การศึกษาเพื่อพัฒนาหลักการออกแบบฐานรากสำหรับอาคารลอยน้ำที่เหมาะสมในประเทศไทย

บทคัดย่อ

สืบเนื่องจากปัญหาน้ำท่วมใหญ่ในประเทศไทยที่เกิดขึ้นเมื่อปี พ.ศ.๒๕๕๔ และมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ นอกเหนือจากการหลีกเลี่ยงการอยู่อาศัยในที่เสี่ยงภัยแล้ว การศึกษาเพื่อพัฒนาหลักการออกแบบฐานรากสำหรับอาคารลอยน้ำ โดยที่อาคารสามารถตั้งอยู่บนฐานที่พื้นดินกรณีน้ำลด และยังสามารถลอยบนน้ำได้อย่างปลอดภัยเมื่อน้ำท่วม จึงเป็นทางออกที่ดีในการปรับตัวให้สามารถอยู่กับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงในปัจจุบันและอนาคตได้ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ วิเคราะห์ความต้องการของผู้อยู่อาศัยในอาคารลอยน้ำ ประเมิน น้ำหนักอาคาร หน้าตัดลำน้ำ ชั้นดินฐานราก วิเคราะห์เสถียรภาพของลาดชันตลิ่ง วิเคราะห์หน่วยแรง การเปลี่ยนรูป และโมเมนต์ ที่เกิดในส่วนต่างๆของฐานราก ออกแบบและเสนอแนะหลักการออกแบบฐานรากสำหรับอาคารลอยน้ำที่เหมาะสมในประเทศไทย การศึกษาพบความต้องการอาคารลอยน้ำที่มีฟังชั่นการใช้งานเหมืออาคารบนบก มีความแข็งแรงปลอดภัย ในขณะที่ยังคงรูปแบบวัฒนธรรมการอยู่อาศัยบนน้ำไว้ และทุ่นลอยต้องคงทน น้ำหนักอาคารลอยน้ำ ประกอบด้วย น้ำหนักบรรทุกคงที่ น้ำหนักบรรทุกจร และ น้ำหนักอื่นกระทำต่อโครงสร้างที่เกิดจากสิ่งแวดล้อมรอบๆโครงสร้าง การสำรวจชั้นดินเพื่อรวบรวมข้อมูลสำหรับออกแบบโดยการเจาะสำรวจลึก 30.45 เมตร ด้วยวิธีฉีดล้างพร้อมกับทดสอบคุณสมบัติชั้นดินโดยวิธีตอกทะลวงแบบมาตรฐาน (ASTM D1586) และทดสอบในห้องปฏิบัติการ พบว่าชั้นดินฐานรากแบ่งออกเป็น 6 ชั้น ผลการวิเคราะห์เสถียรภาพลาดตลิ่งก่อนและหลังการขุดลอกลำน้ำมีความปลอดภัยอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้คือ 2.5 – 3.0 น้ำหนักคงที่ของอาคารเท่ากับ 620 กิโลกรัมต่อตารางเมตร นำหนักจร 300 กิโลกรัมต่อตารางเมตร พบว่าทุ่นควรสูง 1.50 เมตร เพื่อให้มีแรงลอยตัวของทุ่นเพียงพอพยุงอาคารบนน้ำ กรณีน้ำลดควรใช้ฐานรากเสาเข็มชนิดเสาเข็มตอก ปลายเสาเข็มควรวางไว้ในชั้นทรายปนดินตะกอนแน่น (SM) ที่ระดับความลึกประมาณ 16.00 เมตร ลงไปจากระดับผิวดิน การใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ในการวิเคราะห์ และออกแบบ พบว่าสำหรับโครงสร้างเหล็กส่วนฐาน มีค่าแรงเฉือนสูงสุดในคานหลัก เท่ากับ 265 กิโลกรัม ค่าโมเมนต์สูงสุดในคานหลัก เท่ากับ 195 กิโลกรัม-เมตร คานขนาดใหญ่ในส่วนด้านหน้าและด้านหลังอาคาร พบว่า ค่าแรงเฉือนสูงสุดเกิดขึ้นในคานด้านหน้า เท่ากับ 180 กิโลกรัม ค่าโมเมนต์สูงสุดในคานหลัก เท่ากับ 182 กิโลกรัม-เมตร สำหรับคานซอย ค่าแรงเฉือนสูงสุด เท่ากับ 125 กิโลกรัม ค่าโมเมนต์สูงสุด เท่ากับ 60 กิโลกรัม-เมตร แรงอัดตามแกนสูงสุดของเสายาว C1 เท่ากับ 850 kg ส่วนเสาสั้น C2 เท่ากับ 3000 kg ค่าโมเมนต์สูงสุดที่เกิดกับกลุ่มเสายาวเท่ากับ 25 kg-m ค่าโมเมนต์สูงสุดที่เกิดกับกลุ่มเสาสั้นเท่ากับ 205 kg-m เสาฐานราก C3 ที่เชื่อมต่อจากส่วนฐานส่งผ่านน้ำหนักลงชั้นดิน เมื่อรับแรงจากอาคารร่วมกับแรงด้านข้างแล้วเกิดการเคลื่อน ที่จุดปลายบนสูงสุด 23.7 มิลลิเมตร เกิดโมเมนต์สูงสุด 31.5 Mg-m สำหรับทุ่นลอย เมื่ออาคารตั้งอยู่บนฐานราก โมเมนต์บวกสูงสุดเกิดที่กลางแผ่นคอนกรีตด้านข้าง เท่ากับ 144 kg-m/m และโมเมนต์ลบสูงสุดเกิดที่ขอบแผ่นคอนกรีต เท่ากับ -144 kg-m/m กรณีเมื่ออาคารลอยน้ำ สำหรับแผ่นคอนกรีตด้านข้าง โมเมนต์บวกสูงสุดเกิดที่ตรงกลางแผ่น เท่ากับ 175 kg-m/m โมเมนต์ลบสูงสุดที่ขอบ เท่ากับ -161 kg-m/m สำหรับแผ่นคอนกรีตด้านล่าง โมเมนต์ลบสูงสุดเกิดที่ตรงกลางแผ่น เท่ากับ -55 kg-m/m โมเมนต์บวกสูงสุดเกิดที่ขอบ เท่ากับ 175 kg-m/m การเปลี่ยนรูปของทุ่นลอยพบว่ามีการแอ่นบริเวณตรงกลางแผ่นทุกด้าน การพิจารณาออกแบบฐานรากสำหรับอาคารลอยน้ำนั้น ต้องคำนึงถึงประเด็นดังนี้ อาคารต้องตอบสนองต่อความต้องการใช้สอยพื้นที่ต่างๆของผู้อยู่อาศัย สภาพแวดล้อมโดยรอบจะต้องมีความมั่งคงปลอดภัย อาคารต้องลอยพ้นน้ำได้ในกรณีน้ำหลาก อาคารต้องตั้งอยู่บนฐานรากที่เป็นดินได้เมื่อน้ำลด และการบำรุงรักษาส่วนต่างๆของอาคารต้องทำได้สะดวก

คำสำคัญ