Prestressed Concrete (คอนกรีตอัดแรง)
ระบบพื้น post-tension คืออะไร?
ระบบพื้นอัดแรง (Post-tensioned slab) ก็คือ ระบบพื้นที่ไร้คาน ที่ใช้เทคนิคการอัดแรงภายหลังเข้ามาช่วยในการก่อสร้าง เพื่อให้โครงสร้างพื้นมีลักษณะที่โก่งขึ้น (เหมือนคานหน้าบึ้ง) ทำให้ความสามารถในการรับน้ำหนักที่มากขึ้น เกิดการแอ่นตัวที่น้อยลง และไม่จำเป็นต้องมีคานมารับพื้นเพื่อที่จะให้คานถ่ายน้ำหนักลงไปที่เสา ซึ่งโดยมากแล้วจะนิยมใช้กับการก่อสร้างอาคารที่ต้องการ clear space มากๆ และเป็นโครงสร้างช่วงยาว (ระยะเสาถึงเสา เยอะๆ) เช่น อาคารจอดรถ คอนโดมิเนียม โรงแรม ศูนย์การค้าต่างๆ อาคารสำนักงานเป็นต้น
ลักษณะของระบบพื้น post-tension ที่เห็นได้บ่อย คือ
- Flat slab – ความยาวช่วงของระยะเสาถึงเสา (span length) ที่เหมาะสมคือ 5 -8 เมตร ใช้ในกรณีที่ระยะห่างของเสาที่แต่ละทิศทาง (x และ y) มีช่วงความยาวที่ใกล้เคียงกัน ซึ่งลักษณะการถ่ายแรงของพื้นจะเป็นแบบ two way slab
- Drop panel – ความยาวช่วง (span length) ที่เหมาะสมเพิ่มขึ้น เป็น 14 เมตร โดยจะเห็นว่าระบบนี้จะมีลักษณะคล้ายกับระบบ flat slab แต่จะมีแป้นหัวเสาเพิ่มเข้ามา ซึ่งจะช่วยป้องกันการเกิด punching shear ได้
ระบบการก่อสร้างพื้น post-tension
ด้วยความที่ระบบพื้นอัดแรง (Post-tensioned slab) เป็นระบบที่จะต้องทำการดึงลวดอัดแรง (pc strand)ในภายหลัง ดังนั้น ในขั้นตอนของการเทคอนกรีตสำหรับการหล่อพื้น ก็จะต้องทำให้คอนกรีตไม่ไปจับตัวกับลวด เพราะจะทำให้ไม่สามารถดึงลวดในภายหลังได้ ดังนั้นจะต้องมีการร้อยลวดอัดแรงผ่านท่อ galvanized เสียก่อน เพื่อป้องการการจับตัวระหว่างคอนกรีตและลวดเหล็กนั่นเองครับ
ซึ่งการก่อสร้าง ก็จะแบ่งออกเป็น 2 รูปแบบด้วยกัน คือ
- Bonded system – สำหรับวิธีการก่อสร้างรูปแบบนี้ ก็จะ relate กับชื่อเลย คือ เป็นระบบที่ใช้แรงยึดเหนี่ยว ดังนั้น วิธีการนี้ ท่อ galvanized (สำหรับร้อยลวด) จะใช้เป็นแบบขึ้นลอน ซึ่งตัวลอนนี้ก็จะช่วยในเรื่องของการเพิ่มแรงยึดเหนี่ยวระหว่างตัวท่อและคอนกรีต โดยในท่อ 1 ท่อ จะมีการร้อยลวด (pc strand) ตั้งแต่ 2 – 5 เส้น และหลังจากที่ทำการดึงลวดอัดแรงแล้ว ก็จะต้องกรอกน้ำปูน (grouting) เพิ่มเข้าไปในท่อ galvanized นี้อีกครั้ง เพื่อให้ลวดกับท่อเกิด bonding action ระหว่างกัน เหมาะกับโครงสร้าง เช่น ห้างสรรพสินค้า สํานักงาน และโครงสร้างขนาดใหญ่
- Unbonded system – จะเป็นระบบที่ไม่มีแรงยึดเหนี่ยว โดยจะแตกต่างจากระบบก่อนหน้านี้ โดยระบบนี้จะใช้ท่อ polyethylene (PE) หุ้มตัวลวด pc strand เพื่อป้องกันการจับตัวระหว่างลวดกับคอนกรีตแทน แต่ที่ปลายของพื้นทั้ง 2 ข้าง จะมีการใช้อุปกรณ์ที่เป็น anchorage ซึ่งถือว่าเป็นส่วนประกอบที่สำคัญมากๆ อีกตัวหนึ่งเลย สำหรับการก่อสร้างด้วยวิธีนี้ ซึ่งเป็นตัวที่จะช่วยล็อคเส้นลวดให้แน่นหลังจากที่ทำการอัดแรงเสร็จเรียบร้อยแล้ว ซึ่งระบบนี้ ในท่อ PE แต่ละเส้น จะมีลวด pc strand 1 เส้น ด้วยกัน ดังนั้นอาจเรียกได้ว่า anchorage 1 set ใช้ท่อ 1 ท่อ และใช้ลวด 1 เส้น ครับ ระบบการก่อสร้างนี้จะนิยมใช้กับอาคารที่ไม่ค่อยมีการเปลี่ยนแปลงลักษณะการใช้งานของอาคาร เช่น อาคารที่จอดรถ หรืออาคารที่ไม่ใหญ่มากครับ
วิธีการก่อสร้าง (ขั้นตอนในการทำงาน) ของระบบพื้น post-tension
- หลังจากที่ขึ้นเสาชั้นที่ 1 ไปชั้นที่ 2 เสร็จแล้ว ก็จะเริ่มทำการเข้าแบบหล่อ (form work) สำหรับท้องพื้น
- จากนั้นจึงทำการปรับระดับแบบหล่อ ให้ได้ระดับ และการติดตั้งแบบหล่อด้านข้าง
- ทำการวางเหล็กเสริมด้านล่างของพื้นตามระยะห่างที่ได้ระบุไว้ในแบบ
- ติดตั้งเหล็กเสริมกันการระเบิด (Anti-bursting reinforcement) ที่บริเวณรอบแบบหล่อด้านข้าง
- ติดตั้งเหล็กเสริมพิเศษด้านล่างรอบหัวเสา (lower reinforcement in column)
- ติดตั้งเหล็กเสริมป้องกันการเฉือนทะลุบริเวณรอบหัวเสา (punching shear reinforcement)
- ระบุตำแหน่งและติดตั้ง bar chair สำหรับรองรับท่อร้อยลวด pc strand
- วางท่อร้อยลวด pc strand และยึดเข้ากับ bar chair
- ติดตั้ง anchorage และท่ออากาศสำหรับกรอกน้ำปูน (grouting)
- ติดตั้งเหล็กเสริมและเหล็กเสริมพิเศษด้านบน
- ทำการเทคอนกรีต โดยที่จะต้องระวังไม่ให้เหล็กและลวดถูกดันออกจากตำแหน่งที่ได้ติดตั้งไว้ และอีกสิ่งหนึ่งที่ต้องระวังเป็นพิเศษก็คือ การตรวจสอบว่านั่งร้านที่ใช้ค้ำยันแบบหล่อพื้นจะต้องมีความแข็งแรงเพียงพอในการรับน้ำหนักคอนกรีตเปียกที่เทลงมา
- ทำการบ่มคอนกรีตให้ได้กำลังอัดประลัยประมาณ 75% ของกำลังที่ระบุไว้
- ถอดแบบด้านข้างและอุปกรณ์ปิดท่อออก
- ติดตั้งชุดสมอยึดเข้ากับลวด (block and jaws)
- ทำการดึงลวดให้ได้กำลัง 80% ของ tensile stress ของลวด pc strand และวัดค่า elongation ให้เป็นไปตามที่กำหนด
- ตัดปลายลวด pc strand ที่ยื่นออกมาออก และใช้ปูนทรายปิดช่องและฝังลวด
- ทำความสะอาดท่อด้วยเครื่องเป่าอากาศ ทำการเป่าเข้าไปที่ท่ออากาศที่เตรียมไว้
- ทำการกรอกน้ำปูนเข้าไปยังท่อเพื่อสร้างแรงยึดเหนี่ยวระหว่างลวด pc strand และท่อ
- ถอดนั่งร้านและแบบหล่อออก และเริ่มขั้นตอนที่ 1 ใหม่ สำหรับการทำพื้นชั้นต่อไป
สามารถดูวิธีการก่อสร้างได้จาก (https://www.youtube.com/watchv=1MrQD2NamUE)
ข้อดีของการก่อสร้างด้วยระบบพื้น post-tension
ด้วยความที่ระบบการก่อสร้างนี้เป็นที่นิยมในการก่อสร้างในประเทศที่เป็น low-seismic zone โดยเฉพาะประเทศไทย ก็แปลว่า ระบบนี้ ต้องมีข้อดีมากมายที่ซ่อนอยู่ครับ ซึ่งก็สามารถบอกข้อดีได้ตามนี้
- ประหยัดกว่าการก่อสร้างด้วยโครงสร้างแบบเดิม – ด้วยข้อดีหลายๆ อย่างของการก่อสร้างระบบนี้ เช่น ไม่จำเป็นต้องมีคานโครงสร้างรองรับพื้น พื้นโครงสร้างมีความหนาที่น้อยซึ่งทำให้น้ำหนักเบา จำนวนเสาที่ลดลงเนื่องจากช่วงความยาวของโครงสร้างที่มากขึ้น น้ำหนักของอาคารโดยรวมมีน้ำหนักที่น้อยลงทำให้สามารถลดขนาดของฐานรากและลดจำนวนของเสาเข็มได้
- ก่อสร้างได้รวดเร็ว – จากที่ได้เล่ามาแล้วในเนื้อหาช่วงวิธีการก่อสร้าง จะเห็นได้ว่าขั้นตอนของการก่อสร้างมีไม่มากนัก และการเข้าแบบหล่อของพื้นเพียงอย่างเดียว ยังสามารถทำได้ง่าย จึงลดระยะเวลาการก่อสร้างได้
- ได้พื้นที่ของอาคารที่เพิ่มมากขึ้นเนื่องจากช่วงระหว่างเสาถึงเสาที่มากขึ้น – การเพิ่ม span length ของช่วงเสา ทำให้เจ้าของอาคารได้พื้นที่ในการใช้งานเพิ่ม และสามารถจัดวางองค์ประกอบ และสิ่งของในพื้นที่นั้นๆ ได้ง่ายขึ้น
- ความสูงระหว่างชั้นของอาคารที่ลดน้อยลง (ได้จำนวนชั้นมากขึ้นที่ความสูงเท่าเดิม) – เนื่องจากเป็นโครงสร้างที่ไร้คาน และสามารถทำพื้นให้บางได้ ดังนั้น จึงสามารถลดความสูงของชั้นได้เป็นอย่างดี
- น้ำหนักเบา – เนื่องจากไม่มีคานโครงสร้าง และพื้นมีความหนาไม่มาก ทำให้สามารถลด dead load ลงไปได้ถึง 20 – 30% ซึ่งเป็นผลให้น้ำหนักที่ถ่ายลงไปยังฐานรากน้อยลง ลดขนาดของฐานรากและจำนวนของเสาเข็มลงได้
ข้อเสียของระบบพื้น post-tension
- เสาโครงสร้างที่เป็นเสาคอนกรีต มีขนาดที่ค่อนข้างจะใหญ่มาก ซึ่งถึงแม้เราจะบอกว่า เราได้ floor space ที่เพิ่มมากขึ้น แต่ด้วยเสาโครงสร้างที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ ก็ทำให้การจัดองค์ประกอบของอาคารทำได้ยาก และยังเสีย floor space ที่ควรจะสามารถนำมาใช้งานได้
- ด้านระยะเวลา – หลังจากที่ทำพื้นชั้นที่ 2 เสร็จแล้ว ก็ต้องหล่อเสาชั้นที่ 2 ไปยังชั้นที่ 3 เพิ่มเติม และบ่มคอนกรีตจนกว่าเสาจะได้กำลังรับแรงอัดที่เพียงพอสำหรับการรับน้ำหนักจากพื้นชั้นต่อไป ซึ่งขั้นตอนการบ่มคอนกรีตของตัวเสา ก็จะทำให้เสียเวลาในการก่อสร้างอีกนั่นเองครับ
Pawit Sorthananusak
Tags :