1. (scaffold) (bracing)การออกแบบนั่งร้าน ....

การออกแบบนงราน

อ.เสรมพนธ เอยมจะบก (วศ.ม.) สาขาวชาเทคโนฯกอสราง มหาวทยาลยราชภฎอดรธาน

1

1. ออกแบบโครงสรางนงราน (Scaffold) และคายน (Bracing)

รปแสดง กรณใชไมเปนแบบนงราน

รปแสดง กรณใชเหลกเปนแบบนงราน

TumCivi

l.com


อ.เสรมพนธ เอยมจะบก (วศ.ม.) สาขาวชาเทคโนฯกอสราง มหาวทยาลยราชภฎอดรธาน www.tumcivil.com

2

รปแสดง องคประกอบของนงราน

TumCivi

l.com


3

(ก) รปรางทเปนผลมาจาก (ข) (ข) การเสยรปนาไปสรปทรงใน (ก)

รปแสดง พฤตกรรมของนงรานเหลก (เพอใหดวาทาไมนงรานจงตองมรปรางอยางทเหนใน (ก))

สงแรกทตองทราบกอนทาการลงมอวเคราะหและออกแบบคอ

1.1 น าหนกบรรทกทใชออกแบบ ซงประกอบดวย

-นาหนกบรรทกในแนวดง

1. น าหนกบรรทกตายตว ประกอบดวย

• ของคอนกรตสดและเหลกเสรม = 2,400xความหนา

• ของวสดอนๆทฝงในคอนกรต

• นาหนกของแบบนงรานเองใชไมนอยกวา 50 กก./ม2 (ANSI.)

2. น าหนกบรรทกจรใชไมนอยกวา 245 กก./ม2 (และ 365 กก./ม2 กรณใชรถเขนสองลอ

ชวยงาน) ประกอบดวย

• ของตนปฏบตงาน


TumCivi

l.com


4

• ของเครองจกรตางๆ

• วสดหนางานทสงมากองเกบรวมถงเศษขยะ-คอนกรตทเหลอ

• แรงกระแทกเนองจากการเท-เขยาคอนกรต การทางานของเครองจกร

หมายเหต: ใหพงระวงมวศวกรเปนจานวนมากทงททาการคานวณออกแบบเพอยนขออนมตแบบ

นงราน (ซงผมกเปนหนงในผตรวจรบของหนวยงานทตองเจอปญหาดงกลาว จากวศวกรผรบเหมา

ทก!...โครงการเสมอมาเปนอาจณ) และทเหนเผยแพรผานเวปไซด มกใชคาของนาหนกในสวนน ไม

ถกตองกลาวคอนยมใชกนท 150 กก./ม2 ซงหากไมแกไขรงแตจะเปนการปลกถายองคความรทผดๆ

จากรนสรน

3. น าหนกบรรทกรวม (ของนาหนกบรรทกตายตว + น าหนกบรรทกจร) ใชไมนอยกวา 450

กก./ม2 (และ 600 กก./ม2 กรณใชรถเขนสองลอชวยงาน)

-นาหนกบรรทกในแนวราบ

1. น าหนกกระทาตอแบบพน (ตองทาในสองทศทางทตงฉากกน ) ใชจากคามากสดตอไปน

คอ (รบโดยเสาตหรอเสาคายนและระบบคายนดานขาง) 150 กก./ม. หรอ 2%ของนาหนกบรรทก

ตายตว

2. น าหนกกระทาตอแบบผนง ใชคามากสดตอไปนคอ

80 กก./ม2 หรอ 150 กก./ม. หรอแรงลมตามมาตรฐานของแตละพนท

1.2 ขอควรควรระวงและสมมตฐานการออกแบบเพอความปลอดภย

-นาหนกบรรทกทงหมดถกมองวาเปนนาหนกแผกระจายแบบสมาเสมอ (ω)


TumCivi

l.com


5

-กรณสวนของแบบนงรานทเปนคาน (ทงตงและคานหลก ) หากมชวงยาวทตอเนองกน ตงแต

3 ชวงขนไป ใหทาการวเคราะหและออกแบบเปนแบบคานตอเนอง ดงนนสมการทใชในการ

ออกแบบและตรวจสอบคอ

M = (ωL2)/10, V = (5ωL)/8, ∆ = (ωL4)/(145IE) ≤ L/360… ใชวเคราะห

Fb = Mc/I = (6M)/(bd2), d = √(6M/bFb)…ใชหาขนาดชนสวน

Fb = M/S = (ωL2)/(10S), L = 3.16√(SFb/ω)…ใชตรวจสอบ

Fs = (VQ/Ib), L = [Fs/(0.625ω)](Ib/Q)…ใชตรวจสอบ

(ωL4)/(145IE) = L/360, L = 0.743√(IE/ω)…ใชตรวจสอบ

เมอ Fb = หนวยแรงดดทยอมให, S = โมดลสของหนาตด, L = ชวงระยะหางระหวางจด

รองรบ, b = ความกวางของหนาตด, d = ความลกของหนาตด

-หากมชวงยาวทตอเนองกน 2 ชวงลงมา ใหทาการวเคราะหและออกแบบเปนแบบคาน ชวง

เดยวอยางาย (Simple Support Beam) ดงนนสมการทใชในการออกแบบและตรวจสอบคอ

M = (ωL2)/8, V = (ωL)/2, ∆ = (5ωL4)/(384IE) ≤ L/360…ใชวเคราะห

Fb = Mc/I = (6M)/(bd2), d = √(6M/bFb)…ใชหาขนาดชนสวน

Fb = M/S = (ωL2)/(8S), L = 2.83√(SFb/ω)…ใชตรวจสอบ

Fs = (VQ/Ib), L = [Fs/(0.50ω)](Ib/Q)…ใชตรวจสอบ

(5ωL4)/(384IE) = L/360, L = 0.603√(IE/ω)…ใชตรวจสอบ

หมายเหต: ขอสงเกต!...ทาไม?....ในการวเคราะหเพอการออกแบบจงตองกาหนด ไววา หากม

ชวงยาวทตอเนองกนตงแต 3 ชวงขนไปใหพจารณาเปนคานตอเนอง ทเหลอเปนคานชวงเดยว

เคาเฝามองอะไรอย....คดๆๆ


TumCivi

l.com


6

-ในการอกแบบชนสวนหรอคานหลก ความแขงแรงเนองจากอปกรณยด ตางๆ ไมใหนามา

รวมคดในการออกแบบขนาดของชนสวนดงกลาว

-ในการออกแบบเสารบแบบนงราน (เสาต หรอเสาคายน ) ออกแบบตามวธการออกแบบ

โครงสรางรบแรงอด (ทงกรณเปนไมและเปนเหลกรปพรรณ) แตโดยทวไปแลวเสามกจะมขนาด

เลกและชะลด ซงอาจโกงเดาะไดโดยงาย ดงนนจะตองมการใสระบบคายนเขาไปชวยเสรมใน

สวนน

1.3 ขนตอนการออกแบบ

-คานวณหา (หรอคาดการ) น าหนกบรรทกทอาจเกดหรออาจม

-คานวณหาความหนาของแผนไมอด (Plywood) โดยการเลอกใชขนมากอน แลวจงหาหรอ

ตรวจสอบระยะหางสงสดระหวางตง (Joist)

-คานวณหาขนาดของตงโดยการเลอกใชขนมากอน แลวจงหาหรอตรวจสอบระยะหางสงสดร

ระหวางคานหลก (Stringer)

-คานวณหาขนาดของคานหลกโดยการเลอกใชขนมากอน แลวจงหาหรอตรวจสอบระยะหาง

สงสดระหวางเสาต (Shore)

-ออกแบบเสาต และอยาลมตรวจสอบการคายนดานขางดวย (กรณมแรงกระทาดานขางมากๆ)

-ตรวจสอบหนวยแรงแบกทาน (Bearing Stress) ระหวางหนาสมผสของ ตง -คานหลก, คาน

หลก-เสาต และเสาต-ฐานรองรบ

-คานวณหาขนาดของชนสวนทเปนคายน


TumCivi

l.com


7

(ไมอดทาแบบพนทมกพบบอยมขนาด 1.22x2.44 ม. หนา 3, 4, 6, 10, 12, 15 และ 20 มม.)

รปแสดงตารางคณสมบตของแผนไมอดแบบทใชในการออกแบบความหนา

รปแสดงทศทางการวางตวของแผนไมอดแบบทถกตอง


TumCivi

l.com


8

-นาหนกบรรทกทใชในการวเคราะหและออกแบบประกอบดวย

น าหนกบรรทกตายตวของแบบคายนเอง

น าหนกบรรทกของวสดทตองการออกแบบรองรบ เชน นาหนกคอนกรต , น าหนกเหลกตางๆ

และอปกรณประกอบอนๆ

น าหนกบรรทกจรไมนอยกวา 150 กก./ตร.ม.

น าหนกบรรทกเนองจากพฤตกรรมการทางาน เชน แรงสนสะเทอนเนองการทางานหรอ

เคลอนไหวของเครองจกร แรงกระแทกเนองจากการเทคอนกรต แรงสนสะเทอนเนองจากการจ

คอนกรตหรอเขยาแบบ ลฯ

แรงลมและแรงแผนดนไหว (ถาม)

กรณศกษาเพอการออกแบบ (กรอบแนวความคดเบองตน)

ตองการออกแบบระบบนงราน เหลกรปพรรณ เพอรองรบแผนพนคอนกรตเสรมเหลกหนา 23 cm.

(ระบบโพสเทนชน ระยะหางระหวางเสา แตละดาน 8 m.) สาหรบอาคาร ปฏบต การเทคโนโลย

มหาวทยาลยราชภฎอดรธาน


TumCivi

l.com


9

(ก)

(ข)


TumCivi

l.com


10

(ค)

(ง)

รปแสดงนงรานรบแผนพนไรคาน (ทมา: อ.เสรมพนธ, หามลอกเลยนหรอทาสาเนา)

1. ออกแบบความหนาของแผนไมอด (Plywood Decking) แบบทองพน

1.1 ขอมลการออกแบบ

-ระยะวางพาดของไมอด (เทากบระยะหางระหวางตง) = กาลงทจะหา, m.

1.2 น าหนกบรรทกทกระทาตอนงราน

-นาหนกบรรทกจร = 245 ksm. (ตรงนไมเกยวหรอเปนคนละเรองกบนาหนกบรรทกจรสาหรบ

ออกแบบโครงสราง ถาออกแบบแผนพนกรณนเปนอาคารเรยนจะใชทอยางตา 400 ksm.)


TumCivi

l.com


11

-นาหนกบรรทกตายตว

-นาหนกแผนพนคอนกรตเสรมเหลก = 2,450 x (23/100) = 563.50 ksm. (กรณคอนกรตอดแรง

ใชหนวยนาหนกของคอนกรต 2,450 kg./m.3)

-คดนาหนกของตวนงราน = 50 ksm.

-และคดเผอน าหนกของอปกรณตดตง-ฝง-ยด = 15 ksm.

รวมนาหนกบรรทกทกระทาตอนงรานทงหมด = 245 + 563.50 + 50 + 15 = 873.50 > 450 ksm…

ผาน

1.3 หาความหนาของไมอดรองแผนพน (จากตารางไมอด...ในทนใชของ America)

จากรปสมมตเลอกใชไมอดหนา 3/4 นว หรอ 19 mm. [มคณสมบตดงน I = 0.199 in4 (8.28 cm4), S

= 0.455 in3(7.46 cm.3), Ib/Q = 7.187 in2(46.37 cm.2), หนก 2.20 psf., Fb = 1,545 psi = 108.62 ksc.,

Fs = 57 psi = 4.01 ksc., E = 1,500,000 psi = 105,452.91 ksc., )]

1.4 ตรวจสอบระยะหางทยอมใหของตงทรองรบไมอดขนาดทเลอก

-ระยะหางสงสดของตงทรองรบไมอดเนองจากผลของการดด


TumCivi

l.com


12

Fb = M/S = (ωL2)/(10S), L = 3.16√(SFb/ω) = 3.16√[(7.46 x 108)/(873.50/100)] = 30.35

cm.

-ระยะหางสงสดของตงทรองรบไมอดเนองจากผลของการแอนตว

(ωL4)/(145IE) = L/360, L = 0.743√(IEw/ω) = 0.743√[(8.28 x 105,452.91)/(873.50/100)] =

34.34 cm.

-ระยะหางสงสดของตงทรองรบไมอดเนองจากผลของ Rolling Shear

Fs = (VQ/Ib) = (0.625ωLQ)/(8.28 x 100), L = [Fs/(0.625ω)](Ib/Q) = [4.01/(0.625 x

(873.50/100))](46.37) = 34.06 cm.

สรป: จะเหนวาระยะหาง สงสดของตงทรองรบไมอด จากผลของโมเมนตดดเปนตวควบคม คอ

30.35 cm. ดงนนระยะหางระหวางตงจะตองไมเกน 30.35 cm. แตเพอใหดดเหมาะสมจงเลอกใชเปน 30

cm. เมอใชไมอดแบบหนา ¾ นว แตถาหากตองการวางระยะหางระหวางตงมากกวาน ...จะทาอยางไร!...

ในเบองตนอาจทาไดโดยเพมทความหนาของแผนไมอดแบบขนอก


TumCivi

l.com


13

2.ออกแบบตง (Joist) รบแผนไมอดแบบ


-ระยะหางระหวางตง = 0.30 m.

-เลอกใชเหลกรปพรรณ มอก. 107, เกรด HS41: Fy = 2,400 ksc.; Fu = 4,100 ksc.; δ = 23%

2.2 น าหนกบรรทกทกระทาตอตง (ยกมา 873.50 ksm.)

รวมนาหนกบรรทกทกระทาตอนงรานทงหมด = 245 + 563.50 + 50 + 15 = 873.50 > 450 ksm

…ผาน

ดงนนนาหนกกระทาทตงแตละตว = ωA = 873.50 x (30/100) = 262.05 kg./m…(สวนทแลเงา)

30 cm.


TumCivi

l.com


14

2.3 หาขนาดของตง

จากตารางสมมตเลอกใชตงเหลกขนาด [] - 75 x 38 x 2.30 mm. (มคณสมบตดงน Ix = 36.47 cm4,

Sx = 9.72 cm.3, As’ = 4.84 cm.2, หนก 3.80 kg./m.)

2.4 ตรวจสอบระยะหางสงสดทยอมใหของคานรองรบตง

-ระยะหางสงสดเนองจากผลของการดด

Fb = M/S = (ωL2)/(10S), L = 3.16√(SxFb/ω) = 3.16√[(9.72 x (0.6 x 2,400))/(873.50/100)] =

126.49 cm.

-ระยะหางสงสดเนองจากการแอนตว


TumCivi

l.com


15

(ωL4)/(145IE) = L/360, L = 0.743√(IxEs/ω) = 0.743√[(36.47 x 2040,000)/(873.50/100)] =

151.12 cm.

-ระยะหางสงสดเนองจาก Shear

Fs = 0.40Fy = (V/Aw) = (5ωL/8)/(2dtw), L = (1.28Fydtw)/ω) = [(1.28 x 2,400 x 7.50 x

(2.30/10))/(873.50/100)] = 606.66 cm.

สรป: จะเหนวาระยะหางสงสดทยอมใหของคานรองรบตง จากผลของโมเมนตดดเปนตวควบคม

คอ 126.49 cm. ดงนนระยะหางระหวางคานรบตงจะตองไม เกน 126.49 cm. แตเพอใหดดเหมาะสมจง

เลอกใชเปน125 cm. เมอใชตงขนาด [] - 75 x 38 x 2.3 mm.@ 0.30 m.

3.ออกแบบคานรบตง (Stringer)

1.25/2 m. 1.25/2 m.

1.25 m.

มคานรบตงวางค


TumCivi

l.com


16


-ระยะหางระหวางคานรบตง = 1.25 m.

-เลอกใชเหลกรปพรรณ มอก. 107, เกรด HS41: Fy = 2,400 ksc.; Fu = 4,100 ksc.; δ = 23%

3.2 น าหนกบรรทกทกระทาตอคานรบตง (ยกมา 873.50 ksm.)

รวมนาหนกบรรทกทกระทาตอนงรานทงหมด = 245 + 563.50 + 50 + 15 = 873.50 > 450 ksm

…ผาน

ดงนนนาหนกกระทาทคานรบตงแตละตว = ωA = 873.50 x (1.25) = 1,091.88 kg./m…(สวนทแล

เงาหาร 2….ทาไม?...คดๆๆ) = 1,091.88/2 = 545.94 kg./m

3.3 หาขนาดของคานรบตง


TumCivi

l.com


17

จากตารางสมมตเลอกใชคานรบตงขนาด [] - 100 x 50 x 2.30 mm. (มคณสมบตดงน Ix = 88.17

cm4, Sx = 17.63 cm.3, As’ = 6.55 cm.2, หนก 5.14 kg./m.)

3.4 ตรวจสอบระยะหางสงสดทยอมใหของเสาตรองคานรบตง

-ระยะหางสงสดเนองจากผลของการดด

Fb = M/S = (ωL2)/(10S), L = 3.16√(SxFb/ω) = 3.16√[(17.63 x (0.6 x 2,400))/(545.94/100)]

= 215.49 cm.

-ระยะหางสงสดเนองจากการแอนตว

(ωL4)/(145IE) = L/360, L = 0.743√(IxEs/ω) = 0.743√[(88.17 x 2040,000)/(545.94/100)] =

237.23 cm.

-ระยะหางสงสดเนองจาก Shear

Fs = 0.40Fy = (V/Aw) = (5ωL/8)/(2dtw), L = (1.28Fydtw)/ω) = [(1.28 x 2,400 x 10 x

(2.30/10))/(545.94/100)] = 1,294.21 cm.

สรป: จะเหนวาระยะหาง สงสดทยอมใหของเสาตรองคานรบตง จากผลของโมเมนตดดเปนตว

ควบคมคอ 215.49 cm. ดงนนระยะหางระหวางเสาตรองคานรบตงจะตองไมเกน 215.49 cm. แตเพอให

ดดเหมาะสมจงเลอกใชเปน 200 cm. เมอใชคานรบตง [] - 100 x 50 x 2.30 mm. @ 1.25 m.

หมายเหต: ขอสงเกต!...ทาไม?....ในการวเคราะหเพอการออกแบบจงตองกาหนดไววา หากม ชวง

ยาวทตอเนองกนตงแต 3 ชวงขนไปใหพจารณาเปนคานตอเนองทเหลอเปนคานชวงเดยว เคาเฝามอง

อะไรอย....คดๆๆ


TumCivi

l.com


18

4.ออกแบบเสาตหรอเสาคายน

รปแสดงพนทเทยบเทาในการหานาหนกบรรทกลงเสาตหรอเสาคายน


-เสาตสง 1.70 m. (เทาไรกไดขนอยกบผออกแบบ)

-พนทเทยบเทาสาหรบนาหนกบรรทกเพอการออกแบบ = 1.25 x 2.00 = 2.50 m.2

-เลอกใชเหลกรปพรรณ มอก. 116, เกรด Fe24 (Fy = 2,400 ksc., Fu = 4,100 ksc.)

4.2 น าหนกบรรทกทกระทาตอเสาต (ในพนท 2.50 m.2)

รวมนาหนกบรรทกทกระทาตอเสาต = 873.50 x 2.50 = 2,183.75 kg. say 2,500 kg.

1.25 m.

2.00 m.

เสาตรบนาหนก 1.70 m.


TumCivi

l.com


19

ดงนนนาหนกบรรทกทกระทาตอเสาตแตละตว = 2,183.75/2 = 1,250 kg.…(สวนทแลเงาหาร 2….

ทาไม?...คดๆๆ...ถาไมหาร 2 ใชเลยไดมย!)

4.3 ออกแบบขนาดหนาตดของเสาต

-หาพนทหนาตด (A) ทตองการ = Fc/(0.60Fy) = 1,250/(0.60 x 2,400) = 0.87 cm.2

-เปดตารางเหลก Pipe เลอกขนาดเหลกโดยใชคา A = 0.87 cm.2 เปนคาตาสดในการเลอกขนาด

หนาตดเหลก

จากตารางสมมตเลอกใชคานรบตงขนาด O – 42.70 x 2.30 mm. (มคณสมบตดงน Ix = 5.84 cm4,

Sx = 2.75 cm.3, As’ = 2.90 cm.2, หนก 2.27 kg./m., rmin = 1.42 cm.)


TumCivi

l.com


20

4.4 ตรวจสอบหนวยแรง

1. หาหนวยแรงอดทยอมให

-หาคา K จากตารางเมอการตอทปลายบน-ลาง เปน hinge ได K = 1.0

-หา Cc = KL/rmin = [(1)(1.70 x 100)]/1.42 = 119.72 < 200 (สาหรบโครงสรางหลก)…ผาน

-หา S = √[(2Esπ2)/Fy] =√ [(2 x 2.04 x 106 x (22/7)2)/2,400] =129.58

-เนองจากคาของ Cc < S ดงนนหนวยแรงอดทยอมให (Fac) จงหาไดจากสมการ

Fac = [1-0.5(Cc/S)2][Fy]/[(5/3) + (3/8)(Cc/S) – (1/8)(Cc/S)3]

เมอคา (Cc/S) = (119.72/129.58) = 0.92

Fac = [1-0.5(0.92)2][2,400]/ [(5/3) + (3/8)(0.92) – (1/8)(0.92)3]

= 734.67 ksc.

2. ตรวจสอบขนาดหนาตดทเลอกออกแบบ

-หาความสามารถในการรบแรงอดตามแนวแกนไดจากสมการ (Fac)(As’) ≥ Fc


TumCivi

l.com


21

-ความสามารถในการรบแรงอดตามแนวแกน = (734.67 x 2.90) = 2,130 kg. > 1,250 kg….ผาน

สรป: ใชเสาตหรอเสาคายนขนาด Pipe O – 42.70 x 2.30 mm

หมายเหต: หากตองการออกแบบโดยใชนงรานสาเรจรป...จะทาอยางไร

1.ตองหาสเปกของเหลกนงรานมากอนดงแสดง

MAXIMUM LEG LOADS (Safety factor: 2)

2,500 kg. per leg - Fame A - 1217B, A - 1217A, A - 917A

2,250 kg. per leg - Fame A – 1219

1,750 kg. per leg - Fame A - 717S, A - 617S

2.เลอกใช...โดยเปรยบเทยบระหวางนาหนกทเราหามาไดกบความสามารถในการรบนาหนกของ

ขาตงแตละ CODE…ในทนเราไดวานาหนกทตองการออกแบบคอ 1,250 kg. กไปดวามมตใกลเคยงกบท


TumCivi

l.com


22

เราออกแบบแลวรบนาหนกบรรทกปลอดภยไดไมนอยกวา 1,250 kg….ผมสมมตเลอกขาตงท CODE A-

1217A (ซงมมตใกลเคยงกบทเราออกแบบคอ ระยะหางระหวางคานรบตง∼ A และความสง ∼ B) ซงรบ

นาหนกบรรทกปลอดภยได 2,500 kg./ขา > 1,250 kg. (โดยลกษณะของแรงทกดลง เสาตกระทาดงรป

)


TumCivi

l.com


23

พนทบนทกชวยจา

……………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………


TumCivi

l.com

1. (scaffold) (bracing)การออกแบบนั่งร้าน ....

Documents