ด้วยการพัฒนาของภาคอุตสาหกรรม โครงการก่อสร้างจำเป็นต้องมีคุณภาพและเป็นไปตามมาตรฐานที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและความทนทาน ปัจจัยความปลอดภัย เช่น ความต้านทานไฟ และชิ้นส่วนแต่ละส่วนมีมาตรฐานการประเมินที่แยกต่างหาก มาดูกันว่ามาตรฐานการออกแบบโครงสร้างเหล็กล่าสุดในปี 2024 มีอะไรบ้างกับ Pebsteel ในบทความนี้
ดูเพิ่มเติม: การติดตั้งโครงสร้างเหล็ก
1. มาตรฐานการออกแบบเหล็กที่เป็นไปตามข้อบังคับของแต่ละประเทศ
มาตรฐานการออกแบบเหล็กของเวียดนาม
มาตรฐานการออกแบบเหล็ก TCVN 5575:2012 มีที่มาจากรัสเซีย สำหรับมาตรฐานการก่อสร้างในเวียดนาม ทุกกระบวนการต้องเป็นไปตามวิธีการและกระบวนการออกแบบ รวมถึงปัจจัยความปลอดภัยดังต่อไปนี้:
- ปัจจัยความปลอดภัยสำหรับความสามารถในการรับน้ำหนัก
- ปัจจัยความปลอดภัยสำหรับวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้าง
- ปัจจัยความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมการทำงาน เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของแรงงาน
ดังนั้นมาตรฐานการออกแบบเหล็กในเวียดนามจึงเน้นความแข็งแรงของโครงสร้างเหล็กเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการบิดตัวมากเกินไป ตามมาตรฐาน TCVN ความแข็งแรงคำนวณจากสูตร: ความแข็งแรงมาตรฐาน / ปัจจัยความปลอดภัยของวัสดุ สำหรับน้ำหนักที่คำนวณได้จะคำนวณตามสูตร: น้ำหนักมาตรฐาน * ปัจจัยความเชื่อถือได้ของน้ำหนัก
ตามมาตรฐานโครงสร้างเหล็กของเวียดนาม TCVN 2737:1995 ถูกนำมาใช้เป็นค่าคำนวณน้ำหนักของโครงสร้างเหล็ก ความเร็วลมจะถูกวัด 3 วินาที กับ 20-year cycle โดยมีการคำนวณความดันลมตามแรงดันลม ไม่ใช่ความเร็ว สำหรับวัตถุที่มีรูปร่างเป็นบล็อก ค่าสัมประสิทธิ์แอโรไดนามิกถูกกำหนดตามผลการวัดแรงดันจากแบบจำลองแอโรไดนามิกในอุโมงค์ลม
ดูเพิ่มเติม: กระบวนการผลิตเหล็กโครงสร้างและแผ่นเหล็ก
มาตรฐานการออกแบบโครงสร้างเหล็กของสหรัฐอเมริกา AISC 89/ASD
นอกเหนือจากมาตรฐานการออกแบบในเวียดนามแล้ว วิธีการออกแบบโครงสร้างเหล็กตามมาตรฐานของสหรัฐอเมริกายังเป็นตัวเลือกยอดนิยมของผู้รับเหมาในปัจจุบัน มาตรฐานของสหรัฐอเมริกาใช้วิธีการคำนวณหลัก 2 วิธี ได้แก่:
วิธีที่ 1: การออกแบบโดยใช้ Allowable Stress Design – ASD และ Load Factors: ขีดจำกัดของความเค้นต้องไม่เกินความเค้นที่อนุญาต ซึ่งคำนวณโดยใช้สูตร: yield stress * (0.6 – 0.67)
วิธีที่ 2: การออกแบบโดยใช้ Load และ Load and Resistance Factor Design – LRFD : โหลดจะถูกคูณด้วยปัจจัยตั้งแต่ 1.2 ถึง 1.6 และปัจจัยความต้านทานจะถูกคูณด้วยค่า 0.75 ถึง 0.9 ขีดจำกัดความเค้นหลักคือความแข็งแรงที่จุดคราก
ความสัมพันธ์ระหว่าง Ft, Fy, และ Fb เป็นดังนี้:
- เมื่ออยู่ภายใต้ความเค้นดึง ค่า Ft = 0.6Fy (โดยที่ Fy คือ yield strengthของเหล็ก)
- ภายใต้ compressive stress ค่าจะถูกคำนวณโดยใช้ Fy คูณกับ axial flexural coefficient
- สำหรับโครงสร้างที่มีการดัด ค่า Fb จะอยู่ในช่วง 0.6 ถึง 0.67Fy
แรงภายในเช่น M, N และ Q เกิดจากโหลดมาตรฐานโดยไม่มีปัจจัยเกินโหลด แต่สูตรในการกำหนดแรงภายในจะรวมการผสมผสานของโหลด
ในมาตรฐานของสหรัฐอเมริกา หน้าตัดของเหล็กถูกจัดหมวดหมู่เป็น 3 ประเภท ได้แก่ หน้าตัดแบบตัน หน้าตัดบาง และหน้าตัดที่ไม่บาง การคำนวณพื้นที่ของหน้าตัดแบบตันต้องใช้ความแข็งแรงของวัสดุที่อนุญาตทั้งหมด แต่สำหรับหน้าตัดที่ไม่บาง การคำนวณต้องลดความเค้นที่อนุญาตของวัสดุลง ในทำนองเดียวกัน หน้าตัดบางก็ต้องมีการลดลงเพิ่มเติม
มาตรฐานนี้รับรู้ถึง local buckling ของหน้าตัดและอนุญาตให้บางส่วนของหน้าตัดทำงานไม่ได้ ทำให้ลดความเค้นที่อนุญาตลง ส่งผลให้มีข้อบังคับมากมายเกี่ยวกับความบางของปีก/ท้องของคานและปีก/ท้องของเสา ตัวอย่างเช่น ตามมาตรฐาน AISC อัตราส่วนความสูงปีกต่อความหนาของคานบางไม่ควรเกิน 320 โดยไม่ต้องใช้แผ่นรองเสริม ในขณะที่อัตราส่วนนี้ในมาตรฐานของเวียดนามอยู่ที่ 100
ดูเพิ่มเติม: การก่อสร้างโรงงานเหล็กสำเร็จรูป
มาตรฐานการออกแบบโครงสร้างเหล็กของยุโรป Eurocode 3
การคำนวณโครงสร้างเหล็กตามมาตรฐานยุโรปจะขึ้นอยู่กับหลักการออกแบบสถานะจำกัด โดยรวมถึงสถานะจำกัดสูงสุดและสถานะจำกัดการใช้งาน ความเค้นที่อนุญาตถูกกำหนดโดยการคูณความเค้นครากด้วยปัจจัยต่างๆ
หน้าตัดถูกจัดประเภทตามความบาง โดยพิจารณาจากอัตราส่วนความกว้างต่อความหนา หน้าตัดในประเภท 1 และ 2 ที่มีความหนามากกว่าจะคำนวณด้วยความเค้นที่สูงกว่า ในขณะที่หน้าตัดในประเภท 3 และ 4 ซึ่งบางกว่าและมีแนวโน้มที่จะไม่เสถียรในท้องถิ่น จะคำนวณด้วยความเค้นที่ต่ำกว่า มุมมองนี้สอดคล้องกับมาตรฐานการออกแบบในเวียดนามและมาตรฐาน LRFD ของสหรัฐอเมริกา โดยหน้าตัดถูกจัดประเภทเป็น 4 ประเภท ได้แก่ ตัน บาง กะทัดรัด และไม่บาง
การคำนวณโหลดดำเนินการตามข้อกำหนดของ BS 6399 ครอบคลุมการประเมินโหลดพื้น โหลดลม และโหลดหิมะ โหลดลมเป็นแรงกดดันจากความเร็วลมที่กระทำต่อโครงสร้าง เมื่อคำนวณ จำเป็นต้องพิจารณาค่าสัมประสิทธิ์แอโรไดนามิกของโหลดลม โดยพิจารณาความดันลบภายในโครงสร้าง ค่าสัมประสิทธิ์แอโรไดนามิกที่สำคัญที่สุดควรเลือกสำหรับการคำนวณ
สำหรับมาตรฐาน BS 6399 ความเร็วลมมาตรฐานใช้ค่าเฉลี่ยของความเร็วลมในช่วง 1 ชั่วโมง กับ 50-year cycle นอกจากนี้ มาตรฐาน UK CP3 ยังใช้ความเร็วลมที่วัดในช่วง 3 วินาที กับ 50-year cycle
Allowable deflection ที่อนุญาตถูกคำนวณเป็นค่ามากที่สุดที่เกิดจากโหลดที่ใช้งานจริงโดยไม่ใช้ปัจจัยโหลด มาตรฐานนี้อนุญาตให้เกิดการเปลี่ยนรูปที่มากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ TCVN (มาตรฐานของเวียดนาม) เช่น ค่า L/360 สำหรับคานหลัก (เปรียบเทียบกับค่า L/400 ใน TCVN) และ L/200 สำหรับคานรอง (เปรียบเทียบกับ L/240 ใน TCVN) ที่สำคัญ มาตรฐานนี้พิจารณาเฉพาะการคำนวณโหลดที่ใช้งานจริง โดยไม่รวมโหลดทั้งหมดเหมือนกับใน TCVN
ปัจจัยความปลอดภัยใน BS 6399 จะถูกปรับตามประเภทของโหลด เช่น ปัจจัยความปลอดภัย (SF) สำหรับโหลดสถิตคือ 1.4 (เปรียบเทียบกับ 1.2 ใน TCVN) สำหรับโหลดที่กำหนดคือ 1.6 (เปรียบเทียบกับ 1.2 หรือ 1.3 ใน TCVN) และสำหรับโหลดลมคือ 1.4 (เปรียบเทียบกับ 1.2 ใน TCVN) ขณะที่ปัจจัยความปลอดภัยสำหรับวัสดุใน BS 6399 อยู่ที่ 1 เพราะมันได้ถูกปรับแล้วในระหว่างการคำนวณความแข็งแรงของวัสดุ ในทางตรงกันข้าม TCVN มีปัจจัยความปลอดภัยสำหรับวัสดุที่อยู่ระหว่าง 1.05 ถึง 1.1 ขึ้นอยู่กับประเภทของเหล็ก นอกจากนี้ BS ไม่ได้รวมปัจจัยความปลอดภัยสำหรับฟังก์ชันของโครงสร้างและปัจจัยการทำงานของโครงสร้าง ขณะที่ TCVN นำไปใช้และควบคุม
ในการเปรียบเทียบปัจจัยความปลอดภัย (SF) ระหว่าง BS และ TCVN เห็นได้ชัดว่า TCVN มีค่าปัจจัย SF ที่น้อยกว่า BS ดังนั้นสำหรับวัสดุเหล็กประเภทเดียวกันและภายใต้โหลดที่ระบุเท่ากัน โครงสร้างที่ออกแบบตาม TCVN จะใช้วัสดุน้อยกว่า
ดูเพิ่มเติม: มาตรฐานการออกแบบโรงงานอุตสาหกรรมล่าสุด
2. มาตรฐานการออกแบบโหลดในแต่ละประเทศ
การออกแบบโหลดสำหรับแต่ละประเทศเป็นไปตามมาตรฐานที่แตกต่างกัน นี่คือตัวอย่างของมาตรฐานการออกแบบโหลดในหลายประเทศ:
- เวียดนาม: TCVN 2737:1995
- สหรัฐอเมริกา: UBC 97; MBMA 2002; IBC 2006
- สหราชอาณาจักร: BS 6399: Part 2: 1997 – โหลดสำหรับอาคาร: ส่วนที่ 2 – รหัสปฏิบัติสำหรับโหลดลม; BS 6399: Part 1: 1984 – โหลดการออกแบบสำหรับอาคาร: ส่วนที่ 1 – รหัสปฏิบัติสำหรับโหลดคงที่และโหลดที่กำหนด
- ยุโรป: EN 1991-1-4:2005 A1
- ออสเตรเลีย: AS/NZS 1170.1:2002, AS/NZS 1170.2:2011
การออกแบบโหลดขึ้นอยู่กับอิทธิพลภายนอกต่อโครงสร้าง รวมถึงผลกระทบจากสิ่งแวดล้อมที่สร้างขึ้นและผลกระทบของสภาพอากาศ แม้ว่าแต่ละประเทศจะมีมาตรฐานของตนเอง การใช้หลักการพื้นฐานยังคงมีความสำคัญเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดที่เป็นอันตรายระหว่างกระบวนการก่อสร้าง
3. ข้อพิจารณาเมื่อใช้มาตรฐานการออกแบบโครงสร้างเหล็ก
เมื่อนำมาตรฐานการออกแบบโครงสร้างเหล็กมาใช้ นักลงทุนควรพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:
- ด้านการเงิน: ควรพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับงบประมาณเพื่อให้สอดคล้องกับความสามารถทางการเงิน
- สภาพแวดล้อมการก่อสร้าง: ประเมินว่าสภาพแวดล้อมได้รับการตรวจสอบอย่างเพียงพอในการนำมาตรฐานอื่นๆ มาใช้หรือไม่
- ศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับลักษณะของสถานที่และสภาพแวดล้อมการก่อสร้าง เมื่อมีการตัดสินใจก่อสร้างแล้ว การทำงานร่วมกันของปัจจัยทั้งหมดเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้เกิดความสอดคล้องในระหว่างการก่อสร้าง
- หลีกเลี่ยงการผสมมาตรฐานนี้กับมาตรฐานอื่นๆ ระหว่างการก่อสร้าง เนื่องจากอาจทำให้โครงการไม่เป็นเอกภาพและไม่สามารถรับรองความปลอดภัยได้
4. สรุป
ข้างต้นคือรายละเอียดเกี่ยวกับมาตรฐานการออกแบบโครงสร้างเหล็กและข้อควรพิจารณาสำคัญบางประการเมื่อนำมาใช้ หากลูกค้าต้องการโซลูชันที่ครอบคลุมเกี่ยวกับอาคารเหล็กสำเร็จรูปและโครงสร้างเหล็ก สามารถติดต่อ Pebsteel ได้ทางโทรศัพท์ที่ +66 2258 4639-41 หรือทางอีเมลที่ [email protected]
