โครงสร้างเหล็กมีหลายแบบ เลือกใช้อย่างไรดี?
หลายคนที่อยู่ในวงการก่อสร้างคงเคยสังเกตว่าโครงสร้างเหล็กที่มีขายทั่วไปมีรูปร่างหน้าตัดหลายแบบ ทั้งรูปตัว H, ตัว C, ท่อกลม, กล่องสีเหลี่ยม เป็นต้น ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น? เหล็กแต่ละแบบมีข้อดีข้อเสียอะไรและเหมาะกับการนำไปใช้งานแบบไหน มาหาคำตอบไปพร้อมกัน
- ■เหล็กรูปตัว H, เหล็กรูปตัว I, ไวด์แฟลงก์ (Wide Flange)
มีหลายชื่อจริงๆ สำหรับเหล็กรูปตัว H หรือเหล็กรูปตัว I (ขึ้นกับว่ามองตะแคงฝั่งไหน)* หรืออีกชื่อหนึ่งที่คุ้นหูไม่แพ้กันคือ ไวด์แฟลงก์ (แปลตรงตัวว่า เหล็กปีกกว้าง) เป็นเหล็กที่มีหน้าตัดตามชื่อ คือ มีส่วนตั้งผอมบาง แล้วมีปีกยื่นซ้ายขวาออกจากทั้งด้านบนและด้านล่าง มองเหมือนรูปตัวอักษร “I” พิมพ์ใหญ่ในภาษาอังกฤษ
เหล็กหน้าตัดแบบนี้ผู้เขียนยกให้เป็นเหล็กหน้าตัดมาตรฐานเนื่องจากมีส่วนของหน้าตัดที่ใช้รับแรงได้มีประสิทธิภาพที่สุดตามทฤษฎี กล่าวคือ มีพื้นที่ช่วงบนและล่าง (เรียกว่าปีกคาน) ใหญ่ และมีพื้นที่เล็กๆ (เรียกว่าเอวคาน) เชื่อมระหว่างกัน เหล็กรูปแบบนี้จึงเหมาะสำหรับคานหลักหรือเสาหลักของอาคารทั่วๆไป** เรียกได้ว่าถ้าไม่มีข้อจำกัดด้านรูปร่างตามสถาปัตย์ เหล็กหน้าตัดนี้จะรับแรงได้มากสุดเมื่อเทียบกับหน้าตัดที่เท่ากันของเหล็กอื่นๆ หรือก็คือประหยัดที่สุดนั่นเอง
- ■เหล็กรูปตัวซีรางน้ำ (C Channel)
ก่อนอื่นขอไขข้อสงสัยระหว่างเหล็กซีรางน้ำกับเหล็กที่หน้าตาคล้ายกันอย่าง C Light Lip ทั้งสองหน้าตัดนี้มีหน้าตัดคล้ายกันคือเหมือนตัวอักษร “C” ในภาษาอังกฤษ แต่ C Light Lip จะมีปากยื่นลงมาจากทั้งด้านบนและด้านล่าง (ดูภาพประกอบ) และส่วนใหญ่จะบางกว่าเหล็กซีรางน้ำ
เหล็กซีรางน้ำ เป็นเหล็กที่มีคุณสมบัติหน้าตัดคล้ายเหล็กไวด์แฟลงก์ คือมีปีกบนล่างใหญ่เชื่อมระหว่างกันด้วยเอว เป็นลักษณะการใช้หน้าตัดที่มีประสิทธิภาพ แต่มีข้อดีเพิ่มขึ้นมาคือมีด้านหนึ่งเรียบ ทำให้สามารถนำโครงสร้างย่อยอื่นๆมาเชื่อมต่อได้ง่าย จึงเหมาะกับมาทำโครงสร้างหลักที่ต้องมีโครงย่อยมาเชื่อมต่อจำนวนมากอย่างเช่น แม่บันได หรือ คานหลักในระบบพื้นตง (joist slab system) ซึ่งประโยชน์ข้อนี้ต้องแลกมากับกำลังที่ลดลงเนื่องจากความไม่สมมาตรของหน้าตัดเมื่อเทียบกับเหล็กไวด์แฟลงก์ แต่ก็ลดลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
- ■เหล็กท่อกลมและเหล็กท่อเหลี่ยม (Circular Hollow Section and Rectangular Hollow Section)
เหล็กท่อหมายถึงเหล็กที่มีหน้าตัดปิด โดยอาจทำเป็นหน้าตัดวงกลม หน้าตัดสี่เหลี่ยมจัตุรัส หรือหน้าตัดสี่เหลี่ยมผืนผ้าก็ได้ เหล็กหน้าตัดแบบนี้จะมีประสิทธิภาพการรับแรงลดลงจากเหล็กไวด์แฟลงก์กับเหล็กซีรางน้ำ แต่แลกมากับการที่ไม่มีชิ้นส่วนที่ผอมบาง (non-slandered member) ซึ่งหน้าตัดแบบนี้จะได้เปรียบในกรณีที่เหล็กนั้นรับแรงอัดเป็นหลัก เนื่องจากแรงอัดเป็นจุดอ่อนสำหรับหน้าตัดที่บางๆ แต่ไม่เป็นปัญหากับหน้าตัดแบบท่อ
หน้าตัดแบบนี้จึงเหมาะสำหรับทำโครงถัก หรือ ทรัสต์ (truss) ที่มีชิ้นส่วนรับแรงในแนวแกนเป็นหลัก หรือนำมาใช้กับงานที่เน้นทำรอยต่อแบบเชื่อม (welded connection) เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนยื่นที่ทำให้เชื่อมโครงสร้างได้ยาก ข้อแตกต่างเพียงเล็กน้อยของท่อกลมกับท่อเหลี่ยมคือ ท่อกลมรับน้ำหนักได้ดีกว่าเล็กน้อยแต่ทำรอยต่อได้ยากกว่า
- ■เหล็กซีไลท์ลิป (C Light Lip) และเหล็กรูปตัว Z
ตามที่กล่าวในหัวข้อของเหล็กซีรางน้ำ เหล็กซีไลท์ลิปเป็นเหล็กรูปตัวซีที่มีปากยื่นจากด้านบนด้านล่างเพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้ปีกเนื่องจากเหล็กหน้าตัดนี้มักผลิตจากเหล็กแผ่นความหนาเดียวนำมาพับขึ้นรูป หรือที่เรียกว่าเหล็กรีดเย็น (Cold form) ซึ่งจะทำให้มีหน้าตัดบางรับแรงได้น้อยแต่ราคาถูกเมื่อเทียบกับเหล็กหน้าตัดแบบอื่น
เหล็กประเภทนี้จึงเหมาะกับการนำมาทำโครงสร้างรองเช่น แปหลังคา หรือ โครงคาดผนัง (girt) นอกจากเหล็กซีไลท์ลิปยังมีเหล็กที่มีหน้าตัดคล้ายกันและมีหน้าที่คล้ายกันคือ เหล็กตัว Z ซึ่งเกิดจากการกลับด้านของตัว C ด้านหนึ่งให้สลับด้านกัน (ดูภาพประกอบ) เพื่อให้ง่ายต่อการติดตั้ง
- ■เหล็กฉากหรือเหล็กรูปตัว L (Angle or L)
เหล็กฉากเป็นเหล็กที่มีสองขาทำมุมตั้งฉากกัน รับแรงได้น้อยเมื่อเทียบกับเหล็กหน้าตัดอื่นๆ แต่เหมาะกับการนำมาทำรอยต่อโครงสร้างเนื่องจากมีด้านเรียบสองด้านทำให้ทำรอยต่อได้ง่ายโดยเฉพาะรอยต่อแบบตัวยึด (bolted connection) หรือนำมาใช้ทำโครงสร้างรองที่ต้องการปรับทิศแรง 90 องศา เช่น บ่ารับคาน บ่ารับพื้น เป็นต้น
นอกจากนี้ยังมีเหล็กหน้าตัดแบบอื่น เช่น เหล็กตัว T เหล็กโอเมก้า เป็นต้น ซึ่งมีการใช้งานลดหลั่นกันไป ส่วนมากใช้ในงานที่ต้องการรอยต่อเฉพาะทาง
จะเห็นได้ว่าเหล็กหน้าตัดต่างๆ มีจุดเด่นในการใช้งานที่แตกต่างกัน ไม่ได้มีเหล็กหน้าตัดไหนดีที่สุด ขึ้นอยู่กับการเลือกใช้ให้เหมาะสมกับโครงสร้างมากกว่า ดังนั้นความรู้ความเข้าใจในการเลือกใช้เหล็กให้เหมาะสมจะช่วยลดต้นทุนค่าก่อสร้างและเพิ่มความสะดวกสบายในการทำงานให้ดีมากขึ้นด้วย
* เหล็กรูปตัว H กับเหล็กรูปตัว I จริงๆแล้วมีความแตกต่างกันในรายละเอียด ไว้ติดตามในบทความถัดไปครับ
** เหล็กรูปตัว H เองยังสามารถแบ่งย่อยเป็นเหล็กเสากับเหล็กคานได้อีก ไว้ติดตามในบทความถัดไปครับ
- 3
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
