เชื่อว่าหลายคนคงเคยเห็นภาพโครงสร้างคานเหล็ก ที่มีการเจาะรูตรงการ บ้างเป็นรูป 6 เหลี่ยม บ้างเป็นวงกลม เคยสงสัยไหมว่ามันคืออะไร ครั้งนี้เรามีคำตอบของเจ้าโครงสร้างซึ่งเรียกว่า Castellated Beam นี้มาฝากกันครับ
แรกเริ่มเดิมทีแล้ว Castellated Beam มีบริษัทผู้รับเหมางานโครงสร้างเหล็กใน สหรัฐอเมริกา ออกแบบใช้งานมาตั้งแต่ ค.ศ. 1910 ต่อมาแนวคิดได้รับการต่อยอดจนสามารถ จัดสิทธิบัตรด้านการออกแบบ ไว้ช่วงปี ค.ศ. 1935 ที่สหราชอาณาจักร แต่ก็ยังไม่ได้มีใช้กันในวงกว้าง
ซึ่งในช่วงปี 1940s ยุโรปได้เข้าสู่ภาวะสงคราม ทรัพยากร โลหะ และวัตถุที่จะนำไปใช้ผลิต เหล็กในงานก่อสร้างในยุโรป ขาดแคลนลงเป็นอย่างมาก เพราะวัตถุดิบเหล่านี้ ได้ถูกนำไปใช้ในการสร้าง อาวุธ ยุทโธปกรณ์ ทางการทหาร เพื่อใช้สงคราม ทำให้ผู้ออกแบบ และผู้รับเหมา กลับมาเห็นถึงความสำคัญในการใช้ Castellated Beamเนื่องจากมีคุณสมบัติในการรับแรงที่ใกล้เคียง กับคานเหล็กรูปพรรณปกติ และสามารถลดปริมาณการใช้วัสดุได้อีกด้วย
แต่ในช่วงเวลาเดียวกัน ก็ยังไม่เป็นที่แพร่หลายมากนักในภูมิภาคอื่นๆของโลกมากนัก ในแง่ของการผลิตแล้วคานเหล็กรูปพรรณปกตินั้นทำได้ง่ายกว่าการทำ Castellated Beam โดยเฉพาะในสหรัฐอเมริกา ยังมีวัตถุดิบในการผลิตเหล็กรูปพรรณอยู่มาก จึงไม่มีความจำเป็นจะต้องนำ Castellated Beam มาใช้
จนกระทั่งเทคโนโลยีด้านการก่อสร้างถูกพัฒนาขึ้นมาอย่างต่อเนื่อง ระบบการตัด เชื่อม ประกอบโครงสร้างเหล็ก ด้วยแขนกล และหุ่นยนต์ อัตโนมัติ มีมากขึ้นเรื่อยๆ ทำให้ผลิต Castellated Beam ง่ายขึ้น ใช้เวลาน้อยลง และคุ้มค่าต่อการใช้งานมากขึ้น จึงเริ่มเป็นที่แพรหลายขึ้นในสหรัฐอเมริกา ในช่วง ค.ศ. 1990 จนแพร่หลายมาในแถบเอเชีย และมาถึงเมืองไทยในปัจจุบัน
Source: AISC DESIGN GUIDE 31 : CASTELLATED AND CELLULAR BEAM DESIGN (CHAPTER 1 INTRODUCTION 1.1 HISTORY)
Castellated Beam & Cellular Beam มีกี่ประเภท
คือคานเหล็กรูปพรรณที่มีช่องเปิดในแผ่นเอว เป็นช่องเปิดรูปหกเหลี่ยม (Hexagonal Opening / Castellated Beam) หรือเป็นช่องเปิดรูปวงกลม (Circular Openings/Cellular Beam) ตลอดความยาวของคาน เกิดจากการตัดคานเหล็กบริเวณเอวให้เป็นแนวเหลี่ยมหรือโค้ง ตามแต่ลักษณะของช่องเปิด แล้วทำการเชื่อมต่อกันใหม่ที่บริเวณเอว โดยเว้นระยะให้เกิดช่องเปิดระหว่างเอวคาน เพื่อใช้ประโยชน์จากความลึกของหน้าตัดที่เพิ่มมากขึ้น ช่วยให้ความสามารถในการรับน้ำหนักของคานเพิ่มขึ้นด้วย
Castellated Beam & Cellular Beam มักจะนิยมนำไปใช้ในงานโครงสร้างเหล็ก ที่ต้องการลดต้นทุนในการซื้อเหล็กรูปพรรณแบบปกติมาใช้ทำเป็น เสา คาน และโครงหลังคา ของอาคาร เพราะการออกแบบใช้งานโครงสร้างเหล็ก Castellated Beam & Cellular Beam ปริมาณน้ำหนักของตัวอาคารเหล็กจะน้อยกว่า การออกแบบใช้งานเหล็กรูปพรรณแบบปกติประมาณ 20 % อีกทั้งยังช่วยให้ค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องจากการทำงานโครงสร้าง Castellated Beam & Cellular Beam อาทิเช่น ค่าแรงตัด เจาะ ดัดโค้ง เชื่อมประกอบ โครงสร้าง ค่าทำสีกันสนิม ค่าขนส่ง ลดลงตามน้ำหนักเหล็กในโครงการที่มีใช้น้อยลงด้วย