การอ่านและเขียนแบบโครงสร้าง

การอ่านและเขียนแบบโครงสร้าง Truss 63 []

บทท่ี 4 การอ่านและเขียนแบบโครงสร้าง สาระสาคญั โครงสร้างต่าง ๆ เช่น โครงสร้างหลงั คาท่ีใชก้ นั แดดกนั ฝน โดยเฉพาะโครงสร้างที่ทาจาก โลหะส่วนมากจะมีลกั ษณะเป็ นโครงถกั (Truss) ที่ประกอบข้ึนจากรูปสามเหลี่ยม ผูอ้ อกแบบตอ้ ง คานึงถึงชนิดของโครงสร้าง ความคุม้ ค่าในการใช้งานของพ้ืนท่ีและความแข็งแรง การให้ขนาด สญั ลกั ษณ์ รายการวสั ดุ ตลอดจนการกาหนดขนาดและรอยต่อใหถ้ ูกตอ้ งชดั เจน หวั ข้อเรื่อง 4.1 ชนิดของโครงถกั 4.2 ชนิดของโครงสร้างหลงั คา 4.3 การเขียนแบบโครงถกั หลงั คาเหลก็ จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. สามารถบอกและเขียนลกั ษณะของโครงถกั แบบตา่ ง ๆ ได้ 2. สามารถบอกชนิดของโครงสร้างหลงั คาได้ 3. สามารถเขียนแบบโครงสร้างหลงั คาเหล็กได้

4. การเขยี นแบบโครงสร้าง 4.1 ชนิดของโครงถัก (Common Type of Trusses) โครงถักโดยทวั่ ไปใช้สาหรับโครงสร้าง อาคารและโครงสร้างสะพาน โครงสร้างถ้ามี ความยาวไม่มากจะใชส้ าหรับโครงสร้างหลงั คา ส่วนโครงถกั ท่ีมีความยาวมาก ๆ จะใชก้ บั โครงสร้าง ของสะพาน ชนิดของโครงถกั แบง่ ออกเป็นประเภทใหญ่ ๆ ได้ 2 ประเภทคือ 1) โครงถักสาหรับโครงสร้างอาคาร ส่วนใหญ่จะเป็ นโครงสร้างหลงั คา มีลกั ษณะต่าง ๆ (ดงั แสดงในรูปท่ี 4.1) Howe Pratt Fink Fan Fink Compound Fink Cambered Saw Tooth Grandstand รูปท่ี 4.1 แสดงลกั ษณะของโครงถกั หลงั คาแบบตา่ ง ๆ

Truss With Monitor Three-Hinged Arch Crescent Gambrel Bow String Cantilever Warren Transverse Bent Grandstand รูปท่ี 4.1 แสดงลกั ษณะของโครงถกั หลงั คาแบบตา่ ง ๆ (ต่อ)

2) โครงถกั สาหรับสะพาน จะตอ้ งเป็ นโครงสร้างที่สามารถรับน้าหนกั ไดม้ าก ๆ ผอู้ อกแบบ ควรเลือกชนิดของโครงถักให้เหมาะสมกับระยะความยาวท่ีใช้ และควรคานึงถึงความสวยงาม ของการถกั ดว้ ย (ดงั แสดงในรูปที่ 4.2) Parker Pettit Or Pennsylvania Howe Pratt Warren Warren With Verticals Sub-Divided Warren Baltimore Whipple K-Truss รูปท่ี 4.2 แสดงลกั ษณะของโครงถกั สะพานแบบต่าง ๆ

4.2 ชนิดของโครงสร้างหลงั คา หลงั คาเป็ นส่วนท่ีปกคลุมตวั อาคาร ทาหนา้ ท่ีป้องกนั แดด ฝน ลม และความหนาวร้อน จากภายนอก หลงั คามีอยู่หลายแบบตามแต่การใชป้ ระโยชน์และใชว้ สั ดุมุง แบบท่ีใช้กนั ทวั่ ๆไป มีดงั น้ี 1) หลังคาแบนและมีผนังบังหลังคา (Flat Roof With Parapet Wall) มกั ใช้กบั อาคารท่ี เป็นตึก (ดงั แสดงในรูปที่ 4.3) ดา้ นหนา้ ดา้ นขา้ ง แปลน รูปท่ี 4.3 แสดงแบบภาพฉายหลงั คาแบบมีผนงั หลงั คา 2) หลังคาเพิงแบบมีผนังบังหลังคา (Lean - To Roof With Parapet Wall) ใชก้ บั อาคาร ตึกแถวและอาคารทว่ั ไป (ดงั แสดงในรูปท่ี 4.4) ดา้ นหนา้ ดา้ นขา้ ง แปลน รูปท่ี 4.4 แสดงแบบภาพฉายหลงั คาเพงิ แบบมีผนงั บงั หลงั คา

3) หลงั คาเพิง (Lean – To Roof or Shed Roof) ใชก้ บั อาคารทวั่ ไปท้งั ท่ีเป็ นอาคารตึกและ อาคารโครงสร้างเหลก็ ตลอดจนอาคารที่พกั อาศยั หรืออาคารชว่ั คราว (ดงั แสดงในรูปที่ 4.5) ดา้ นหนา้ ดา้ นขา้ ง แปลน รูปที่ 4.5 แสดงแบบภาพฉายหลงั คาเพิง 4) หลังคามนิลาหรือหลงั คาจ่ัว (Gable Roof) ใชท้ ว่ั ไปกบั อาคารทุกชนิด และอาจมีผนงั บงั หลงั คา (Parapet Wall) ดว้ ยกไ็ ด้ หลงั คาแบบน้ีจะมีความลาดเอียงลง 2 ขา้ ง (ดงั แสดงในรูปท่ี 4.6) ดา้ นหนา้ ดา้ นขา้ ง แปลน รูปที่ 4.6 แสดงแบบภาพฉายหลงั คามนิลาหรือหลงั คาจวั่

5) หลงั คาป้ันหยา (Hip Roof) ใชก้ นั ทว่ั ไปท้งั อาคารตึกและอาคารโครงสร้างเหล็กหลงั คา แบบน้ีจะมีผนื หลงั คาลาดลงท้งั 4 ดา้ น ป้องกนั แดดฝนไดด้ ีทุกดา้ นและมีโครงสร้างที่แขง็ แรงมกั ใช้ กบั อาคารขนาดใหญ่ (ดงั แสดงในรูปที่ 4.7) ดา้ นหนา้ ดา้ นขา้ ง แปลน รูปท่ี 4.7 แสดงแบบภาพฉายหลงั คาป้ันหยา 6) หลงั คาปี กผีเสื้อ (Double Lean – To Roof) หลงั คาแบบน้ีมีลกั ษณะคลา้ ยหลงั คาเพิง หันหลงั ชนกันและมีรางน้าตรงรอยชนกนั ตลอดแนว เป็ นหลงั คาท่ีมีชายคาเปิ ดรับแดดและฝน จึงไม่ค่อยนิยมใช้ ถา้ จะใชต้ อ้ งมีการดดั แปลง เช่น ทาแผงกนั แดดและฝนเพิ่มเติม ซ่ึงจะเกิดความ ยงุ่ ยากและสิ้นเปลือง (ดงั แสดงในรูปที่ 4.8) รางน้า ดา้ นหนา้ ดา้ นขา้ ง แปลน รูปท่ี 4.8 แสดงแบบภาพฉายหลงั คาปี กผเี ส้ือ

7) หลังคามนิลาแบบมีมุขยื่น จะสังเกตจากความสูงของสันหลงั คาและช่วงความกวา้ ง ของหอ้ งที่ต่างระดบั และไมเ่ ท่ากนั (ดงั แสดงในรูปที่ 4.9) ดา้ นหนา้ ดา้ นขา้ ง แปลน รูปท่ี 4.9 แสดงแบบภาพฉายหลงั คามนิลาแบบมีมุขยนื่ 8) หลังคาป้ันหยามีมุขย่ืนตรงกลาง จะมีช่วงกวา้ งของมุขเท่ากบั ตวั บา้ นจึงทาให้สันหลงั คา สูงเทา่ กนั (ดงั แสดงในรูปที่ 4.10) ดา้ นหนา้ ดา้ นขา้ ง แปลน รูปท่ี 4.10 แสดงแบบภาพฉายหลงั คาป้ันหยามีมุขยน่ื ตรงกลาง

9) หลงั คาป้ันหยารูปตัว L ช่วงกวา้ งของส่วนที่ยน่ื จะมีความกวา้ งนอ้ ยกวา่ ตวั บา้ น จึงทาให้ สนั หลงั คามีระดบั ความสูงไม่เทา่ กนั (ดงั แสดงในรูปที่ 4.11) มองจากดา้ นขวา ดา้ นหนา้ ดา้ นขา้ ง แปลน รูปท่ี 4.11 แสดงแบบภาพฉายหลงั คาป้ันหยารูปตวั L 10) หลงั คาป้ันหยาและมนิลารวมกนั มีลกั ษณะคลา้ ยกบั หลงั คาป้ันหยารูปตวั L เพียงแต่ ส่วนท่ียนื่ ออกจะสังเกตเห็นวา่ ไมม่ ีความลาดเอียง (ดงั แสดงในรูปท่ี 4.12) มองจากดา้ นขวา ดา้ นหนา้ ดา้ นขา้ ง แปลน รูปที่ 4.12 แสดงแบบภาพฉายหลงั คาป้ันหยาและมนิลารวมกนั

4.3 การเขียนแบบโครงถักหลงั คาเหลก็ การเขียนแบบโครงถักหลังคาเหล็กผู้เขียนแบบและผู้ออกแบบโครงสร้างหลังคา จาเป็ นตอ้ งมีความรู้ถึงส่วนประกอบของโครงหลงั คาเหล็ก ระบบโครงสร้างและรอยต่อระหว่าง โครงหลงั คากบั เสา ดงั หวั ขอ้ ตอ่ ไปน้ี 1) ส่วนประกอบของโครงสร้างหลงั คา โดยทวั่ ไปจะประกอบไปดว้ ย 1.1) โครงถัก (Linear Trusses) มีอยู่ดว้ ยกนั หลายชนิด แต่ท่ีนิยมใชก้ นั ทว่ั ไปจะเป็ น แบบโครงถกั หน้าจว่ั และโครงถกั ขนาน ถา้ สามารถออกแบบให้ถ่ายแรงลงสู่เสาไดโ้ ดยตรงจะทาให้ เกิดความประหยดั การก่อสร้าง ส่วนเหล็กที่นามาใชใ้ นงานโครงถกั เป็ นเหล็กรูปพรรณโครงสร้างทุก ชนิด เช่น เหล็กรูปหนา้ ตดั มาตรฐาน (เหล็กปี กกวา้ ง คานรูปตวั ไอ เหล็กรูปรางน้า ฯลฯ)ใชก้ บั โครงถกั ขนาดใหญ่สามารถรับน้าหนกั ไดม้ าก ๆส่วนเหล็กฉากเหล็กหล่อและเหล็กข้ึนรูปเยน็ (Cold Formed Steel) หาซ้ือไดง้ ่ายตามทอ้ งตลาด มกั นิยมใชท้ าเป็นโครงหลงั คาขนาดกลางหรืออาคารทวั่ ๆ ไป 1.2) โครงยดึ ยนั (Bracing) สาหรับโครงจวั่ ที่พาดช่วงกวา้ งหรือโครงสร้างท่ีประกอบ จากเหล็กขนาดเล็ก จาเป็ นต้องใช้การยึดยนั เพื่อช่วยให้โครงถักจวั่ มีความมน่ั คง ลักษณะของ การยดึ ยนั เช่น (1) การยึดยนั ทางแนวราบ (Horizontal Bracing) ปกติจะวางอยูใ่ นตาแหน่งสัน- หลงั คา (อกไก่) และในแนวเสาแถวนอกหรือคานอเสท้งั 2 ด้าน ช่วยยึดโครงถกั แต่ละตวั ไม่ให้ พลิกควา่ เมื่อมีแรงกระทาทางดา้ นขา้ ง สาหรับโครงหลงั คาท่ีมีช่วงกวา้ งมาก ๆ อาจมีโครงยึดยนั ทาง แนวราบเพิ่มมากกว่าสองตาแหน่ง โครงถกั สาหรับการยึดยนั แต่ละตวั มกั ออกแบบให้เป็ นโครงถกั - แบน (Flat Truss)โดยมีความลึกเท่ากบั ความลึกของโครงถกั ที่พาดช่วงเสาแต่จะประกอบข้ึนจากเหล็ก ท่ีมีขนาดเลก็ กวา่ เพราะวา่ ไม่ไดร้ ับน้าหนกั เพยี งแต่ทาหนา้ ที่ยดึ ยนั ใหโ้ ครงหลงั คามีความมนั่ คง (2) การยดึ ยนั รูปกากบาท (Cross Bracing) นิยมใชเ้ หลก็ ฉากหรือเหล็กเส้นและมี เกลียวขนั (Turn Buckles) ยึดโครงถกั เขา้ ดว้ ยกนั เป็ นรูปกากบาท แต่ตาแหน่งของโครงยึดยนั รูป กากบาทจะตอ้ งมีความสมมาตรท้งั 2 ทิศทาง เพือ่ การยดึ ยนั เกิดความมน่ั คงแขง็ แรงของโครงหลงั คา 1.3) แป (Purloin) เป็ นส่วนท่ีพาดวางตามยาวตลอดแนวหลงั คาใชส้ าหรับยดึ วสั ดุที่ นามาใช้มุงหลังคา ตลอดจนช่วยยึดโครงหลังคาให้เกิดความแข็งแรงมากข้ึนอีกด้วย แปที่ใช้ โดยทว่ั ไปมีหลายแบบ เช่น (1) แปเหลก็ จะใชเ้ หลก็ รูปรางน้า เหล็กฉาก เหล็กตวั ซี ท่อรูปสี่เหลี่ยม เป็ นตน้ (2) แปเหลก็ ถกั (Open Web Joist) ใชพ้ าดไดช้ ่วงยาวกวา่ แปเหลก็ ธรรมดา (3) แปคอนกรีตอดั แรงสาเร็จรูป

1.4) ตัวยดึ แป (Angle Clip) การแอ่นหรือผดิ ตวั ของโครงหลงั คาจะมีความแตกต่างกนั คือ โครงถกั มีช่วงพาดกวา้ งมาก ๆ หรือระดบั โครงหลงั คาแต่ละตวั สูงไม่เท่ากนั การยึดแปติดกบั โครงถกั แต่ละจุดจึงไม่ควรใชก้ ารเช่ือมแปติดโดยตรง ควรมีเหล็กฉากหรือตวั ยึดแป เพ่ือปรับระดบั แปใหส้ ูงเทา่ กนั ตลอดก่อนการยดึ แน่นแบบถาวร จะช่วยไม่ใหเ้ กิดปัญหาในการมุงกระเบ้ือง 1.5) ตวั ยดึ ระหว่างแป (Sag Rod) ใชต้ า้ นทานแรงบิดที่เกิดข้ึนในแปนิยมใชเ้ หล็กเส้น ร้อยยึดระหว่างแป การยึดอาจใช้การเช่ือมหรือใช้น๊อตขนั เกลียวท่ีปลาย จะวางแนวเดียวกนั ยาว ต่อเน่ืองจากแปตวั ล่างสุดไปจนถึงสันหลงั คาท้งั สองดา้ นและยึดรวมเขา้ ดว้ ยกนั โดยยึดแขวนแป ท้งั สองขา้ งของจวั่ ในลกั ษณะสมดุล เพื่อไม่ให้แปเกิดการแอ่นและโก่งทางด้านขา้ งหรือพลิกตวั ของแป 2) ระบบโครงสร้าง 2.1) โครงถกั เหลก็ วางอย่บู นเสาพาดช่วงกว้างของอาคาร ถ่ายน้าหนกั ลงเสาโดยตรง และมีการยึดยนั ทางนอนหรือรูปกากบาทตามความจาเป็ น ส่วนแปจะวางพาดช่วงระหวา่ งโครงถกั ที่อยูใ่ นแนวเสา ระบบน้ีเหมาะสาหรับอาคารที่มีความกวา้ งมาก (Span) แต่สามารถวางเสาในแนว ผนงั ดา้ นยาวได้ ช่วงเสาดา้ นแคบ (Bay) ประมาณ 3.00-6.00 มม. 2.2) โครงถักเหลก็ ทอ่ี ย่ใู นแนวเสาพาดช่วงกว้างของอาคาร รองรับโครงถกั ดา้ นยาว ของอาคาร ซ่ึงทาหนา้ ที่เป็นคานรองรับจนั ทนั (Secondary Trusses) เพ่ือลดช่วงพาดของแป ระบบน้ี เหมาะสาหรับโครงสร้างท่ีมีช่วงเสาทางดา้ นนอกกวา้ งมาก จึงไม่ประหยดั เหมือนระบบแรก แต่ใน บางกรณีจาเป็นตอ้ งใชร้ ะบบน้ี (ดงั แสดงในรูปที่ 4.13 ถึง 4.19) รูปท่ี 4.13 แสดงการยดึ ยนั โครงสร้าง

รูปท่ี 4.14 แสดงตวั อยา่ งผงั โครงหลงั คา ตาแหน่งของการยดึ ยนั รูปกากบาทและตวั ยดึ แป รูปที่ 4.15 แสดงระบบโครงหลงั คาท่ีใชโ้ ครงถกั ร่วมกบั จนั ทนั

รูปท่ี 4.15 แสดงระบบโครงหลงั คาที่ใชโ้ ครงถกั ร่วมกบั จนั ทนั (ต่อ) รูปที่ 4.16 แสดงระบบโครงหลงั คาท่ีจนั ทนั เหล็กพาดระหวา่ งคาน (อเสและอกไก่ คสล.)

รูปที่ 4.17 ระบบโครงหลงั คาที่ใชแ้ ปเหล็กพาดระหวา่ งคานหรือผนงั รับน้าหนกั รูปที่ 4.18 แสดงระบบโครงหลงั คาท่ีใชโ้ ครงถกั ขนาดเลก็ แทนจนั ทนั ไม้

รูปท่ี 4.18 แสดงระบบโครงหลงั คาที่ใชโ้ ครงถกั ขนาดเล็กแทนจนั ทนั ไม้ (ต่อ) (ก) รูปดา้ นตวั อยา่ งโครงหลงั คาเหลก็ ช่วงกวา้ ง 20.80 ม. รูปที่ 4.19 แสดงตวั อยา่ งการเขียนโครงสร้างหลงั คาเหล็ก

((ข) แบบขยายจุด A (ค) แบบขยายจุด B รูปท่ี 4.19 แสดงตวั อยา่ งการเขียนโครงสร้างหลงั คาเหล็ก (ตอ่ )

( ) (ง) แบบขยายจุด C (จ() )ภาพตดั Gusset Plate ( )(ฉ) รูปดา้ นโครงถกั T2 (ใชพ้ าดระหวา่ ง T1) รูปที่ 4.19 แสดงตวั อยา่ งการเขียนโครงสร้างหลงั คาเหล็ก (ตอ่ )

3) รอยต่อระหว่างโครงหลงั คากบั เสา โครงหลงั คาเหลก็ โดยปกติจะวางอยบู่ นหวั เสา หรือ หลงั คาท่ีเป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก (คสล.) หรือเป็ นคานเหล็ก รอยต่อจะใชแ้ ผน่ เหล็กช่วยกระจายแรง (Bearing Plate) ลงบนเสาหรือคาน โดยยึดติดกบั โครงสร้างคอนกรีตดว้ ยสลกั เกลียว (Anchor Bolt) โครงถกั ที่จะวางบนแผน่ เหล็กอาจมีแผน่ เหล็กอีกแผน่ เชื่อมติดกบั โครงถกั มาก่อน แลว้ จึงเชื่อมหรือ ยดึ ติดกนั ดว้ ยสลกั เกลียวใหเ้ กิดความแขง็ แรง ในกรณีท่ีโครงถกั เหล็กมีความกวา้ งมาก ในเชิงของวศิ วกรรมมกั ออกแบบใหโ้ ครงหลงั คา ดา้ นหน่ึงยดึ ติดกบั ที่ (Fixed End) ส่วนปลายดา้ นหน่ึงอิสระ (Free End) เพ่ือรองรับการขยายตวั ของ โคลงหลงั คาเนื่องจากอุณหภูมิ ที่จุดรองรับท้งั สองขา้ งจึงอาจมีรายละเอียดของรอยต่อและการยึด ท่ีแตกตา่ งกนั (ดงั แสดงในรูปที่ 4.20) (ก)(รูป)ดา้ น ขยายหวั เสา (ข() ร)ูปแปลนรอยต่อยดึ อยกู่ บั ที่ ((ค)) รูปแปลนรอยตอ่ เผอ่ื การขยายตวั รูปที่ 4.20 แสดงตวั อยา่ งการยดึ โครงหลงั คากบั หวั เสา

สรุป จากบทเรียนการเขียนแบบโครงสร้าง จะเห็นไดว้ ่าโครงสร้างหลงั คาท่ีเป็ นโครงถกั เหล็ก จะตอ้ งมีการยึดยนั ให้เกิดความแข็งแรง ผูเ้ ขียนแบบและออกแบบตอ้ งคานึงถึงชนิดและวสั ดุ ท่ีนามาเป็ นโครงสร้าง เพราะโครงสร้างหลังคาจะเป็ นส่วนท่ีอยู่บนสุดของท่ีพกั อาศยั และ โรงงานต่าง ๆ หากเกิดความผิดพลาดของกระบวนการสร้างจะก่อให้เกิดความเสียหายอย่าง มหาศาล เพราะฉะน้ันในการเขียนแบบโครงสร้างจะต้องมีการกาหนดรายละเอียดด้วย ความรอบคอบ ผูอ้ อกแบบต้องคานึงถึงความปลอดภยั เป็ นหลกั ไม่ว่าจะเป็ นการออกแบบ การยึดยนั การออกแบบการยึดโครงที่หัวเสา การออกแบบของงานเชื่อมในจุดต่าง ๆ วสั ดุ ที่นามาประกอบเป็นโครงสร้าง เป็นตน้