รอยต่อเหล็กสำคัญของโครงสร้างหลังคา ในงานโครงสร้างเหล็ก

ส่วนสุดท้ายที่จะทำให้การออกแบบอาคารโครงสร้างเหล็กเสร็จสมบูรณ์ คือส่วนของโครงสร้างหลังคา ซึ่งการที่เราจะก่อสร้างส่วนหลังคาให้สอดคล้องกับรูปแบบอาคารและรับแรงลม รวมถึงแรงที่มากระทำอย่างแรงดัดและแรงเฉือนได้ดี จะต้องอาศัยการออกแบบและการคำนวณของวิศวกรโครงสร้าง เพื่อให้ส่วนโครงสร้างและรอยต่อของหลังคามีขนาดที่ถูกต้องสามารถรับแรงได้มั่นคง เพราะถ้าหากไม่ออกแบบโครงหลังคาให้ดี โดยเฉพาะรอยต่อตามจุดต่าง ๆ หลังคาอาจพังถล่มลงมาได้  

ในคู่มือ SYS Steel Connection ได้นำเสนอตัวอย่างรอยต่อมาตรฐานของหลังคาของโครงสร้างเหล็กด้วยกัน 2 รูปแบบ

ในหน้าที่ 44 – 49 และหน้า 54 – 55 โดยเน้นในรอยต่อ รอยเชื่อมระหว่างโครงสร้างเพื่อเสริมให้โครงสร้างหลังคามีความแข็งแรงและรับน้ำหนักได้ดีขึ้น นอกจากนี้ผู้ที่สนใจยังสามารถนำรูปแบบหลังคาและรอยต่อที่ต้องการ ทั้งรอยต่อโครงสร้างหลังคาแบบทั่วไป และรอยต่อโครงสร้างในระบบ Truss เพื่อนำไปเป็นตัวอย่างสำหรับปรึกษาวิศวกรโครงสร้างก่อนทำการออกแบบได้ ทำให้ได้โครงสร้างหลังคาที่ตรงจุดและตอบโจทย์การใช้งานมากที่สุด

 

เสริมความแข็งแรงของรอยต่อเสาและหลังคา ด้วย Haunch Joint และ Stiffener

การออกแบบโครงสร้างหลังคาทั่วไป ที่มีเสา จันทันรับกับแปและแผ่นหลังคา จะใช้ Gusset Plate แปะเข้าไประหว่างเสาเหล็กและจันทันเหล็กเพื่อเชื่อมสองชิ้นส่วนนี้ให้ติดกันด้วยการใช้น็อตขัน แต่ด้วยรอยต่อระหว่างเสาและจันทันนี้ต้องรับน้ำหนักและถ่ายน้ำหนักมากกว่าจุดอื่น ๆ เลยจำเป็นที่จะต้องเสริมให้มีความแข็งแรงมากขึ้น ด้วยการเพิ่มเหล็กแผ่นตัดส่วนเอวเป็นรูปสามเหลี่ยมและตัดเหล็กแผ่นมาเสริมเป็นส่วนปีกเพิ่มหรือเรียกว่า “Haunch Joint” เข้าไปใต้รอยต่อของเสาและจันทัน รวมทั้งเพิ่มเหล็กแผ่น Stiffener เข้าไปที่เสาเพื่อเสริมให้โครงสร้างแข็งแรงขึ้น โดยให้วิศวกรโครงสร้างเป็นผู้คำนวณขนาดชิ้นส่วนให้

ภาพตัวอย่างรอยต่อเสาและจันทันแบบทั่วไป ไม่มีชิ้นส่วนเสริม แสดงในหน้า 44 และ 45

 

ภาพตัวอย่างรอยต่อเสาและจันทันแบบเสริม Haunch Joint และ Stiffener แสดงในหน้า 46 และ 47

 

ตัว Haunch Joint นี้ สามารถนำเหล็ก H-BEAM มาตัดครึ่งเป็น Cut-T ทรงสามเหลี่ยม หรือนำเหล็กแผ่นมาประกอบกันให้เป็นรูปทรงและขนาดตามที่ต้องการได้ โดยความหนาของเหล็กสามเหลี่ยมนี้จะต้องมีความหนามากกว่าหรือเท่ากับปีกล่างของจันทันเหล็ก ส่วน Stiffener ที่เสริมเข้าไปที่หัวเสา ต้องมีความหนามากกว่าหรือเท่ากับส่วนปีกของเสาต้นนั้น ๆ เช่น ปีกเสาหนา 12 มม. Stiffener ก็ควรหนา 12 มม. ขึ้นไป เพื่อลดการบิดพลิ้วของโครงสร้างเมื่อมีแรงมาปะทะ 

 

ให้รอยต่อระหว่างจันทันถ่ายแรงได้มากขึ้นด้วย Haunch Joint

นอกจากการออกแบบรอยต่อของเสาและจันทันหลังคาแล้ว จุดสำคัญอีกหนึ่งจุดที่ต้องรับและถ่ายแรงมากเช่นเดียวกันคือส่วนจั่วของจันทันรับหลังคา หรือส่วนที่จันทันจะมาประกบกันตรงกลาง ซึ่งเลือกก่อสร้างแบบปกติคือไม่มีชิ้นส่วนเสริม หรือเลือกก่อสร้างแบบมีชิ้นส่วนเสริมก็ได้ แนะนำว่าหากต้องการให้รอยต่อทำหน้าที่ได้ดี โครงสร้างทุกส่วนแข็งแรงในระยะยาว การเสริมจุด Haunch Joint เข้าไปใต้รอยต่อจันทัน ทำให้ชิ้นส่วนหลังคาแข็งแรงขึ้น โครงสร้างจึงรับแรงอัดและแรงดัดได้ดีมากขึ้น และควรเสริมแผ่นเหล็ก Gusset Plate เข้าไประหว่างชิ้นส่วนด้วยเพื่อให้การประกับกันแน่นขึ้นและรับแรงเฉือนได้ดีขึ้น โดยใช้ทั้งการเชื่อมและการขันประกอบร่วมกัน

 

ภาพตัวอย่างรอยต่อระหว่างจันทันแบบเสริม Haunch Joint แสดงในหน้า 54 และ 55

 

การเสริม Haunch Joint ในโครงสร้างหลังคาแบบทั่วไปเป็นวิธีที่ควรทำ เพราะรอยต่อมีโครงสร้างหลายชิ้นที่เชื่อมประกอบกัน ถ้าเสียหายจะต้องแก้ไขชิ้นส่วนหลายชิ้นและเสียค่าใช้จ่ายมาก ต่างจากการที่ชิ้นส่วนเหล็กชำรุดเพียงท่อนเดียว ซึ่งเราสามารถเปลี่ยนและซ่อมแซมได้ง่ายกว่า ดังนั้นการเสริมให้รอยต่อโครงสร้างแข็งแรงมากขึ้น จะช่วยรักษาให้โครงสร้างภาพรวมคงตัวได้มั่นคงและใช้งานได้นานขึ้นได้ 

 

รอยต่อของโครงหลังคา Truss จากการใช้เหล็ก Angle 

รูปแบบที่สองคือ รอยต่อของโครงหลังคาในระบบ Truss โดยหลังคาแบบนี้มักจะใช้เหล็ก Angle ที่มีขนาดเล็กกว่าเหล็ก H-BEAM มาเชื่อมเข้ากับ Gusset Plate ชิ้นใหญ่ที่เชื่อมเข้ากับหัวเสา ทำหน้าที่ถ่ายแรงเฉือนเป็นหลัก ไม่ค่อยได้ถ่ายแรงดัดมากนัก การออกแบบรอยต่อของโครงหลังคา Truss ตามตัวอย่างในคู่มือจะคล้ายกับการออกแบบรอยต่อของเสาและตอม่อที่เราเคยพูดถึงกันไปแล้ว 

ซึ่งส่วนที่สำคัญเลยคือ จะต้องมีการฝัง J–Bolt ลงไปในเสาคอนกรีตอย่างน้อย 4 จุด ตามแต่ละมุม เพื่อยึดฐาน Gusset Plate เข้ากับเสาให้แน่น ก่อนนำเหล็ก Angle แต่ละชิ้นมาเชื่อมเข้ากับ Gusset Plate ตามแนวและองศาที่คำนวณไว้เรียบร้อยแล้ว และ Gusset Plate นี้จะต้องมีขนาดที่ใหญ่มากพอที่จะรับแรงที่ส่งผ่านมาตามเหล็ก Angle ชิ้นต่าง ๆ ยิ่งโครงสร้างหลังคารับแรงมาก ขนาดการประกับซ้อนกันของเหล็ก Angle และ Gusset Plate รวมถึงขนาดรอยเชื่อมก็จะมากขึ้นตามไปด้วยเพื่อให้รับแรงและถ่ายแรงทั้งหมดได้มั่นคง

 

ภาพตัวอย่างรอยต่อระหว่างเสาและ Gusset Plate ของโครง Truss แสดงในหน้า 48 และ 49

 

ตัวอย่างในคู่มือ SYS Steel Connection นี้เป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบรอยต่อโครงสร้างหลังคาเท่านั้น และเป็นตัวอย่างขั้นต่ำสำหรับนำไปใช้ออกแบบอาคารโครงสร้างเหล็ก ถ้าอาคารที่ต้องการมีขนาดใหญ่ จำเป็นที่จะต้องให้วิศวกรโครงสร้างที่เชี่ยวชาญทำการคำนวณโครงสร้างและรอยต่อที่เหมาะสมให้ เพื่อให้โครงสร้างอาคารแข็งแรง ใช้งานได้นาน หรือจะเลือกใช้บริการเรื่องเหล็กที่ครบวงจรจากทีม Steel Solution by SYS ที่ช่วยให้คำปรึกษา ออกแบบ และจัดทำชิ้นส่วนตามที่สั่งได้อย่างแม่นยำ เพราะเราสามารถช่วยให้อาคารโครงสร้างเหล็กของทุกโครงการมีคุณภาพและรับแรงได้อย่างดีเยี่ยมในทุกชิ้นส่วนได้มากขึ้น

สามารถอ่านรายละเอียดรอยต่อระหว่างโครงสร้างกับโครงสร้างของอาคารโครงสร้างเหล็กเพิ่มเติมได้ที่เว็บไซต์ของ SYS : https://www.syssteel.com หรืออ่านคู่มือ SYS Steel Connection ที่ : https://bit.ly/3YwohiG