ระดับของน้ำใต้ดิน ส่งผลต่อฐานรากอย่างไร
น้ำใต้ดินเป็นน้ำที่ค่อย ๆ ซึมลงไปในดินอย่างช้า ๆ ผ่านช่องโหว่หรือรอยแตก น้ำกวกนี้สามารถไหลลงลึกจากผิวดินได้หลายร้อยเมตร เพราะเหตุนี้ก่อนการก่อสร้างจึงต้องมีการสำรวจดินหรือ BORING LOG เสียก่อนเพื่อดูระดับของน้ำใต้ดิน ซึ่งมีรายละเอียด ดังนี้ ฐานรากแผ่รูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 3.00 x 3.00 เมตร โดยจากผลข้อมูลจากการทำการสำรวจดินพบว่า ระดับของน้ำใต้ดินนั้นจะอยู่ลึกลงไปเท่ากับ 1.00 เมตร จากระดับของผิวดิน โดยที่ดินข้างล่างนี้เป็นดินที่มีลักษณะเป็นเหนียวที่มีค่า Ø เท่ากับ 28 องศา โดยที่ดินจะมีค่าความถ่วงจำเพราะเท่ากับ 2 ค่าสัดส่วนความพรุนของดินเท่ากับร้อยละ 20 ค่า c เท่ากับ 2 ตันต่อตารางเมตร และสุดท้ายก็คือค่าหน่วยน้ำหนักของดินเท่ากับ 1.50 ตันต่อลูกบาศก์เมตร หากว่าระดับของฐานรากแผ่ฐานนี้มีการวางตัวอยู่ที่ระดับ 2.00 เมตร จากระดับของผิวดิน หากกำหนดให้ใช้ค่าสัดส่วนความปลอดภัยเท่ากับ 3.00 ในการคำนวณ ฐานรากฐานนี้จะต้องทำหน้าที่รับน้ำหนักในแนวดิ่งลงมาจากตอม่อทางด้านบนซึ่งเป็นน้ำหนักบรรทุกใช้งาน มีค่าเท่ากับ 400 ตัน ฐานรากต้นนี้จะมีความปลอดภัยต่อการรับน้ำหนักหรือไม่ ?
โดยการเริ่มต้น คือ ทำการตรวจสอบก่อนว่ามีความเหมาะสมหรือไม่หากนำวิธีการของ TERZAGHI มาใช้ในการคำนวณหาค่ากำลังรับแรงแบกทานของดินจากสภาพของดินที่ปัญหาข้อนี้ได้กำหนดให้มา พบว่าดินมีลักษณะเป็นดินเหนียวที่ไม่ได้มีความสลับซับซ้อนอะไรเป็นพิเศษ ประกอบกับค่า Df ซึ่งเท่ากับ 2.00 เมตร และค่า B มีค่าเท่ากับ 3.00 เมตร ทำให้อัตราส่วนระหว่างค่า Df ส่วน B นั้นมีค่าเท่ากับ Df / B = 2 / 3 = 0.667 < 1.00 <OK> ดังนั้นเราจึงสามารถที่จะทำการสรุปได้ว่าเราสามารถนำเอาวิธีการของ TERZAGHI มาใช้ในการคำนวณหาค่ากำลังรับแรงแบกทานของดินในปัญหาข้อนี้ได้
ต่อมาก็คือค่าสัมประสิทธิ์ในพจน์ต่าง ๆ เราก็ยังสามารถที่จะทำการเปิดหาได้จากตารางเหมือนในตัวอย่างได้เช่นกันนั่นก็คือ ในเมื่อค่า Ø เท่ากับ 28 องศา ดินจะมีตัวประกอบค่า Nc เท่ากับ 31.61 ค่า Nq เท่ากับ 17.81 และค่า Nγ เท่ากับ 13.70 หากดูแบบทั่วไปอาจจะยังมองไม่ออกว่า ปัญหาข้อนี้กับปัญหาข้อที่แล้วนั้นมีความแตกต่างกันอย่างไร ซึ่งสิ่งที่ทำให้ปัญหาข้อนี้มีความแปลกและแตกต่างออกไปจากปัญหาข้อก่อนหน้าจะมีอยู่ด้วยกัน 2 ประการด้วยกัน คือ
(1) ค่าของ SURCHARGE หรือว่าค่า q ซึ่งจะอยู่ภายในพจน์ที่สองของสมการคำนวณหาค่ากำลังแบกทานของดิน ประการที่หนึ่งก็คือค่า q หรือค่าแรงดันของดินกระทำบนฐานราก เพราะว่าหากผลการทดสอบดินมีการระบุว่า ความสูงของระดับน้ำใต้ดินนั้นจะอยู่ระหว่างผิวด้านบนสุดของดินกับระดับที่ฐานรากนั้นมีการวางตัวอยู่ เราจำเป็นที่จะต้องปรับค่าของค่า q นี้จากเดิมที่ในปัญหาก่อนหน้านี้ค่า q นั้นมีค่าเท่ากับ q = γ Df พอมีน้ำอยู่ใต้ดินเต็มไปหมด ต้องทำการปรับค่าให้เป็นค่า EFFECTIVE SURCHARGE ก่อนซึ่งค่า q’ ใหม่นี้จะมีค่ากลายเป็น
q’ = D1 γ + D2 [ γ(sat) – γ(w) ] <1>
จากสมการข้างต้นค่า D1 ก็คือระยะระหว่างผิวดินจนถึงระดับของน้ำใต้ดิน ซึ่งสำหรับปัญหาข้อนี้ค่าจะมีค่าเท่ากับ 1.00 เมตร และค่า D2 ก็คือระยะจากระดับของน้ำใต้ดินจนถึงระดับที่ฐานรากนั้นมีการวางตัวอยู่ ซึ่งสำหรับปัญหาข้อนี้ค่าจะมีค่าเท่ากับ 1.00 เมตร เช่นกัน ส่วนค่า γ(w) หรือ ค่าหน่วยน้ำหนักของน้ำต่อ 1 หน่วยปริมาตร จะมีค่าเท่ากับ 1.00 ตันต่อลูกบาศก์เมตร ส่วนตัวสุดท้ายที่เหมือนว่าจะติดและไม่ทราบค่าอยู่ก็คือค่า γ(sat) หรือ ค่าหน่วยน้ำหนักแบบอิ่มตัวของดินต่อ 1 หน่วยปริมาตร ซึ่งหากมีความต้องการที่จะทำการแก้ปัญหาข้อนี้ให้ได้ ประเด็นสำคัญจึงอยู่ที่ค่า γ(sat) นี้เองว่าจะมีค่าเท่ากับเท่าใด ซึ่งหากเห็นจากข้อมูลเพิ่มเติมที่ได้มีการแทรกเข้ามาในโจทย์ข้อนี้ คือ ค่าสัดส่วนความพรุนของดิน หรือค่า POROSITY ซึ่งแทนค่าด้วยตัวแปร n และก็จะมีค่าเท่ากับร้อยละ 20 หรือ 20% ดังนั้นหากแทนให้เป็นค่าอัตราส่วน ต้องทำการหารค่านี้ด้วย 100 จะได้เป็น
n = Vv / V = e / ( 1 + e )
20/100 = e / ( 1 + e )
0.20 = e / ( 1 + e ) <2>
ดังนั้นแค่ทำการแก้สมการที่ <2> ก็สามารถทำการคำนวณหาค่า อัตราส่วนช่องว่าง หรือค่า VOID RATIO ออกมาได้ ซึ่งค่านี้จะแทนด้วยตัวแปร e ดังนั้นจะมีค่าเท่ากับ
e = n / ( 1 – n )
e = 0.20 / ( 1 – 0.20 )
e = 0.25
จากนั้นก่อนการคำนวณต่อในขั้นตอนต่อไป มาดูที่สมการตั้งต้นของค่า γ กันเสียก่อนว่าจะมีค่าเท่ากับ
γ = γ(w) ( Gs + Sr e ) / ( 1 + e ) ♥>
ซึ่งหากมีความต้องการที่จะทำการแทนค่าหา γ(sat) ดินจะต้องมีค่าของระดับความอิ่มตัว หรือว่าค่า DEGREE OF SATURATION ซึ่งค่านี้แทนด้วยตัวแปร Sr ที่มีค่าเท่ากับ 100% หรือในอัตราส่วนที่มีค่าเท่ากับ 1.00 ซึ่งก็จะทำให้ค่า γ ในสมการที่ ♥> นั้นกลายเป็น γ(sat) และจะมีค่าเท่ากับ
γ = γ(sat)
γ(sat) = γ(w) ( Gs + Sr e ) / ( 1 + e )
γ(sat) = γ(w) ( Gs + 1.00 x e ) / ( 1 + e )
γ(sat) = γ(w) ( Gs + e ) / ( 1 + e ) <4>
จะพบว่าจากสมการที่ <4> นี้จะทราบตัวแปรทุก ๆ เพียงแค่ทำการแทนค่าลงไปในสมการ จะได้คำตอบของค่า γ(sat)
γ(sat) = γ(w) ( Gs + e ) / ( 1 + e )
γ(sat) = 1.00 x ( 2 + 0.25 ) / ( 1 + 0.25 )
γ(sat) = 1.80 T/M^(3)
จากนั้นแทนค่าทุก ๆ ค่าที่ทราบและเพิ่งทำการคำนวณหาค่าได้มาตั้งแต่ต้นลงไปในสมการที่ <1> ก็จะทำให้ได้ค่า q’ ออกมาเท่ากับ
q’ = D1 γ + D2 [ γ(sat) – γ(w) ]
q’ = 1 x 1.50 + 1 x [ 1.80 – 1 ]
q’ = 2.30 T/SQ.M
ซึ่งหากทำการเปรียบเทียบค่า q’ ในปัญหาข้อนี้กับค่า q ปัญหาข้อก่อนหน้านี้จะพบว่า ค่า q’ ในปัญหาข้อนี้จะมีค่าน้อยกว่าค่า q ในปัญหาข้อก่อนหน้านี้ซึ่งเท่ากับ 3.00 T/SQ.M ดังนั้นการคำนวณพจน์ที่สองนี้ใหม่จะพบว่าค่ากำลังแบกทานของดินนั้นจะมีค่าลดลงไปมากอย่างเห็นได้ชัด
(2) ค่าของ γ ซึ่งจะอยู่ภายในพจน์ที่สามของสมการคำนวณหาค่ากำลังแบกทานของดิน ซึ่งจะมีความสอดคล้องกันกับเหตุผลในข้อแรก คือมีน้ำอยู่ใต้ดินเต็มไปหมด ต้องทำการปรับค่าให้เป็นค่า γ’ ก่อน ซึ่งค่า γ’ นี้จะมีค่าเท่ากับ
γ’ = γ(sat) – γ(w)
γ’ = 1.80 – 1.00
γ’ = 0.80 T/M^(3)
หากเปรียบเทียบค่า γ’ ในปัญหาข้อนี้กับค่า γ ในปัญหาข้อก่อนหน้านี้จะพบว่า ค่า γ’ ในปัญหาข้อนี้จะมีค่าน้อยกว่าค่า γ ในปัญหาข้อก่อนหน้านี้ซึ่งเท่ากับ 1.50 T/M^(3) ดังนั้นการคำนวณพจน์ที่จะพบว่าค่ากำลังแบกทานของดินนั้นจะมีค่าลดลงไปมากอย่างเห็นได้ชัดเช่นเดียวกันกับในเหตุผลข้อแรก พอทำการปรับและคำนวณค่าต่าง ๆ ใหม่ตามเหตุผลทั้ง 2 ประการ ก็สามารถนำค่าข้างต้นและข้อมูลที่ได้จากการทดสอบดินแทนค่าลงไปในสมการเพื่อทำการคำนวณหาค่ากำลังรับแรงแบกทานของดินได้ จะมีค่าเท่ากับ
qu = 1.3 c Nc + q Nq + 0.4 γ B Nγ
qu = 1.3 c Nc + q’ Nq + 0.4 γ’ B Nγ
qu = 1.3 x 2 x 31.61 + 2.3 x 17.81 + 0.4 x 0.8 x 3 x 13.70
qu = 82.19 + 40.96 + 13.15
qu = 136.30 T/SQ.M
ค่าข้างต้นถือเป็น ค่ากำลังแบกทานประลัย หรือ ULTIMATE BEARING CAPACITY และในเมื่อปัญหาข้อนี้กำหนดให้เราใช้ค่าสัดส่วนความปลอดภัยเท่ากับ 3.00 ในการคำนวณเช่นเดียวกันกับปัญหาข้อก่อนหน้านี้ จะสามารถทำการคำนวณหาค่ากำลังแบกทานที่ยอมให้ หรือ ALLOWABLE BEARING CAPACITY ได้จากการคำนวณค่า qu ส่วนด้วยค่าสัดส่วนความปลอดภัยซึ่งก็จะมีค่าเท่ากับ
qa = qu / SF
qa = 136.3 / 3.00
qa = 45.43 T/SQ.M
สุดท้ายการคำนวณหาค่ากำลังที่ยอมให้ของฐานรากได้จากการคูณค่า qa กับค่าพื้นที่รับแรงแบกทานของฐานรากซึ่งก็จะมีค่าเท่ากับ
Qa = qa x Af
Qa = qa x B x B
Qa = 45.43 x 3 x 3
Qa = 408.87 T
จะเห็นได้ว่า ถึงแม้ว่าดินจะมีกรณีของน้ำใต้ดินที่เพิ่มเติมขึ้นมา ซึ่งก็จะทำให้ขั้นตอนในการคำนวณนั้นมีความยุ่งยากเพิ่มมากขึ้นอีกพอสมควรเลย ค่า Qa ซึ่งมีค่าเท่ากับ 408.87 ตัน ก็ยังมีค่าที่สูงกว่าค่าน้ำหนักบรรทุกใช้งานที่มีค่าเท่ากับ 400 ตัน อยู่ดี ถึงแม้ว่าค่าๆ นี้จะลดลงมาจากกรณีของปัญหาข้อก่อนหน้านี้มากๆ ก็ตาม สรุปได้ว่า ฐานรากต้นนี้ยังมีความปลอดภัยเพียงพอต่อการรับน้ำหนักดังกล่าวได้
Miss Nirin
Bhumisiam (ภูมิสยาม)
บริษัท ภูมิสยาม ซัพพลาย จำกัด ผู้นำกลุ่มธุรกิจเสาเข็มสปันไมโครไพล์ รายแรกและรายเดียวในประเทศไทย ที่ได้การรับรองมาตรฐาน ISO 45001:2018 การจัดการอาชีวอนามัยและความปลอดภัย การให้บริการตอกเสาเข็ม The Provision of Pile Driving Service และได้รับการรับรอง ISO 9001:2015 ของระบบ UKAS และ NAC รายแรกและรายเดียวในประเทศไทย ที่ได้รับการรับรองระบบบริหารงานคุณภาพ ตามมาตรฐานในกระบวนการ การออกแบบเสาเข็มสปันไมโครไพล์ การผลิตเสาเข็มสปันไมโครไพล์ และบริการตอกเสาเข็มเสาเข็มสปันไมโครไพล์ (Design and Manufacturing of Spun Micropile/Micropile and Pile Driving Service)
บริษัท ภูมิสยาม ซัพพลาย จำกัด ได้รับการรับรองคุณภาพ Endoresed Brand จาก SCG ด้านการผลิตเสาเข็ม สปันไมโครไพล์ และได้รับเครื่องหมาย มาตรฐาน อุตสาหกรรม เสาเข็มสปันไมโครไพล์ Spun Micro Pile และเสาเข็มไอไมโครไพล์ I Micropile พร้อมรับประกันผลงาน และความเสียหายที่เกิดจากการติดตั้ง 7+ Year Warranty เสาเข็มมีรูกลมกลวงตรงกลาง การระบายดินทำได้ดี เมื่อตอกแล้วแรงสั่นสะเทือนน้อยมาก จึงไม่กระทบโครงสร้างเดิม หรือพื้นที่ข้างเคียง ไม่ต้องขนดินทิ้ง ตอกถึงชั้นดินดานได้ ด้วยเสาเข็มคุณภาพมาตรฐานเสาเข็มคอนกรีตเสริมเหล็กแบบแรงเหวี่ยง มอก.397-2562 และมาตรฐานเสาเข็มคอนกรีตเสริมเหล็กอัดแรงหล่อสำเร็จ มอก.396-2549 การผลิตที่ใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัย จากประเทศเยอรมัน เสาเข็มสามารถทำงานในที่แคบได้ หน้างานสะอาด ไม่มีดินโคลน ทดสอบการรับน้ำหนักโดยวิธี Dynamic Load Test ด้วยคุณภาพและการบริการที่ได้มาตรฐาน เสาเข็มเราจึงเป็นที่นิยมในงานต่อเติม
รายการเสาเข็มภูมิสยาม
(การรับน้ำหนักขึ้นอยู่กับสภาพชั้นดินในแต่ละพื้นที่)
สอบถามเพิ่มเติมได้ 24ชม. ทุกวันค่ะ
☎️ 082-790-1447
☎️ 082-790-1448
☎️ 082-790-1449
☎️ 091-9478-945
☎️ 091-8954-269
☎️ 091-8989-561
📲 https://lin.ee/hum1ua2
📥 https://m.me/bhumisiam
