ข้อมูลองค์ความรู้โดย
ภควัต รักศรี
ตำแหน่ง ผู้จัดการงานวิจัยสู่เชิงพาณิชย์ มจพ.

การออกแบบฐานรากคอนกรีตเสริมเหล็ก (DESIGN OF CONCRETE FOOTING)

  ลงประกาศเมื่อ 09:48:21 06/08/2010

การออกแบบฐานรากคอนกรีตเสริมเหล็ก (Design of Concrete Footing)เมื่อพูดถึงฐานรากของโครงสร้าง เราก็จะนึกถึงชิ้นส่วนของสิ่งก่อสร้างชิ้นหนึ่ง ที่วางอยู่ในพื้นดิน บางอันก็วางบนดินโดยตรง บางอันก็วางอยู่บนวัตถุแท่งสี่เหลี่ยมบ้าง กลมบ้าง หรือรูปทรงเรขาคณิตอื่นๆ บ้าง ซึ่งจะทำหน้าที่รองรับน้ำหนักของโครงสร้างทั้งหมดของอาคารเพื่อส่งต่อให้กันชั้นดินด้านล่าง แต่ทำไมเราไม่ใช้แบบใดแบบหนึ่งล่ะ? นั่นก็เพราะชั้นดินในแต่ละพื้นที่นั้น มีความสามารถในการรองรับน้ำหนักบรรทุกได้แตกต่างกันนั่นเอง ดังนั้นเราจึงต้องเลือกใช้ฐานรากให้เหมาะสมกับลักษณะของชั้นดินในบริเวณนั้นๆด้วย เพื่อความมีเสถียรภาพของโครงสร้างและประหยัดค่าใช้จ่ายในการก่อสร้าง ฐานรากโดยทั่วไปที่เราพบเห็นอยู่เป็นประจำในชีวิตประจำวันก็สามารถจำแนกได้หลายประเภท ตามลักษณะการก่อสร้าง แต่เราสามารถแบ่งเป็นประเภทใหญ่ๆ ได้ 2 ประเภท คือ

1. ฐานรากแผ่ (Spread Footing or Shallow Foundation) เป็นฐานรากที่รองรับน้ำหนักจากโครงสร้างเพื่อทำการส่งถ่ายลงสู่ชั้นดินที่รองรับโดยตรง ซึ่งในการออกแบบหรือเลือกใช้ฐานรากประเภทนี้ จะต้องคำนึงถึงคุณสมบัติทางด้านกลศาสตร์ของชั้นดินในบริเวณนั้น ว่ามีความสามารถในการรองรับน้ำหนักบรรทุกต่อหน่วยพื้นที่เท่าไร เช่น ถ้าเป็นชั้นดินเหนียวอ่อนหรือชั้นทรายหลวมก็จะรองรับน้ำหนักบรรทุกต่อหน่วยพื้นที่ได้น้อย แต่ถ้าเป็นชั้นดินเหนียวดาลหรือชั้นทรายแน่นก็จะสามารถรองรับน้ำหนักบรรทุกได้มากขึ้นตามลำดับ แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นฐานรากแผ่ก็ควรที่จะวางบนชั้นดินที่มีค่า SPT มากกว่า 20 ครั้ง/ฟุต เพื่อความมีเสถียรภาพของฐานราก ซึ่งฐานรากแผ่ชนิดต่างๆ ได้แก่ ฐานรากเดี่ยว ฐานรากตีนเป็ด ฐานรากร่วม ฐานรากกำแพง ฐานรากปูพรม

2. ฐานรากเสาเข็ม (Piling Footing or Pile Foundation) เป็นฐานรากที่รองรับน้ำหนักจากโครงสร้างเพื่อทำการส่งถ่ายลงสู่เสาเข็มก่อนที่เสาเข็มจะส่งถ่ายลงสู่ชั้นดินต่อไป ฐานรากประเภทนี้จะถูกเลือกใช้ก็ต่อเมื่อไม่สามารถที่จะใช้ฐานรากแผ่รองรับน้ำหนักทั้งหมดได้ หรือชั้นดินในบริเวณนั้นเป็นชั้นดินอ่อนซึ่งชั้นดินแข็งอยู่ลึกลงไปเกินกว่าที่จะก่อสร้างเป็นฐานรากแผ่ได้ ซึ่งฐานรากเสาเข็มนี้ก็จะสามารถแยกย่อยออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ ฐานรากเสาเข็มตอก (Driven Pile) ฐานรากเสาเข็มเจาะ (Bored Pile) แต่จะไม่ขอกล่าวรายละเอียดในที่นี้ ทั้งนี้ฐานรากเสาเข็มก็จะต้องพยายามนำปลายเสาเข็มไปวางในชั้นดินเหนียวแข็งหรือชั้นทรายแน่น เพราะชั้นดินเหล่านี้จะมีความสามารถในการรองรับน้ำหนักบรรทุกได้สูง อย่างไรก็ดี การเลือกใช้ฐานรากประเภทนี้ ควรจะต้องทำการเจาะสำรวจสภาพของชั้นดินในบริเวณนั้นเพื่อให้ทราบถึงคุณสมบัติของชั้นดินแต่ละชั้นเพื่อที่จะเลือกใช้ประเภทของฐานรากเสาเข็มที่เหมาะสมต่อไป

ข้อกำหนดทั่วไปในการออกแบบฐานรากคอนกรีตเสริมเหล็ก ตามมาตรฐาน วสท.1007-34

1. ความหนาของคอนกรีตหุ้มเหล็กจะต้องไม่น้อยกว่า 7.5 ซม.

2. ความหนาประสิทธิผล (d) จะต้องไม่น้อยกว่า

  • 15 ซม. สำหรับฐานรากแผ่
  • 30 ซม. สำหรับฐานรากเสาเข็ม

3. เสาตอม่อที่เป็นเสากลม หรือเสาเหลี่ยมใดๆ ให้ถือว่าขอบเสานั้นเป็นเสาสี่เหลี่ยมจัตุรัส

4. ประมาณน้ำหนักของฐานรากในเบื้องต้นโดยให้คิดประมาณ 10 – 15% ของน้ำหนักบรรทุกที่กระทำ

5. เสาตอม่อควรมีความยาวประมาณ 1.00 – 1.50 เมตร ขึ้นอยู่กับลักษณะของพื้นที่หรืองานระบบที่ต้องวางลอดใต้อาคาร

6. ฐานรากที่ต้องรับแรงดัดหรือแรงสั่นสะเทือน ควรจะต้องมีเหล็กเสริมพิเศษฝังยึดระหว่างเสาเข็มและฐานราก เพื่อป้องกันไม่ใข้ฐานรากหลุดจากเสาเข็ม

7. ก่อนการก่อสร้างฐานรากควรรองพื้นด้วยทรายและคอนกรีตหยาบเพื่อรองรับน้ำหนักบรรทุกของคอนกรีตสด และป้องกันไม่ให้แบบหรือเหล็กเสริมสกปรก

 

ที่มา : www.civilclub.net