55-02-29 การออกแบบโครงสร้างคานคอนกรีตเสริมเหล็ก

ในปัจจุบันนี้ การออกแบบโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก (คสล.) มีความทันสมัย ทั้งยังมีมาตรฐานรองรับที่หลากหลาย รวมไปถึง Software ก็มีให้เลือกใช้ในท้องตลาดอยู่มากมายเช่นกัน

วิธีการออกแบบก็แบ่งได้เป็น 2 วิธีหลักๆ เช่นวิธีหน่วยแรงใช้งาน ตามมาตรฐานวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย (WSD) ซึ่งคิดและมั่นใจว่าไม่มีการแก้ไขหรือปรับปรุงอีกแล้ว ส่วนวิธีการออกแบบอีกวิธี คือ วิธีกำลัง โดยที่นิยมใช้กันส่วนใหญ่ในประเทศไทย คือ มาตรฐานของประเทศสหรัฐอเมริกา (ACI318) แบ่งตามการปรับปรุงเปลี่ยนแปลงในหน่วยปีคริสต์ศักราช แต่ที่นิยมที่สุดคือ ACI318-89 ซึ่งมีตำราภาษาไทยที่เขียนไว้ค่อนข้างละเอียดชัดเจน และที่รองลงมาคือ ACI318-99, ACI318-05 ตามลำดับ ซึ่งมาตรฐาน ACI318-05 นั้นสอดคล้องกับมาตรฐาน มยผ.1302 อันเกี่ยวแก่มาตรฐานการออกแบบโครงสร้างรับแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว ส่วนทางมาตรฐาน ACI318-99 คิดว่าเหมาะสมกับการออกแบบที่อิงกับกฎกระทรวงและกฎหมายของประเทศไทย โดยการวิเคราะห์ในแง่มุมของมาตรฐานที่กล่าวมานั้น ทั้งหมดล้วนเป็นความเห็นส่วนตัวของผู้เขียน โดยอาจแตกต่างกับท่านอื่นๆก็เป็นได้

ในยุคนี้ อาคารใหญ่ๆ คิดว่าทุกอาคารต้องมีการออกแบบอาคารให้ต้านทานการสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว ซึ่งบางครั้งและบ่อยครั้ง ที่จะตรวจพบเจอว่าเกิด แรงตามแนวแกน (Axial Force) ขึ้นในโครงสร้างคาน และมีปริมาณมากพอ มากเกินกว่าข้อกำหนด ที่มาตรฐานกำหนดให้ออกแบบคานนั้นๆ เปรียบเสมือนเป็นเสา ที่วางในแนวนอน แต่ข้อแตกต่างระหว่างการออกแบบคานกับเสาต่างกันตรงที่ การออกแบบรับแรงบิด (Torsion Design) ดังนั้นอาคารควรออกแบบให้โครงสร้างที่จำเป็นต้องมีคาน ให้หลีกเลี่ยงแรงบิดแบบตรง และและบิดแบบสมดุลของโครงสร้าง ซึ่งแบบแรกหลีกเลี่ยงได้ง่ายกว่าแบบที่สอง

ดังนั้นในบทความนี้ จะทำการออกแบบคานด้วยวิธีการออกแบบของเสา และเปรียบเทียบในเชิงมาตรฐานการออกแบบระหว่างมาตรฐาน ACI318-99 และ ACI318-05