วัสดุเหล็ก และ งานโครงสร้างเหล็ก

วัสดุเหล็ก และ งานโครงสร้างเหล็ก

 

ณ ปัจจุบัน โครงสร้างที่ใช้ในการก่อสร้างอาคารหรือบ้านที่เป็นที่นิยมในประเทศไทยนั้น จะสามารถแบ่งงานประเภทโครงสร้างได้เป็น 2 โครงสร้างหลักๆคือ โครงสร้างเหล็ก และ โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยที่เป็นที่นิยมในกลุ่มช่างในประเทศไทยและที่เห็นได้ทั่วไปจะเป็น โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก ด้วยเหตุผลที่ว่าเป็นโครงสร้างที่มีต้นทุนในการก่อสร้างที่ถูกกว่า โครงสร้างที่มีการใช้เหล็กล้วนๆ นอกจากนี้เนื่องจากการใช้โครงสร้างเหล็กล้วนต้องมีเครื่องมือในการเชื่อมหรือยึดเหล็กเข้าด้วยกันอย่างมีระบบซึ่งมีต้นทุนในการลงทุนสูงกว่าโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กทำให้มีผู้รับเหมาที่รับงานโครงสร้างเหล็กในท้องตลาดจำนวนและสัดส่วนที่น้อยกว่า ด้วยเหตุผลดังกล่าวโครงสร้างเหล็กล้วนจึงยังไม่เป็นที่นิยมมากนัก นอกจากนี้ต้นเหตุที่ประเทศไทยมีความชำนาญในการก่อสร้างด้วยโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กยังมีผลเนื่องมาจากในอดีตประเทศไทยไม่สามารถผลิตเหล็กรูปได้ในประเทศจึงจำเป็นต้องนำเข้าเหล็กมาจากต่างประเทศซึ่งทำให้ต้นทุนสูงและมีความยุ่งยากในการจัดการ แต่ในช่วงประมาณปี พ.ศ. 2538 นั้นเริ่มมีนักลงทุนที่มองเห็นโอกาสทางด้านธุรกิจและลงทุนสร้างโรงงานผลิตเหล็กรูปแบบต่างๆในภายในประเทศซึ่งก่อให้เกิดต้นทุนที่จับต้องได้ จึงส่งผลทำให้ตั้งแต่ตอนนั้นมาโครงสร้างเหล็กก็เริ่มเข้ามาเป็นที่นิยมในประเทศไทยของเรา และ เหล็กรูปพรรณจึงมีบทบาทมากขึ้นในวงการก่อสร้างของประเทศไทย

โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก

เมื่อเปรียบเทียบโครงสร้างเหล็ก กับ โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กนั้นมีการใช้งานวัสดุประเภทเหล็กเหมือนกันเพียงแต่เป็นการใช้งานวัสดุกลุ่มเหล็กเส้นเป็นหลัก โดยหน้าที่หลักของเหล็กเส้นคือการเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นให้กับคอนกรีตสำเร็จที่ใช้กับกับตัวโครงสร้างของอาคารอาทิเช่น เสา คาน พื้น และอื่นๆ 

เหล็กเส้น

• เหล็กเส้นกลม (RB)
• เหล็กข้ออ้อย (DB)

โครงสร้างเหล็ก

ในอีกขณะหนึ่งโครงสร้างเหล็กล้วน หรือ โครงสร้างเหล็กรูปพรรณนั้นจะแตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง เพราะเป็นการนำเหล็กรูปพรรณรีดร้อน ทั้งเหล็ก แป๊ป เหล็กกล่อง เหล็กตัวซี เหล็กเอชบีม เหล็กไอบีม และอื่นๆมาประกอบกันในการทำ เสา คาน และหลังคา โดยข้อดีของการใช้โครงสร้างที่เป็นเหล็กทั้งหมดนั้นคือความยืดหยุ่นและความแข็งแรงสูง รวมถึงวิธีการก่อสร้างที่เป็นงานแห้งไม่ต้องรอให้คอนกรีตมีการเซ็ทตัว นอกจากนี้ยังเป็นรูปแบบโครงสร้างที่ต้องใช้เครื่องมือในการเชื่อมต่อและยึดติดเหล็กเข้าด้วยกันเป็นหลักรวมถึงน้ำหนักที่เบาจึงทำให้ผลงานที่ออกมามีความเนี๊ยบและคมชัดมากกว่าโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กทั่วๆไป

โดยเหล็กที่ใช้ในงานโครงสร้างเหล็กนั้นสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กรูปพรรณรีดร้อน และ เหล็กรูปพรรณรีดเย็น ได้แก่ 

 

เหล็กรูปพรรณรีดร้อน 

• เหล็กไอบีม (I – beam) 
• เหล็กเอชบีม (H – beam)
• เหล็กรางน้ำ (Channel)
• เหล็กฉาก (Angle)
• เหล็กทีบีม (T - beam) หรือ คัทบีม (Cut beam)
• เหล็กไวด์แฟรงค์

เหล็กรูปพรรณรีดเย็น

• เหล็กกล่อง (Steel square pipes)
• เหล็กตัวซี (Light lip channel)
• เหล็กท่อกลม
• เหล็กฉากพับ (Cold formed channel)

โดยการใช้งานของเหล็กในงานแต่ละโครงสร้างเหล็กนั้นแตกต่างกันไปตามการใช้งาน ซึ่งสามารถจำแนกออกมาได้ดังนี้

เหล็กรูปพรรณที่ใช้ในงานโครงสร้างเหล็ก

 

โครงสร้างเหล็ก ในงานหลังคา 

• เหล็กรางน้ำ ในการทำแปหลังคา เชิงชายหลังคา
• เหล็กคัทบีม ในการทำส่วนของโครงถัก
• เหล็กตัวซี  ในการทำส่วนแปหลังคา
• เหล็กกล่อง เหล็กท่อกลม ในงานโครงสร้างส่วนอื่นๆของหลังคา 

โครงสร้างเหล็กในงานเสา และ คาน

• เหล็กเอชบีม และ เหล็กไอบีม

(Tips : สำหรับการใช้เหล็กสำหรับงานโครงสร้างอาคาร และ โครงสร้างเหล็กนั้น ส่วนใหญ่จะนิยมใช้เหล็กเอชบีมมากกว่าเนื่องจากคุณสมบัติของเหล็กเอชบีมนั้นมีความหนาที่คงที่ และมีความตรงเรียบทำให้สามารถรับแรงได้อย่างดี ในขณะเดียวกันเหล็กไอบีมนั้นมักจะใช้ในงานโครงสร้างอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ หรือใช้ในการทำเครน จึงทำให้เหล็กไอบีมมีราคาที่สูงมากกว่าเหล็กเอชบีม )

โครงสร้างเหล็ก ในงานพื้น

• เหล็กคัทบีม ในงานคานโครงสร้างรองรับพื้นอาคาร และ โครงสร้างกันสาด
• เหล็กกล่อง ในงานโครงสร้างพื้น

โครงสร้างเหล็ก ในงานผนัง 

• เหล็กกล่อง 
• เหล็กกัลวาไนซ์ 

โดยในการวางโครงสร้างเหล็ก จำเป็นที่จะต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญในการวางโครงสร้าง โดยต้องคำนึงทั้งขนาด หน้าตัด ความหนา และน้ำหนัก เพราะสิ่งเหล่านี้จะมีผลต่อระยะการติดตั้งเหล็กรูปพรรณเหล่านี้ จะต้องผ่านการคำนวณจากผู้เชี่ยวชาญเท่านั้น แต่นอกจากผู้เชี่ยวชาญแล้ว คุณภาพ มาตรฐานของเหล็กเอง ก็เป็นอีกเรื่องหนึ่งที่ต้องได้รับการใส่ใจ โดยจำเป็นที่จะต้องใช้เหล็กที่ได้ มาตรฐาน มอก. เพื่อให้ได้บ้านที่มีคุณภาพ และ ความปลอดภัย

มาตรฐานของเหล็กรูปพรรณในงานก่อสร้างโครงสร้างเหล็ก

 

มาตรฐาน เหล็กรูปพรรณรีดร้อน จะมีทั้งหมด 7 ชั้นคุณภาพ คือ SM400 SM490 SM520 SM570 SS400 SS490 และ SS540 แบ่งตามรูปภาคตัดออกเป็น 5 แบบ ส่วนขนาดและความหนา ความยาว ต้องเป็นไปตาม มอก. 1227 – 2539 

สำหรับ มาตรฐาน เหล็กรูปพรรณรีดเย็น จะมีชั้นคุณภาพ 1 ชั้นคุณภาพ คือ SSC400 แบ่งตามรูปภาคตัดออกเป็น 5 แบบ โดยจะต้องมีคุณสมบัติเป็นไปตาม มอก. 1228 – 2549

ระบบเชื่อมประกอบเหล็กของโครงสร้างเหล็ก

 

นอกจากนี้ในการนำเหล็กโครงสร้างมาประกอบกันมีอยู่ 2 ระบบ ได้แก่ ระบบสลักเกลียว และ ระบบเชื่อมด้วยไฟฟ้า โดยทั้ง 2 ระบบจำเป็นที่จะต้องมีการทาสีป้องกันสนิมเคลือบอีกชั้น

• ระบบสลักเกลียว เป็นการตัดเหล็กรูปตัวไอเป็นท่อน      ที่มีขนาดตามแบบของเสา และ คาน เจาะรูสำหรับยึดสกรูเอาไว้      โดยจะติดตั้งเข้ากับเหล็กเสาก่อน      จึงจะยึดกับคานและเข้ากับบ่าเหล็กฉากด้วยการร้อยน้อตสกรู      และควรจะหันหางเกลียวออกด้านนอก 
• ระบบเชื่อมด้วยไฟฟ้า ควรเชื่อมโดยมีแนวเชื่อมกว้างอย่างน้อย 6 มิลลิเมตร      และจำเป็นที่จะต้องใช้ผู้ที่มีความชำนญในการทำงาน 

นอกจากนี้ยังมีการทำโครงสร้างต่างๆเพิ่มเติมเข้ามาเช่น สามารถนำเหล็กหน้าตัดต่างประเภทกันมาประกอบกันเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างได้ ทั้งยังสามารถใช้คอนกรีตเพื่อเพิ่มคุณสมบัติในการป้องกันไฟด้วย

ความพิเศษของ โครงสร้างเหล็ก

 

ทุกวันนี้ภัยธรรมชาติเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องทั่วโลก ทั้งน้ำท่วม พายุ รวมไปถึงแผ่นดินไหว ถึงแม้ในประเทศไทยจะไม่ได้เกิดแผ่นดินไหวให้เราได้เห็นบ่อยนัก แต่ก็ไม่สามารถที่วางใจได้ 100% เพราะยังมีปรากฏการณ์เหล่านี้มีให้พบเห็นอยู่บ้างในช่วงหลายๆปีที่ผ่านมา ปรากฏการณ์เหล่านี้ทำให้ได้มีการสนับสนุนเรื่องการออกแบบอาคารด้วยการใช้โครงสร้างเหล็กที่สามารถลดภัยพิบัติจากแผ่นดินไหวได้ ยกตัวอย่างเช่นเอาคารที่มีความสูง 2 ชั้น ควรใช้ระบบรับแรงสั่นสะเทือนเป็น โครงแกงแนงเยื้องศูนย์ (Eccentric Braced Frame) ซึ่งเป็นระบบโครงสร้างเหล็กที่ใช้เหล็กไวด์แฟลงค์ เชื่อมกับเสา และ คานในลักษณะสามเหลี่ยมเยื้องศูนย์ หรือ ปลายเสาค้ำเหล็กไวด์แฟลงค์ไม่บรรจบกันที่จุดกึ่งกลางคาน ซึ่งเป็นโครงสร้างที่สามารถอยู่ได้ในระยะยาว

มาถึงตรงนี้เชื่อว่าหลายๆท่านคงจะเริ่มหันมาสนใจบ้านโครงสร้างเหล็กกันบ้างแล้ว เพราะเป็นลักษณะโครงสร้างที่มีความแข็งแรง และ ยืดหยุ่นมากกว่า เมื่อเทียบกับโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก หรือโครงสร้างชนิดอื่น 

แต่ถึงแม้ความพิเศษของโครงสร้างเหล็กจะมีข้อดีในเรื่องของความยืดหยุ่นและเป็นโครงสร้างที่สามารถรับแรงดึงได้สูง แต่ในความพิเศษนี้ก็ยังมีข้อเสียอยู่บ้าง เนื่องจากโครงสร้างเหล็กเป็นโครงสร้างที่มีจุดอ่อนคือเรื่องความร้อนเนื่องมากจากคุณสมบัติเฉพาะของวัสดุประเภทเหล็กจึงทำให้โครงสร้างเหล็กนั้นมีความทนต่อเหตุการณ์เพลิงไหม้น้อยกว่าโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก ถ้าหากว่าโครงสร้างเหล็กเจอความร้อนมากๆจะส่งผลเหล็กเกิดการอ่อนตัวและทำให้อาคาร หรือ บ้านทรุดตัวลงได้ แต่ในจุดนี้โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กจะสามารถทนทานกับความร้อนได้มากกว่า แต่ว่าก็ไม่ได้แปลว่าโครงสร้างเหล็กจะไม่มีกลไกในการป้องกันเรื่องความร้อนเลยซะทีเดียว ผู้ผลิตฉนวนได้มีการผลิตโฟมฉนวนและวัสดุทนไฟมาประยุกร์ใช้กับโครงสร้างเหล็กอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทนความร้อนของวัสดุเหล็ก

โดยสรุปโครงสร้างแต่ละชนิดไม่ว่าจะโครงสร้างเหล็ก หรือ โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก ต่างก็มีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกันออกไป โดยทุกท่านสามารถเข้าไปอ่านเกี่ยวกับ การเปรียบเทียบโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก และ โครงสร้างเหล็ก ได้ที่นี่

เพื่อที่จะเป็นตัวช่วยในการตัดสินใจของทุกท่าน