การออกแบบงานวิศวกรรมโครงสร้างอาคารสูง
หัวข้อในวันนี้จะเกี่ยวข้องกันกับหัวข้อ การออกแบบงานวิศวกรรมโครงสร้างอาคารสูง (TALL BUILDING DESIGN หรือ TBD) นะครับ
เนื่องจากเมื่อหลายวันก่อนผมได้โพสต์ความรู้เกี่ยวกับเรื่องการคำนวณเพื่อทำการลด นน ค่านนบรรทุกจรใช้งานในอาคาร และ ได้รับคำถามมาจากน้องวิศวกรท่านหนึ่งที่ได้สอบถามผมมาหลังไมค์ว่า
“รบกวนสอบถามไว้เป็นความรู้ว่าค่า KLL = 3 ใช้กับเสาต้นใน เเล้วเสาต้นนอก KLL เท่ากับเท่าใดครับ? จาก ตย ข้อนี้เเสดงให้เห็นว่ามี 2 ค่าคือ เสาต้นใน เเละ เสาต้นนอก ใช่ไหมครับ ?“
เพื่อเป็นการขยายความรู้ความเข้าใจในประเด็นๆ นี้ให้แก่เพื่อนๆ ทุกๆ คนวันนี้ผมจึงอยากที่จะขออนุญาตมาทำการตอบคำถามของน้องวิศวกรท่านนี้กันนะครับ
ก่อนอื่นเรามาทบทวนกันสักเล็กน้อยนะครับ ในมาตรฐาน ASCE 7-10 ได้ทำการระบุเอาไว้ว่า หากอาคารของเรานั้นมีระยะช่วงว่างระหว่างเสามากๆ เราสามารถที่จะทำการคำนวณโดยลดทอนค่า นน บรรทุกจรให้ลดน้อยลงไปได้มากกว่าการคำนวณตามปกติ โดยมีข้อแม้ว่า
(1) เมื่อทำการคำนวณแล้วพบว่าค่าพื้นที่รับผลกระทบ (INFLUENCE AREA) นั้นมีค่ามามากกว่า 400 SQ.FOOT หรือ 37.2 SQ.M และ
(2) เมื่อทำการคำนวณลดค่า นน บรรทุกจรนี้ลงแล้วค่าๆ นี้จะต้องมีค่ามากกว่า หรือ เท่ากับ
(2.1) 0.50LLo สำหรับอาคารที่มีจำนวนเพียงแค่ 1 ชั้น
(2.2) 0.40LLo สำหรับอาคารที่มีจำนวนมากกว่า 1 ชั้น
โดยค่า นน บรรทุกจรที่เราจะสามารถทำการลดทอนลงไปได้สามารถที่จะทำการคำนวณได้จากสมการดังต่อไปนี้
LLn = LLo [ 0.25 + 4.57 / √(KLL At) ]
โดยที่ค่า
LLn คือ ค่า นน บรรทุกจรใหม่ที่ลดลงจากค่า นน บรรทุกจรปกติ
LLo คือ ค่า นน บรรทุกจรเดิมที่ยังไม่ได้ทำการลดค่าลง
KLL คือ ค่าแฟกเตอร์การคำนวณจำนวนช่วงการรับ นน
At คือ พื้นที่รับผิดชอบของเสา
ในเมื่อคำถามในวันนี้ของน้องวิศวกรท่านนี้นั้นมีความเกี่ยวข้องกันกับค่า KLL ผมก็จะขออนุญาตเน้นไปที่ประเด็นๆ นี้ก็แล้วกันนะครับ
คำหนึ่งคำที่ผมอยากที่จะขอทำการแนะนำเพิ่มเติมให้แก่เพื่อนๆ ทุกๆ คนได้รู้จักในวันนี้คือค่า Af ซึ่งก็คือ ค่าพื้นที่ๆ ได้รับอิทธิพล หรือ ในภาษาอังกฤษ คือ INFLUENCE AREA นั่นเองนะครับ
ความหมายของค่าๆ นี้ก็คือ พื้นที่ส่วนหนึ่งส่วนใดของอาคารที่มีผลต่อการรับ นน ของชิ้นส่วนอาคารหนึ่งๆ เช่น ในรูปที่ 1 เป็นการคิดพื้นที่อิทธิพลของคานที่มีช่วงพาดระหว่างตำแหน่ง GRID LINE ที่ A1 ถึง B2 จะเห็นได้ว่าพื้นที่อิทธิพลของคานๆ นี้ก็คือพื้นที่ๆ อยู่ในแถบ สีเหลืองทั้งหมด เพราะ พื้นที่ๆ นี้ก็คือพื้นที่ทั้งหมดที่คานๆ นี้จะมีส่วนรับผิดชอบ และ ในรูปที่ 2 เป็นการคิดพื้นที่อิทธิพลของเสาที่อยู่ที่ตำแหน่ง GRID LINE ที่ A3 จะเห็นได้ว่าพื้นที่อิทธิพลของเสาต้นนี้ก็คือพื้นที่ทั้งหมด เพราะ พื้นที่รอบๆ เสาต้นนี้จะถูกถักไปมาด้วยคานตงที่มีช่วงพาดของคานไม่ใช่ในทิศทางเดียว ซึ่งจะทำให้พื้นที่ทั้งหมดนั้นกลายเป็นพื้นที่ๆ มีส่วนรับผิดชอบ เป็นต้น
ดังนั้นสิ่งจำเป็นอันดับแรกในการที่เราจะทำการคำนวณหาค่า KLL ก็คือ เราจำเป็นต้องสามารถคำนวณหาค่า At และ Af นี้ตามลำดับให้ได้เสียก่อนนะครับ เพราะ ว่าความสัมพันธ์ของทั้ง 3 ค่านี้ก็คือ
Af = KLL x At
โดยที่ค่า At นั้นเราสามารถที่จะทำการคิดคำนวณได้จากการคิด นน บรรทุกของโครงสร้างที่เรากำลังสนใจอยู่นะครับ และ แล้วเมื่อเราพิจารณาแล้วทราบว่าค่า Af นั้นเท่ากับเท่าใดแล้ว เราก็จะสามารถทราบได้อย่างแน่ชัดว่าค่า KLL นั้นจะมีค่าเท่ากับเท่าใดแน่จากการคำนวณ
KLL = Af / At
เรามาดู ตย กันสักเล็กน้อยกันดีกว่านะครับ
จากรูปที่ 1 ค่า At คือ พื้นที่ในแถบสีเหลืองเข้ม ซึ่งค่าๆ นี้จะอยู่ที่ประมาณ 1/2 หรือ 0.50 ของพื้นที่ Af ดังนั้นเราสามารถที่จะทำการคำนวณหาค่า KLL ได้จาก
KLL = 1.00 / 0.50 = 2.00
จากรูปที่ 2 ในรูปๆ นี้ค่า At จะสามารถคำนวณได้ แต่ จะมีความยากกว่าในรูปที่ 1 นะครับ เพราะ เราจะสามารถคำนวณหาค่า At นี้ได้จากการวิเคราะห์โครงสร้างซึ่งมีค่าเท่ากับ 130 SQ.FT และ อย่างที่ผมเรียนไปว่าค่า Af นี้จะเท่ากับพื้นที่ทั้งหมดของชั้นๆ นี้ซึ่งจะมีค่าเท่ากับ
Af = 20 x 26 = 520 SQ.FT
ดังนั้นเราสามารถที่จะทำการคำนวณหาค่า KLL ได้จาก
KLL = 520 / 130 = 4.00
เป็นยังไงบ้างครับ คิดว่าเรื่องๆ นี้คงจะไม่ได้เข้าใจยากจนเกินไปนะครับ และ หวังว่าน้องท่านนี้และเพื่อนๆ ทุกๆ คนจะมีความรู้ความเข้าใจในประเด็นๆ นี้เพิ่มเติมมากขึ้นแล้วนะครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆน้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
