นอกจากรูปแบบของโครงสร้างเหล็กทั่วไปที่เราคุ้นเคยกันดี ยังมีเทคนิคการดีไซน์เหล็กเพื่อให้ได้รูปร่างแปลกตาที่ผู้ออกแบบหลายคนยังไม่ค่อยรู้ ซึ่งเหมาะสำหรับการนำไปประยุกต์ใช้ในการออกแบบชิ้นส่วนของโครงสร้าง (Member) สำหรับอาคารที่ต้องการโชว์เส้นสายสวย ๆ ของเหล็กในรูปลักษณ์ใหม่ ๆ หรือสำหรับโครงการที่นำเทคนิคการออกแบบลักษณะนี้ไปปรับใช้เพื่อให้เกิดความประหยัดสูงสุดอีกด้วย ซึ่งบทความนี้จะขอยกตัวอย่าง 2 ไอเดียการดัดแปลง (Modify) เหล็กง่าย ๆ จากเหล็ก H-beam และ Cut-beam
ประโยชน์จากการดัดแปลง (Modify) โครงสร้างเหล็ก
สำหรับวิศวกรผู้ออกแบบที่มักเลือกใช้โครงสร้างเหล็กเพื่อออกแบบเป็นโรงงานหรืออาคารคลังสินค้า อาจจะยังไม่มีความคุ้นเคยกับหน้าตัดเหล็กที่เรียกว่า tapered section หรือหน้าตัดที่มีความลึกไม่สม่ำเสมอ (non-uniform section) ซึ่งจะมีการออกแบบหน้าตัดตามการรับแรงในแต่ละช่วงของโครงสร้างที่รับน้ำหนักไม่เท่ากัน ให้ในช่วงที่ต้องรับน้ำหนักเยอะกว่ามีความลึกของหน้าตัดมากกว่า เพื่อเชื่อมประกอบโครงสร้างตามแรง (Moment) ที่เกิดขึ้นจริงในแต่ละตำแหน่ง จึงได้โครงสร้างเสาและคานหลังคาที่มีลักษณะเล็ก-ใหญ่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งส่งผลให้เกิดความสวยงามทางสถาปัตยกรรมจากเส้นสายที่ทำให้รูปลักษณ์อาคารดูแปลกตาไปกว่าเดิม โดยสามารถนำเหล็ก H-Beam ปกติมาแปรรูปเพื่อให้ได้โครงสร้างรูปแบบดังกล่าว
การใช้ H-beam ตัดแบบทแยงมุม
เทคนิคแรกในการออกแบบแต่ละ Member ของเสาและคานที่ช่วยให้อาคารดูเบาลอย มีช่วงพาดกว้าง ทำได้โดยการดัดแปลง (Modify) หน้าตัดของเหล็ก H-Beam โดยนำ H-Beam มาตัดทแยงมุมด้านหนึ่งเพื่อให้ Profile ของเหล็กนั้นเล็กลง (Tapered Section) แล้วพลิกสลับด้านเพื่อเชื่อมกลับให้ความลึกของเหล็กสัมพันธ์กับการรับแรงที่เกิดขึ้นจริง ดังนั้นเราจะได้รูปแบบของเสาและคานที่ค่อย ๆ เหล็กลงจากความลึกมากไปหาน้อย ตามการรับแรงจากมากไปหาน้อยตามลำดับ เช่น ส่วนของหลังคาที่ค่อย ๆ มีความเรียวบางมากขึ้นในส่วนของยอดจั่ว
การออกแบบโครงสร้างในรูปแบบนี้ช่วยลดวัสดุเหล็กเพราะทำให้ใช้ปริมาณเหล็กต่อพื้นที่น้อยลง จึงสามารถช่วยลดต้นทุนค่าก่อสร้างลงได้ ไม่เกิดเศษเหล็กเหลือทิ้งและไม่ต้องเสริมเหล็กแผ่น การเชื่อมจะเกิดรอยเชื่อมตรงแนวเดียวทำให้สามารถตรวจสอบคุณภาพได้ง่าย และที่สำคัญคือให้ดีไซน์ที่สวยของโครงสร้างในงาน Interior โดยในการทำงานจริงภายหลังจากสถาปนิกดีไซน์ควรมีการคำนวณและออกแบบโดยละเอียดจากวิศวกร เพื่อให้ช่างตัดตามแบบที่ถูกต้องเพราะมีผลต่อการรับแรงของโครงสร้าง ซึ่งเทคนิคการตัดเหล็กแบบทแยงมุมควรใช้ช่างที่มีความชำนาญในการตัดและเชื่อม เพื่อไม่ให้ชิ้นงานเกิดการโก่ง บิด (defect) ออกมาสวยตรงตามแบบ
การใช้ Cut-beam ร่วมกับเหล็กแผ่นสามเหลี่ยม
อีกวิธีหนึ่งสำหรับการทำหน้าตัดแบบ tapered section โดยการประยุกต์ใช้เหล็ก Cut-Beam มาตรฐานมาเชื่อมติดกับเหล็กแผ่นที่ถูกตัดเป็นทรงสามเหลี่ยม ซึ่งจะเป็นวิธีการเชื่อมที่ใช้แนวการเชื่อมน้อยกว่าการเลือกใช้เป็นเหล็กแผ่น 100% และได้รอยเชื่อมที่แข็งแรงกว่า การเสริมเหล็กแผ่นควรจะเสริมเหล็กที่มีความหนาเท่ากับเหล็ก Cut-Beam และเน้นที่การตัดตรงตามแบบ ซึ่งนอกจาก 2 เทคนิคนี้ยังสามารถใช้วิธีการออกแบบไปประยุกต์เป็นโครงสร้างรูปแบบแปลกตาอื่น ๆ เพื่อความสวยงามทางสถาปัตยกรรม โดยต้องควบคู่กับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อให้โครงสร้างมีประสิทธิภาพในการรับแรงตามมาตรฐาน
ในการดัดแปลงชิ้นงานเหล็ก ควรใช้ช่างที่มีความชำนาญ และทำการตัดและเชื่อมในโรงงานเท่านั้น เพื่อสามารถควบคุมทุกขั้นตอนการทำงานได้อย่างมีคุณภาพ ทั้งการควบคุมความร้อน ระยะเวลาในการตัดและเชื่อม เพราะเหล็กมีโอกาสที่จะบิดตัวหรือโก่งงอได้ ซึ่งสามารถปรึกษาและใช้บริการจาก Steel Solution By SYS ที่มีวิศวกรและทีมช่างผู้เชี่ยวชาญคอยเป็นที่ปรึกษาทุกปัญหาเกี่ยวกับงานเหล็ก