เหล็กที่ใช้กับเสาคอนกรีต

ข้อกำหนดเหล็กแกนเสา ตามมาตรฐาน ว.ส.ท.

- พื้นที่หน้าตัดของเหล็กยืนสำหรับเสา ต้องไม่น้อยกว่า 1% และไม่เกิน 8% ของพื้นที่และหน้าตัดของเสาขนาดของเหล็กยืนต้องไม่เล็กกว่า 12มม.

- ช่องว่างระหว่างเหล็กแกนเสาของเสาต้องไม่น้อยกว่า ค่าใดค่าหนึ่งดังนี้ 1 1/2 เท่า (เท่าครึ่ง) ของเส้นผ่าศูนย์กลางเหล็กเสา หรือ 1 1/2 เท่า (เท่าครึ่ง) ของมวลหยาบใหญ่สุด หรือ 4ซม.

- เมื่อต่อเหล็กด้วยวิธีทาบ ความยาวที่ทาบอย่างน้อยที่สุดต้องมีค่าดังต่อไปนี้

สำหรับเหล็กข้ออ้อย ถ้าคอนกรีตที่มีกำลังอัดมากกว่า 200 กก./ตร.ซม. ระยะทาบของเหล็กข้ออ้อยต้องไม่สั้นกว่า 20, 24 และ 30 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของเหล็กที่มีกำลังคราก (Yield Strength) เท่ากับ 3,500 กก./ตร.ซม. ลงไป 4,200 และ 5,200 กก./ตร.ซม. ตามลำดับ และต้องไม่น้อยกว่า 30 ชม. ถ้ากำลังอัดของคอนกรีตมีค่าต่ำกว่า 200 กก./ตร.ซม. ต้องเพิ่มระยะทาบอีกหนึ่งในสามของค่าข้างบนนี้

สำหรับเหล็กเส้นผิวเรียบ ระยะทาบอย่างน้อยต้องเป็นสองเท่าของค่าที่กำหนดไว้ สำหรับเหล็กข้ออ้อย
- อาจใช้การต่อโดยวิธีเชื่อม หรือการต่อยึดปลายแบบอื่นๆ แทนการต่อด้วยวิธีทาบกันได้ และถ้าหากเหล็กเส้นโตกว่า 25มม. แล้ว ควรจะต่อด้วยวิธีเชื่อม หรือการต่อยึดปลายแบบอื่นๆมากกว่า สำหรับเหล็กเสริมที่รับแรงอัดแต่อย่างเดียว อาจถ่ายแรงได้ด้วยการยันของหน้าตัดของปลายทั้งสอง ในลักษณะรวมศูนย์ และยึดด้วยปลอกยึดแบบอื่นๆก็ได้ การต่อโดยวิธีเชื่อมที่ถูกต้อง ต้องให้รอยเชื่อมสามารถรับแรงดึงได้อย่างน้อย ร้อยละ 125 ของกำลังครากของเหล็ก และไม่ควรต่อเหล็กที่ตำแหน่งเดียวกันเกินกว่า 25%

- เมื่อเหล็กเสริมยึดเยื้องกันที่รอยต่อความลาดเอียงของเหล็กส่วนที่ตัดเยื้อง เมื่อเทียบกับแกน ต้องไม่เกิน 1 ต่อ 6

หมายเหตุ โดยปกติ ที่ตำแหน่งใดๆ เหล็กเสริมตามแนวแกนของเสาต้องไม่เกิน 8% ของพื้นที่หน้าตัดของเสา ดังนั้นที่จัดต่อทาบ หากจำนวนเหล็กที่ทาบกันมีจำนวนเท่ากัน และมีจำนวนเกิน 4% ของพื้นที่หน้าตัดของเสาแล้ว เมื่อทาบกัน จะมีจำนวนเกิน 8% ซึ่งเกินที่กว่ามาตรฐาน

การลดปริมาณเหล็กแกนเสา

การกำหนัดให้ขนาดเสาเท่ากันตลอดความสูงอาคาร แต่ลดจำนวนของเหล็กแกนเสาในแต่ละชั้นลง นิยมใช้กับอาคารสูง (Multi-Story Building) ตามมาตรฐาน ว.ส.ท. กำหนดพื้นที่หน้าตัดของเหล็กแกนเสา สำหรับเสา ต้องไม่น้อยกว่า 1% และไม่เกิน 8% ของพื้นที่หน้าตัดของเสา เช่น เสาขนาด 30x30ซม.

พื้นที่หน้าตัดของเหล็กแกนเสาสำหรับเสาที่น้อยที่สุดคือ 30 x 30 x 1/100 = 9 ตร.ซม.
และพื้นทีแกนเหล็กเสามากที่สุด คือ 30 x 30 x 8/100 = 72 ตร.ซม.

นอกจากวิธีการลดจำนวนเหล็กแกนเสาชั้นบนลงแล้ว ถ้าขนาดเสาเท่ากันหมดทุกชั้น สามารถประหยัดราคาแบบหล่อลงได้ เพราะผู้ก่อสร้างจัดเตรียมแบบหล่อเพียงขนาดเดียว โดยเฉพาะหากเลือกใช้แบบหล่อเหล็กที่มีจำนวนการใช้งานซ้ำสูง

หลักการพิจารณา และลดปริมาณแกนเสา และประหยัดค่าใช้จ่ายโดยรวม ทำได้โดยการกำหนดขนาดเสา 4 ทางเลือก ดังนี้
1. ขนาดของเสา หากเพิ่ม-ลด ขนาดจากชั้นสู่ชั้น (Floor by Floor) แบบหล่อเสาจะมีราคาเพิ่มสูงขึ้น หรือ
2. กำหนดขนาดของเสาให้เท่ากันตลอดแล้วลดจำนวนเหล็กแกนเสาลง หรือ
3. เพิ่มกำลังอัดคอนกรีต ให้สูงขึ้น หรือ
4. ผสมผสานทุกๆทางเลือก

เหล็กปลอกเสา

เหล็กปลอกเสาที่รัดรอบแกนเสา แบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด ได้แก่ เหล็กปลอกเดี่ยว (Ties) และเหล็กปลอกเกลียว (Spirals) โดยเหล็กปลอกเกลียวนิยมใช้กับเสารูปร่างกลม จากการทดลองเสาปลอกเดี่ยว และเสาปลอกเกลียว พบว่าเมื่อเสารับน้ำหนักเพิ่มมากขึ้น เสาปลอกเกลียวสามารถรับน้ำหนักมากกว่าเสาปลอกเดี่ยว เนื่องจากเหล็กปลอกเกลียวที่พันโดยรอบ ช่วยต้านการแตกของคอนกรีตภายในมากกว่าเหล็กปลอกเดี่ยว

ตัวอย่างภาพเหล็กปลอกเดี่ยว		ตัวอย่างภาพเหล็กปลอกเดี่ยวขนาดใหญ่		ตัวอย่างภาพเหล็กปลอกเกลียว

ซึ่งระยะห่างของเหล็กปลอก (ในที่นี้เรียกว่าระยะ S) ควรทำตามข้อกำหนดของมาตรฐาน ว.ส.ท. หรือ ASI CODE แต่สำหรับเหล็กปลอกท่อนแรกเหนือฐานรากหรือแผ่นพื้น และท่อนสุดท้าย ใต้แผ่นพื้นหรือแป้นหัวเสาลงมา ควรน้อยกว่าครึ่งของระยะห่างของเหล็กปลอก (S/2) สำหรับเสาต้นที่มีคานพาดผ่าน 4 ทิศ เหล็กปลอกท่อนสุดท้ายต้องห่างจากท้องคานไม่เกิน 3 นิ้ว (7.5 ซม.)

ข้อกำหนดเหล็กปลอกเสา ตามมาตรฐาน ว.ส.ท.

รายละเอียดของเหล็กปลอกเสาควรเป็นเช่นนี้

+ เหล็กปลอกเดี่ยว เหล็กแกนเสาทุกเส้น ต้องมีเหล็กปลอก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เล็กกว่า 6มม. พันโดยรอบ โดยมีระยะเรียงของเหล็กปลอก (S) ไม่ห่างกว่า
A. 16 เท่า ของเส้นผ่านศูนย์กลางของเหล็กแกนเสา หรือ
B. 48 เท่า ของเส้นผ่านศูนย์กลางของเหล็กปลอก หรือ
C. มิติที่เล็กที่สุดของเสานั้น
D. ไม่เกิน 30 ซม.
และต้องจัดให้มุมของเหล็กปลอกยึดเหล็กแกนเสาตามมุมทุกมุม

+ เหล็กปลอกเกลียว ต้องมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เล็กกว่า 6มม. พันต่อเนื่องสม่ำเสมอ ระยะเรียงศูนย์กลางถึงศูนย์กลางของเหล็กปลอกเกลียว (S) ต้องไม่เกิน
A. 1/6 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนคอนกรีต หรือ
B. ไม่ห่างกว่า 7 ซม. หรือ
C. ไม่แคบกว่า 3 ซม. หรือ
D. ไม่แคบกว่า 1 1/2 เท่า (เท่าครึ่ง) ของขนาดมวลรวมหยาบที่ใช้

+ การใส่เหล็กปลอกเกลียว ต้องพันตลอดตั้งแต่ระดับพื้นหรือส่วนบนสุดของฐานรากขึ้นไป ถึงระดับเหล็กเสริมเส้นล่างสุดของชั้นเหนือกว่า เช่น ในแผ่นพื้นในแป้นหัวเสา หรือในคาน ในเสาที่มีหัวเสา ต้องพันเหล็กปลอกเกลียวขึ้นไปจรดถึงระดับที่หัวเสาขยายเส้นผ่านศูนย์กลาง หรือความกว้างโตเป็นสองเท่าของขนาดเสา

+ สำหรับเหล็กปลอกเกลียว หรือเหล็กปลอกเดี่ยว ต้องมีความหนาของคอนกรีตห่อหุ้ม ซึ่งหล่อเป็นเนื้อเดียวกันไม่น้อยกว่า 3 ซม. หรือ 1.5 เท่า ของขนาดมวลใหญ่สุด

+ ในปลอกเสาเดี่ยว ปริมาณของเหล็กที่ทาบกัน ต้องมีอัตราส่วนหน้าตัดของเหล็กต่อคอนกรีตไม่เกิน 0.04 ในความยาว 1 เมตรของเสา ไม่ว่าจะเป็นช่วงใด

ตัวอย่างมาตรฐาน เหล็กปลอกเสา (มาตรฐาน ACI CODE)

ตำแหน่งที่ควรเกี่ยวเหล็กปลอก

จำนวนเหล็กเสา
4 เส้น

6 เส้น

8 เส้น
			B = เหล็กแกนเสาที่มัดรวม เข้าด้วยกัน ต้องไม่เกิน 4 เส้น

10 เส้น
			B = เหล็กแกนเสาที่มัดรวม เข้าด้วยกัน ต้องไม่เกิน 4 เส้น

12 เส้น
		ไม่ต้องผูกเหล็กเสากลาง (กลุ่ม 3 เส้น) เข้ากับเหล็กปลอก หากระยะระหว่างเหล็ก ไม่เกิน 15 ซม.

14 เส้น
	เหล็กปลอกสองชั้นขึ้นไป ต้องใช้เหล็กข้ออ้อยเท่านั้น ขนาดเทียบเท่า #5 DB 0.625 ตร.นิ้ว และระยะ ทาบต้องไม่น้อยกว่า 30 ซม. 18 เส้น มัดรวมเหล็กแกน 2 เส้นที่มุม 22 เส้น มัดรวมเหล็กแกน 3 เส้นที่มุม 24 เส้น มัดรวมเหล็กแกน 4 เส้นที่มุม

16 เส้น
	20 เส้น มัดรวมเหล็กแกน 2 เส้นที่มุม 24 เส้น มัดรวมเหล็กแกน 3 เส้นที่มุม 28 เส้น มัดรวมเหล็กแกน 4 เส้นที่มุม		มัดรวมเหล็กแกน 4 เส้น B= เหล็กแกนเสาที่ มัดรวมเข้าด้วยกัน

18 เส้น
	มัดรวมเหล็กแกน 4 เส้นที่มุม

20 เส้น
	มัดรวมเหล็กแกน 4 เส้นที่มุม