พื้นบ้าน กับแรงดันน้ำ ภาคต่อ (วิเคราะห์โครงสร้าง ละเอียดขึ้น)

(แบบ S-0, S-1, S-2, S-3 คัดลอกมาจาก แบบบ้าน โครงการแบบอาคารเพื่อประชาชน กรมโยธาธิการและผังเมือง)   แบบที่เห็นเป็นแบบพื้นบ้าน ทั้งแบบทางเดียว และสองทาง (one-way & two-way slab) ซึ่งบ้านพักอาศัย ทั่วๆ ไป จะเสริมเหล็ก เหมือนหรือคล้าย ๆ กันกับแบบนี้นะครับ
          สำหรับบทความนี้ จะเป็นการวิเคราะห์ โครงสร้าง ของแผ่นพื้นก่อน และจึงสรุปรวมเมื่อรับแรงลอยตัว จากกรณีน้ำท่วม ตามระดับความสูงต่าง ๆ ที่ใช้กับ S-1, S-2, S-3 

โดยมีสมมติฐาน
 1.เหล็กเสริมมีกำลังเท่ากับ 4000 ksc (เป็นค่าจากความเห็นของผู้เขียน โดยมีที่มาจากเหล็กเสริมซึ่งมาทดสอบกับทางภาควิชาฯ) และ
 2.คอนกรีต มีกำลังเท่ากับ 210 ksc โดยจะไม่ใช้การลดกำลังเลย(ไม่คิดการล้า คิดว่าคงเกิดการรับแรงนี้ไม่นาน) 
จาก สมมติฐานข้อ 1 และ 2 ได้  n = 9, j = 0.893 R = 30.089 ksc เมื่อคอนกรีตรับแรงอัด รับแรงในทิศทางปกติ พื้นนี้รับแรงดัดได้ถึง 1690 กก.-ม. (กรณีมีเหล็กเสริมตามรูปด้านบน และเหล็กเสริมจะรับแรงดึง)

      แต่ถ้าเกิดน้ำท่วม แรงดันน้ำดันขึ้นจากใต้พื้น พุ่งสู่ด้านบน ในส่วนของเนื้อคอนกรีตจะ เปลี่ยนเป็นรับแรงดึง และเหล็กเสริมจะรับแรงอัด ซึ่งตรงกันข้ามกับกรณีปกติ ทำให้พฤติกรรมเปลี่ยน ดังแสดงในรูปด้านล่าง

รูป จากหนังสือ "รายละเอียดเหล็กเสริมงานคอนกรีต" โดย ประสงค์ ธาราไชย และคณะ


 

 - ลองให้คอนกรีตสามารถรับแรงดึงได้ 10% (ปกติค่าไม่ค่อยจะแน่นอนอาจมีค่าตั้งแต่ 5-12% ของกำลังอัด) คือ ประมาณ 21 ksc ใช้วิธีหน้าตัดแปลง(ปรากฏว่าเหล็กเสริมน้อยจนไม่มีนัยสำคัญ) จาก stress=Mc/I จะทำให้พื้นหนา 10 cm. รับโมเมนต์ดัดได้ 350 กก.-ม. (น้อยมากๆ เทียบกับการรับแรงปกติ 1690 กก.-ม.)  รับแรงเฉือนทะลุได้ 7.68 ksc (กก ต่อ ตร.ซม.)

จากค่าโมเมนต์ดัด 350 กก.-ม และแรงเฉือนทะลุ 7.68 ksc เราลองมาดู พื้นบ้านขนาด 3x3 เมตร เป็นตัวอย่างนะครับ

กรณี น้ำสูง 1 ฟุต (30 cm) ความลึกของน้ำเท่ากับ30+10 cm แรงดันน้ำจะเท่ากับ 400 กก ต่อ ตร.ม. แรงกระทำต่อพื้นบ้าน (โล่ง ๆ ไม่มีของ) เท่ากับ 400-240 =160 กก ต่อ ตร.ม.จะเกิด

 -โมเมนต์ดัด เท่ากับ cws^2 =0.05 x 160 x 3^2 = 72  กก.-ม น้อยกว่า 350  ไม่พังครับ

 -แรงเฉือนทะลุ เท่ากับ  =160 x 3^2 = 1440 กก. แต่พื้นรับได้มากๆ เทียบกันไม่ได้   ไม่พัง

สรุปไม่พัง

กรณี น้ำสูง ครึ่งเมตร   (50 cm)

แรงกระทำต่อพื้นบ้าน (โล่ง ๆ ไม่มีของ) เท่ากับ 600-240 =360 กก ต่อ ตร.ม.จะเกิด

 -โมเมนต์ดัด เท่ากับ cws^2 =0.05 x 360 x 3^2 = 162  กก.-ม น้อยกว่า 350  ไม่พังครับ ถ้าเป็นไปตามสมมุติฐานว่าคอนกรีตมีกำลังดี แต่หาก เป็นการก่อสร้างซึ่งไม่ได้ใช้คอนกรีตที่ดี อาจทำให้การรับแรงดึงของคอนกรีตได้ประมาณ 10 ksc ก็เป็นได้  หากเป็นเช่นนั้น พื้นบ้านก็จะเริ่มแตกแล้วครับ ดังนั้นในกรณี นี้ ถ้าต้องการสู้กับแรงดันน้ำต่อ แนะนำให้ใส่น้ำหนักที่แนะนำในบทความก่อนหน้า

กรณี น้ำสูง 1 เมตร   (100 cm)

แรงกระทำต่อพื้นบ้าน (โล่ง ๆ ไม่มีของ) เท่ากับ 1100-240 =860 กก ต่อ ตร.ม.จะเกิด

 -โมเมนต์ดัด เท่ากับ cws^2 =0.05 x 860 x 3^2 = 387  กก.-ม มากกว่า 350  พังครับ ถ้าต้องการสู้กับแรงดันน้ำต่อ แนะนำให้สำหรับผู้เชี่ยวชาญจริงๆ ทั้งใส่น้ำหนักที่แนะนำในบทความก่อนหน้า ทั้งดูน้ำรั่วจากจุดที่เป็นไปได้ ปลั้ก กำแพง ฯลฯ



          หากใครมีพื้นแบบ S-0 (slab on ground) สบายใจได้ครับพื้นของท่านไม่ได้อยู่ติดกับโครงสร้างเสา คาน สู้ ไปเลยครับเต็มที่ แต่น้ำจะรั่ว ตามรอยต่อระหว่างพื้นกับผนังครับ ส่วนใหญ่พื้นแบบนี้จะเป็นพื้นของโรงรถ หรือชั้นล่างของตึกแถว (ไม่แน่เสมอไปนะครับ) สังเกตได้จาก พื้นแบบ วางบนพื้น จะมีการทรุดตัว แตก แต่ส่วนอื่นๆ ไม่ได้ทรุดตามนะครับ


สำหรับผู้อ่าน ที่ต้องการแลกเปลี่ยน หรือแนะนำผมยินดีนะครับ

แรงดันน้ำ ใต้ดิน กรณีปกติ กรณีน้ำท่วม

            บทความนี้เขียนเพื่ออธิบายหลักการของแรงดันน้ำ ในกรณีที่เพื่อนๆ ของผมได้คุยกันในช่วงน้ำท่วม ผมจะกล่าวถึงทฤษฏีปกติที่วิศวกรรมโยธาต้องเรียนเพื่อให้เข้าใจเรื่องแรง และพฤติกรรมของแรงดันน้ำในกรณีต่าง ๆ ที่เพื่อน ๆ ประยุกต์ใช้กันครับ
            1.    กรณีที่บ้านของเรามีน้ำท่วมอยู่โดยรอบ แต่น้ำไม่ได้เข้าไปในตัวบ้าน ทำให้ทุกช่องที่น้ำจะดันเข้ามาได้ ก็จะซึม หรือพุ่งออกมา เช่น ท่อระบายน้ำในห้องน้ำ
            -     มีเพื่อนคนหนึ่งถามถึง การที่เราจะนำท่อ pvc หรือ ท่ออื่นๆ ไปสวมที่ท่อระบายน้ำ   น้ำจะสูงขึ้นมาในท่อ จนเท่ากับระดับน้ำรอบๆบ้าน   ด้วยวิธีนี้จะสามารถ ทำให้น้ำไม่สามารถไหลเข้าบ้านได้ แต่.......  วิธีนี้ไม่สามารถลดแรงดันน้ำได้นะครับ  แรงดันน้ำที่อยู่ใต้พื้นบ้านของเรา ยังคงเท่าเดิม
            -     แล้วแรงดันใต้พื้นบ้านมันเท่าไหร่หล่ะ?     ตอบ   มันก็เท่ากับ  ความสูงของน้ำ x ความหนาแน่นของน้ำ = แรงลอยตัว (สมมติ ปกติพื้นบ้านหนา 10 ซม. น้ำด้านนอกสูงกว่าพื้นบ้าน 30 ซม.  รวมเป็นความสูงน้ำ 40 ซม.  ก็จะมีแรงลอยตัวเท่ากับ 400 กก ต่อ ตารางเมตร)  
            -     อ้าว  แล้วพื้นบ้านจะพังไหม? ถ้าสมมติว่าพื้นแข็งแรงปกติ ไม่มีจุดรั่วของน้ำ  พื้นบ้านคนปกติ หนาประมาณ 10 ซม.  จะหนักประมาณ 240 กก ต่อ ตารางเมตร ดังนั้น จะมีน้ำหนัก ดันพื้นในทิศขึ้นฟ้า อยู่อีก 400-240 = 160 กก ต่อ ตารางเมตร ด้วยแรงระดับนี้ ก็น่าเป็นห่วงพื้นบ้านอยู่เหมือนกัน ถ้าพื้นบ้านเสริมเหล็กบน เหมือนๆ เท่าๆ กับเหล็กล่าง ก็น่าจะไม่มีปัญหา เนื่องจากโมเมนต์ลบกลับด้าน ถ้าเท่าๆ กับการใช้งานปกติ น่าจะทำให้รับได้ประมาณ 240+150=390 กก ต่อ ตารางเมตร    ถ้าตามสมมติฐานนี้ บ้านเพื่อน ๆจะ รับน้ำในระดับความสูงจากพื้นบ้านได้ประมาณ 53 ซม เท่านั้นนะครับ
            -     แล้วถ้าน้ำด้านนอกสูงเกิน 50 ซม จะทำไง?   เนื่องจากเรากันน้ำไว้ได้อยู่  แต่พื้นจะเริ่มมีปัญหาแล้ว แนะนำให้เอาของต่างๆ ที่มีน้ำหนัก มาวางไว้กลางพื้นบ้าน โดยให้คิดว่า น้ำที่สูงขึ้นมาทุก ๆ 10 ซม. ที่เลยจาก 50 ซม.แรกแล้ว  จะทำให้มีแรงดันเพิ่ม 100 กก.ต่อ ตร.ม.  เพื่อน ๆก็ดูพื้นที่ในบ้าน แล้วคูณด้วย 100 กก. ทุก 10 ซม. จาก 50 ซม.แรก ที่ยังไม่ต้องใส่น้ำหนัก
            -     จริง ก่อนที่น้ำจะสูง ย้ายปลั้ก ย้ายของก่อนนะครับแล้วอยากสู้ก็ตามนี้     แต่ถ้าน้ำสูงเลย    50 ซม.จากพื้นบ้านด้านนอกแล้ว และไม่มีน้ำหนักจะวางที่พื้นบ้านแล้ว  ให้เลิกทำได้เลยครับปล่อยให้น้ำเข้ามาเถอะ ไม่คุ้มแล้วครับ   (เดี๋ยวพื้นแตกจากแรงลอยตัว หรือมีน้ำพุขึ้นกลางบ้าน ต้องมาซ่อมกันทีหลังน้ำลดอีก)

            -       แต่ถ้าใคร อยากสู้ต่อ  ก็มีวิธีลดแรงดันน้ำ โดยใช้เขื่อน(อาจเป็นรั้วบ้าน) และเครื่องสูบน้ำ แล้วทำตามรูปเลย (ผมคัดลอกรูปจาก http://www.sanfrancisquito.org/watershed/threats/flows/index.htm ขี้เกียจจะวาดครับ  เอารูปของคนอื่นไปดูแทนครับ)  หลักการคือ  กั้นเขื่อนรอบๆ บ้าน แล้ว  ทำคลองรอบๆ เขื่อน หรือ บ่อน้ำ รอบๆ บ้าน แล้วสูบน้ำออก    ทำแบบนี้  แรงดันน้ำจะลดลงครับ  เคยทำที่บ้านตัวเองแล้ว แต่ไม่อยากจ่ายค่าไฟ ก็เลยเลิก หลักการนี้เหมือนสนามบินสุวรรณภูมิมั้ยล่ะครับ  มีคันดินรอบ ต่อมาเป็นคลองรอบ การที่แรงดันน้ำใต้ดินจะทำให้สนามบินแตกร้าว ผมจึงคิดว่าเป็นไปยากมาก ๆ ที่น้ำจะท่วมสุวรรณภูมิครับ เพราะเค้าออกแบบรับมือกับเรื่องนี้ไว้ดีแล้ว

           -        รูปต่อไป เป็นการป้องกันระดับน้ำใต้ดิน อย่างดี สำหรับผุ้มีทุนถึง (ผมคัดลอกมาจาก http://hostedweb.cfaes.ohio-state.edu/usdasdru/WRSIS/watertablemgtoptions.htm ) จริง ๆ ท่อที่เห็น ก็ใช้กับระบบร่องสวนก็ได้นะครับ  วิธีนี้ไม่ได้แนะนำให้คนปกติทำนะครับ เพราะมันเหมาะกับสถานที่สำคัญและเงินถึง (555 หมู่บ้านของผมก็ทำวิธีนี้ ขนาดเงินไม่ค่อยจะถึงชึ่นชมจริงๆ)  ด้านนอกหมู่บ้านน้ำท่วมสูงเป็นเมตร ในบ้านยังใช้ส้วมได้ กดน้ำยังลงอยู่เลย       อธิบายเรื่องในหมู่บ้าน มีระบบคลอง และระบบน้ำเสีย   หัวหน้าหมู่บ้านก็สูบน้ำจากระบบน้ำเสียออกไปนอกคันกันน้ำหมู่บ้าน (หมู่บ้านเก่งสุดยอด แต่ตัวผมออกนอกหมู่บ้านเป็นเดือนแล้ว เพราะปอดแหกกลัวเขื่อนคันดินพัง)
          -         เรื่องคันดิน กระสอบทราย   มันจะอยู่ทนหรือเปล่า จริงๆ พวกเราวิศวกรโยธาได้เรียนแล้วล่ะครับ ดินเหนียวกันน้ำได้   ทรายกันน้ำไม่ได้    ทรายใส่กระสอบกันน้ำได้ น้ำหนักดี  ดินเหนียวโดนน้ำนานๆ ก็เสียวอยู่   ส่วนกระสอบทรายถ้ากระสอบไม่ดีมันอาจจะเปื่อยและพังในที่สุด ทรายมันก็จะไหลไปตามน้ำ ถ้าจะให้แนะนำในเรื่องการทำคันดินต้องวิเคราะห์เสถียรภาพของคันดินก่อน    เอาเป็นว่าเพื่อนๆครับ slope ของคันดินต้องไม่น้อยกว่า 1:1 นะครับ แต่มีหลายคนแนะนำ 1:3 (เช่น สูง 1 ม. ฐานกว้าง 3 ม.) แล้วจะไปหาดินมาพอไหม  ถ้าหาได้ก็ทำไป  หาไม่ได้ก็ 1:1 ครับ

rebound hammer

http://eng.swu.ac.th/research/articles/54_02/No.6.pdf

เป็นบทความที่เขียนขึ้นสำหรับ ผู้ที่เคยใช้เครื่องมือ rebound hammer แล้ว หรือผู้ที่อยากจะศึกษา