14/06/2026
: เช้าวันอาทิตย์เริ่มจิบกาแฟตอบ RFI & RFA ของโครงการ บ มหาชนแห่งหนึ่งจบไป ผมเลยขอหยิบหลักการพิจารณาการออกแบบ Cellular Beam ของอาคาร สนง อีกแห่งหนึ่งที่ส่ง Calculation & For Con ไปเมื่อวันศุกร์ ซึ่งทาง Owner & Consult ตั้งคำถามถึงข้อจำกัดว่าต้องดูอะไรบ้าง❓มาลองดูกันครับ
1). ขีดจำกัดทางเรขาคณิต (Geometric Limits)
AISC Design Guide 31 ได้กำหนดสัดส่วนเชิงมิติไว้ เพื่อให้พฤติกรรมของคานยังคงเป็นไปตามทฤษฎีที่รองรับ และป้องกันการวิบัติเฉพาะจุดที่รุนแรงล่วงหน้า
2). สถานะขีดจำกัดในการออกแบบ (Limit States)
ตามมาตรฐาน AISC วิศวกรจะต้องตรวจสอบสถานะขีดจำกัด (Limit States) ทั้งหมด 6 รูปแบบหลัก ดังนี้ครับ:
2.1 การวิบัติเนื่องจากแรงดัดรวม (Overall Flexural Capacity)
- คิดพฤติกรรมที่หน้าตัดบริเวณกึ่งกลางรูเจาะ (Pure Web Opening Section)
- คำนวณกำลังรับแรงดัดพลาสติก (Mp) โดยหักพื้นที่วงกลมออก แล้วตรวจสอบว่า การโก่งเดาะทางข้างเนื่องจากการดัด (Lateral-Torsional Buckling - LTB) โดยใช้คุณสมบัติหน้าตัดเฉลี่ยหรือหน้าตัดที่ตำแหน่งรูเจาะตามคำแนะนำของ AISC เพียงพอหรือไม่
2.2 การวิบัติแบบเฟรมเวียร์เรนดีล (Vierendeel Bending Extension)
- เกิดจากแรงเฉือนรวม (Global Shear) ที่ผ่านช่องเปิด ทำให้เกิดโมเมนต์เฉพาะจุด (Local Moment) ในแผ่นเหล็กตัว T ทั้งบนและล่าง AISC กำหนดให้คำนวณกำลังรับแรงดัดร่วมกับแรงแกน (Interaction of Flexure and Axial Force) ของตัว T แต่ละตัวแยกกัน
2.3 การวิบัติเนื่องจากแรงเฉือนของ Web Post (Web Post Shear Yielding)
- พิจารณาแรงเฉือนแนวนอน (Horizontal Shear) ที่เกิดขึ้นในเนื้อเหล็กระหว่างช่องเปิด (Web Post) อันเนื่องมาจากความแตกต่างของโมเมนต์ดัดระหว่างสองฝั่งของรูเจาะ ต้องตรวจสอบไม่ให้แรงเฉือนนี้เกินกำลังรับแรงเฉือนพลาสติกของ Web Post
2.4 การโก่งเดาะของ Web Post (Web Post Buckling)
- เป็นสถานะขีดจำกัดที่วิกฤตที่สุดข้อหนึ่ง เนื่องจาก Web Post ต้องรับแรงอัดในแนวทแยง (Diagonal Compression) จากพฤติกรรมแรงเฉือน AISC 31 ให้สูตรคำนวณแรงอัดวิกฤต (Pcr) ของ Web Post โดยพิจารณาเสมือนเป็นเสาสั้นสปริงที่มีการยึดรั้งชั่วคราว หากไม่ผ่าน จำเป็นต้องเพิ่มความกว้างของ Web Post หรือใช้แผ่นเหล็กเสริมกำลัง (Infill Plate)
3) การโก่งเดาะเฉพาะจุดของปีกและเอวคาน (Local Buckling of Tee Fl**ge and Web)
- ตรวจสอบว่าปีกคาน (Fl**ge) หรือเอวคานส่วนที่เหลือ (Tee Web) มีความหนาเพียงพอหรือไม่ เพื่อไม่ให้เกิด Local Buckling ก่อนที่เหล็กจะคราก (Yield)
4) กำลังรับแรงเฉือนรวม (Global Shear Capacity)
- ตรวจสอบกำลังรับแรงเฉือนของเนื้อเหล็กตัว T บนและล่างรวมกัน ณ ตำแหน่งรูเจาะ ว่าเพียงพอต่อแรงเฉือนรวมภายนอกหรือไม่
5) ข้อกำหนดบริเวณจุดรองรับและจุดรับแรงเข้มข้น (Concentrated Loads & Supports)
- AISC เน้นย้ำเป็นพิเศษว่า "ห้าม" ให้เกิดกลไกการถ่ายแรงแบบ point ลงบนตำแหน่งที่เป็นรูเจาะเปล่าๆ ให้ทำการเชื่อมปิดช่องเปิดด้วยแผ่นเหล็ก (Solid Web Infill Plate) หรือออกแบบแผ่นเสริมกำลังแนวตั้ง (Bearing Stiffeners) เพื่อถ่ายแรงลงสู่ปีกคานโดยตรง
6). พฤติกรรมร่วมกับแผ่นพื้น (Composite Cellular Beams)
หากออกแบบให้ทำงานร่วมกับพื้นคอนกรีต (Composite Action) ตามบทบัญญัติของ AISC Chapter I:
- กำลังรับโมเมนต์ดัดดึง/อัด จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก แต่ต้องคำนวณหาตำแหน่งของแกนสะเทินปลาสติก (PNA) ให้ถูกต้อง ซึ่งอาจตกอยู่ในพื้นคอนกรีต, ปีกคานบน หรือแม้กระทั่งเนื้อเหล็กตัว T ตัวบน
- ต้องระวังการกระจายตัวของ Shear Studs เนื่องจากพฤติกรรม Vierendeel จะทำให้เกิดการถ่ายแรงเฉือนเฉพาะจุดที่ซับซ้อนขึ้นระหว่างพื้นคอนกรีตและคานเหล็กตรงบริเวณช่องเปิด
7). การคำนวณการโก่งตัว (Deflection)
AISC แนะนำให้คำนวณการโก่งตัวโดยคำนึงถึง 2 ส่วนรวมกัน:
- Bending Deflection คิดจากโมเมนต์ความเฉื่อยประสิทธิผล ซึ่งคำนวณโดยวิธีเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักระหว่างหน้าตัดเต็มและหน้าตัดรูเจาะ
- Shear Deflection ต้องคิดเพิ่มเนื่องจากการบิดเสียรูปของเนื้อเหล็กตัว T รอบรูเจาะ (Vierendeel Distortion) ซึ่งทำให้ Cellular Beam โก่งตัวมากกว่าคานธรรมดาที่มีความลึกเท่ากัน
#สามัญวิศวกร #เขียนแบบขออนุญาตก่อสร้าง #รายการคำนวณ #โซล่าเซลล์ #ออกแบบโครงสร้าง #ออกแบบ #เซ็นรับรองอาคาร #แบบขออนุญาตก่อสร้าง #รับออกแบบโครงสร้างทุกประเภท #ออกแบบโรงงาน #โกดังโรงงาน #วิศวกรโครงสร้าง #ออกแบบป้าย #ป้ายโฆษณา
