เมื่อธันวาคมปีที่แล้วได้มีโอกาสไปเยี่ยมโรงงานเบียร์แห่งหนึ่ง
พอกลับมาก็เลยได้เขียนเรื่อง
"เก็บตกจากโรงเบียร์"
(ดู
Memoir
ปีที่
๕ ฉบับที่ ๕๕๑ วันเสาร์ที่
๒๒ ธันวาคม ๒๕๕๕)
บังเอิญเดือนนี้ได้มีโอกาสไปเยี่ยมชมงานก่อสร้างอาคาร
ก็เลยถือโอกาสถ่ายรูปและเขียนเรื่อง
"เก็บตกจากงานก่อสร้างอาคาร"
มาเล่าสู่กันฟัง
ผู้เขียนเองก็ไม่ใช่วิศวกรโยธาหรือช่างก่อสร้าง
ดังนั้นงานนี้จะไม่เขียนถึงเรื่องทางเทคนิคใด
ๆ
แต่จะขอเขียนสำหรับให้คนที่พอมีความรู้พื้นฐานวิทยาศาสตร์อยู่บ้างพอทำความเข้าใจและรู้จักศัพท์งานก่อสร้างบางตัวบ้าง
เผื่อมีโอกาสต้องไปประสบกับงานดังกล่าว
จะได้พอรู้บ้างว่าช่างเหล่านั้นเขาพูดถึงอะไรกันอยู่
๑.
เหล็กเส้น
(round
bar - RB) กับเหล็กข้ออ้อย
(deformed
bar - DB)
คอนกรีตเป็นวัสดุที่รับแรงกดอัดได้ดี
แต่รับแรงดึงได้แย่มากเมื่อเทียบกับความสามารถในการรับแรงกดอัดของมัน
การเพิ่มความสามารถในการรับแรงดึงของคอนกรีตทำได้ด้วยการเสริมเหล็กเส้นในโครงสร้างคอนกรีตนั้น
เหล็กเส้นที่เห็นใช้กันนั้นมีอยู่สองแบบ
แบบแรกเป็นแบบผิวเรียบ
(ภาษาอังกฤษเรียกว่า
round
bar หรือบางทีในแบบจะย่อว่า
RB)
หรือเหล็กเส้นกลม
อีกแบบเป็นแบบผิวไม่เรียบ
(ภาษาอังกฤษเรียกว่า
deformed
bar หรือย่อว่า
DB)
ที่คนไทยเรียกว่า
"เหล็กข้ออ้อย"
หน้าตาทั้งสองแบบเป็นอย่างไรก็ดูเอาเองในรูปที่
๑ ข้างล่าง
รูปที่
๑ เหล็กเส้นที่ใช้ทำเสาเข็มหล่อของบ้านผม
รูปนี้ถ่ายเก็บเอาไว้ ๓
ปีแล้ว ที่เห็นเป็นเส้นนอนยาวผิวไม่เรียบคือเหล้กข้ออ้อย
ส่วนเส้นที่นำมาพันรอบเหล็กข้ออ้อยและมีคอนกรีตห่วงกลมล้อมอยู่คือเหล็กเส้นกลม
คอนกรีตห่วงกลมที่ร้อยเอาไว้นั้นก็เพื่อกันไม่ให้เหล็กเส้นไปติดผนังแม่แบบที่ใช้หล่อคอนกรีต
ตัวแกนเหล็กเองจะได้ตั้งอยู่ตรงกลางแม่แบบ
ผิวที่ไม่เรียบของเหล็กข้ออ้อยทำให้เหล็กข้ออ้อยนั้นยึดกับคอนกรีตได้ดีกว่าเหล็กเส้น
ดังนั้นในงานที่ต้องการความมั่นใจในด้านความแข็งแรงโครงสร้าง
จึงนิยมใช้เหล็กข้ออ้อยมากกว่าเหล็กเส้น
งานขนาดกลางและขนาดใหญ่จะใช้เหล็กข้ออ้อยมากกว่าเหล็กเส้นกลม
ที่ผมเคยเห็นในงานก่อสร้างที่ทำเสาหรือคาน
ถ้าเป็นเหล็กเส้นเล็ก ๆ
ก็มักจะใช้เหล็กเส้นกลม
แต่ถ้าเป็นเหล็กเส้นใหญ่มักจะใช้เหล็กข้ออ้อย
2.
เหล็กคอม้า
(bent
up bar) เหล็กปลอก
(stirrup)
เวลาที่คานรับน้ำหนักนั้น
(ซึ่งมักจะลงตั้งฉากกับแนวแกนยาวของคาน)
บริเวณตอนกลางของคานจะเกิดการแอ่นตัว
(รูปที่
๒ บน)
ทำให้ส่วนด้านบนของคานนั้นรับแรงกดอัด
ในขณะที่ส่วนด้านล่างของคานนั้นรับแรงดึง
(เมื่อพิจารณาแรงในแนวแกนยาวของคาน)
ถ้าเป็นคานคอนกรีต
ส่วนด้านบนที่รับแรงกดอัดนั้นมักไม่มีปัญหาใด
เพราะคอนกรีตรับแรงกดได้ดีอยู่แล้ว
ที่เป็นปัญหามากกว่าเห็นจะได้แก่ส่วนด้านล่างที่ต้องรับแรงดึง
เพราคอนกรีตรับแรงดึงได้ไม่ดี
การเพิ่มความสามารถในการรับแรงดึงของคอนกรีตทำได้ด้วยการเสริมเหล็กเส้นเข้าไปในบริเวณที่รับแรงดึง
ทำให้ได้คอนกรีตที่เรียกว่าคอนกรีตเสริมแรง
(reinforce
concrete) กล่าวคือตรงไหนต้องรับแรงดึงมากก็ใส่เหล็กเส้นเข้าไป
โครงสร้างที่รับแรงดึงไม่ได้มีเฉพาะคาน
พื้นถนนคอนกรีตก็เช่นเดียวกัน
เวลาที่มีน้ำหนักตัวแผ่นคอนกรีตที่ทำพื้นถนนก็มีสิทธิแอ่นตัว
ด้านล่างของแผ่นคอนกรีต
(ที่วางสัมผัสพื้น)
จะรับแรงดึงในขณะที่ด้านบน
(ด้านผิวถนน)
จะรับแรงกด
วิธีการที่ทำกันเพื่อช่วยให้แผ่นคอนกรีตรับแรงดึงได้ดีก็ด้วยการเสริมเหล็กเส้น
ดังนั้นเวลาที่เขาทำถนนคอนกรีตเราจึงมักจะเห็นเขาวางตะแกรงเหล็กเส้นเป็นแผ่นไว้ใกล้พื้น
ไม่ได้อยู่ใกล้ผิวถนน
จากนั้นจึงค่อยเทคอนกรีต
รูปที่
๒ (บน)
คานคอนกรีตที่เมื่อวางนอนแล้วเป็นแนวเส้นตรงนั้น
เมื่อรับแรงกดบริเวณตอนกลางจะทำให้คานแอ่นตัว
(ล่าง)
แต่ถ้าทำการอัดแรง
(จะเป็น
pre
tension หรือ
post
tension ก็ตาม)
ทำให้คานแอ่นตัวขึ้นบนก่อน
(ทำให้ด้านบนรับแรงดึง
ด้านล่างรับแรงกด
เมื่อพิจารณาแรงในแนวแกนยาวของคาน)
พอมีน้ำหนักมากดตรงกลางคานก็จะกลับมาอยู่ในแนวตรง
ด้านบนก็จะไม่รับแรงดึง
ด้านล่างก็จะไม่รับแรงกด
หรืออีกวิธีการหนึ่งคือทำการอัดแรง
กล่าวคือถ้าเป็นคานก็จะทำการใส่แรงอัดเข้าตามแนวแกนโดยอยู่ทางด้านล่างของคาน
คานก็จะแอ่นตัวขึ้นบน (รูปที่
๒ ล่าง)
ทำให้ส่วนล่างของคานรับแรงอัด
ส่วนบนของคานแรงดึง
พอมีน้ำหนักกดลงตั้งฉากกันแนวแกนกลาง
ก็จะเกิดแรงดึงขึ้นที่ส่วนบน
ซึ่งจะไปหักล้างกับแรงอัดที่ทำไว้ก่อน
ในขณะเดียวกันก็จะเกิดแรงดึงขึ้นที่ส่วนล่างของคาน
ซึ่งก็จะไปหักล้างกับแรงกดที่มีอยู่ก่อนหน้า
การอัดแรงนี้มีทั้งทำก่อนหล่อคอนกรีตที่เรียกว่า
pre
tensioning และทำหลังหล่อคอนกรีตแล้วที่เรียกว่า
post
tensioning
วิธีการหนึ่งที่ทำให้บริเวณด้านล่างของคานรับแรงดึงได้ดีขึ้นก็คือการเสริมเหล็กที่ภาษาช่างเรียกว่า
"เหล็กคอม้า"
คือแทนที่จะพาดเหล็กเส้นเป็นเส้นตรงยาวตลอดความยาวคาน
ก็จะทำการดัดเหล็กให้คดไปมา
โดยบริเวณช่วงหัวเสาเหล็กเส้นดังกล่าวจะอยู่บริเวณด้านบนของคาน
จากนั้นจะดัดให้ลงมาอยู่บริเวณด้านล่างของคานในช่วงเสา
และดัดกลับไปอยู่ด้านบนของคานใหม่เมื่อมาใกล้หัวเสาอีกต้นหนึ่ง
(ดูตัวอย่างที่เป็นเส้นสีเขียวรูปที่
๓ ล่าง)
การผูกเหล็กคอม้านี้แต่ก่อนเห็นกระทำกันเป็นประจำ
แต่เดี๋ยวนี้ไม่ค่อยเห็นแล้ว
ผมก็ไม่รู้เหตุผลว่าเพราะอะไร
งานนี้คงต้องให้วิศวกรโยธาตอบเอง
เห็นแต่ไปใช้เหล็กปลอกทำหน้าที่แทน
รูปที่
๓ คานที่วางยาวไปบนเสาหลายต้น
(บน)
ส่วนล่างของคานตรงช่วงระหว่างเสาแลส่วนบนของคานตรงบริเวณหัวเลาจะรับแรงดึง
(ลูกศรสีแดง)
โดยส่วนบนของคานตรงช่วงระหว่างเสาจะรับแรงกด
(ลูกศรสีน้ำเงิน)
วิธีการหนึ่งที่สามารถทำให้บริเวณดังกล่าวของคานรับแรงดึงได้ดีขึ้นทำได้โดยการเสริมเหล็กเส้นเข้าไปบริเวณดังกล่าวที่เรียกว่า
"เหล็กคอม้า"
(bent up bar - เส้นสีเขียวในรูป)
เหล็กปลอก
(stirrup)
ก็คือเหล็กเส้นที่เขาดัดเป็นรูปร่างเดียวกับพื้นที่หน้าตัดของคาน
ถ้าคานมีพื้นที่หน้าตัดสี่เหลี่ยมก็จะดัดเหล็กเส้นให้เป็นรูปสี่เหลี่ยม
เหล็กปลอกนี้ใช้สำหรับยึดเหล็กเส้นที่วางตัวในแนวแกนยาวของคาน
(หรือเสา)
ให้อยู่ในตำแหน่ง
(ดูรูปที่
๔)
ระยะห่างระหว่างเหล็กปลอกก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบ
ถ้าคานไม่ต้องรับแรงกดมาก
(คือไม่คิดว่าจะแอ่นมาก)
ก็อาจวางห่างเป็นระยะเท่า
ๆ กันก็ได้โดยไม่ต้องใส่เหล็กคอม้า
แต่ต้องการความมั่นใจสูงก็จะใส่เหล็กปลอกไว้ถี่
(คือห่างกันไม่มาก)
ตรงช่วงบริเวณใกล้หัวเสา
ส่วนช่วงตรงกลางคานนั้นก็วางห่างกันเป็นระยะเท่า
ๆ กันได้
รูปที่
๔ คานนี้ใช้เหล็กข้ออ้อยรับแรงในแนวแกนยาวของคาน
โดยมีการติดตั้งเหล็กปลอกอยู่ห่างเป็นระยะเท่า
ๆ กัน
ก่อนเทคอนกรีตก็ต้องตีแบบล้อมและหนุนเหล็กเส้นให้อยู่ในแนววางไม่แอ่นดังในรูปก่อน
จากนั้นจึงค่อยเทคอนกรีต
ตอนแรกที่ผมเห็นคานในรูปที่
๔ นั้นผมรู้สึกว่ามันแปลก
ๆ
คือไม่เข้าใจว่าทำไปถึงไปเน้นเหล็กเส้นตรงบริเวณด้านบนของคานซะมากขนาดนั้นในขณะที่ด้านล่างไม่เสริม
ตามความรู้ที่มีนั้นถ้าจำนวนเหล็กเส้นที่อยู่ทางด้านบนของคานเท่ากับด้านล่างของคานก็จะไม่รู้สึกแปลกใจ
เพราะสามารถใช้เหล็กปลอกหรือเพิ่มขนาดของเหล็กเส้นที่วางตัวในแนวยาว
ทำหน้าที่แทนเหล็กคอม้าได้
หรือในกรณีที่จำนวนเหล็กเส้นที่อยู่ทางด้านล่างของคานมีมากกว่าด้านบนก็จะไม่รู้สึกแปลกใจอะไร
เช่นกัน
เพราะด้านล่างของคานมันรับแรงดึงอยู่แล้วเวลาที่มีน้ำหนักกดลงล่างในแนวตั้งฉากกับพื้นที่หน้าตัดคาน
ด้วยความสงสัยก็เลยถามวิศวกรที่คุมงานก่อสร้างอยู่
เขาก็ตอบว่าเขาก็แปลกใจเหมือนกัน
แต่แบบที่วิศวกรต่างชาติของบริษัทผู้รับเหมาหลักออกแบบไว้นั้นมันก็เป็นเช่นนี้
และทางนั้นก็ยืนยันมาว่าแบบถูกต้องแล้ว
รูปที่
๕ คานที่แสดงในรูปที่ ๔
มีเหล็กเส้นอยู่ทางด้านบนถึง
๒ แถว (๘
เส้น)
ในขณะที่ด้านล่างนั้นมีเพียงแถวเดียว
(๔
เส้น)
คานตัวนี้ใช้เหล็กข้ออ้อยทำเหล็กปลอกด้วย
๓.
คานฝากและคานยื่น
คานทำหน้าที่รับน้ำหนักจากพื้นส่งต่อไปยังเสา
เพื่อให้เสาส่งต่อน้ำหนักนั้นลงไปยังพื้นดิน
คานปรกติก็จะวิ่งผ่านแนวเสาอยู่แล้ว
โดยอาจอยู่ระหว่างเสาทั้งสองต้น
พาดผ่านเสาหลายต้น
และ/หรือมีส่วนที่โผล่ยื่นเลยตำแหน่งเสาออกไป
ส่วนของคานที่โผล่ยื่นออกเลยเสาไปนั้นเรียกว่า
"คานยื่น"
(cantiliver beam) คานยื่นนี้เวลารับแรงกด
คานจะโค้งลงล่าง
ทำให้ส่วนด้านบนของคานนั้นรับแรงดึงในขณะที่ส่วนด้านล่างของคานรับแรงกด
ในกรณีที่ช่วงเสาห่างกันมากนั้นอาจต้องเพิ่มคานเข้าระหว่างคานที่พาดผ่านเสา
โดยคานที่วางพาดระหว่างคานด้วยกันนี้เรียกว่า
"คานฝาก"
(ดูรูปที่
๖)
สำหรับอาคารที่พื้นอาคารไม่ได้รับน้ำหนักอะไรมากนักก็มักจะทำการหล่อคานก่อน
จากนั้นก็นำพื้นสำเร็จรูปมาวางพาดระหว่างคาน
จากนั้นจึงค่อยเทคอนกรีตทับพื้นสำเร็จรูปอีกที
วิธีการนี้มีข้อดีตรงที่ไม่เปลืองนั่งร้านเวลาเทพื้น
ใช้นั่งร้านเฉพาะเวลาหล่อคาน
แต่สำหรับกรณีที่ต้องการให้พื้นรับน้ำหนักได้มากนั้น
ก็เห็นใช้วิธีผูกเหล็กเส้นของพื้นกับของคานให้เชื่อมติดกัน
จากนั้นก็เทคอนกรีตทั้งส่วนคานและพื้นพร้อมกัน
วิธีนี้จะเปลืองแม่แบบเยอะมากเพราะต้องรองรับพื้นทั้งอาคารจนกว่าคอนกรีตที่เทนั้นแข็งตัวพอจะรับน้ำหนักได้
จึงจะสามารถรื้อนั่งร้านออกได้
(รูปที่
๘)
รูปที่
๖ คานตามแนวเส้นประสีเหลืองเป็นคาดที่วางพาดผ่านเสา
ส่วนที่อยู่ในแนวเส้นประสีแดง
(หรือสีเขียว)
นั้นไม่ได้พาดผ่านเสา
คานประเภทหลังนี้เรียก
"คานฝาก"
ส่วนที่โผล่ยื่นออกไปตามเส้นลูกศรสีส้มนั้นคือ
"คานยื่น"
รูปที่
๗ อาคารหลังนี้ออกแบบให้พื้นอาคารต้องรับน้ำหนักค่อนข้างมาก
การทำพื้นจึงใช้วิธีการผูกเหล็กเส้นของพื้นเข้ากับคาน
จากนั้นจึงทำแม่แบบรองรับด้านล่างทั้งพื้นและอาคาร
และเทคอนกรีตทีเดียวเพื่อให้คอนกรีตส่วนคานและส่วนพื้นต่อแนบแน่นเป็นชิ้นเดียวกัน
จะเห็นว่าต้องใช้นั่งร้านจำนวนมากค้ำยันคานและพื้นก่อนเทคอนกรีต
๔.
การต่อเหล็กเสา
ปรกติที่เห็นคือช่วงระยะห่างระหว่างเสานั้นมักจะน้อยกว่าความยาวของเหล็กเส้น
(เหล็กเส้นที่ขายกันมีความยาว
10-12
เมตรต่อเส้น)
ดังนั้นเวลาที่ทำคานนั้นจึงสามารถใช้เหล็กเส้นทั้งเส้นได้โดยไม่ต้องมีการต่อ
แต่ความสูงของอาคารรวมเสาเข็ม
(หรือแม้แต่เสาเข็มเพียงอย่างเดียว)
นั้นมักจะมากกว่าความยาวมาตรฐานของเหล็กเส้นที่ขายกันอยู่ทั่วไป
ดังนั้นเวลาที่ทำเสาจึงมักต้องมีการต่อเหล็กเส้นของเสาให้สูงขึ้นไปเรื่อย
ๆ ตามความสูงของเสา
การต่อเหล็กเส้นของเสานั้นก็อาจใช้เหล็กเส้นใหม่วางให้เหลื่อมซ้อนกับปลายเหล็กเส้นด้านล่าง
แล้วก็ใช้ลวดผูกมัดให้แน่น
หรือนำเหล็กเส้นท่อนสั้น
ๆ มาวางขนานอยู่กับเหล็กเส้นด้านล่างและเหล็กเส้นที่นำมาต่อ
และผูกเหล็กเส้นท่อนสั้น
ๆ นี้เข้ากับเหล็กเส้นที่อยู่ด้านล่างและเหล็กเส้นที่นำมาต่อ
(รูปที่
๘)
รูปที่
๘ การต่อเหล็กเส้นของเสา
เส้นสีเขียวแทนเหล็กเส้นหลักของเสา
สีแดงคือเหล็กเส้นที่ใช้เชื่อมต่อที่นำมามัดติด
การวางคานให้ได้ระดับนั้นสามารถใช้ระดับน้ำจับได้
แต่ถ้าต้องการวางเสาให้ตั้งตรงนั้นจำเป็นต้องเล็งแนวจากสองทิศทางที่ตั้งฉากกัน
ถ้าเป็นงานก่อสร้างเล็ก ๆ
ช่างก็มักจะใช้ลูกดิ่ง
แต่ถ้าเป็นงานก่อสร้างใหญ่หรือที่มีเสาเรียงกันเป็นแถวก็มักจะใช้กล้องสำรวจเล็ง
เพราะต้องมั่นใจว่าเสาจะต้องตั้งตรงในแนวดิ่งและวางเรียงแถวเป็นแนวเดียวกันด้วย
ส่วนวิธีการใช้ตลับเมตรนั้นไม่รู้เหมือนกันว่าเป็นอย่างไร
ได้ยินจากวิศวกรไทยที่ทำงานก่อสร้างให้กับบริษัทเกาหลีบ่นเรื่องนี้ให้ฟัง
คือวิศวกรไทยจะใช้กล้องส่องเล็งแนวเสาซึ่งเป็นวิธีปฏิบัติทั่วไปที่บ้านเราใช้กัน
แต่วิศวกรเกาหลีที่คุมงานอีกทีนั้นยืนยันให้ใช้ตลับเมตรตามวิธีของเขา
สำหรับงานก่อสร้างนี้วิศวกรไทยได้สรุปให้ฟังว่า
มาตรฐานเรื่องความปลอดภัยและกฎระเบียบข้อบังคับในการทำงานของเกาหลีนั้นเข้มงวดกว่าของไทย
แต่เทคนิคการทำงานก่อสร้างของเกาหลีนั้นกลับไม่ทัดเทียมเท่า
ฉบับวิชาการปิดท้ายของปีนี้ก็คงเป็นเรื่องนี้
ถ้าจะมีอีกฉบับก่อนสิ้นปี
ก็คงไม่ใช่วิชาการแล้ว