คานลึก (Deep Beam) อ่าน 3,569
คานลึก (Deep Beam)
คานลึก (Deep Beam)
คานลึกถูกออกแบบเพื่อใช้เพื่อต้านทานและทนต่อโมเมนต์ดัด (Bending Moment) ที่มีขนาดที่สูง องค์อาคารรับแรงดัดที่มีความลึกมากๆ เมื่อเทียบกับความยาวช่วง เช่น คานถ่ายแรง (Transfer Girder) ในอาคารสูงที่รองรับเสาของพื้นชั้นบน (Transfer Beam) ฐานรากที่วางบนเสาเข็ม โดยมีลักษณะเฉพาะคือ มีความลึกของหน้าตัดมากเมื่อเทียบกับความยาวช่วงคาน
องค์อาคารรับการดัดจะถูกออกแบบเป็นคานลึกเมื่อมีอัตราส่วนความลึกต่อความหนามากจนทำให้น้ำหนักบรรทุกถูกถ่ายเทผ่านลงสู่จุดรองรับผ่านแท่งรับแรงอัด โดย ACI กำหนดว่าคานลึกคือองค์อาคารที่รับน้ำหนักบนหน้าหนึ่งและจุดรองรับอยู่ด้านตรงข้าม ต่อความลึก h มีค่าน้อยกว่า 5 สำหรับโหลดที่เป็น น้ำหนักแผ่ (Distributed Load) หรือ บริเวณที่รับน้ำหนักกระทำเป็นจุด (Concentrated Load) ภายในระยะสองเท่าความลึกคานวัดจากผิวจุดรองรับ a/h มีค่าน้อยกว่า 2.5
สำหรับคานลึกจะต้องพิจารณาการกระจายหน่วยแรงแบบไม่เป็นเส้นตรงและการโก่งเดาะด้านข้าง เมื่อน้ำหนักบรรทุกเพิ่มขึ้นถึงจุดหนึ่ง รอยร้าวดิ่งเอียงจะปรากฎขึ้นโดยมีทิศทางตั้งฉากกับหน่วยแรงดึงหลัก
ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีทั้งเหล็กเสริมในแนวนอนและแนวดิ่งเพื่อต้านทานหน่วยแรงจากน้ำหนักบรรทุก นอกจากนั้นยังต้องมีเหล็กเสริมรับแรงดึงจากการดัดในส่วนล่างหนึ่งในห้าของความลึกหน้าตัดเพื่อต้านทานหน่วยแรงดัด โดยทั่วไปแล้วการวิเคราะห์คานลึกมีความซับซ้อนและอาจใช้โมเดลโครงถักหรือไฟไนต์อิลิเมนต์เพื่อความแม่นยำที่มากกว่า
สรุปการวางเหล็กเสริม สำหรับคานลึก
การออกแบบเหล็กเสริมต้านทานโมเมนต์ในคานลึกนั้น ไม่สามารถใช้วิธีการออกแบบเหล็กเสริมรับโมเมนต์ดัดดังเช่นคานปกติหรือคานยาวได้ ที่เป็นเช่นนี้เพราะการกระจายตัวของความเครียดในคานลึกไม่แปรผันเป็นเส้นตรงเหมือนดังเช่นคานปกติ
โดย ACI แนะนำให้วางเหล็กเสริมบริเวณผิวแนวดิ่งของโซนแรงดึง เพื่อต้านทานการแตกร้าวของคานซึ่งอาจมีความกว้างมากเกินไปที่ระดับของเหล็กเสริมรับแรงดึง ขนาดของเหล็กเสริมที่ผิวไม่ได้มีกำหนดไว้ ผลการวิจัยระบุว่าระยะห่างมีความสำคัญกว่าขนาดเหล็กเสริม โดยปกติแล้วจะใช้เหล็กขนาด 9 ม.ม. ถึง 16 ม.ม. หรือตะแกรงลวด โดยมีพื้นที่เหล็กเสริมอย่างน้อยที่สุด 2.15 ตร.ซม. ต่อความลึก 1 เมตร
การเสริมเหล็กในคานลึกทั้งแบบดั้งเดิมหรือใช้วิธี Strut-and-Tie Model จะมีการใช้ทั้งเหล็กเสริมหลักในการรับแรงดึง และเหล็กเสริมรับแรงเฉือนและป้องกันการแตกร้าวของท่อนคอนกรีตรับแรงอัดซึ่งจะเสริมทั้งแนวดิ่งและแนวนอนตามระยะห่างที่กำหนดเป็นตะแกรงที่ผิวทั้งสองด้านของคาน
ปริมาณเหล็กปลอกตั้งและเหล็กปลอกนอน
โดยที่ ปริมาณเหล็กปลอกตั้งและเหล็กปลอกนอนที่คำนวณได้ ต้องนำไปตรวจสอบกับปริมาณเหล็กปลอกขั้นต่ำดังนี้
1. พื้นที่เหล็กปลอกตั้งทางขวาง Avv ต้องไม่น้อยกว่า 0.0015bs1 โดยที่ s1 จะต้องไม่เกิน d/5 หรือ 45 cm = ระยะเรียงเหล็กทางขวาง
2. พื้นที่เหล็กปลอกนอนทางยาว Avh ต้องไม่น้อยกว่า 0.0025bs2 โดยที่ s2 จะต้องไม่เกิน d/3 หรือ 45 cm = ระยะเรียงเหล็กทางยาว
////////////////////////////////////////////
.......................................................
ที่มา : หนังสืออบรม RC SDM ผศ.สมศักดิ์ คำปลิว
: หนังสือ Adv RC. ผศ.ดร.มงคล จิรวัชรเดช
: theconstructor.org
: structville.com
: บทความ ใน tumcivil.com