Page 186 - Demo
P. 186
บทที่ 5
การออกแบบฐานรากเสาเข็ม (PILES FOUNDATIONS)
5.1 บทนํา(Introduction)
เสาเข็มเป็นโครงสร้างที่ทําจากเหล็ก คอนกรีต หรือไม้ซุง ถูกใช้เป็นฐานรากของอาคาร ฐานรากเสาเข็ม เป็นฐานรากที่อยู่ลึกและมีราคาสูงกว่าฐานรากตื้น ถึงแม้จะมีราคาสูงแต่การใช้เสาเข็มก็เป็นสิ่งจําเป็น เพื่อรับประกันความปลอดภัยของโครงสร้างVesic (1977)ได้อธิบายถึงการเลือกใช้ฐานรากเสาเข็ม แทนฐานรากตื้นดังนี้
1. ดินชั้นบนเป็นดินอ่อนที่เกิดการทรุดตัวได้สูงและมีความสามารถในการรับน้ําหนักบรรทุกได้น้อย หรือไม่สามารถรับน้ําหนักบรรทุกได้เลย ดังนั้นน้ําหนักที่กระทําจะต้องถ่ายลงที่ชั้นดินแข็งที่อยู่ ด้านล่าง ดังแสดงในรูปที่ 5.1 ถ้าระดับความลึกของชั้นดินแข็งอยู่ลึกมาก กําลังรับน้ําหนักบรรทุก ของเสาเข็มจะมาจากแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างดินกับผิวเสาเข็ม (รูปที่ 5.1ข)
2. เมื่อมีแรงกระทําในแนวนอน(รูปที่5.1ค)ฐานรากเสาเข็มจะมีโมเมนต์เกิดขึ้นที่หัวเสาในขณะเดียวกัน ก็ยังรับแรงในแนวดิ่งที่ถ่ายมาจากโครงสร้างส่วนบน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะใช้ในการออกแบบ โครงสร้างกันดินและฐานรากของโครงสร้างสูงที่ถูกลมแรงหรือแรงแผ่นดินไหว
3. ในหลายกรณีมีการก่อสร้างในบริเวณที่ดินที่มีปัญหา (Problematic Soil) เช่น ดินเหนียวบวมตัว (Expensive Clay) และดินยุบตัว (Collapsible Soil) และชั้นดินที่มีปัญหานี้อาจมีความหนามาก ดังนั้นหากใช้ฐานรากตื้นในสถานการณ์เช่นนี้โครงสร้างอาจได้รับความเสียหายอย่างมาก อย่างไรก็ ตามฐานรากเสาเข็มอาจถูกพิจารณาว่าเป็นทางเลือก โดยทําการออกแบบให้เสาเข็มมีความยาวเกิน กว่าชั้นดินที่มีปัญหา ให้ปลายเสาเข็มวางอยู่บนชั้นดินที่มีเสถียรภาพ (รูปที่ 5.1ง)
4. ฐานรากของโครงสร้างบางอย่างเช่นเสาส่งสัญญาณ,แท่นขุดเจาะนอกชายฝั่ง,และฐานรากปูพรม ที่น้ําใต้ดินจะถูกยกระดับขึ้น ทําให้เสาเข็มเหล่านี้ต้องต้านทานแรงดันน้ํา (Uplift Pressure) หรือ เสาเข็มทําหน้าที่รับแรงดึง เช่น เสาเข็มสมอในการทดสอบเสาเข็ม (Pile Load Test) (รูปที่ 5.1จ)
5. สะพานและกําแพงกั้นน้ํามักจะสร้างบนฐานรากเสาเข็มเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียความสามารถใน การแบกที่ฐานรากตื้นอาจประสบเพราะดินการกร่อนที่พื้นผิวดิน (รูปที่ 5.1ฉ)
ประเภทของเสาเข็มถูกจําแนกตามวิธีการก่อสร้างแบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม ได้แก่เสาเข็มที่ทําให้ดินเกิดการ เคลื่อนที่ทางด้านข้าง (Displacement Piles) เช่น เสาเข็มตอก (Driven Pile) และเสาเข็มที่ไม่ทําให้ดิน เกิดการเคลื่อนที่ทางด้านข้าง (Non-displacement Piles) เช่น เสาเข็มเจาะ (Bored Pile)
เสาเข็มตอก (Driven Pile) เป็นการแทนที่ดินด้วยเสาเข็มทําให้ดินรอบๆ เสาเข็มเกิดการเคลื่อนตัว หากจําแนกชนิดของเสาเข็มตอกตามโครงสร้างของเสาเข็มอาจแบ่งออกเป็น 4 ประเภท ได้แก่ (ก) เสาเข็มเหล็ก (ข) เสาเข็มคอนกรีต (ค) เสาเข็มไม้ และ (ง) เสาเข็มผสม (Composite Piles)
