บทที่ 1
บทนำ
1. ความสำคัญของการศึกษา
ในปัจจุบันการออกแบบโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กในประเทศไทยนิยมใช้วิธีหน่วยแรงใช้งาน
(Working Stress Design) เนื่องจากใช้เวลาในการออกแบบไม่มากนัก ซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองค่าก่อสร้างมากกว่าวิธีกำลัง
(Strength Design Method) เนื่องด้วยเทคโนโลยีและการควบคุมงานในประเทศไทยได้สูงขึ้นมาก การออกแบบโครงสร้าง
คอนกรีตเสริมเหล็กโดยวิธีกำลังจึงเป็นวิธีออกแบบที่เหมาะสมและประหยัด แต่เนื่องจากขั้นตอนในการออกแบบมีความยุ่งยาก
และอาจทำให้เกิดความผิดพลาดได้ จึงได้เขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์โดยใช้ภาษา VISUAL BASICช่วยในการออกแบบซึ่งจะส่ง
ผลให้สามารถผนวกความรู้ทางด้านวิศวกรรมเข้ากับเทคโนโลยีของคอมพิวเตอร์
2. วัตถุประสงค์ของโครงงาน
1) เพื่อสร้างโปรแกรมที่ทำงานบนระบบปฏิบัติการ Windows 98 โดยใช้ภาษา VISUAL BASIC ทำงานบน
2) เพื่อออกแบบคานคอนกรีตเสริมเหล็ก
3) เพื่อออกแบบพื้นคอนกรีตเสริมเหล็ก
4) เพื่อออกแบบเสาคอนกรีตเสริมเหล็ก
5) เพื่อออกแบบฐานรากคอนกรีตเสริมเหล็ก
3. ขอบเขตของการศึกษา
สร้างโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อใช้ออกแบบโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กโดยวิธีกำลังซึ่งประกอบด้วย
1) คานหน้าตัดสี่เหลี่ยมผืนผ้ารับโมเมนต์ดัดและแรงเฉือน
2) คานรูปตัวที(T Beam) รับโมเมนต์ดัดและแรงเฉือน
3) พื้นเสริมเหล็กทางเดียว(One-way Slabs)
4) พื้นเสริมเหล็กสองทาง(Two-way Slabs) โดยวิธีที่ 2 และสร้างสมการเพื่อคำนวณหาค่าโมเมนต์ดัดโดยใช้
5) เสาหน้าตัดสี่เหลี่ยม
6) เสาหน้าตัดวงกลม
7) ฐานรากวางบนดิน
8) ฐานรากวางบนเสาเข็ม
4. สมมุติฐานการศึกษา
การศึกษาครั้งนี้มีสมมุติฐานว่า
1) โครงสร้างที่ออกแบบจะมีสัดส่วนความปลอดภัยตามมาตรฐาน ACI 318-89 และ ว.ส.ท. 1008-38 เมื่อมีการ
2) ความเครียดสูงสุดที่ขอบนอกสุดด้านรับแรงอัดของคอนกรีตสำหรับโครงสร้างรับแรงดัดและแรงตามแนวแกนมีค่า
5. ข้อความตกลงเบื้องต้น
การศึกษาครั้งนี้มีข้อความตกลงเบื้องต้นว่า
1) คานคอนกรีตเสริมเหล็กที่ออกแบบไม่อยู่กรณี คานแคบ หรือคานลึก ตามมาตรฐาน ACI 318-89 และ
2) โครงสร้างที่ออกแบบมีระยะหุ้มเหล็กตามมาตรฐาน ACI 318-89 และ ว.ส.ท. 1008-38
6. ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ
1) มีความเข้าใจในการทำโครงงานกึ่งวิจัยเบื้องต้น
2) ได้ศึกษาระบบคอมพิวเตอร์และเรียนรู้การพัฒนาโปรแกรมด้วย Visual Programming
3) ทำให้การออกแบบโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กโดยวิธีกำลังเป็นไปด้วยความรวดเร็ว และถูกต้องมากยิ่งขึ้น
4) สามารถนำโปรแกรมไปใช้ในการประกอบวิชาชีพ
7. นิยามศัพท์
การจัดทำโครงงานวิศวกรรมโยธาครั้งนี้ ได้กำหนดนิยามศัพท์ดังนี้
กำลังคราก (Yield strength, fy) = กำลังครากต่ำสุดที่กำหนดหรือจุดครากของเหล็กเสริม
กำลังที่ต้องการ (Required strength) = กำลังขององค์อาคารหรือของหน้าตัดขวางที่ต้องการ เพื่อรับน้ำหนักบรรทุก
กำลังดึงแยกผ่าซีก (Splitting tensile strength, fct) = กำลังดึงของคอนกรีตที่หาได้ตามมาตรฐาน ASTM
กำลังที่ใช้คำนวณออกแบบ (Design strength) = กำลังระบุที่คูณด้วยตัวคูณลดกำลัง
กำลังอัดที่กำหนดของคอนกรีต (Specified compressive strength of concrete, fc') = กำลังอัด
ความยาวช่วง (Span length) = 1. สำหรับองค์อาคารที่ไม่ได้หล่อเป็นเนื้อเดียวกันกับฐานรองรับให้ใช้เท่ากับช่องว่าง
บวกกับความลึกขององค์อาคาร แต่ทั้งนี้ต้องไม่ยาวกว่าระยะศูนย์ถึงศูนย์ของที่รองรับ 2. ในการวิเคราะห์โครงอาคารหรือการ
ก่อสร้างอย่างต่อเนื่อง ให้ใช้ระยะศูนย์ถึงศูนย์ของที่รองรับเป็นความยาวช่วงในการคำนวณหาโมเมนต์
3. สำหรับแผ่นพื้นตันเรียบ หรือแผ่นพื้นตงถี่ ซึ่งมีช่องว่างไม่เกิน 3.00 ม. โดยหล่อเป็นเนื้อเดียวกันกับที่รองรับ อนุญาติ
ให้วิเคราะห์คำนวณออกแบบเป็นแผ่นพื้นต่อเนื่องกัน และวางอยู่บนที่รองรับแบบคมมีดโดยใช้ความยาวช่วงเท่ากับ
ช่องว่างของแผ่นพื้นและไม่จำเป็นต้องคิดความกว้างคาน
ความยาวระยะฝัง (Embedment length) = ความยาวระยะฝังของเหล็กเสริมที่ฝังไว้เลยจากหน้าตัดวิกฤต
ความยาวระยะฝังเพิ่ม (Development length) = ความยาวระยะฝังของเหล็กเสริมที่ต้องการ เพื่อทำให้เกิดกำลัง
ความลึกประสิทธิผลของหน้าตัด (Effective depth of section, d) = ระยะที่วัดจากของนอกสุดด้านรับแรงอัด
ของหน้าตัดไปยังจุดศูนย์ถ่วงของเหล็กเสริมรับแรงดึง
คอนกรีต (Concrete) = ส่วนผสมของปูนซีเมนต์ปอร์ดแลนด์หรือปูนซีเมนต์ไฮดรอลิคอื่นๆ กับมวลรวมละเอียด
คอนกรีตเสริมเหล็ก (Reinforced concrete) = คอนกรีตที่เสริมเหล็กในปริมาณที่ไม่น้อยกว่าปริมาณต่ำสุดที่
น้ำหนักบรรทุกที่คูณด้วยตัวคูณแล้ว (Factored load) = น้ำหนักบรรทุกที่คูณด้วยตัวคูณน้ำหนักบรรทุกที่เหมาะสม
ใช้ในการจัดสัดส่วนขององค์อาคาร โดยใช้กานคำนวณออกแบบโดยวิธีกำลังของมาตรฐาน ACI 318-89 หรือ มาตรฐาน
ว.ส.ท. 1008-38
น้ำหนักบรรทุกคงที่ (Dead load) = น้ำหนักบรรทุกคงที่ที่รองรับด้วยองค์อาคารดังที่นิยามโดยบทบัญญัติเกี่ยวกับ
น้ำหนักบรรทุกจร (Live load) = น้ำหนักจรตามที่กำหนดไว้ในบทบัญญัติเกี่ยวกับอาคารทั่วไป
มวลรวม (Aggregate) = วัสดุที่มีลักษณะเป็นเม็ดๆ เช่น ทราย กรด หินย่อยและกากโลหะจากเตาหลอมเหล็ก ใช้ผสม
โมดูลัสยืดหยุ่น (Modulus of elasticity) = อัตราส่วนของหน่วยแรงต่อความเครียดที่สอดคล้องกันสำหรับหน่วย
สารผสมเพิ่ม (Admixture) = วัสดุที่นอกเหนือจากน้ำ มวลรวม หรือปูนซีเมนต์ไฮดรอลิคที่ใช้เป็นส่วนผสมของ
เสา (Column) = องค์อาคารที่มีอัตราส่วนของความสูงต่อมิติด้านข้างที่สั้นที่สุดเท่ากับ 3 หรือมากกว่า ใช้เพื่อรับ
หน่วยแรง (Stress) = แรงต่อหน่วยพื้นที่ เหล็กปลอก (Tie) = วงของเหล็กเส้นหรือลวดที่รัดรอบเหล็กเสริมตามยาว
เหล็กปลอกเกลียว (Spiral reinforcement) = เหล็กเสริมที่พันอย่างต่อเนื่อง เป็นรูปเกลียวทรงกระบอก
เหล็กลูกตั้ง (Stirrup) = เหล็กเสริมที่ใช้เพื่อรับหน่วยแรงเฉือนและหน่วยแรงบิดในองค์อาคารโครงสร้าง โดยทั่วๆไปเป็น
เหล็กเส้นลวด ลวดตะแกรงเหล็กเชื่อม(ผิวเรียบหรือเป็นข้ออ้อย) อาจมีขาเดียวหรือดัดเป็นรูปตัว L ตัว U หรือรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า
และอยู่ในตำแหน่งตั้งฉากหรือทำเป็นมุมกับเหล็กเสริมตามยาว(โดยปกติคำว่า เหล็กลูกตั้งจะใช้เป็นเหล็กเสริมด้านข้างในองค์
อาคารรับแรงดัดและเหล็กปลอกจะใช้กับองค์อาคารรับแรงอัด) ดูเหล็กปลอกประกอบ
เหล็กเสริม (Reinforcement) = วัสดุซึ่งเป็นไปตามมาตรฐาน ว.ส.ท. 1007-34 ข้อ 2105 หรือ มาตรฐาน
เหล็กเสริมแบบข้ออ้อย (Deformed reinforcement) = เหล็กเส้นเสริมคอนกรีต ที่ทำข้อนูนเป็นปล้องๆตลอด
เหล็กเสริมผิวเรียบ (Plain reinforcement) = เหล็กเส้นกลม หรือเหล็กเสริมที่ไม่เป็นไปตามนิยามเหล็กเสริมแบบ