10DB20 10DB28 12DB20 A B DB20 @ 0.15 m DB20 @ 0.15 m 0.40 m 7.0 m 0.60 m 5.0 m 0.40 m 0.45 m 0.86 m 7DB20 0.97 m 10DB20 10DB28 12DB20 A B DB20 @ 0.15 m DB20 @ 0.15 m h 5 cm 5 cm
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 133 ฐานรากเสาเข็ม ในบริเวณพื นที่ซึ่งมีชั นดินอ่อนรับน ้าหนักได้น้อยเช่นในเขตกรุงเทพมหานคร จะใช้เสาเข็มส่งผ่าน น ้าหนักบรรทุกลงไปยังชั นดินที่มีความแข็งแรง ดังนั นฐานรากจะท้าหน้าที่ส่งผ่านแรงจากเสาลงสู่ เสาเข็ม เรียกว่า ฐานรากเสาเข็ม (Pile Cap) รูปที่6.9 ฐานรากเสาเข็ม ก้าลังของเสาเข็มในการรับน ้าหนักบรรทุกแบ่งออกเป็นสองส่วนคือ ความฝืดหรือแรงเสียด ทาน (Skin Friction) ที่ผิวเสาเข็มและดินโดยรอบ ก้าลังในส่วนนี จะขึ นกับชนิดของดินและขนาด รูปร่างเสาเข็ม หรือเส้นรอบรูป กับความยาวของเสาเข็ม ส่วนใหญ่ในประเทศไทยมักนิยมใช้เข็นรูป ตัว I เพราะมีเส้นรอบรูปมากกว่าหน้าตัดอื่น รูปที่6.10 เสาเข็มรับแรงเสียดทานและแรงแบกทาน Pile cap Piles Weak soil Bearing stratum
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 134 ก้าลังอีกส่วนจะได้จาก แรงแบกทานที่ปลายเข็ม (End Bearing) ซึ่งวางอยู่ในชั นดินแข็ง หรือหินที่รองรับปลายล่างของเสาเข็ม ก้าลังในส่วนนี จะขึ นกับความแข็งของชั นดินที่รองรับและ ขนาดพื นที่เสาเข็ม เสาเข็มจะแบ่งเป็น เสาเข็มเจาะ (Bored Pile) หน้าตัดกลมเส้นผ่าศูนย์กลางตั งแต่ 35 ซม. ขึ นไป และ เสาเข็มตอก ซึ่งเป็นคอนกรีตอัดแรงจะมีหน้าตัดหลายรูปแบบเช่น รูปตัวไอ, รูปสี่เหลี่ยม จัตุรัส และหกเหลี่ยมกลวง รูปที่6.11 หน้าตัดเสาเข็ม ฐานรากเสาเข็มรับน ้าหนักบรรทุกจากเสา และแรงปฏิกิริยาต้านทานจากเสาเข็ม มีลักษณะ เหมือนคานรับแรงกระท้าเป็นจุด ดังเช่นในรูปข้างล่างน ้าหนักบรรทุกจะท้าให้ฐานแอ่นตัวจึงต้องเสริม เหล็กด้านล่าง และพยายามให้เสาเข็มอยู่ใกล้กันมากที่สุดเพื่อลดแรงภายในและจ้ากัดขนาดฐานราก โดยระยะห่างระหว่างเสาเข็มจะอยู่ที่ 3 เท่าของขนาดเสาเข็ม (D) รูปที่6.12 แรงในฐานรากเสาเข็ม ขนาดหรือจ้านวนเสาเข็มจะเพิ่มขึ นตามน ้าหนักบรรทุกจากเสา โดยรักษาระยะห่างระหว่าง เสาเข็มสามเท่าของขนาดเข็ม (3D) รูปแบบของกลุ่มเสาเข็มจะมีได้หลายรูปแบบ P R R 1.5D 3D 1.5D
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 135 รูปที่6.13 รูปแบบการจัดวางเสาเข็ม 1.5D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 2 PILES 1.5D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 2 PILES 1.5D 3D 1.5D 3D 1.5D 3 PILES 3D 1.5D 3D 1.5D 3D 1.5D 3 PILES 3D 1.5D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 4 PILES 3D 1.5D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 4 PILES 3D 1.5D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 6 PILES 3D 3D 1.5D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 6 PILES 3D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 1.5D 5 PILES 3 2D 3 2D 1.5D 1.5D 1.5D 1.5D 5 PILES 3 2D 3 2D 1.5D 1.5D 7 PILES 3 2D 3D 3D 3D 1.5D 1.5D 7 PILES 3 2D 3D 3D 3D 1.5D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 8 PILES 3D 3D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 1.5D 3 2D 3 2D 3 2D 1.5D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 8 PILES 3D 3D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 1.5D 3 2D 3 2D 3 2D 1.5D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 9 PILES 3D 3D 3D 10 PILES 1.5D 1.5D 3D 3 3D 1.5D 3D 3D 3D 1.5D 3D 11 PILES 1.5D 1.5D 3D 3 3D 1.5D 3D 3D 3D 1.5D 3D 1.5D 3D 1.5D 1.5D 1.5D 12 PILES 3D 3D 3D 3D
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 136 รูปที่6.14 ตัวอย่างแบบรายละเอียดฐานรากเสาเข็ม นอกเหนือจากการรับน ้าหนักบรรทุกซึ่งส่วนใหญ่เป็นน ้าหนักบรรทุกในแนวดิ่งแล้ว เสาเข็มยัง อาจต้องรับแรงอื่นๆเช่น แรงเฉือน หรือแรงดึง ดังเช่นในกรณีที่ใช้เสาเข็มในการต้านทานการพลิก คว่้าของโครงสร้างที่รับแรงด้านข้างเช่น แรงลม หรือแรงแผ่นดินไหว ดังแสดงในรูปที่ 6.15 รูปที่6.15 ตัวอย่างเสาเข็มในโครงสร้างที่รับแรงด้านข้าง 0.40 0.05 0.10 14DB20# DB20 รดัรอบ คอนกรีตหยาบ ทรายบดอดัแน่น เข็มเจาะ 0.40 ม.รบัน.น. ปลอดภยัตน้ละ 50 ตนั จา นวน 4 ตน้ Tension Compression Lateral forces: - wind - earthquake
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 137 การท้าฐานรากหัวเสาเข็มหนึ่งต้นเป็นสิ่งที่ควรระวังโดยเฉพาะในเสาเข็มตอก เนื่องจากเสาเข็ม มักจะเกิดการเยื องศูนย์ไปจากต้าแหน่งศูนย์กลางเสาท้าให้เกิดโมเมนต์ขึ นในฐานรากและเสาต่อม่อ โดยการเยื องศูนย์ในแต่ละทิศทางไม่ควรเกิน 0.1D เมื่อ D คือขนาดของเสาเข็ม ถ้ามีค่าเกินต้อง ค้านวณปรับแก้ฐานรากและตอม่อเพื่อต้านทานโมเมนต์ที่เพิ่มขึ น รูปที่6.16 การเยื องศูนย์ของเสาเข็ม การเสริมเหล็กในฐานรากเสาเข็มเดี่ยวมีหลายรูปแบบดังแสดงในรูป 6.17 คือ (ก) ท้าตะแกรง รองรับอย่างเดียวซึ่งอาจเกิดปัญหาได้ง่ายเมื่อเกิดการเยื องศูนย์ (ข) ท้าโครงเหล็กครอบเป็นตะแกรง สองชั น และ (ค) เพิ่มปลอกเหล็กด้านข้างเพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้แก่จุดต่อ รูปที่6.17 รูปแบบการเสริมเหล็กในเสาเข็มหนึ่งต้น P R , e ( ) ( ) ( )
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 138 รูปที่6.18 แบบฐานรากเสาเข็ม 1 ต้น 600 + 50 . 50 . 1000 5 DB 16 @ equal # DB 12 PLAN F1 700 700 350 350 350 350 1 100 350 1 35 / 6 DB 12 Dowel Bars SECTION 1-1
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 139 รูปที่6.19 แบบฐานรากเสาเข็ม 2 ต้น 700 50 . 50 . 1000 7 DB 20 @ equal 1-DB 12 PLAN F2 1800 700 350 350 350 350 2 50 350 2 35 / 6 DB 12 Dowel Bars SECTION 2-2 550 550 10 DB 16 @ equal
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 140 700 + 50 . 50 . 1200 3 7 DB 20 @ equal 1-DB 12 PLAN F3 1600 1380 300 300 250 250 3 50 SECTION 3-3 450 450 520 260 780 350 175 175 100 100 300x300X15000 . 3 30 / PC Wire Dowel Bars รูปที่6.20 แบบฐานรากเสาเข็ม 3 ต้น
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 141 รูปที่6.21 แบบฐานรากเสาเข็ม 4 ต้น 700 50 . 50 . 1200 10 DB 20 @ equal 1-DB 12 PLAN F4 1500 300 300 4 50 SECTION 4-4 10 DB 20 @ equal 450 450 300x300X15000 . 4 30 / PC Wire Dowel Bars 1500 300 450 450 300
RC DETAIL 6 Footing Mongkol JIRAVACHARADET 142 รูปที่6.22 ฐานรากเสาเข็มรับผนังเฉือน Ld 3 3 Wall Beam Pile