งานวิศวกรรมโครงสร้าง - ความรู้ทั่วไป - วัสดุโครงสร้าง

วัสดุที่นำมาทำโครงสร้าง

      โครงสร้างที่เราพบเห็นได้ทั่วไปมักจะทำมาจากวัสดุ เหล็กและคอนกรีต  ซึ่งก็มีให้เลือกใช้ทั้ง

โครงสร้างเหล็กล้วนๆ หรือเรียกว่าโครงสร้างเหล็กรูปพรรณ  และยังมีโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก และ

โครงสร้างคอนกรีตอัดแรงให้เลือกใช้ โดยการเลือกใช้โครงสร้างแต่ละแบบนั้นก็ขึ้นอยู่กับความเหมาะสม

ซึ่งโครงสร้างแต่ละแบบจะมีข้อดีข้อเสียแตกต่างกันไป

 
      โครงสร้างเหล็ก มีข้อดีคือ เหล็กเป็นวัสดุที่มีกำลังมาก ทำให้ใช้ปริมาณวัสดุน้อย น้ำหนักโครงสร้าง

น้อย สามารถเชื่อมประกอบได้ น้ำหนักเบาจึงขนย้ายง่าย ก่อสร้างได้เร็วเพราะไม่ต้องรอเวลาเพื่อพัฒนา

กำลังเหมือนคอนกรีต  โครงสร้างเหล็กยังมีความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าคอนกรีต เพราะใน

กระบวนการผลิตเหล็กจะปล่อย Co2 น้อยกว่าการผลิตคอนกรีต ส่วนข้อเสียคือ เหล็กมีราคาแพง

   
     โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก มีข้อดี คือ คอนกรีตเป็นวัสดุก่อสร้างที่มีราคาถูก เเต่เมื่อนำมาใช้งาน

เป็นโครงสร้างจำเป็นต้องนำเหล็กมาเสริมความแข็งแรง กลายเป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก ซึ่งมีราคาต่ำ

โครงสร้างเหล็กมาก แต่มีข้อเสียคือ คอนกรีตเป็นวัสดุที่มีกำลังน้อย ทำให้ต้องใช้คอนกรีตปริมาณ

มากเพื่อทำเป็นโครงสร้างที่มีความแข็งแรง เป็นผลให้โครงสร้างมีน้ำหนักมากต้องการฐานรากขนาด

ใหญ่กว่า  และเนื่องจากน้ำหนักที่มากนี้เองทำให้ไม่สามารถทำโครงสร้างให้มีช่วงคานยาวมากๆได้ อีก

ทั้งในการก่อสร้างยังต้องการระบบนั่งร้านที่แข็งแรงจำนวนมากเพื่อรองรับน้ำหนักตอนคอนกรีตยังไม่แข็ง

ตัว เมื่อคอนกรีตแข็งตัวแล้วยังต้องรอระยะเวลาในการถอดแบบ ซึ่งทำให้การทำงานล่าช้ากว่าโครงสร้าง

เหล็ก


     โครงสร้างคอนกรีตอัดแรง  เทคนิคการอัดแรงในโครงสร้างช่วยให้เราใช้คุณสมบัติการรับกำลังอัด

ของคอนกรีตได้มากขึ้น การอัดแรงช่วยลดการแตกร้าวของหน้าตัดทำให้หน้าตัดคานคอนกรีตมี

ประสิทธิภาพสูงขึ้นกว่าคานคอนกรีตเสริมเหล็กธรรมดาประมาณ 2.0-2.8 เท่า ขึ้นกับปริมาณการอัดแรง

ซึ่งก็สามารถช่วยให้โครงสร้างคอนกรีตพัฒนาไปได้ไกลมากขึ้น ทุกวันนี้เราจะเห็นการใช้งานแผ่นพื้นอัด

แรงได้ทั่วไป รวมถึงคานสะพานคอนกรีตอัดแรงซึ่งมีให้เห็นตั้งแต่ช่วงสะพาน 10 ม. ถึง 100 ม.

   

กำลังของวัสดุ

เหล็กโครงสร้าง

     สำหรับเหล็กรูปพรรณ โดยทั่วไปมักใช้ เกรด SS400 เป็นเหล็กโครงสร้างเกรดธรรมดา Fy=235MPa 

,Fu=400MPa  จะสะดวกในการหาซื้อ  แต่หากเป็นเกรดที่สูงกว่ามักจะไม่มีสต็อกต้องสั่งผลิต

คอนกรีต

     เป็นที่ทราบกันดีว่าคอนกรีตมีคุณสมบัติเด่นด้านการรับแรงอัด ส่วนการรับแรงดึงนั้นรับได้น้อยโดยมี

ค่ากำลังรับแรงดึงประมาณ 10 % ของกำลังรับแรงอัด  ส่วนเหล็กมีคุณสมบัติด้านกำลังดี มีความแข็งแรง

ทั้งกำลังรับแรงดึงและกำลังรับแรงอัด

     โดยคอนกรีตที่ใช้โดยทั่วไปจะมีกำลังประมาณ 25-35 MPa สำหรับโครงสร้าง คสล. และมักจะใช้

กำลัง 35 MPa ขึ้นไป สำหรับคอนกรีตอัดแรง

เหล็กเสริมคอนกรีต

     ส่วนเหล็กเสริมคอนกรีตที่ใช้นั้นมีหลายเกรด ถ้าเป็นเหล็กข้ออ้อยส่วนใหญ่ มักใช้ เกรด SD40 และมี

บ้างที่ใช้ SD50  ซึ่งการใช้เหล็กที่มีกำลังสูงทำให้ประหยัดเนื่องใช้ปริมาณเหล็กน้อย

ลวดอัดแรง

     ส่วนทางด้านลวดอัดแรงที่ใช้ในงานคอนกรีตอัดแรงนั้น ก็มีหลายเกรดเช่นกัน แต่มักใช้เกรด 1860

Low Relaxation ซึ่งถ้าเทียบกำลังของลวดอัดแรงเกรด 1860 กับเหล็ก SD40 จะเห็นว่าลวดอัดแรงมี

กำลังสูงกว่าประมาณ 4 เท่า

ราคาของวัสดุ

     ราคาคอนกรีตถูกว่าเหล็กมาก โดยคอนกรีตมีราคาประมาณ 1800-2500 บาท/ลบ.ม. แล้วแต่กำลังและ

ส่วนผสม ซึ่งถ้าคิดเป็นราคาต่อกิโลกรัมจะมีค่า 1.8 - 2.5 บาท/กิโลกรัม  ส่วนราคาเหล็กนั้น ไม่ว่าจะเป็น

เหล็กรูปพรรณหรือเหล็กเสริมคอนกรีตราคาก็จะอยู่ที่ประมาณ 24 บาท/กิโลกรัม  หรือถ้าคิดเป็นราคาต่อ

ปริมาตร ราคาของเหล็กจะอยู่ที่ 188,496 บาท/ลบ.ม.  จะเห็นว่าราคาเหล็กสูงกว่า คอนกรีตประมาณ 10

เท่า