วิศวะกรรมโครงสร้างอาคาร
ส่วนประกอบของอาคารเบื้องต้น ประกอบด้วย หลังคาและโครงสร้างหลังคา คาน เสา พื้น ผนังและฝ้าเพดาน ฐานราก เสาเข็ม
หลังคาและโครงสร้างหลังคา หลังคา (roof) ทำหน้าที่ป้องกันฝน แดด ฝุ่น หลังคาทำให้อาคารมีความสวยงาม บ่งบอกถึงวัฒนธรรมท้องถิ่น การออกแบบต้องคำนึงถึงน้ำหนัก วัสดุที่เลือกใช้
การถ่ายน้ำหนัก (load distribution) น้ำหนักของหลังคาทั้งหมดจะถูกถ่ายลงโครงหลังคาของอาคารและจะถ่ายไปลงเสา
แป มีหน้าที่ รับน้ำหนักของหลังคา
จันทัน มีหน้าที่ รับน้ำหนักจากแป
อกไก่ มีหน้าที่ รับน้ำหนักจากจันทัน
ดั้ง มีหน้าที่ รับน้ำหนักจากอกไก่ที่อยู่ตามแนวจันทันเอก และส่งให้หลังคามีทรงสูงขึ้นหรือแบบราบ
อะเส มีหน้าที่ รับน้ำหนักจากจันทั่นและยึดหัวเสาให้มั่นคง
ขื่อ มีหน้าที่ รับน้ำหนักจากดั้งและยึดหัวเสาให้มั่นคง
ประเภทของโครงหลังคา ปัจจุบันนิยมก่อสร้างมี 2 ประเภทคือ
1. โครงหลังคาไม้ สร้างจากไม้เนื้อแข็ง เช่นไม้แดง ไม้เต็ง ไม้มะค่าเหมาะกับหลังคาสังกะสี กระเบื้องลอนคู่ หรือลอนเล็กที่มีน้ำหนักไม่มาก
2. โครงหลังคาเหล็ก นิยมกันมาก หาไม่ยาก ราคาไม่แพง และรับน้ำหนักได้มากขึ้น จะได้ความยาวและความกว้างของตัวอาคารมากกว่า
ส่วนประกอบของโครงหลังคาเหล็ก
1. แผ่นวัสดุมุงหลังคา (sheet) แผ่นกระเบื้องหรือแผ่นเหล็ก
2. แปเหล็ก (purlins) ทำจากเหล็กกล่องหรือเหล็ก C ทำหน้าที่รับน้ำหนักจากแผ่นหลังคาไปสู่จุดอื่นๆ ของโครงหลังคา
3. เหล็กยึดแป (sag rods) ใช้ยึดแปไม่ให้โก่งงอหรือบิดตัว
4. คานโครงเหล็กยึดโครงหลังคาเหล็ก (miner truss) เป็นชิ้นส่วนที่ยึดระหว่างโครงหลังคาเหล็ก ทำหน้าที่คล้ายกับดั้งในโครงหลังคาไม้ แต่มีหลายชิ้น เพื่อยึดโครงหลังคาเหล็กให้มั่นคง แข็งแรง
5. เหล็กยึดทแยงโครงหลังคาเหล็ก (cross bracing) เหล็กเส้นช่วยยึดโครงหลังคาในแนวนอนกับหัวเสาของอาคาร
6. โครงเหล็ก (steel truss) เป็นโครงเหล็กรูปทรงเป็นหลังคาของอาคารเพื่อรับน้ำหนักหลังคา ถ่ายลงสู่เสาและฐานราก
คาน (beam) เป็นส่วนของอาคารที่รับน้ำหนักจากพื้นลงสู่และพนังลงสู่เสาของอาคาร รวมทั้งทำหน้าที่ยึดเสาของอาคารให้อยู่ในสภาพที่มั่นคงแข็งแรง แบ่งตามชนิดของวัสดุที่ใช้ก่อสร้าง 3 ประเภท คือ
1. คานไม้ (timber beam) ทำจากไม้เนื้อแข็ง เช่นไม้แดง ไม้สัก รับน้ำหนักจากผนังไม้ หรือวัสดุที่มีน้ำหนักเบา มีทั้งคานเดี่ยวและคานคู่
2. คานคอนกรีตเสริมเหล็ก (reinforced concrete beam) รับน้ำหนักได้มาก มีความคงทนสูง ก่อสร้างง่าย ราคาไม่แพง เสริมเหล็กเข้าไปเพื่อรับแรงดึงได้สูงขึ้น ใส่ปอกเหล็กเพื่อให้คานคอนกรีตสามารถรับแรงเฉือนได้ดียิ่งขึ้น
3. คานเหล็ก (steel beams) ทำจากเหล็กขนาดใหญ่และหนา นิยมมากในปัจจุบัน ไม่ใหญ่เทอะทะเหมือนคานคอนกรีตเสริมเหล็ก รับแรงอัดและแรงดึงได้ดี ก่อสร้างง่าย รวดเร็ว แต่ทนความร้อนสูงๆ ไม่ได้ จะมีจุดอ่อนในบริเวณจุดต่อของคาน
ลักษณะของคานในอาคาร มี 3 ลักษณะคือ
1.คานช่วงเดี่ยว รับน้ำหนักแล้วถ่ายเทน้ำหนักไปที่ปลายคานทั้งสองด้านคือหัวเสา
2. คานแบบต่อเนื่อง เป็นคานที่ต่อเนื่องกันตั้งแต่ 2 ช่วงคานขึ้นไป มีแรงมากระทำบนคาน มีความต่อเนื่องเรียงกันไป
3. คานยื่น เป็นคานยื่นออกไปจากอาคาร มีจุดยึดที่ปลายคานด้านเดียวของอาคารเท่านั้น เช่น คานรองรับพื้นกันสาด หรือระเบียงอาคาร
เสา (column) เป็นส่วนของอาคารที่ทำหน้าที่รับน้ำหนักตั้งแต่หลังคา โครงหลังคา ผนัง และคาน รวมทั้งน้ำหนักของสิ่งของที่วางอยู่ในอาคาร มีรูปร่าง วงกลม สี่เหลี่ยม หลายเหลี่ยม ตามแต่จะออกแบบ แต่ต้องมีความมั่นคง แข็งแรง รับน้ำหนักได้ มี 4 ประเภท
1. เสาไม้ (timber column) ทำจากไม้เนื้อแข็ง ไม้สัก ไม้แดง ไม้พยุง เป็นต้น ปัจจุบันราคาแพงหายาก
2. เสาคอนกรีตเสริมเหล็ก (reinforce concrete column) ทำจากคอนกรีตใส่เหล็กเสริมเพื่อเพิ่มกำลังในแรงรับแรงอัดและแรงดัด ซึ่งคอนกรีตจะรับแรงอัดได้ ส่วนเหล็กจะรับแรงดัดหรือแรงดึงได้ดี ขนาดเสาจะเพิ่มขึ้นตามน้ำหนักที่รับ เช่น อาคาร 4 ชั้น ชั้นล่างเสาขนาด 40 x 40 เซนติเมตร ชั้น 2 ลดลง 30 x 30 เซนติเมตร ชั้น3 25 x 25 เซนติเมตร ลดลงตามลำดับการรับน้ำหนัก ตามมาตรฐาน ของวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย (ว. ส. ท.) เสาเหลี่ยมมีเหล็กเสริมไม่น้อยกว่า 4 เส้น และไม่น้อยกว่า 6 เส้นในเสากลม คอนกรีตหุ้มเหล็กไม่น้อยกว่า 3 เซนติเมตร
3. เสาเหล็ก (steel column) เป็นเสาที่ทำจากเหล็กรูปพรรณล้วนๆ หรือนำเหล็กแผ่นมาประกอบกัน หรือท่อเหล็กกลม เป็นที่นิยมเพราะน้ำหนักน้อยกว่า แต่ข้อด้อยคือทนความร้อนได้ไม่ดี เกิดวิบัติได้ง่าย กรณีอาคารเวิลด์เทรดที่นิวยอร์ค ถูกโจมตีโดยเครื่องบิน แล้วเกิดเพลิงลุกไหม้ และทรุดตัวลงมาทั้งอาคาร
4. เสาเหล็กผสมคอนกรีต เป็นเสาที่ใช้เหล็กรูปพรรณจากข้อ 3 เทคอนกรีตหุ้มทับอีกครั้ง เพื่อให้สามารถรับน้ำหนักได้มากขึ้น ทนไฟ ได้มากขึ้น
พื้น (slab) เป็นส่วนของอาคารที่รับน้ำหนักของสิ่งต่างๆ รวมทั้งน้ำหนักของบุคคลผู้อยู่อาศัยอยู่ในอาคาร ก่อนจะส่งน้ำหนักไปลงที่คานของอาคาร พื้นของอาคารยังเป็นส่วนที่ช่วยยึดให้โครงสร้างของอาคารมีความมั่นคงแข็งแรงมากยิ่งขึ้น มี 2 ประเภท คือ
1. พื้นไม้ (timber floors) เป็นพื้นที่ทำจากไม้เนื้อแข็ง เช่น สัก ไม้แดง ไม้มะค่า ไม้พยุง ที่มีความแข็งแรง ไม่ยืดงอทนทานต่อปลวกหรือเมลงกินเนื้อ พื้นจะรับน้ำหนักผ่านไปยังตง และถ่ายน้ำหนักไปสู่คาน
2. พื้นคอนกรีตเสริมเหล็ก ( reinforce concrete slab) มีหลายชนิด วางบนดิน วางบนคาน พื้นไร้คาน พื้นกระทงชนิดไร้คาน พื้นตงถี่ พื้นกระทง พื้นคอนกรีตอัดแรงดึงภายหลัง พื้นผสม พื้นคอนกรีตสำเร็จรูป
แรงกระทำบนพื้น แบ่งเป็น 2 ลักษณะคือ
1. น้ำหนักบรรทุกคงที่ (dead load) คือน้ำหนักของพื้นทั้งหมด รวมถึงน้ำหนักของอุปกรณ์สิ่งของที่นำมาวางถาวร เช่นสุขภัณฑ์ เครื่องกลึง ตู้เย็นขนาดใหญ่ เป็นต้น
2. น้ำหนักบรรทุกจร (live load) คือน้ำหนักบรรทุกที่อาจมีการเปลี่ยนแปลงขนาดและตำแหน่ง เช่น รถบรรทุก คน เครน
ผนังและฝ้าเพดาน
ผนัง (wall ) เป็นส่วนของอาคารทำหน้าที่ปิดกั้นความเป็นสัดส่วนของอาคาร มีทั้งผนังภายนอกอาคาร ผนังภายในอาคาร ทำหน้าที่หลายอย่างเช่น กันแดด กันฝน กันลม สร้างความเป็นส่วนตัว ลดเสียงดัง ช่วยให้อาคารสวยงามน่าอยู่ มี 4 ประเภท
1. ผนังเบา (light wall) ผนังที่มีน้ำหนักน้อย แยกประเภทได้ง่าย เช่น ผนังไม้แปรรูป ผนังกระเบื้องแผ่นเรียบ ผนังกระจก ผนังไม้อัด หรือผนังเหล็กแผ่นบาง
2. ผนังก่อด้วยวัสดุประสาน ได้แก่ ผนังก่อด้วยอิฐมอญ อิฐบล็อก คอนกรีตบล็อก อิฐมวลเบา บล็อกแก้ว หรือแผ่นหินเรียง ผนังประเภทนี้จะต้องมีปูนซีเมนต์เป็นวัสดุประสาน มีความแข็งแรงคงรูป ผนังประเภทนี้ มีน้ำหนักมากกว่าประเภทแรกมาก
3. ผนังคอนกรีตสำเร็จรูป ได้แก่ ผนังคอนกรีตเสริมเหล็กที่หล่อสำเร็จจากโรงงาน นำมาติดตั้ง โดยมีสลักยึด ปัจจุบันนิยมสูง ก่อสร้างได้เร็ว ราคาถูกกว่าแบบที่ 2
4. ผนังคอนกรีตเสริมเหล็ก ผนังของอาคารก่อสร้างในสถานที่ก่อสร้าง โดยเสริมเหล็กรูปพรรณ ทำหน้าที่คล้ายกับคานของอาคาร มีน้ำหนักสูง นิยมก่อสร้างในชั้นใต้ดินของอาคารที่สัมผัสกับดิน น้ำ เช่นผนังของสระว่ายน้ำ หรือผนังที่ด้านหนึ่งเป็นบ่อน้ำ
ผ้าเพดาน (ceiling) คือ แผ่นที่ดาดกรุหลังคา เพดาน หรือปิดใต้ตง เพื่อปิดส่วนโครงหลังคา หรือส่วนล่างของพื้น ฝ้าเพดานแบ่งตามวัสดุที่ใช้ทำได้เป็น 4 ประเภท ได้แก่ ไม้ กระเบื้องแผ่นเรียบ แผ่นยิบซั่ม อลูมิเนียม
ประโยชน์ 1. ช่วยปิดส่วนต่างๆที่ไม่เรียบร้อย
2. ช่วยป้องกันความร้อนใต้หลังคา
3. ช่วยซ่อนอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ
4. ช่วยป้องกันเสียงจากห้องบนชั้นถัดไป
5. ช่วยตกแต่งเพิ่มบรรยากาศต่าง ๆ ภายในห้องให้น่าอยู่อาศัยมากขึ้น
6. สำหรับฝ้าที่เป็นวัตถุทนไฟ ช่วยป้องกันไฟได้
ฐานราก (footing) เป็นส่วนสุดท้ายของอาคารที่รับน้ำหนักทั้งหมดของอาคารลงสู่พื้นดิน ดังนั้นอาคารจะมั่นคงหรือไม่ก็ต้องอยู่ที่ฐานราก หลักการทำงานคือ น้ำหนักทั้งหมดที่มาจากอาคารจะผ่านที่เสา แล้วเสาจะส่งต่อมาที่ฐานราก หากฐานรากไม่แข็งแรง ฐานรากรับน้ำหนักไม่ได้ อาคารจะทรุด แบ่งเป็น 2 ลักษณะ
1. ประเภทของฐานรากตามลักษณะของที่รองรับ
– ฐานรากแผ่ (bearing footing) เป็นฐานรากแบบกระจายออก โดยที่ให้ดินเป็นที่รองรับน้ำหนักทั้งหมด มักจะก่อสร้างที่ดินทรายแข็งแรงรับน้ำหนักได้เช่นดินตามที่ราบสูง เชิงเขาฐานแผ่
– ฐานรากบนเสาเข็ม (pile footing) เป็นฐานรากแบบที่น้ำหนักทั้งหมดถ่ายลงสู่เสาเข็มที่รองรับฐานราก ต้นเดียวหรือหลายต้น เข็มทำจากไม้ หรือคอนกรีต เหมาะกับดินที่รับน้ำหนักมากๆ ไม่ได้ เช่น ดินเหนียวอ่อน ดินฝุ่นแป้งฐานรากบนเสาเข็ม
2. ประเภทของฐานรากตามลักษณะของน้ำหนักบรรทุก ได้แก่
– ฐานรากต่อเนื่องรับกำแพง (wall footing) เป็นฐานรากที่รับน้ำหนักของอาคารที่ถ่ายเทลงตามผนังหรือกำแพงเป็นทางยาว
– ฐานรากเดี่ยว (single footing) เป็นฐานรากรองรับน้ำหนักจากเสาเป็นจุดๆ โดยเสาหนึ่งต้นต่อฐานรากหนึ่งฐาน นิยมใช้กับอาคารขนาดเล็ก เช่น บ้านพักอาศัย
– ฐานรากร่วม (combined footing) เป็นฐานรากรองรับน้ำหนักจากเสาหลายๆ ต้น ซึ่งมีตำแหน่งของเสาอยู่ใกล้กัน
– ฐานรากแพ (raft footing ) เป็นฐานรากที่แผ่กระจายบนพื้นที่ก่อสร้าง เสาทุกเสาอยู่บนฐานรากเดียวกัน เหมาะกับอาคารขนาดใหญ่ หรืออาคารสูงเพื่อป้องกันการทรุดตัวไม่เท่ากันของอาคาร
– ฐานรากตีนเป็ด (strap footing) ฐานรากที่ติดกับพื้นที่ของคนอื่นไม่สามารถก่อสร้างฐานรากแพกับน้ำหนักของอาคารลงสู่จุดศูนย์กลางของฐานรากได้ จึงต้องทำเป็นรูปตีนเป็ดและใช้คานรัด (strap beam) ระหว่างเสา 2 เสา ของอาคารก่อนจะลงฐานรากตีนเป็ด
ข้อกำหนดของมาตรฐานฐานราก ตาม วสท. ได้กำหนดค่าต่ำสุดของฐานราก
– ในฐานรากคอนกรีตเสริมเหล็ก ความหนาของคอนกรีตส่วนที่อยู่เหนือเหล็กเสริมที่อยู่ขอบฐานรากจะต้องไม่น้อยกว่า 15 เซนติเมตร
– ในฐานรากคอนกรีตไม่เสริมเหล็ก ความหนาของคอนกรีตที่ขอบนอกของฐานรากจะต้องไม่น้อยกว่า 20 เซนติเมตร สำหรับฐานรากที่รองรับด้วยดิน หรือไม่น้อยกว่า 35 เซนติเมตร จากหัวเสาเข็มสำหรับฐานรากที่รองรับด้วยเสาเข็ม
เสาเข็ม (pile) แบ่งออกเป็น 6 ประเภท คือ
1. เสาเข็มไม้ (timber piles) ทำจากไม้ที่มีลำต้นตรง เช่น ไม้สนประดิพัทธิ์ ไม้ยูคาลิปตัส ไม้โกงกาง เหมาะกับอาคารขนาดเล็ก เช่นบ้านพักอาศัย
2. เสาเข็มคอนกรีตเสริมเหล็ก ( reinforce concrete pile) ผลิตจากการหล่อคอนกรีตแล้วเสริมด้วยเหล็กเส้น เหมาะกับอาคารขนาดเล็กที่รับน้ำหนักไม่มาก
3. เสาเข็มคอนกรีตอัดแรง (prestressed concrete pile) ผลิตด้วยเทคนิคการอัดแรงที่สามารถรับน้ำหนักได้มากเป็นพิเศษ ซึ่งในปัจจุบันเสาเข็มแบบนี้ได้รับความนิยมมาก
4. เสาเข็มคอนกรีตอัดแรงแบบกลม (prestressed concrete spun pile) ผลิตด้วยเทคนิคการอัดแรงใช้แรงเหวี่ยง รับน้ำหนักได้มากกว่าเสาเข็มคอนกรีตอัดแรง จะเป็นทรงกลมกลวง เหมาะสำหรับอาคารขนาดใหญ่รับน้ำหนักได้มาก ๆ
5. เสาเข็มเหล็ก (steel pile) ทำจากเหล็กรูปพรรณต่างๆ ใช้ชั่วคราว เสาเข็มแบบแผ่นเรียกเข็มพืด(sheet pile) ป้องกันดินพังทลายขณะทำงานก่อสร้าง
6. เสาเข็มเจาะ (bored pile) ผลิตในพื้นที่ก่อสร้างในกรณีที่ไม่สามารถตอกเข็มได้เพราะสะเทือนรบกวนอาคารอื่น อาจแตกร้าวและพัง จึงจำต้องเจาะดิน เสริมเหล็กเส้นแล้วเทคอนกรีต บางชนิดเสริมด้วยเหล็กรูปพรรณขนาดใหญ่เพื่อรับน้ำหนักที่มากขึ้น
การกำหนดคุณสมบัติของวัสดุก่อสร้าง
งานดิน ดิน ( soil) เป็นส่วนแรกที่รองรับน้ำหนักทั้งหมดของอาคารที่ถ่ายน้ำหนักจากฐานรากลงสู่ดิน ดินจะต้องแข็งแรงพอที่จะรับน้ำหนัก บางกรณีต้องเพิ่มเสาเข็มมาช่วยรับน้ำหนักของอาคาร การก่อสร้างจึงต้องทำการตรวจสอบลักษณะของดิน
ดินที่ไม่เหมาะสมในการรับน้ำหนัก ความสามารถในการรับกำลังต่ำ ได้แก่ ดินเหนียว ดินเหนียวที่มีทรายปน หรือมีทราบปนแป้ง ดินทรายแป้งมีสารอินทรีย์พวกฮิวมัสปน
ดินที่เหมาะสมในการรับน้ำหนัก ดินทรายที่มีขนาดใกล้เคียงกัน ดินทรายผสมกรวด กรวดปนทรายขนาดเล็ก มีความเหมาะสมเป็นบานรากให้กำลังสูง
การสำรวจดิน เจาะลึก 10-20 เมตร งานก่อสร้างอาคารทั่วๆ ไป 30-40 เมตรอาคารขนาดใหญ่ (ตาม พรบ ควบคุมอาคาร 2522 ) 10-12 เมตร อาคารบ้านพักอาศัย 2-3 ชั้น โดยวิศวกรปฐพี ในสภาพธรรมชาติลักษณะที่ตั้ง ดินเหนียวจะพบบริเวณริมน้ำหรือปากแม่น้ำ ดินทรายบริเวณต้นน้ำ ดินทรายแป้งบริเวณที่ราบที่น้ำท่วมถึง
งานไม้ พิจารณาจากความแข็งแรงทางกลและความทนทานของไม้เป็นสำคัญ ได้แก่
– ไม้เนื้อแข็ง หมายถึง ไม้ที่มีน้ำหนักมาก มีความถ่วงจำเพาะสูง มีความทนทานดี
– ไม้เนื้ออ่อน หมายถึง ไม้ที่มีน้ำหนักเบา มีความถ่วงจำเพราะต่ำ มีความทนทานต่ำ
มาตรฐานของวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย (ว.ส.ท. ) จำแนกประเภทของไม้ 5 ประเภท
1. ไม้เนื้ออ่อนมาก
2.. ไม้เนื้ออ่อน
3. ไม้เนื้อแข็งปานกลาง
4. ไม้เนื้อแข็ง
5. ไม้เนื้อแข็งมาก
การเลือกใช้ไม้สำหรับงานก่อสร้าง
-ทำเสา คำนึงถึงการรับน้ำหนักและความทนทานสูง ควรเลือก ไม้แดง ตะเคียนทอง นนทรี มะค่าแต้ เต็ง รัง มะค่า
เคี่ยม อินทนิล เป็นต้น
– พื้นภายในอาคาร ต้องเลือกไม้มีความทนทาน และมีลายสวยงาม เช่นไม้สัก แดง ตะเคียนทอง เต็ง ประดู่ กระบาก รัง กะท้อน นนทรี กราด กว้าว
– ทำคานและตง ต้องเป็นไม้เนื้อแข็งมีความทนทานสูง เช่น ไม้เต็ง รัง
– ทำโครงหลังคา เช่น อกไก่ จันทัน ใช้ไม้มีความทนทานสูงน้ำหนักเบา เช่น ตะแบก นนทรี พลวง
– ทำฝาและคร่าวฝา ไม้เนื้อแข็ง น้ำหนักเบา เช่น เต็ง รัง
– พื้นภายนอกอาคาร ต้องเป็นไม้เนื้อแข็งทนทานต่อสภาพแวดล้อม เช่น ไม้แดง ตะเคียนทอง เต็ง รัง
มาตรฐานกรมโยธาธิการเกี่ยวข้องกับงานไม้ได้แก่ มยธ . 104-2533 มาตรฐานงานไม้
งานคอนกรีต (concrete) เป็นวัสดุที่เกิดจากการผสมกันของวัสดุหลัก 4 ชนิด น้ำ ปูนซีเมนต์ ทราย หิน
ปูนซีเมนต์ ทำหน้าที่ประสาน ยึด กับวัสดุก่อสร้าง ตามมาตรฐานสมาคมทดสอบวัสดุอเมริกัน (ASTM) แบ่งเป็น 5 ประเภท
1. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา ใช้กับงานทั่วไป ไม่มีสภาวะอากาศรุนแรงหรือที่มีซัลเฟตสูง
2. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ดัดแปลง ใช้กับสถานที่เกิดความร้อนและทนซัลเฟตได้ดี
3. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ให้กำลังอัดเร็ว ที่ใช้งานต้องการความรวดเร็วหรือถอดแบบเร็วในเวลาอันสั้น
4. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เกิดความร้อนต่ำ เป็นปูนที่ใช้ในงานที่ก่อให้เกิดความร้อนต่ำ ลดการแตกร้าว
5. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ทนซัลเฟตสูง เป็นปูนที่ต้องการก่อสร้างภายในบริเวณที่มีอิทธิพลของซัลเฟต เช่นน้ำ หรือดินที่มีด่าง สูง
งานเหล็ก
ประเภทของเหล็กเส้นปัจจุบัน มี 2 ชนิด 1 เหล็กเส้นกลมผิวเรียบ (RB ) 2 เหล็กเส้นข้ออ้อย (DB) มีครีบเพื่อจับ ยึดต่อได้ดีกับคอนกรีต
เหล็กรูปพรรณที่ใช้ในงานโครงสร้างเหล็ก มี 2 ประเภท 1 เหล็กรูปพรรณจากเหล็กรีดร้อน 2. เหล็กรูปพรรณจากการรีดเย็น
มาตรฐานงานก่อสร้างและมาตรฐานทดสอบวัสดุก่อสร้างที่สำคัญในประเทศไทยมี 3 หน่วยงานคือ 1 กรมโยธาธิการ 2 วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย 3. สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (สมอ.)
วัสดุและความแข็งแรงของวัสดุ
คำนิยามพื้นฐานเกี่ยวกับสมบัติของวัสดุ
1. การขึ้นรูปเย็น (Cold working) เป็นกระบวนการเปลี่ยนรูปร่างโลหะหรือขึ้นรูปโลหะที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ (recrystallization temperature) อุณหภูมิที่ทำให้ผลึกเปลี่ยนโครงสร้างภายใน
2. การขึ้นรูปร้อน (hot working) เป็นกระบวนการเปลี่ยนรูปร่างของโลหะที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่การใช้อุณหภูมิที่สูงเพื่อลดพลังงานที่ใช้ในการเปลี่ยนรูปของโลหะ
3. ความยืดหยุ่น (elasticity) เป็นความสามารถของวัสดุเมื่อได้รับแรงกระทำจะเกิดการยืดตัวแล้วกลับคืนสู่สภาพเดิมได้เมื่อนำแรงที่มากระทำออก หรือสามารถเรียกได้ว่า สภาพการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่น
4. ความอ่อน (malleability) เป็นสมบัติของโลหะที่เปลี่ยนรูปได้มากขณะรีดหรือตีอัดถ้าโลหะมีความอ่อนมากจะทำให้เป็นแผ่นได้บางมาก
5. ความอ่อนเหนียว (ductility) หรือสภาพยืดดึงได้ เป็นสมบัติของโลหะเมื่อได้รับแรงกระทำจนเปลี่ยนรูปถาวรกล่าวคือ ช่วงในการเปลี่ยนรูปร่างถาวรนั้นวัสดุสามารถยืดตัวหรือเปลี่ยนรูปได้มากน้อยระดับใดขึ้นอยู่กับความอ่อนเหนียวของวัสดุนั้นๆ ความอ่อนเหนียวตรงกันข้ามกับความเปราะ ถ้านำวัสดุนั้นมาทดสอบการดึงชิ้นทดสอบยาว 50 mm เมื่อดึงแล้วยืดได้มากกว่า 5% จะจัดให้เป็นวัสดุเหนียว แต่ถ้ายืดแล้วได้น้อยกว่า 5% จะเป็นวัสดุเปราะ
6. สภาพตักปาดผิวได้ (machinability) คือระดับความสามารถของวัสดุในการถูกตัดปาดเอาผิวของวัสดุออกไปได้ด้วยคมของเครื่องมือตัดเฉือน
7. สภาพชุบแข็งได้ (hardenability) คือระดับความสามารถที่วัสดุจะรับการชุบแข็งที่ผิวได้มากน้อยระดับใด โดยสังเกตจาก ความลึกของผิวชุบแข็งของวัสดุ ปกติการแข็งที่ผิวจะสูงกว่าเนื้อใน เนื่องจากอัตราเย็นตัวที่ผิวจะสูงกว่าเนื้อใน
8. การชุบผิวแข็ง (surface hardening) เป็นกรรมวิธีที่ทำให้ผิงวัสดุมีความแข็งมากขึ้นโดยที่เนื้อในยังคงอ่อนเหมือนเดิม
9. การชุบ (quenching) เป็นการลดอุณหภูมิของโลหะที่มีอุณหภูมิสูงอย่างรวดเร็ว โดยนำโลหะนั้นใส่ลงในตัวกลางที่ใช้ชุบ เช่นน้ำ น้ำมัน หรือ อากาศ เพื่อเพิ่มความแข็งของโลหะ
10. การบ่มหรือการบ่มแข็ง (aging หรือ age hardening) เป็นการเปลี่ยนโครงสร้างของโลหะจากสภาวะที่ไม่เสถียร (unstable) อันเนื่องมาจากการชุบหรือการขึ้นรูปเย็นให้เป็นโครงสร้างที่เสถียรการเปลี่ยนโครงสร้างเกิดขึ้นเนื่องจากการแตกตัวของสารละลายของแข็งอิ่มตัว ทำให้โลหะแข็งขึ้น แข็งแรงขึ้น แต่ความเหนียวลดลง การบ่มจะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ ที่อุณหภูมิปกติ ซึ่งอาจจะเร่งให้เกิดเร็วขึ้นได้ถ้าเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้นกว่าอุณหภูมิของห้องเล็กน้อย
11. การสูญเสียคาร์บอน (decarbonization) เป็นการที่เหล็กกล้าสูญเสียคาร์บอนที่ผิวไปในระหว่างการรีดร้อน (hot rolled) การตีอัด (forging) และกรรมวิธีทางความร้อน (heat treatment) เนื่องจากสารที่อยู่รอบๆ ทำปฏิกิริยากับคาร์บอน
แรงกระทำทางกลที่มีผลต่อสมบัติของวัสดุ เมื่อมีแรงมากระทำกับวัสดุ เนื้อวัสดุจะออกแรงต้านเพื่อรองรับแรงที่มากระทำ หากแรงที่มากระทำมากกว่าวัสดุจะเสียรูปทรงหรือเปลี่ยนรูปถาวร(plastic deformation) แตกร้าวและเสียหาย (crack) ได้ แรงทางกลที่มากระทำได้แก่ แรงดึง แรงกด แรงเฉือน แรงกระแทก แรงกระทำซ้ำๆกัน หรือกระทำเป็นคาบเวลา
1. แรงดึงและแรงกด ที่กระทำกับวัสดุ จะเกิด
1.1 ความเค้น (stress) คือ แรงต้านภายในเนื้อวัสดุ ถ้ามีแรงภายนอกมากระทำ ความเค้นดึง หรือความเค้นกด ตามลักษณะของแรงภายนอกที่กระทำ หน่วยเป็นนิวตันต่อตารางเมตร
1.3 ความเครียด (strain) คือการเปลี่ยนขนาด ระยะ ของรูปทรงตามแรงภายนอกที่มากระทำ เช่นเดิมวัตถุยาว 10 มิลลิเมตร
เราออกแรงดึง ยาว 12 มิลลิเมตร ส่วนที่เพิ่มขึ้น 2 มิลลิเมตร คือความเครียด
2. แรงเฉือน คือ แรงภายนอกที่กระทำกับวัสดุให้หลุดขาดออกจากกัน เช่น วัสดุ 2 ชิ้นต่อประกบด้วยกาว เราพยายามดึงออกจากกัน( คือ แรงเฉือน) กาวก็จะออกแรงต้านไม่ให้หลุด(แรงต้านเรียกว่า ความเค้นเฉือน )เพื่อรักษาภาวะสมดุล ถ้าวัสดุทนแรงดึงไม่ไหวมีการบิดงอ หรือเปลี่ยนระยะไประยะที่เพิ่งขึ้นคือ ความเครียดเฉือน
ความเค้นเฉือนที่เกิดจากแรงบิด เช่นเพลา เมื่อโดนบิดจะเกิดแรงต้าน
ศูนย์กลางความรู้แห่งชาติ TKC