ในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง “เสาเหล็ก” มีบทบาทสำคัญมาก เพราะมีการออกแบบมาเพื่อรองรับและต้านทานแรงกดจากน้ำหนักด้านบน และเป็นส่วนสำคัญในการรองรับโครงสร้างของอาคาร เปปสตีลชวนทุกท่านมาสำรวจประเภทต่างๆ ของเสาเหล็กและหลักการทั่วไปในการออกแบบเสาเหล็กสำหรับการก่อสร้างผ่านบทความต่อไปนี้
เสาเหล็ก คืออะไร?
เสาเหล็ก เป็นโครงสร้างที่มักนำมาใช้ในการก่อสร้างคลังสินค้า โรงงาน และอาคารอุตสาหกรรมอื่นๆ เป็นองค์ประกอบโครงสร้างที่ออกแบบในรูปแบบแนวตั้งของกรอบอาคารที่มีความแข็งแรง เพื่อให้สามารถรองรับน้ำหนักและรักษาความปลอดภัยของโครงสร้าง เสาเหล็กมักมีหลากหลายรูปทรงและขนาดเพื่อให้เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะของแต่ละโครงการก่อสร้าง เสาเหล็กมีหน้าที่รับน้ำหนักจากส่วนประกอบอื่นๆ เช่น หลังคา คาน พื้น และถ่ายน้ำหนักลงไปยังฐานราก
เสาเหล็กประกอบด้วย 3 องค์ประกอบหลัก
- หัวเสา: ส่วนนี้ทำหน้าที่เป็นจุดรองรับส่วนประกอบจากด้านบนและกระจายน้ำหนักไปยังหน้าตัดของเสา
- แกนเสา: ส่วนนี้ทำหน้าหลักคือรองรับน้ำหนักจากด้านบน และถ่ายโอนน้ำหนักลงไปยังฐานเสาต่อไป
- ฐานเสา: เป็นส่วนที่เชื่อมเสาเหล็กกับฐานรากไว้ มีหน้าที่แจกจ่ายน้ำหนักจากเสาลงไปยังฐานราก
ทำความรู้จัก 2 ประเภทของเสาเหล็ก
เสาเหล็กมีรูปแบบที่หลากหลายด้วยกัน ขึ้นอยู่กับความต้องการของแต่ละโครงการก่อสร้าง แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก ได้แก่เสาที่มีหน้าตัดแปรผันและเสาที่มีหน้าตัดคงที่
1. เสาเหล็กที่มีหน้าตัดแปรผัน (Columns with variable cross-sections)
เสาที่มีหน้าตัดแปรผันถูกออกแบบให้มีขนาดแตกต่างกันตามความยาวของเสา ปกติเสาประเภทนี้มักจะถูกนำมาใช้กับอาคารที่ออกมาสำหรับเครนเพื่อยกสิ่งของในโรงงาน โดยที่หน้าตัดแปรผันของเสานั้นทำหน้าที่ถ่ายเทน้ำหนักของเครนส่งต่อเข้ามายังเสาผ่านหูข้าง (Crane Bracket)
การใช้เสาที่มีหน้าตัดแปรผันช่วยให้การติดตั้งและการขนส่งสะดวกยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบและการคำนวณ วิศวกรต้องมั่นใจในความเสถียรของเสาและความสามารถในการรับน้ำหนักของแต่ละหน้าตัดที่แตกต่างกันของเสา
2. เสาเหล็กที่มีหน้าตัดคงที่ (Columns with constant sections)
เสาที่มีหน้าตัดคงที่มีหน้าตัดที่สม่ำเสมอตลอดความยาวของเสา หน้าตัดของเสาอาจถูกออกแบบให้กลวงหรือทึบก็ได้ ตามความต้องการของโครงการนั้น
สำหรับเสาที่มีหน้าตัดคงที่ น้ำหนักจากระบบเครนถูกส่งต่อเข้ามายังเสาผ่านคานเหล็ก (Crane Beam) เมื่อเปรียบเทียบกับเสาที่มีหน้าตัดแปรผัน เสาประเภทนี้มักจะง่ายต่อการออกแบบ อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการรับน้ำหนักจะคงที่และไม่แปรผันตามหน้าตัดของเสา
หลักสำคัญในการออกแบบเสาเหล็กสำหรับการสร้างอาคาร
หลักสำคัญในการออกแบบเสาเหล็กนับเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องคำนึงสำหรับการสร้างอาคาร ที่จะทำให้อาคารมีความแข็งแรงและได้มาตรฐาน ทางเปปสตีลขอยกตัวอย่างหลักสำคัญเบื้องต้นดังนี้
- ในขั้นตอนการออกแบบเสาเหล็กนั้น การหาคำนวณค่าโมเมนต์ดัดที่เกิดขึ้นนับเป็นสิ่งจำเป็นอย่างมาก เพื่อที่จะนำมาออกแบบเสาเหล็กได้อย่างแม่นยำ
- โดยทั่วไปแล้วเสาคอนกรีตจะสามารถทนแรงเฉือนได้ดีกว่าเสาเหล็ก ดังนั้นการจัดแนวเสาให้เหมาะสม จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะทำให้โครงสร้างของอาคารมีความมั่นคงแข็งแรง
- การออกแบบความต้านทานแรงบิด ผู้ออกแบบจำเป็นที่ต้องคำนวณส่วนที่จะต้านทานแรงบิดของเสาเผื่อไว้ด้วย
- น้ำหนักที่ถ่ายมายังเสานั้น ทำให้เสามีโอกาสที่จะมีการโก่งตัวด้านข้าง (Lateral deflection) ในส่วนนี้ทางวิศวกรต้องให้ความสำคัญเป็นพิเศษ ในการคำนวณออกแบบเสาเหล็กให้เหมาะกับความต้องการใช้งานของอาคาร เพื่อให้โครงสร้างมีความแข็งแรงได้มาตรฐาน และลดการสิ้นเปลืองทรัพยากรที่เกินความจำเป็น
- การโก่งตัวในแนวดิ่งของเสาเหล็ก (vertical deflection) สามารถเกิดขึ้นได้ปกติในทุกโครงสร้าง ขึ้นอยู่กับค่าที่นำมาใช้คำนวณ แต่โมเมนต์ดัดมีการเปลี่ยนแปลงมาก โดยเฉพาะที่ปลายทั้งสองข้างของเสา การออกแบบเสาเหล็กจึงจำเป็นต้องมีการคำนวณอย่างละเอียด เพื่อให้แน่ใจว่าจุดเชื่อมต่อของชิ้นงานนั้นปลอดภัยและแม่นยำ
ข้างต้นเป็นข้อมูลเกี่ยวกับประเภทต่างๆ ของเสาเหล็กและหลักการสำคัญเบื้องต้นในการออกแบบ หากลูกค้าต้องการโซลูชั่นครบวงจรสำหรับอาคารเหล็กสำเร็จรูปและโครงสร้างเหล็ก กรุณาติดต่อเปปสตีลได้ทางโทรศัพท์ที่ +66(0) 2258 4639-41 หรือทางอีเมลที่ [email protected]
