| น้ำหนักที่ใช้ในการออกแบบ (Loading Design) |
| |
น้ำหนักบรรทุกใช้งานคงที่ (Dead Load) คือ น้ำหนักทั้งหมดของโครงสร้าง เช่น พื้น, คาน, ราว, ทางเท้า ฯลฯ |
| |
น้ำหนักบรรทุกจร (Live Load) ประกอบด้วยน้ำหนักของรถที่วิ่งบนโครงสร้าง, คนเดินเท้า, น้ำหนักส่วนเพิ่ม (Surcharge) และอื่น ๆ |
| น้ำหนักบรรทุกจรที่ใช้ออกแบบ |
| |
แรงกระแทกของน้ำหนักบรรทุกจร (Impact Load) เกิดเนื่องจากรถวิ่งแรงตะกุยของล้อที่ทำให้เกิดหน่วยแรง (Stress) |
| เกิดในสะพานในลักษณะ Dynamic Loading |
| |
แรงลม (Wind Load) ลมอาจพัดปะทะสะพาน หรือรถวิ่ง เข้าสะพานถูกลมพัดทำให้เกิด Effect กับสะพาน (ตอม่อ) |
| |
แรงหนีศูนย์ (Centrifugal Force) รถวิ่งเข้าทางโค้งจะเกิดแรงเหวี่ยง ทำให้เกิด Stress กับสะพาน |
| |
แรงดันดิน (Earth Pressure) การคำนวณแรงดันดินใช้สูตรของ Rankine อย่างไรก็ตาม แรงดันที่กระทำต่อโครงสร้างต้องไม่น้อยกว่า |
| แรงดันของเหลวที่มีมวลเท่ากับ 80 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร |
| |
ในกรณีที่มียวดยานแล่นใกล้ส่วนบนของโครงสร้าง ในระยะทางน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของความสูงของโครงสร้างให้เพิ่ม Surcharge Load |
| อีกไม่น้อยกว่าน้ำหนักดินถมสูง 0.60 เมตร |
| |
แรงลอยตัว (Buoyancy Force) เป็นแรงที่น้ำยกตอม่อให้ลอย |
| |
เมื่อได้แรงมาแล้ว จะนำไปจัดชั้นของแรง (Class of Loading) โดยจัดดังนี้ |
| |
|
LL. Of Highway Loading |
| |
1.
|
H – Loading |
|
.
.
|
| |
2.
|
HS – Loading |
|
.
.
.
|
| |
3.
|
Lane Loading |
|
.
.
|
| การพิจารณาว่าเมื่อใดจะใช้ Load ชนิดใดมีแนวทางดังนี้ |
| |
- H – Loading
- HS – Loading
- Lane Loading เป็นตัว Check เปรียบเทียบ |
| เช่น - Primary Highway ซึ่งกำหนดรถหนัก 32 ตัน อาจใช้ HS – Loading เวลาออกแบบใช้ Lane Loading เปรียบเทียบกับ H, HS – Load ชนิดใดมากกว่า ใช้เป็นตัว Control |
| |
4. |
Side Walk Loading |
| |
|
|
Span 0' - 25' ใช้ 85 lb/ft2
|
| |
|
|
Span 26' - 100' ใช้ 60 lb/ft2 |
| |
|
|
Span มากกว่า 100' ใช้ P = ( 30 + 3000/L) x (55 – W)/L  60 lb/ft2 |
| |
|
เมื่อ |
P = Live load per ft2 (max. 60 lb/ ft2) |
| |
|
|
L = Length of side walk (feet) |
| |
|
|
W = Width of side walk (feet) |
| |
|
|
|
| |
5.
|
Curb Loading |
|
.
.
|
| |
เป็น Lateral load ขนาด 500#/ft กระทำที่จุดยอดของ Curb (มาตรฐานกำหนดจุดยอด Curb ที่ 9” หรือประมาณ 23 เซนติเมตร) ถ้า Curb |
| สูงเกิน 10” ให้กระทำที่ 10” |
| |
6.
|
Railing Loading |
| |
|
|
Railing Loading นี้ AASHTO มีการปรับปรุงอยู่เสมอ ดังนั้น Load จะเปลี่ยนแปลงเสมอ แต่หลักการคำนวณยังคงเดิม |
| |
|
a) Traffic Railing ซึ่งออกแบบให้กันรถชนได้ |
|
.
.
|
| |
|
b) Combination Railing |
|
.
.
|
| |
|
c) Pedestrian Railing |
|
.
 .
|
| |
|
|
โดยที่ ทั้ง a, b, c
P = 10,000
L = Spacing of Post
W = 50#/ft
. |
| |
|
7.
|
Impact load เกิดจากน้ำหนักบรรทุกจร ทำให้สั่นสะเทือนโดยล้อรถตะกุย จะให้เพิ่มหน่วยแรง (Stress) ในโครงสร้าง |
| แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม คือ |
| |
โครงสร้าง กลุ่ม A : คิดแรงกระแทก แต่คิดไม่เกิน 30% |
| |
|
1. โครงสร้างส่วนบน (Super Structure) ได้แก่ คาน, พื้น, ราว, ทางเท้า ฯลฯ
2. โครงสร้างคอนกรีต โครงสร้างเหล็กที่ต่อเนื่องกับโครงสร้างส่วนบน (Super Structure) เสมือนเป็น Rigid Frame |
| |
โครงสร้าง กลุ่ม B : ไม่คิดแรงกระแทก |
| |
|
|
| |
|
ตามมาตรฐาน AASHTO Art. 3.8
Impact Factor ; I = 15.24 [ 0.3 |
| |
|
|
L + 38 |
| |
โดยที่ L = ความยาวช่วงคานที่น้ำหนักบรรทุกจรให้โมเมนต์ดัดสูงสุด หน่วยเมตร |
| |
|
8.
|
Wind Load |
| |
|
|
1. แรงลมที่กระทำบนโครงสร้างส่วนบน (Superstructures) AASHTO กำหนดให้ ออกแบบ ให้รับความเร็วลม 100 ไมล์ต่อชั่วโมง |
| สำหรับกรมทางหลวงกำหนดให้ ออกแบบ ให้รับความเร็วลม 200 Kg/m2 |
| |
|
|
2. แรงลมที่กระทำบนน้ำหนักบรรทุกจร |
|
|
แรงลมตามแนวขวาง = 150 Kg/ m2
แรงลมตามแนวยาว = 60 Kg/ m2 |
|
| |
|
9.
|
Longitudinal Force |
| |
|
|
แรงตามยาวเท่ากับ 5% ของน้ำหนักบรรทุกจรทั้งหมดในทุกช่องทางรถวิ่ง ในทิศทางเดียวกันน้ำหนักไม่รวมแรงกระแทก |
| ใช้ตาม Standard Lane Loading สำหรับกรณีโมเมนต์ จุดศูนย์ถ่วงของแรงตามแนวยาวอยู่ที่ 1.80 เมตร เหนือผิวสะพาน (AASHTO Art. 3.9) |
| แรงตามยาวเกิดขึ้นจากการที่รถวิ่ง แล้วมีแรงตะกุยของล้อเกิดขึ้นไปตามแนวยาว |
| |
|
|
. |
| การหา Bending Moment on Slab
ตาม ข้อกำหนด AASHTO ให้เสริมเหล็กใน 2 ทิศทาง
1. เสริมเหล็กตั้งฉากกับทิศทางการจราจร ; CASE 1
2. เสริมเหล็กขนานกับทิศทางการจราจร ; CASE 2
|
| |
CASE 1 เหล็กเสริมหลักตั้งฉากกับทิศทางการจราจร |
|
.
.
|
| |
LL. Moment for Simple Span สำหรับ HS-20 Loading |
| |
|
|
|
= ((S+2)/2)P20 ft - pound/ft of width of slab |
| |
|
|
เมื่อ P20
|
= 16000 # |
| |
|
|
S |
= Span Length (feet) |
| . |
|
|
|
|
| |
LL. Moment for Simple Span สำหรับ HS-15 Loading |
| |
|
|
|
= ((S+2)/32)P15 ft - pound/ft of width of slab |
| |
|
|
เมื่อ P20
|
= 16000 # |
| |
|
|
S |
= Span Length (feet) |
| |
|
ASSHTO แนะนำในกรณีที่เป็น Continuous Span มากกว่า 3 Support ให้ใช้ continuty 0.8 (คำนวณ Moment จาก Simple Span |
| |
แล้วคูณด้วย 0.8) |
| |
|
|
. |
| |
CASE 2 เหล็กเสริมหลักขนานกับทิศทางการจราจร |
|
.
.
|
| |
LL. Moment for Simple Span สำหรับ HS-20 Loading สำหรับ Span 0 ' - 50 ' |
| |
|
|
|
= 900S ft-pound/ft of width of slab |
| |
LL. Moment for Simple Span สำหรับ HS-20 Loading สำหรับ Span 50 ' - 100 ' |
| |
|
|
|
= 1000(1.3S-20) ft-pound/ft of width of slab |
| |
|
|
เมื่อ S |
= Span Length of Slab (feet) |
| |
|
|
. |
| การหา Bending Moment on side walk on curb |
|
|
| |
พิจารณา คานตัวริม( Edge Beam )
LLM. = 0.1 PS (จากล้อรถ)
เมื่อ
P = wheel Load
= 16000 # สำหรับ HS-20
= 12000 # สำหรับ H-15
S = Span Length of Slab (feet)
นอกจากนี้ยังต้องรวม LLM. ที่เกิดจาก คน, ราวสะพาน ฯลฯ |
| |
|
|
. |
| การหา Distribution Reinforcement |
| |
สำหรับ เหล็กเสริมหลักซึ่งขนานกับทิศทางจราจร
Percentage = 1000/ S1/2 ; (max 50%)
สำหรับ เหล็กเสริมหลักซึ่งตั้งฉากกับทิศทางจราจร
Percentage = 220/ S1/2 ; (max 67%)
เมื่อ S = Span Length of Slab (feet)
. |
|
|
