Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
ไม้ก่อสร้างและเกณฑ์การออกแบบ - Coggle Diagram
ไม้ก่อสร้างและเกณฑ์การออกแบบ
การเลือกใช้ไม้สำหรับงานก่อสร้าง
การทำให้ไม้ทนไฟ (Fire-Retardant Preservative) ทำโดยการทาหรืออัดน้ำยาด้วยยาป้องกันรักษาเนื้อไม้ชนิดที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันไฟ
ควรคำนึงถึงคุณสมบัติดังนี้
ตำหนิตามธรรมชาติ เช่น ตาไม้ กระพี้ รอยเคาะหรือแตก
ความยากง่ายต่อการทำงาน เช่น เลื่อย ไส และตกแต่ง
ความทนทานต่อดินฟ้าอากาศและต่อแมลง เช่น มอด ปลวก หรือเชื้อรา
การยืดหรือหดตัว และไม่บิดห่อตัว
กำลังแข็งแรง ทนทาน เหมาะแก่การที่จะนำไปใช้เพื่องานนั้นๆ
ความสวยงามทั้งลวดลายและสี
การรักษาเนื้อไม้ (Wood Preservation
แบ่งออกเป็น
แบบให้ซึมผ่านเข้าเนื้อไม้ตามธรรมชาติ (non-pressure process) ทำโดยการทาเนื้อไม้ด้วยแปรง พ่น หรือนำไปจุ่มหรือแช่ลงในน้ำยา แต่วิธีนี้ได้ผลน้อยเพราะน้ำยาเคมีจะซึมแทรกเข้าเนื้อไม้เฉพาะบริเวณผิวไม้เท่านั้น
แบบใช้ความดัน (pressure process) เพื่ออัดน้ำยาเข้าไปในเนื้อไม้ วิธีนี้ต้องมีเครื่อง มือและอุปกรณ์ เป็นวิธีการป้องกันแมลงและเชื้อราได้ดีกว่าแบบแรก
ยาป้องกันและรักษาเนื้อไม้
พวกน้ำมันและเกลือเคมีละลายในน้ำมัน พวกนี้ไม่เหมาะสำหรับใช้ในการก่อสร้างที่อยู่อาศัย หรือสำนักงาน เพราะทำให้ไม้มีสี สกปรก มีกลิ่นฉุน อีกทั้งไม่สามารถจะทาสีเพื่อเคลือบตกแต่งผิวไม้ได้
พวกเกลือเคมีละลายในน้ำ ซึ่งปกตินิยมใช้ชนิดที่ละลายออกไปจากไม้ได้ ยากแม้ว่าจะถูกฝนชะหรือแช่อยู่ในน้ำก็ตาม เหมาะสำหรับใช้ในการก่อสร้างที่ อยู่อาศัย หรือสำนักงาน เพราะเป็นยาที่ไม่มีกลิ่น ไม่สกปรก อีกทั้งสามารถทาสีและน้ำมันชักเงาได้ดี
หน่วยแรงที่ยอมให้สำหรับไม้ก่อสร้าง
(Allowable Stress : F)
ค่าของหน่วยแรงที่ยอมให้ (F) ที่สำคัญสำหรับใช้ในการออกแบบโครงสร้างไม้ ซึ่งได้แก่ หน่วยแรงดัด หน่วยแรงดึงขนานเสี้ยน หน่วยแรงเฉือนตามเสี้ยน หน่วยแรงอัดขนานเสี้ยน และ หน่วยแรงอัดตั้งฉากเสี้ยน หาได้จากการหารค่าของหน่วยแรง (ประลัย) สูงสุดนั้นๆ ที่ได้มาจากการทดสอบหากลสมบัติของไม้ด้วยส่วนความปลอดภัย (factor of safety) ที่เหมาะสม
การปรับค่าหน่วยแรงที่ยอมให้ ค่าของหน่วยแรงที่ยอมให้ตามที่กำหนดในตาราง เป็นค่าของไม้ที่รับน้ำหนัก บรรทุกตามปกติและใช้งานในที่ร่มแห้งตลอดเวลา ดังนั้น เมื่อจะคำนวณออกแบบเพื่อนำไม้ไปใช้ งานในสภาวะอื่น จะต้องปรับลดหรือเพิ่มค่า ต่างๆของหน่วยแรงที่ยอมให้ที่กำหนดในตาราง
การแปรรูปไม้
การเลื่อยขนาน (rift-cut หรือ quartersawed) เป็นการเลื่อยผ่าขนานกับแกนของลำ ต้นและมีระนาบค่อนข้างขนานกับเส้นรัศมี ไม้แปรรูปที่ได้จะมีด้านกว้างขนานกับเส้นรัศมี ซึ่งมัก เรียกว่าไม้ผ่าสี่ (quartersawn board) แต่การแปรรูปลักษณะนี้จะทำได้เฉพาะส่วนที่อยู่ใกล้ๆกับใจไม้ ไม้ที่เลื่อยแบบขนานจะมีการหดตัวและขยายตัวทางกว้างน้อย มีการบิดตัวน้อย มีการสึกหรอเท่ากันอย่างสม่ำเสมอ เหมาะสำหรับทำเป็นไม้ก่อสร้าง
การเลื่อยสัมผัส (slash-cut หรือ slashsawed) เป็นการเลื่อยผ่าขนานกับแกนของลำ ต้นแต่ระนาบของการเลื่อยค่อนข้างตั้งฉากกับเส้นรัศมี ซึ่งมักเรียกว่าไม้ผ่าแบบ ธรรมดา (plainsawn board) ไม้ที่เลื่อยแบบสัมผัสจะมีการหดตัวและขยายตัวมากกว่า เสียหายง่ายในการทำให้ไม้ แห้ง แต่มีราคาถูกกว่าเพราะเสียค่าแรงน้อยกว่าและเหลือเศษไม้น้อยกว่า เหมาะสำหรับนำมาใช้ตกแต่งทำเป็นเครื่องเรือนภายในบ้าน
บทนำ
ส่วนของหลังคา
สะพานรับจันทัน (bridge) เป็นคานไม้ที่ช่วยแบ่งรับน้ำหนักตอนกลางของจันทันพราง และจันทันใหญ่ กันไม่ให้จันทันหย่อนกลางหรือบิดตัว ตั้งอยู่บนตุ๊กตากับขอคัด
ขอคัด (collar beam) เป็นไม้ขวางที่รองรับอกไก่หรือสะพานรับจันทัน ยึดติดกับจันทันใหญ่
อกไก่ (ridge) เป็นคานไม้ที่รองรับจันทันพรางและจันทันใหญ่ในระบบโครงจันทัน ตั้งอยู่ บนทั้งกับขอคัด เป็นไม้ส่วนที่ทำให้เกิดเป็นสันหลังคาขึ้น
ตั้ง (king post) เป็นไม้เสาตรงกลางของโครงจั่วที่ตั้งรองรับอกไก่และอยู่บนขื่อ ช่วยทำ ให้โครงหลังคามีรูปทรงเป็นจั่ว
ตะเฆ่
ตะเฆ่สัน (hip rafter) เป็นตัวโครงจั่วของหลังคาทรงปั้นหยาที่เอียงลาดสี่ทาง ทำหน้าที่รับน้ำหนักจากระแนงหรือแปเช่นเดียวกับจันทันใหญ่ ปลายบนพาดอยู่บนอกไก่ ส่วน ปลายล่างพาดอยู่บนหัวเสา การวางมีลักษณะทแยง
ตะเฆ่ราง (valley rafter) เป็นไม้จันทันที่เชื่อมต่อตรงมุมหักของหลังคาให้กลาย เป็นรูปมุมฉาก ทำหน้าที่คล้ายจันทันใหญ่ และทำหน้าที่เป็นไม้รองรางน้ำด้วย
ตุ๊กตา (queen post) เป็นไม้เสาทำหน้าที่คล้ายดั่ง ช่วยถ่ายน้ำหนักจากจันทันลงสู่ขอ ขนาดของตุ๊กตาที่ใช้
จันทัน
จันทันใหญ่ หรือ จันทันเอก (principle rafter) เป็นตัวโครงจั่วหลังคา ทำหน้าที่ รับน้ำหนักจากระแนงหรือแป ปลายบนอาจพาดอยู่บนอกไก่ ส่วนปลายล่างอาจพาดอยู่บนหัว เสาและประกบติดกับตัวขอให้เป็นรูปสามเหลี่ยม
จันทันพราง (Common rafter) เป็นไม้ส่วนหนึ่งของโครงจั่ว อยู่ระหว่างจันทัน เอกทั้งสอง ทำหน้าที่ช่วยจันทันเอกรับน้ำหนักจากระแนงหรือแปเมื่อจันทันเอกมีระยะห่างเกินไป ปลายบนพาดอยู่บนอกไก่ ส่วนปลายล่างพาดอยู่บนอะเส
ค้ำยัน (strut) เป็นไม้ค้ำยันส่วนกลางของจันทันใหญ่ให้มีกำลังมากขึ้น ทำหน้าที่รับ น้ำหนักจากจันทันและถ่ายไปให้ชื่อ
แป (purlin) ทำหน้าที่เช่นเดียวกับไม้ระแนง แต่รองรับสังกะสี หรือกระเบื้องมุงหลังคา แผ่นใหญ่ ตีติดอยู่บนจันกันเป็นระยะๆ
ชื่อ (tie beam) เป็นคานไม้ที่ยึดโครงจั่วให้เป็นรูปสามเหลี่ยม และช่วยกันมิให้เสารวน เข้าหากัน
สะพานหนู หรือ ตะพานหนู (tilting piece) เป็นไม้รองรับชายหรือหางกระเบื้องเพื่อ กันไม่ให้ตก
อะเส (girt) เป็นคานไม้ที่ใช้ยึดหัวเสาเพื่อกันเสาโย้ ทำหน้าที่รับน้ำหนักจากจันทัน พรางและถ่ายไปยังหัวเสา
ระแนง (roof batter) เป็นไม้ที่รองรับกระเบื้องมุงหลังคาแผ่นเล็ก
ส่วนของพื้น
คานไม้ (beam) เป็นไม้ที่รองรับน้ำหนักบรรทุกจากตงไม้ ผนังไม้ ปลายทั้งสองข้างวาง อยู่บนเสาไม้หรือผนังกำแพง ทำหน้าที่ถ่ายน้ำหนักต่อไปให้กับเสาหรือผนังที่รองรับ และยังทำ หน้าที่ยึดเสามิให้เซทำให้อาคารทรงตัวเป็นรูปเหลี่ยมอยู่ได้
ดงไม้ (floor joist) เป็นไม้ที่รองรับพื้น ทำหน้าที่รับและถ่ายน้ำหนักจากพื้นไม้ให้กับคานหรือผนังที่รองรับ ตงไม้เป็นส่วนโครงสร้างไม้ที่รับโมเมนต์ดัดซึ่งกระทำรอบแกนหลัก
เสาไม้ (post หรือ column) ทำหน้าที่รับน้ำหนักจากโครงหลังคา น้ำหนักจากระบบพื้น และถ่ายทอดให้กับฐานราก
พื้นไม้ หรือ ไม้กระดาน (floor plank) วางอยู่เหนือตงไม้ ทำหน้าที่ถ่ายน้ำหนักบรรทุก ต่างๆที่อยู่บนพื้นให้กับตงไม้
น้ำหนักบรรทุกในโครงอาคาร
น้ำหนักบรรทุกจร (Live Load) ประกอบด้วยน้ำหนักบรรทุกจรที่กระทำในแนวดิ่ง น้ำหนักบรรทุกจรที่กระทำทางด้านข้างของอาคาร
น้ำหนักบรรทุกกระแทก
L = ช่วงความยาวของส่วนโครงสร้าง หน่วยเป็น ฟุต
I = ค่าที่เพิ่มขึ้นจากน้ำหนักบรรทุกจรเนื่องจากแรงกระแทก
เกิดจากน้ำหนักบรรทุกจรที่กระแทกหรือกระทำต่อส่วนโครง สร้างอย่างทันทีทันใด ในการคำนวณออกแบบให้เพิ่มค่าน้ำหนักบรรทุกจรนั้นอีกตามจำนวน เปอร์เซ็นต์ที่กําหนด คือ
I = (50/(L+125))*100 % แต่ไม่เกิน 30 %
น้ำหนักบรรทุกคงที่ (Dead Load) เป็นน้ำหนักของส่วนโครงสร้างเองที่ประกอบรวม เป็นโครงอาคาร ขึ้นกับขนาดและชนิดของวัสดุที่ใช้
หลักเกณฑ์การออกแบบโครงสร้างไม้
การออกแบบโครงสร้างไม้ เป็นการคำนวณเพื่อเลือกใช้ชนิดและขนาดของไม้แปรรูปที่ เหมาะสมซึ่งมีอยู่แล้ว หรือพิจารณานำรูปตัดขนาดต่างๆของไม้แปรรูปที่มีอยู่แล้วมาประกอบร่วม กัน (built-up section) เป็นไม้ประกอบหรือไม้ประกับ เพื่อให้สามารถต้านทานต่อแรงหรือ น้ำหนักบรรทุกที่กระทำได้อย่างปลอดภัย ไม่เป็นอันตรายต่อชีวิตและทรัพย์สิน
มาตรฐานหรือข้อบัญญัติ (Specifications) ได้แก่ มาตรฐาน NDS (National Design Specification for Wood Construction) โดย National Forest Products Association (NFPA) ของสหรัฐอเมริกา ส่วนมาตรฐานกำหนดของ ประเทศไทยคือ มาตรฐานอาคารไม้ ของ ว.ส.ท. (วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย) ซึ่งใน ปัจจุบันกำหนดให้คำนวณออกแบบโครงสร้างไม้โดยใช้หน่วยแรงที่ยอมให้ (Allowable Stress Design : ASD)
ไม้ประกับ
(Gluled-laminated Timber หรือ Glulam)
กาวสังเคราะห์ที่ใช้เป็นชนิดไม่ละลายน้ำและให้แรงยึดเหนี่ยวสูง คือ melamine formaldehyde, phenol-formaldehyde และ resorcinol-formaldehyde
การต่อไม้ให้ยาวขึ้นเพื่อไปอัดเป็นไม้ประกับ
ต่อชน (butt joint) โดยนำปลายที่ตั้งฉากกันมาชนกัน แบบนี้ให้ความแข็งแรงน้อย
ต่อทำมุม (scarf joint) อาจเป็นแบบธรรมดาหรือทำแบบคล้ายตาขอ โดยให้มีมุมเอียงอย่างน้อย 1 : 12 (ถ้ามุมเอียง 1 : 20 จะให้ความแข็งแรงสูงถึง 95% ของไม้จริง) การต่อทำมุมไม่ประหยัดเพราะเสียเศษไม้มากเกินไป
ต่อแบบนิ้วมือ (finger joint) ซึ่งคล้ายกับเอานิ้วมือสองข้างมาประสานกัน แบบนี้นิยม มากกว่าเพราะเสียเศษไม้น้อยมากแต่จะเหมาะสำหรับทำเป็นอุตสาหกรรม
การประกับไม้ทำได้ 2 แบบ คือ ประกับทางนอน ซึ่งคล้ายกับการนำไม้กระดานมาวาง เรียงซ้อนกันขึ้นไป แบบนี้เป็นที่นิยมมากเพราะสามารถประกับได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกแบบ หนึ่งคือ ประกับทางตั้ง ซึ่งคล้ายกับการนำไม้กระดานมาวางเรียงชิดติดกัน แบบนี้ต้องใช้อุปกรณ์ ยึดไม้ช่วย
ข้อดี
แข็งแรงกว่าไม้จริง
มีขนาดและรูปร่างไม่จำกัด และไม่จำกัดขนาดของไม้ที่จะใช้
สามารถควบคุมปริมาณความชื้นในไม่ได้
มีความทนไฟมากขึ้น
สามารถเลือกใช้ชนิดของไม้ให้เหมาะสมกับแรงที่กระทำได้
ขนาดของไม้แปรรูป
ขนาดเดิม (nominal size) หรือขนาดที่ “ใช้เรียก" คือขนาดของไม้ที่ยังไม่ได้ไส เป็นขนาดที่รวมทั้งส่วนที่หายไป เนื่องจากคลองเลื่อยในขณะที่เลื่อยด้วย ดังนั้น จึงมีขนาดเล็กกว่าขนาด “ใช้เรียก” เสมอ
ขนาด "แต่งไสเรียบร้อยแล้ว” (dressed size) เป็นขนาดมาตรฐานที่กำหนดว่า ไม้ ขนาดที่ “แต่งไสเรียบร้อยแล้ว” จะเล็กกว่าไม้ขนาดที่ “ใช้เรียก” ได้ไม่เกินเท่าใด
ขั้นตอนของการออกแบบ
3.เลือกวิธีการคำนวณออกแบบโครงสร้างซึ่งในที่นี้ใช้วิธี ASD ที่ออกแบบโดยใช้หน่วย แรงที่ยอมให้ (allowable stress)
4.เลือกชนิดของไม้ให้เหมาะสมกับสภาวะแวดล้อมและการใช้งาน
2.ศึกษารูปตั้ง รูปตัดและรูปแปลนชั้นต่างๆ โดยละเอียดและรอบคอบ เขียนรูปแปลน ทางโครงสร้างของชั้นต่างๆ เพื่อจะได้มองเห็นว่า แต่ละส่วนของโครงสร้างควรมีลักษณะของที่ รองรับแบบใด ช่วงยาวเท่าใด และจะถ่ายทอดน้ำหนักบรรทุกต่อไปได้อย่างไร
5.วิเคราะห์ส่วนของโครงสร้าง หาแรงและโมเมนต์ที่ส่วนโครงสร้างนั้นต้องรับหรือต้าน ทาน โดยต้องไม่ลืมน้ำหนักของส่วนโครงสร้างเอง
1.ศึกษาประเภทของโครงสร้าง เพื่อทราบว่าต้อง ออกแบบโครงสร้างนั้นให้รับน้ำหนักบรรทุกจรอย่างน้อยเท่าไรตามข้อบัญญัติที่กำหนด
6.ออกแบบโครงสร้างส่วนนั้นเพื่อให้รับแรงและโมเมนต์ที่หาได้จากขั้นตอนที่ 5
ออกแบบรอยต่อต่างๆ ตามที่กล่าวในบทที่ 6 ให้ตรงตามสมมุติฐานที่ได้กำหนดขึ้น และเขียนแบบแสดงรายละเอียดสำหรับนำไปคิดราคาและดำเนินการก่อสร้าง
ชั้นคุณภาพของไม้แปรรูป
ไม้แปรรูปที่นำมาใช้ในการก่อสร้างต้องเป็นไม้ดี ได้รับการฝั่งหรืออบแห้ง มีปริมาณ ความชื้นไม่เกินกว่าร้อยละ 20 ปราศจากตัวมอด มีหน้าเรียบ เลื่อยได้เหลี่ยม ได้ฉาก ขนาดแตก ต่างเนื่องจากการแปรรูปมีได้เล็กน้อย เมื่อไสแล้วจะต้องไม่เล็กกว่ามาตรฐานของขนาด "แต่งไส เรียบร้อยแล้ว”
กรมป่าไม้แบ่งไม้ก่อสร้างออกเป็น 4 ชั้นคุณภาพตามขนาดและชนิดของตำหนิ โดยกำหนดมาตรฐาน สำหรับไม้ก่อสร้างชั้น 2 ไว้เป็นเกณฑ์เพื่อใช้เปรียบเทียบไม้ก่อสร้างชั้นคุณภาพอื่น
ไม้ก่อสร้างชั้น 1 ยอมให้มีตำหนิได้เพียงครึ่งหนึ่งของไม้ก่อสร้างชั้น 2 แต่ไม่ยอมให้มีตา หลุด ตาผุ และมุมของเสี้ยนขวางต้องไม่ชันกว่า 1 ใน 20 กับขอบไม้ทางยาว
ไม้ก่อสร้างชั้น 2
ตาไม้ ขนาดของตาไม้ให้ถือค่าเฉลี่ยของเส้นผ่าศูนย์กลางที่กว้างที่สุดและแคบที่สุด ผลบวกของเส้นผ่าศูนย์กลางของตาทั้งหมดที่อยู่ในช่วง 1/4 ของความยาวคาน ต้องไม่เกินขนาด ความกว้างของไม้ที่มีตานั้นและขนาดสูงสุดของตาต้องไม่เกินกว่าที่กำหนด
กระพี้ ยอมให้มีได้สำหรับการก่อสร้างชั่วคราว ถ้าเป็นสิ่งก่อสร้างถาวรจะต้องมีเนื้อที่ บนไม้ทั้ง 4 หน้าไม่เกิน 15% หรือต้องอาบน้ำยากันก่อนใช้
รอยแตก ร้าว ความกว้างของรอยแตก ร้าว วัดที่ปลายไม้ตามแนวดิ่ง ยอมให้มีได้ไม่ เกินกว่าที่กำหนด
เสี้ยนขวาง มุมของเสี้ยนขวางต้องไม่ชันกว่า 1 ใน 15 กับแนวขอบไม้ทางยาว
ไม้ก่อสร้างชั้น 3 มีตำหนิได้ถึงหนึ่งเท่าครึ่งของไม้ก่อสร้างชั้น 2 และมุมของเสี้ยนขวาง ยอมให้มันได้ถึง 1 ใน 12 กับขอบไม้ทางยาว
ไม้ด้อยคุณภาพ ไม้ที่มีคุณภาพต่ำกว่าไม้ก่อสร้างชั้น 3 ถือเป็นไม้ด้อยคุณภาพเหมาะ สำหรับสิ่งก่อสร้างชั่วคราว