โครงสร้างเหล็ก

โครงสร้างเหล็กในการก่อสร้าง

 

ณ ปัจจุบัน ในการก่อสร้างอาคารหรือบ้านที่เป็นที่นิยมในประเทศไทยนั้น จะสามารถแบ่งงานโครงสร้างได้เป็น 2 โครงสร้างหลักๆคือ โครงสร้างเหล็ก และ โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก ซึ่งสำหรับโครงสร้างที่ช่างมักนิยมใช้คือ โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก เนื่องจากมีราคาที่ถูกกว่า โครงสร้างเหล็กล้วนๆ ทั้งยังหาบริษัท หรือผู้รับเหมายากกว่า เนื่องจากโครงสร้างเหล็กล้วนยังไม่เป็นที่นิยมมากนัก เนื่องจากในอดีตประเทศไทยไม่สามารถผลิตเหล็กได้ในประเทศจึงจำเป็นต้องนำเข้าเหล็กมาจากต่างประเทศ จากนั้นช่วงประมาณปี พ.ศ. 2538 จึงเริ่มมีผู้สนใจลงทุนอยากจะผลิตเหล็กในประเทศ ทำให้ตั้งแต่ตอนนั้นเหล็กก็เริ่มเข้ามาเป็นที่นิยมใน และ สนใจในโครงสร้างเหล็กรูปพรรณมากขึ้น

เมื่อเปรียบเทียบโครงสร้างเหล็ก กับ โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กที่เน้นการใช้งานเหล็กเส้นเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นให้กับตัวโครงสร้าง โครงสร้างเหล็กล้วน หรือ โครงสร้างเหล็กรูปพรรณนั้นจะแตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิงเลย เพราะในส่วนของโครงสร้างเหล็กจะใช้งานในส่วนของเหล็กรูปพรรณรีดร้อนอย่าง เหล็กไอบีม เหล็กเอชบีม เป็นต้น

โดยเหล็กสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กรูปพรรณรีดร้อน และ เหล็กรูปพรรณรีดเย็น ได้แก่ 

 

เหล็กรูปพรรณรีดร้อน 

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

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 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 ทั้งขนาด หน้าตัด ระยะการติดตั้ง 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 ด้วยสภาวะและมลพิษต่างๆ ส่งผลให้โลกเกิดการแปรปรวนเป็นอย่างมาก ทั้งน้ำท่วม พายุ รวมไปถึงแผ่นดินไหว ถึงแม้ในประเทศไทยจะไม่ได้เกิดแผ่นดินไหวบ่อยนัก แต่ก็ยังมีให้พบเจอบ้างและได้มีการออกแบบโครงสร้างเหล็กที่สามารถลดภัยพิบัติจากแผ่นดินไหวได้ โดยเป็นอาคารเรียนสูง 2 ชั้น ใช้ระบบรับแรงสั่นสะเทือนเป็น โครงแกงแนงเยื้องศูนย์ (Eccentric Braced Frame) ซึ่งเป็นระบบโครงสร้างเหล็กที่ใช้เหล็กไวด์แฟลงค์ เชื่อมกับเสา และ คานในลักษณะสามเหลี่ยมเยื้องศูนย์ หรือ ปลายเสาค้ำเหล็กไวด์แฟลงค์ไม่บรรจบกันที่จุดกึ่งกลางคาน ซึ่งเป็นโครงสร้างที่สามารถอยู่ได้ในระยะยาว

อยากที่เราทราบกันดีว่าเหล็กเป็นวัสดุที่สามารถรับแรงสั่นสะเทือนได้สูงมากกว่าโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก การใช้ โครงสร้างเหล็ก ในการนำมาทำเป็นโครงสร้างเพื่อป้องกันแผ่นดินไหว หรือโครงสร้างที่นำมาป้องกันแรงสั่นสะเทือนจึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจไม่น้อยเลยทีเดียว 

มาถึงตรงนี้เชื่อว่าหลายๆท่านคงจะเริ่มหันมาสนใจบ้านโครงสร้างเหล็กกันบ้างแล้ว เพราะเป็นลักษณะโครงสร้างที่มีความแข็งแรง และ ยืดหยุ่นมากกว่า เมื่อเทียบกับโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก หรือโครงสร้างชนิดอื่น 

แต่ถึงแม้ความพิเศษของโครงสร้างเหล็กจะมีข้อดีในเรื่องของความยืดหยุ่นและเป็นโครงสร้างที่สามารถรับแรงดึงได้สูง แต่ในความพิเศษนี้ก็ยังมีข้อเสียอยู่บ้าง เนื่องจากโครงสร้างเหล็กเป็นโครงสร้างที่ไม่ค่อยทนต่อเหตุการณ์เพลิงไหม้เท่าไหร่ หรือหมายถึงว่าไม่ค่อยทนทานต่อความร้อน ถ้าหากว่าโครงสร้างเหล็กเจอความร้อนมากๆจะส่งผลเหล็กเกิดการอ่อนตัวและทำให้อาคาร หรือ บ้านทรุดตัวลงได้ แต่ในจุดนี้โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กจะสามารถทนทานกับความร้อนได้มากกว่า

ทั้งนี้โครงสร้างแต่ละชนิดไม่ว่าจะโครงสร้างเหล็ก หรือ โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก ต่างก็มีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกันออกไป โดยทุกท่านสามารถเข้าไปอ่านเกี่ยวกับ การเปรียบเทียบโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก และ โครงสร้างเหล็ก ได้ที่นี่

เพื่อที่จะเป็นตัวช่วยในการตัดสินใจของทุกท่าน