มยผ 1321 61 มาตรฐานการออกแบบราวกันตก...

มยผ. 1321- 61

กรมโยธาธการและผงเมองกระทรวงมหาดไทย

พ.ศ. 2561

มาตรฐานการออกแบบราวกนตก ในอาคารจอดรถยนต

มาตรฐานการออกแบบราวกนตก ในอาคารจอดรถยนต

มยผ. 1321-61 กรมโยธาธการและผงเมอง

กระทรวงมหาดไทย

คานา

ปจจบนมอบตเหตรถยนตตกจากอาคารจอดรถยนตทกอใหเกดความสญเสยตอชวตและทรพยสน ของประชาชน ซงสาเหตหนงอาจเกดจากการกอสรางราวกนตกของอาคารจอดรถยนตทยงไมมรปแบบ หรอมาตรฐานกาหนดทชดเจน ทาใหรถยนตมความเสยงทจะตกจากอาคารไดเมอเกดอบตเหต

กรมโยธาธการและผงเมองในฐานะทเปนหนวยงานหนงทมภารกจในการพฒนาระบบโครงสรางพนฐานทงการออกแบบ การกอสราง การบรณะ และการบารงรกษา ไดตระหนกถงความสาคญของประชาชน ในการเขาใชอาคารจอดรถยนตทจะตองไดรบความปลอดภยอยางเพยงพอ จงไดทาการศกษาเรองการออกแบบ ราวกนตกในอาคารจอดรถยนตและจดทามาตรฐานฉบบนขน อนประกอบดวยขอกาหนดในการออกแบบ และกอสราง หลกการในการคานวณแรงกระแทก และตวอยางการออกแบบราวกนตก เปนตน

กรมโยธาธการและผงเมองหวงเปนอยางยงวา “มาตรฐานการออกแบบราวกนตกในอาคาร จอดรถยนต” จะเปนประโยชนตอผทเกยวของกบการออกแบบและกอสรางราวกนตกในอาคารจอดรถยนต หรอผสนใจทวไป เพอใชเปนแนวทางในการออกแบบและกอสราง ใหมความถกตองตามมาตรฐานสากล และปลอดภยสงสดตอชวตและทรพยสนของประชาชนตอไป

(นายมณฑล สดประเสรฐ) อธบดกรมโยธาธการและผงเมอง

มยผ. 1321-61: มาตรฐานการออกแบบราวกนตกในอาคารจอดรถยนต

คณะทางานจดทามาตรฐานการออกแบบราวกนตกในอาคารจอดรถยนต

¤ ทปรกษา

นายมณฑล สดประเสรฐ อธบดกรมโยธาธการและผงเมอง นายโอฬาร ศกยโรจนกล นายสมชาย เมธวฒนธรากล รองอธบดกรมโยธาธการและผงเมอง รองอธบดกรมโยธาธการและผงเมอง นางสมจต ปยะศลป นายอนวช สวรรณเดช รองอธบดกรมโยธาธการและผงเมอง รองอธบดกรมโยธาธการและผงเมอง นายทวเกยรต ศรสกลเมฆ สถาปนกใหญ

¤ ทปรกษาคณะทางาน

ดร.เสถยร เจรญเหรยญ วศวกรใหญ

¤ ประธานคณะทางาน

นายสนทธ บญสทธ ผอานวยการสานกควบคมและตรวจสอบอาคาร

¤ คณะทางาน

นายวบลย ลพฒนากจ ดร.ธนต ใจสอาด วศวกรโยธาเชยวชาญ วศวกรโยธาชานาญการ สานกควบคมและตรวจสอบอาคาร สานกสนบสนนและพฒนาตามผงเมอง ดร.ทยากร จนทรางศ นางสาวอตนช สนศลาเกต วศวกรโยธาชานาญการพเศษ วศวกรโยธาปฏบตการ สานกควบคมและตรวจสอบอาคาร สานกวศวกรรมโครงสรางและงานระบบ นางสาวธดา อศวรงษ นายชยธช กณฐวจตร สถาปนกชานาญการ วศวกรโยธาปฏบตการ สานกสถาปตยกรรม สานกวศวกรรมโครงสรางและงานระบบ

¤ คณะทางานและเลขานการ ¤ คณะทางานและผชวยเลขานการ

ดร.สธาสน อาทตยเทยง นายวรกร ขณะรตน วศวกรโยธาปฏบตการ วศวกรโยธาปฏบตการ สานกควบคมและตรวจสอบอาคาร สานกควบคมและตรวจสอบอาคาร นายชานนท โตเบญจพร วศวกรโยธาปฏบตการ

สานกควบคมและตรวจสอบอาคาร


สารบญ

หนาท

บทนา 1

1. ขอบขาย 1

2. นยามและสญลกษณ 2

3. ประเภทราวกนตกในอาคารจอดรถยนต 3

4. ขอกาหนดในการออกแบบและกอสรางราวกนตกในอาคารจอดรถยนต 4

5. หลกการในการคานวณแรงกระแทกสาหรบออกแบบราวกนตกในอาคารจอดรถยนต 5

6. ตวอยางการคานวณแรงกระแทกสาหรบการออกแบบราวกนตก 9

7. การหาคาแรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกโดยใชกราฟความสมพนธ 10

8. ขอแนะนาในการกาหนดแรงกระแทกทมากระทาสาหรบการออกแบบราวกนตก 13

9. ตวอยางการออกแบบและคานวณราวกนตกประเภทแขงเกรง 13

บรรณานกรม 19


สารบญรปภาพ

รปท หนาท

1. ราวกนตกประเภทแขงเกรง (rigid barrier) 4

2. ราวกนตกประเภทยดหยน (flexible barrier) 4

3. แรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกในแนวนอน ( F ) 5

4. การทดสอบรถยนตกระแทกกบราวกนตก 7

5. กราฟความสมพนธระหวางคาแรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกประเภทแขงเกรง และความเรวของรถยนตในขณะเคลอนทเขาชนราวกนตก 11

6. กราฟความสมพนธระหวางคาแรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกประเภทยดหยน และผลรวมคาการยบตวของรถยนตและราวกนตก กรณรถยนตเคลอนทเขาชนราวกนตกดวยความเรว 16 กโลเมตรตอชวโมง 12

มยผ. 1321-61: มาตรฐานการออกแบบราวกนตกในอาคารจอดรถยนต หนาท 1

มาตรฐานการออกแบบราวกนตกในอาคารจอดรถยนต

มยผ. 1321-61

บทนา

อบตเหตรถยนตตกจากอาคารจอดรถยนตกอใหเกดความสญเสยตอชวตและทรพยสน

โดยมสาเหตหลกมาจากการขบขรถยนตดวยความประมาท และอกหนงสาเหตมาจากราวกนตกของอาคารจอดรถยนตทออกแบบไวไมแขงแรง ไมปลอดภย วสดทใชในการกอสรางไมสามารถรบแรงกระแทกได

ซงบรเวณทเสยงตอการเกดอบตเหตรถยนตตกจากอาคารมอย 3 บรเวณดวยกน คอ บรเวณทรถยนตถอยหลงเขาจอด บรเวณปลายทางวง และบรเวณทางวงขนลงระหวางชน ซงหากการออกแบบราวกนตก ไมแขงแรงเพยงพอ ยอมจะเปนอนตรายและมความเสยงทรถยนตจะตกลงไปกระแทกพนดานลาง

ของอาคารได ทงนอบตเหตรถยนตตกจากอาคารสามารถลดลงไดหากมการออกแบบตามมาตรฐาน ทถกตอง โดยมาตรฐานนมวตถประสงคเพอใชเปนหลกเกณฑในการออกแบบราวกนตกของอาคารจอดรถยนตใหมความปลอดภยเพยงพอทจะสามารถรองรบแรงกระแทกไดตามมาตรฐานสากล

มาตรฐานการออกแบบราวกนตกน ใชสาหรบคานวณแรงกระแทกในการออกแบบราวกนตก ทใชเปนโครงสรางสวนหนงของอาคารจอดรถยนตทมใชอยในปจจบน ไดแก ราวกนตกชนดแขงเกรง

(rigid barrier) และราวกนตกชนดยดหยน (flexible barrier) เพอใหสามารถรองรบแรงกระแทกได

อยางเหมาะสมกบมวลและความเรวของรถยนตภายในอาคารจอดรถยนต โดยมขอกาหนดในการออกแบบและการกอสราง รายละเอยดการคานวณแรง พรอมทงแนะนาแนวทางการออกแบบ เพอใหการกอสราง ราวกนตกของประเทศไทยเปนไปอยางถกตองตามหลกวชาการ มมาตรฐานเดยวกน สามารถใชงานได

อยางมประสทธภาพ และเกดความปลอดภยสงสดตอชวตและทรพยสนของประชาชนทใชอาคารจอดรถยนต มาตรฐานนไดนาขอมลสวนหนงจากมาตรฐานของตางประเทศทมความเปนสากล รวมถงบทความ ทางวชาการทเกยวของ มาประยกตใชใหเหมาะสมกบสภาพการเขาใชงานอาคารจอดรถยนตของประเทศไทย

ทงน การคานวณแรงกระแทกในมาตรฐานฉบบน เปนกรณการใชงานตามปกตของอาคารจอดรถยนต ซงเปนเพยงขอกาหนดขนตา ไมครอบคลมกรณการเกดอบตเหตจากรถยนต ทเคลอนทดวยความเรวผดปกต เกนกวาทไดออกแบบไว

1. ขอบขาย


2.1 นยาม

“อาคารจอดรถยนต” หมายความวา อาคารหรอสวนของอาคารทใชสาหรบจอดรถยนต หรอมพนทจอดรถ ทางวง และทกลบรถในอาคาร

“ราวกนตก” หมายความวา โครงสรางสวนหนงของอาคารจอดรถยนต ททาหนาทหยดรงรถยนต ไมใหตกออกนอกอาคาร “คอนกรต” หมายความวา วสดทประกอบขนดวยสวนผสมของวสดประสาน เชน ซเมนตหรอซเมนตผสมวสดพอซโซลาน เปนตน มวลรวมละเอยด เชน ทราย เปนตน มวลรวมหยาบ เชน หนหรอกรวด เปนตน และนา โดยมหรอไมมสารผสมเพม

“คอนกรตเสรมเหลก” หมายความวา คอนกรตทมเหลกเสรมฝงภายในโดยทคอนกรตและเหลกเสรมทางานรวมกนในการตานทานแรงตางๆทเกดขน “คอนกรตอดแรง” หมายความวา คอนกรตทมเหลกเสรมอดแรงฝงภายในททาใหเกดหนวยแรง โดยมขนาดและการกระจายของหนวยแรงตามตองการเพอทจะหกลางหรอลดหนวยแรงอนเกดจากนาหนกบรรทก “คอนกรตหลอในท” หมายความวา คอนกรตทตองตงแบบ ผกเหลก และเทคอนกรตบรเวณตาแหนง ทจะกอสราง “เหลกเสรม” หมายความวา เหลกทใชฝงในเนอคอนกรตเพอเสรมกาลงขน “แรงกระแทก” หมายความวา แรงกระทาอนเนองมาจากวตถเคลอนมากระทบ

“ทางลาด” หมายความวา ทางลาดขนลงสาหรบรถระหวางชน ลาดชนไดไมเกนรอยละ 15 “ทกนลอ (wheel stops)” หมายความวา อปกรณทตดตงเพอหยดลอรถยนต ไมใหรถยนตชนกบราวกนตกของอาคาร “การออกแบบโดยวธกาลง (strength design)” หมายถง วธการออกแบบเพอหาขนาดสดสวน ของชนสวนโครงสราง โดยหนวยแรงทเกดขนในชนสวนภายใตนาหนกบรรทกใชงานทคณดวย ตวคณนาหนกบรรทกท เหมาะสมไมเกนกวากาลงระบทคณดวยตวคณลดกาลง (หรอเรยกวา “การออกแบบโดยวธตวคณความตานทานและนาหนกบรรทก (load and resistance factor design)” สาหรบการออกแบบเหลกโครงสรางรปพรรณ) “การออกแบบโดยวธหนวยแรงใชงาน (working stress design)” หมายถง วธการออกแบบเพอหา

ขนาดสดสวนของชนสวนโครงสราง โดยหนวยแรงทเกดขนในชนสวนทคานวณจากทฤษฎยดหยน

ภายใตนาหนกบรรทกใชงานไมเกนกวาหนวยแรงใชงาน (หรอเรยกวา “การออกแบบโดยวธหนวยแรง

ทยอมให (allowable stress design)” สาหรบการออกแบบเหลกโครงสรางรปพรรณ)

2. นยามและสญลกษณ


2.2 สญลกษณ

F หมายถง แรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกในแนวนอน มหนวยเปน นวตน W หมายถง แรงสถตยเทยบเทากระทาตงฉากแบบกระจายสมาเสมอ (uniformly distributed) มหนวยเปน นวตน m หมายถง มวลของรถยนต มหนวยเปน กโลกรม v หมายถง ความเรวของรถยนตในขณะเคลอนทเขาชนราวกนตก มหนวยเปน เมตรตอวนาท

cδ หมายถง คาการยบตวของรถยนต มหนวยเปน เมตร

bδ หมายถง คาการยบตวของราวกนตกเมอมการชนกระแทก มหนวยเปน เมตร

bk หมายถง สตฟเนส (stiffness) ของราวกนตก มหนวยเปน นวตนตอเมตร

โดยทวไปราวกนตกนนสามารถจาแนกไดเปน 2 ประเภทหลกคอ

3.1 ราวกนตกประเภทแขงเกรง (rigid barrier) เปนราวกนตกแบบไมเสยรปมาก จงตองออกแบบ รบแรงกระแทกขนาดใหญได เปนโครงสรางคอนกรตเสรมเหลก

3.2 ราวกนตกประเภทยดหยน (flexible barrier) ราวกนตกชนดนสามารถเปลยนรปไดมาก (large deformation) และสามารถสลายพลงงานจากการกระแทก ลดแรงกระแทกได เปนโครงสรางโลหะซงเปนวสดทมความยดหยนและมความเหนยว

โดยทวไปประเภทของโครงสรางราวกนตกทนยมกอสรางในอาคารจอดรถยนต มดงตอไปน เชน (1) ราวกนตกคอนกรตหลอในทแบบกาแพงยน (cantilever walls)

(2) ราวกนตกคอนกรตสาเรจรปแบบคานขอบ (precast concrete spandrel beams acting at barrier walls)

(3) ราวกนตกแบบเคเบล (multi-strand steel cables) (4) ราวกนตกเหลกรปพรรณ (steel members)

โครงสรางราวกนตกจะมคณลกษณะเฉพาะในแตละวสด ราวกนตกทเปนโครงสรางเหลกจะมความเหนยว สามารถออกแบบรปรางไดหลากหลาย เพอใหรบการเสยรปและการคราก (yield) เมอมแรงมากระทา

โครงสรางราวกนตกคอนกรตหลอในทและคอนกรตสาเรจรปแบบคานขอบ จะมความแขงเกรง ซงไมมการเสยรปเมอมแรงมากระทา หากเปนราวกนตกแบบลวดเคเบลและเหลกรปพรรณ จะมความยดหยน ซงจะมการเสยรปและโกงตวของวสดทใชเปนโครงสรางราวกนตก

3. ประเภทราวกนตกในอาคารจอดรถยนต


รปท 1 ตวอยางราวกนตกประเภทแขงเกรง (rigid barrier)

รปท 2 ตวอยางราวกนตกประเภทยดหยน (flexible barrier)

ขอกาหนดในการออกแบบและกอสรางราวกนตกในอาคารจอดรถยนตนน มดงตอไปน 4.1 ในการคานวณแรงกระแทกใหใชหลกการพลงงาน เพอใชในการออกแบบโครงสรางราวกนตก 4.2 ราวกนตกควรมความสงไมนอยกวา 1.10 เมตร และควรตดตงสญลกษณ เครองหมาย หรอวสด

สะทอนแสง เพอทผขบขรถยนตสามารถมองเหนราวกนตกจากดานหลงได 4.3 จดตอ (connection) หรอขอตอ (joint) ระหวางราวกนตกกบโครงสรางทรองรบ (เชน แผนพน

เสา หรอคาน) ตองมความมนคงแขงแรง สามารถถายแรงกระแทกจากราวกนตกไปสโครงสรางดงกลาว

ไดอยางปลอดภย 4.4 ราวกนตกไมควรทาดวยอฐกอหรอคอนกรตบลอก เพราะจะทาใหโครงสรางไมแขงแรง

และไมสามารถตานแรงกระแทกได

4.5 ราวกนตกททาดวยเหลกรปพรรณและคอนกรตสาเรจรป ใหพจารณาออกแบบจดตอ ใหสามารถยดตดกบโครงสรางอาคารไดอยางมนคงแขงแรง

4.6 ราวกนตกทท าดวยคอนกรต ควรเปนคอนกรตหลอในท ม ความหนาเปนไปตาม

การออกแบบทคานวณไดตามมาตรฐานน และเสรมเหลกยนทฝงยดเขากบพนโครงสรางเปน 2 ชน ทงผวดานนอกและผวดานใน ไมควรเสรมเหลกยนเพยงชนเดยว

4.7 ในกรณทเปนราวกนตกคอนกรตเสรมเหลก ควรใชคอนกรตทมกาลงอดประลยของแทงคอนกรต

รปทรงกระบอกมาตรฐานทอาย 28 วน ไมนอยกวา 21 เมกาปาสกาล (210 กโลกรมแรงตอตารางเซนตเมตร)

4. ขอกาหนดในการออกแบบและกอสรางราวกนตกในอาคารจอดรถยนต


4.8 ในกรณทมความเสยงเนองจากรถยนตอาจชนราวกนตก ใหตดตงทกนลอ (wheel stops) โดยกาหนดใหมขนาดสงระหวาง 0.09-0.1 เมตร และมความยาว 1.60 เมตรขนไป และยดตดกบพน ในกรณถอยหลงเขาจอด ระยะจากราวกนตกถงทกนลอดานทลอรถยนตมาชด ควรมระยะตงแต 1.10 เมตร

ขนไป 4.9 ในอาคารจอดรถยนตควรตดตงปายจากดความเรว

เมอรถยนตมาปะทะกบราวกนตก จะเกดแรงกระแทก (impact force) ซงเปนผลมาจาก การเปลยนแปลงของโมเมนตม หากราวกนตกนนไมสามารถตานทานแรงกระแทกดงกลาวได จะทาใหรถยนตทวงมาปะทะนนตกจากอาคารจอดรถยนตได

ในกรณทพนของอาคารจอดรถยนตสงกวาพนดนเกน 0.6 เมตร ควรมราวกนตกทสามารถหยดหรอเบยงเบนเสนทางการเคลอนทของรถยนตทมมวล 2,500 กโลกรมได โดยความเรวขนต า ทใชในการออกแบบของรถยนตคอ 16 กโลเมตรตอชวโมง เมอรถยนตวงมาปะทะกบราวกนตก จะเกดแรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกในแนวนอน (F ) ซงแรงกระแทกดงกลาว จะถกแปลงเปน แรงสถตยเทยบเทากระทาตงฉากแบบกระจายสมาเสมอ (uniformly distributed) (W ) ในระยะ 1.5 เมตร ใด ๆ ของราวกนตก ในแนวนอนทความสง 0.5 เมตร เหนอพนลานจอดรถยนต โดยคานงถงตาแหนง ททาใหเกดคาแรงสงสดในการออกแบบ

กรณทางลาดลงหรอทางวงตรงทมความยาวมากกวา 20 เมตร ใหเพมแรงกระแทกทกระทา ตอราวกนตกในแนวนอน (F ) เปนสองเทา หรอพจารณาความเรวของรถยนตทวงปะทะเพอการคานวณแรง

รปท 3 แรงสถตยเทยบเทากระทาตงฉากแบบกระจายสมาเสมอ (uniformly distributed) (W )

5. หลกการในการคานวณแรงกระแทกสาหรบออกแบบราวกนตกในอาคารจอดรถยนต


5.1 หลกการพลงงานทใชในการคานวณแรงกระแทก

เมอรถยนตเคลอนทดวยความเรว จะทาใหเกดพลงงานจลน ซงสามารถคานวณไดจากสตร ดงน

2

2mvKE (1)

เมอ m คอ มวลของรถยนต และ v คอ ความเรวของรถยนตในขณะเคลอนทเขาชนราวกนตก พลงงานจลนดงกลาวจะสลายไปจากการยบตวของรถยนตและจากการยบตวของราวกนตก

ทงน จากกฎการอนรกษพลงงาน (Energy Conservation Law) สามารถคานวณแรงกระแทกทกระทา ตอราวกนตกในแนวนอน ( F ) มหนวยเปนนวตน (N) ซงเปนแรงกระแทกทสมาเสมอปรกต ดงสมการตอไปน

bc δδF

mv

20.5

(2)

เมอ F คอ แรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกในแนวนอน มหนวยเปน นวตน m คอ มวลของรถยนต มหนวยเปน กโลกรม

v คอ ความเรวของรถยนตในขณะเคลอนทเขาชนราวกนตก มหนวยเปน เมตรตอวนาท

cδ คอ คาการยบตวของรถยนต มหนวยเปน เมตร

bδ คอ คาการยบตวของราวกนตกเมอมการชนกระแทก มหนวยเปน เมตร

ผลลพธของแรงกระแทกทไดจากสมการนจะไมใชแรงทสงสดทกระทาตอราวกนตกในชวงวนาททรถยนตมาปะทะ แตแรงนจะเปนคาเฉลยของแรงในระหวางการชนปะทะและเคลอนทยอนกลบเทานน ซงตวแปรในสมการทงหมด มความสาคญตอคาแรงกระแทกทกระทาในแนวนอน (F )

5.2 ขอกาหนดมวลของรถยนต ในการออกแบบโครงสรางราวกนตกของอาคารจอดรถยนต มวลของรถยนตใหรวมถงมวล

ผโดยสารและสมภาระทใชในการคานวณ และกาหนดใหสอดคลองลกษณะการใชงานจรงของอาคารจอดรถยนต

โดยใหใชคาไมตากวา 1,500 กโลกรม ทงน หากไมมขอมลใหใชมวลของรถยนตรวมกบมวลผโดยสาร และสมภาระอยางนอย 2,500 กโลกรม

5.3 ขอกาหนดความเรวของรถยนต

ความเรวของรถยนตเปนตวแปรทมความสาคญ เพราะมผลตอคาแรงกระแทก เนองจาก เปนความเรวทรถยนตวงปะทะ ในการคานวณแรงจะกาหนดความเรวของรถยนตขนตาไวท 16 กโลเมตร ตอชวโมง ทงน การคาดคะเนความเรวนนจะขนอยกบระยะทางและความลาดเอยงของพนอาคาร

ขณะทรถยนตเรงเครองกอนทจะชนกบราวกนตก


5.4 การยบตวของรถยนตเมอชนปะทะกบราวกนตก

เมอรถยนตกระแทกกบราวกนตกจะเกดขนในชวงเสยววนาท จากนนจะเกดการกระแทกยอนกลบจากราวกนตก ชนสวนของรถยนตจะเสยรปไป เกดการงอหรอบบเขาไป ทาใหความยาว ของรถยนตลดลง คาการยบตวของรถยนต ( cδ ) ขนอยกบวสดในการผลตรถยนตรนตางๆ สาหรบคา

การยบตวของรถยนตนน National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) ไดทาการทดสอบรถยนต โดยทดสอบรถยนตเคลอนทดวยความเรว 56.32 กโลเมตรตอชวโมง (35 ไมลตอชวโมง) กระแทก กบราวกนตก เพอวเคราะหหาคาการยบตวทเกดจากการกระแทกนน

รปท 4 การทดสอบรถยนตกระแทกกบราวกนตก

(ทมา: National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA))

จากผลการทดสอบ สมการสาหรบการคานวณคาประมาณของคาการยบตวของรถยนต ( cδ )

มหนวยเปนเมตร ในกรณทรถยนตเคลอนทมากระแทกกบราวกนตกประเภทแขงเกรง ดงน

66.v

cδ (3)

เมอ v คอ ความเรวของรถยนตในขณะกระแทก มหนวยเปน เมตรตอวนาท

ทงน หากไมประสงคจะใชสมการท (3) ใหใชคาความเปนจรงทพสจนได

5.5 การเสยรปของราวกนตกเมอถกรถยนตปะทะ

ขณะเกดการชนกระแทก พลงงานจลนไดถายไปยงราวกนตก ขนอยกบประเภทของราวกนตกในบางโครงสรางราวกนตก อาจมพลงงานทถกซมซบในลกษณะอลาสตก (elastic) ถายไปยงโครงสราง ของอาคารจอดรถยนต ในบางโครงสรางราวกนตกอาจเกดการคราก (yield) จนปรมาณพลงงานจะถก

ซมซบพรอมกบการเสยรปของโครงสราง


5.5.1 การเสยรปของโครงสรางราวกนตกชนดแขงเกรง

โครงสรางราวกนตกชนดแขงเกรงสามารถรบแรงกระแทกทรนแรงสงได ไมเกดการเสยรป ดงนน ราวกนตกประเภทแขงเกรงจงไมพจารณาคาการยบตวของราวกนตก ( bδ ) โดยกาหนดให มคาเทากบศนย

5.5.2 การเสยรปของโครงสรางราวกนตกประเภทยดหยน ซงมรปแบบโครงสรางหลากหลาย เมอมแรงกระแทกจากรถยนตโครงสรางจะเกดการเสยรปหรอมคาการยบตวมาก จงตองพจารณา

จากคาการเสยรปของวสดทใชทาโครงสรางนน สมการในการคานวณคาการยบตวของราวกนตก ( bδ ) มหนวยเปนเมตร ดงน

b

b k

Fδ (4)

ในการคานวณสมการท (4) ตวแปร bk คอ สตฟเนส (stiffness) ของราวกนตก มหนวยเปน

นวตนตอเมตร ดงนน ในสมการท (2) เมอนาคาการยบตวของราวกนตก ( bδ ) ไปแทนคาจะไดแรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกในแนวนอน (F ) มหนวยเปน นวตน (N) สามารถคานวณไดจากสมการ ดงน

5643

2

6650

2

...

v

k

mvvkF

b

b (5)

เมอ F คอ แรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกในแนวนอน มหนวยเปน นวตน m คอ มวลของรถยนต มหนวยเปน กโลกรม

v คอ ความเรวของรถยนตในขณะเคลอนทเขาชนราวกนตก มหนวยเปน เมตรตอวนาท

bk คอ คาสตฟเนส (stiffness) ของราวกนตก มหนวยเปน นวตนตอเมตร

5.6 ตวคณนาหนกบรรทก (load factor)

ในการคานวณแรงกระแทกใหใชตวคณนาหนกบรรทกเทากบ 1.0 สาหรบการออกแบบโดยวธกาลง (strength design) และเทากบ 0.7 สาหรบการออกแบบโดยวธหนวยแรงใชงาน (working stress design)


ตวอยางท 1 รถยนตมวล 2,500 กโลกรม เคลอนทดวยความเรว 16 กโลเมตรตอชวโมง

(4.44 เมตรตอวนาท) เขาชนราวกนตกประเภทแขงเกรงททาจากคอนกรตเสรมเหลก สามารถคานวณแรง

กระแทกทกระทาตอราวกนตกในแนวนอน (F ) ไดดงน

ราวกนตกประเภทแขงเกรงกาหนดให bδ เปนศนย

จากสมการท (3) กาหนดให 66.

vδc =

66

444

.

. 3190. m

สามารถคานวณแรงกระแทกทมากระทาตอราวกนตกโดยใชสมการท (2) จะได

25077031902

4445002

2

22

,.

.,

bc δδ

mvF N

ดงนน แรงกระแทกทมากระทาตอราวกนตกในแนวนอนมคาเทากบ 77.30 กโลนวตน

ตวอยางท 2 รถยนตมวล 2,500 กโลกรม เคลอนทดวยความเรว 16 กโลเมตรตอชวโมง

(4.44 เมตรตอวนาท) เขาชนราวกนตกประเภทยดหยนซงทาจากทอเหลก โดยกาหนดใหทอเหลกมคาสตฟเนส

(stiffness) ของราวกนตก bk เทากบ 1.5x106 นวตนตอเมตร สามารถคานวณแรงกระแทกราวกนตก

(F ) ไดดงน

จากสมการท (5)

5643

2

6650

2

...

v

k

mvvkF

b

b

แทนคาในสมการจะได

68967

5643

444

1051

44450022

66

444105150

6

2

6 ,.

.

.

.,

.

...

F N

ดงนน แรงกระแทกทมากระทาตอราวกนตกในแนวนอนมคาเทากบ 67.69 กโลนวตน

6. ตวอยางการคานวณแรงกระแทกสาหรบการออกแบบราวกนตก


ในกรณทไมตองการใชสมการท (2) ในการคานวณคาแรงกระแทกทกระทาตอราวกนตก ในแนวนอน (F ) สามารถใชกราฟความสมพนธเพอหาคาแรงกระแทกได ดงตอไปน

7.1 แรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกในแนวนอนโครงสรางราวกนตกประเภทแขงเกรง

กรณรถยนตในขณะเคลอนทเขาชนราวกนตกประเภทแขงเกรง สามารถหาคาแรงกระแทก

ทกระทาตอราวกนตกในแนวนอน ( F ) มหนวยเปนนวตน (N) ไดจากกราฟความสมพนธระหวาง คาแรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกประเภทแขงเกรง และความเรวของรถยนตในขณะเคลอนทเขาชน ราวกนตก ดงแสดงในรปท 5

7.2 แรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกในแนวนอนโครงสรางราวกนตกประเภทยดหยน

กรณรถยนตเคลอนทเขาชนราวกนตกประเภทยดหยนดวยความเรว 16 กโลเมตรตอชวโมง สามารถหาแรงกระแทกทมากระทาตอราวกนตกในแนวนอน ( F ) โดยใชกราฟความสมพนธระหวางคาแรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกประเภทยดหยนและผลรวมคาการยบตวของรถยนตและราวกนตก

bc δδ ดงแสดงในรปท 6

7. การหาคาแรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกโดยใชกราฟความสมพนธ


0

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

350,000

0 5 10 15 20 25 30 35 40

คาแร

งกระ

แทกท

กระท

าตอร

าวกน

ตกปร

ะเภท

แขงเ

กรง

(F),

นวตน

(N)

ความเรวของรถยนต (v), กโลเมตรตอชวโมง (km/hr)

มวลของรถยนต 2,500 กโลกรม




รปท 5 กราฟความสมพนธระหวางคาแรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกประเภทแขงเกรง และความเรวของรถยนตในขณะเคลอนทเขาชนราวกนตก


0

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

คาแร

งกระ

แทกท

กระท

าตอร

าวกน

ตกปร

ะเภท

ยดหย

น (F

), นว

ตน (N

)

ผลรวมคาการยบตวของรถยนตและราวกนตก (𝛿𝑐 +𝛿𝑏), เมตร (m)





รปท 6 กราฟความสมพนธระหวางคาแรงกระแทกทกระทาตอราวกนตกประเภทยดหยน

และผลรวมคาการยบตวของรถยนตและราวกนตก

กรณรถยนตเคลอนทเขาชนราวกนตกดวยความเรว 16 กโลเมตรตอชวโมง


ในกรณทวไปวศวกรควร

อยางนอย 16 กโลเมตรตอชวโมง หรอหากไมมขอมลอางอง คา77 กโลนวตน

ตวอยางการ

สง 1.100 เมตร ดงแสดงในรปท

เทากบ 77.30 กโลนวตน (7

เหนอพนลานจอดรถยนต และแรงกระแทกดงกลาว ใหกระจายแบบสมาเสมอ

การออกแบบโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกใชวธกาลงและมกาลงของวสดเปนดงน

- กาลงอดประลยของแทงคอนกรตรปทรงกระบอกมาตรฐานทอาย

21 เมกาปาสกาล (210 กโลกรมแรงตอตารางเซนตเมตร

- เหลกเสนเสรมคอนกรต ใหใชเหลกเสนขอออ

ไมนอยกวา 390 เมกาปาสกาล

8. ขอแนะนาในการกาหนดแรงกระแทกทมากระทาสาหรบการ

9. ตวอยางการออกแบบและคานวณราวกนตกประเภทแขงเกรง

มาตรฐานการออกแบบราวกนตกในอาคารจอดรถยนต

ทวไปวศวกรควรออกแบบแรงกระแทกทมากระทาตอราวกนตก

กโลเมตรตอชวโมง และมวลของรถยนต 2,500 กโลกรม หรอหากไมมขอมลอางอง คาแรงกระแทกทมากระทาตอราวกนตกในแนวนอน

รปท 7 ตวอยางผนงราวกนตกคอนกรตเสรมเหลก

ตวอยางการออกแบบและคานวณผนงราวกนตกคอนกรตเสรมเหลกยาว

เมตร ดงแสดงในรปท 7 ราวกนตกยดเขากบโครงสรางแผนพนลานจอดรถยนต ตานทานแรงกระแทก

(7,882 กโลกรมแรง) โดยแรงกระแทกกระทาตงฉากในแนวนอนทความสง

เหนอพนลานจอดรถยนต และแรงกระแทกดงกลาว ใหกระจายแบบสมาเสมอ ( W ) ในชวงระยะ


กาลงอดประลยของแทงคอนกรตรปทรงกระบอกมาตรฐานทอาย

กโลกรมแรงตอตารางเซนตเมตร)

เหลกเสนเสรมคอนกรต ใหใชเหลกเสนขอออย SD – 40 (ความตานแรงดงทจดคราก

เมกาปาสกาล (4,000 กโลกรมแรงตอตารางเซนตเมตร))

ขอแนะนาในการกาหนดแรงกระแทกทมากระทาสาหรบการออกแบบราวกนตก

ตวอยางการออกแบบและคานวณราวกนตกประเภทแขงเกรง

หนาท 13

แรงกระแทกทมากระทาตอราวกนตกโดยใชความเรว

กโลกรม มาคานวณออกแบบ แรงกระแทกทมากระทาตอราวกนตกในแนวนอน (F ) ไมควรใชคาตากวา

ออกแบบและคานวณผนงราวกนตกคอนกรตเสรมเหลกยาว 4.800 เมตร

ราวกนตกยดเขากบโครงสรางแผนพนลานจอดรถยนต ตานทานแรงกระแทก

โดยแรงกระแทกกระทาตงฉากในแนวนอนทความสง 0.500 เมตร

ในชวงระยะ 1.500 เมตร ใด ๆ


กาลงอดประลยของแทงคอนกรตรปทรงกระบอกมาตรฐานทอาย 28 วน ไมนอยกวา

ความตานแรงดงทจดคราก

ราวกนตก


- เหลกเสนมคาโมดลสยดหยนเทากบ 200,000 เมกาปาสกาล (2.04 x 106 กโลกรมแรง

ตอตารางเซนตเมตร) และใชตวคณนาหนกบรรทกสาหรบแรงกระแทกเทากบ 1.0

W = 77.30/1.500 = 51.53 กโลนวตนตอเมตร (5,255 กโลกรมแรงตอเมตร)

กาหนดใหแรงกระแทกกระทาทขอบและทกงกลางของราวกนตก เพอคานวณหาคาหนวยแรง

สงสดทเกดขนในราวกนตกตามรายละเอยดดงตอไปน

(1) แรงกระแทกกระทาทขอบของราวกนตก

uM แนวดงสงสด (@ x= 0 ม., y= 0 ม.) = 22.60 กโลนวตน-เมตร/เมตร

uM แนวนอนสงสด (@ x= 0 ม., y= 0 ม.) = 4.320 กโลนวตน-เมตร/เมตร

uV สงสด (@ x= 0 ม., y= 0 ม.) = 45.85 กโลนวตน/เมตร


(2) แรงกระแทกกระทาทกงกลางราวกนตก

ใชความหนาของผนงราวกนตกเทากบ 125.0 มลลเมตร โดยมคาความลกประสทธผลเทากบ 95.00 มลลเมตร

uM แนวดงสงสด (@ x= 2.400 ม., y= 0 ม.) = 15.07 กโลนวตน-เมตร/เมตร

uM แนวนอนสงสด (@ x= 2.400 ม., y= 0 ม.) = -3.413 กโลนวตน-เมตร/เมตร

uV สงสด (@ x= 2.400 ม., y= 0 ม.) = 32.95 กโลนวตน/เมตร


9.1 เหลกเสรมในแนวดงตอความยาวผนง 1.000 เมตร

โมเมนตทคณดวยตวคณแลว uM = 22.60 กโลนวตน-เมตร หรอ 22.60 X 106 นวตน-มลลเมตร

จาก

2

adfAMM

ysnu (6)

เมอ nM = กาลงโมเมนตดดระบ (นวตน-มลลเมตร)

= ตวคณลดกาลงสาหรบแรงดด = 0.9

yf = กาลงครากของเหลกเสรม = 390 เมกาปาสกาล

sA = พนทหนาตดของเหลกเสนเสรมคอนกรต (ตารางมลลเมตร)

d = ความลกประสทธผล = 95 มลลเมตร

a = ความลกของ Whitney stress block ซงสามารถคานวณไดจาก

bf

fAa

c

ys

850. (7)

เมอ b = ความกวางของผนง = 1,000 มลลเมตร

cf = กาลงอดประลยของคอนกรต = 21 เมกาปาสกาล

แทนคา a จากสมการ (7) ลงในสมการท (6) จะไดพนทหนาตดเหลกเสรม

742 =SA ตารางมลลเมตร

เลอกใชเหลกเสนเสรมคอนกรต 12 มลลเมตร 125@ มลลเมตร ( 905=SA ตารางมลลเมตร)

ปรมาณเหลกเสรมสงสดของหนาตด ( max ) คานวณไดจาก

bρ.ρ 750max (8)

เมอ b เปนปรมาณเหลกเสรมทภาวะสมดลซงสามารถหาไดจาก

bρ +.

.′.=

yS

S

y

c

fE

Ex

f

βf

0030

00308501

(9)

โดย 1 ใหใชเทากบ 0.85 ดงนนจะได

maxρ 01770

3900002000030

0002000030

390

85021850750 .=

)(+),(.

),(.).)()(.(.= x

ปรมาณเหลกเสรมตาสดของหนาตด (minρ ) คานวณไดจาก

00360

390

4141.

.

f

.ρ

y

===min

(10)

เหลกเสรม 12 มลลเมตร 125@ มลลเมตร มปรมาณเหลกเสรม

==bd

Aρ S

( ) 009500951000

905.=

.


ดงนน

maxmin≤≤ ρρρ O.K.

9.2 เหลกเสรมในแนวนอนตอความสงผนง 1.000 เมตร

โมเมนตทคณดวยตวคณแลว uM = 4.320 กโลนวตน-เมตร หรอ 4.320 X 106 นวตน-มลลเมตร

จากการแทนคา a จากสมการ (7) ลงในสมการท (6)

จะไดพนทหนาตดเหลกเสรม 132 SA ตารางมลลเมตร

เลอกใชเหลกเสนเสรมคอนกรต 12 มลลเมตร 250@ มลลเมตร ( 0452 .SA ตารางมลลเมตร)

ปรมาณเหลกเสรมสงสดของหนาตด ( max ) คานวณไดจากสมการท (8) =0.0177

ปรมาณเหลกเสรมตาสดของหนาตด ( minρ ) คานวณไดจากสมการท (10) = 0.0036

เหลกเสรม 12 มลลเมตร 250@ มลลเมตร มปรมาณเหลกเสรม

==bd

Aρ S

( )00480

951000

452.=

ดงนน maxmin

≤≤ ρρρ O.K.

แรงเฉอนตอความยาวผนง 1.000 เมตร

จาก ≤uV

nV

เมอ uV = แรงเฉอนประลยทกระทา ณ หนาตดวกฤต = 45.85 กโลนวตน

nV = กาลงตานทานแรงเฉอนสงสด

= ตวคณลดกาลงสาหรบแรงเฉอน = 0.85

9453850

8545.=

.

.=

V=V u

n กโลนวตน

กาลงตานทานแรงเฉอนของคอนกรต cV ไดจาก

dbfV wcc′=

6

1

72,5579510002161 นวตน หรอ 72.56 กโลนวตน => 53.94

nV กโลนวตน O.K.

ดงนน กาลงตานทานแรงเฉอนของคอนกรตเพยงพอสาหรบกาลงตานทานแรงเฉอนสงสด

ตวอยางรายละเอยดการเสรมเหลกแสดงในรปท 8 และมการเสรมเหลกพเศษทมมดานในขอตอ

ของผนงราวกนตกกบพน เพอใหสามารถถายแรงกระแทกไปสโครงสรางไดอยางปลอดภย


รปท 8 ตวอยางรายละเอยดการเสรมเหลกผนงราวกนตกประเภทแขงเกรง


บรรณานกรม

[1] ขอบญญตกรงเทพมหานคร เรอง ควบคมอาคาร พ.ศ. 2544

[2] ศาสตราจารย ดร. อมร พมานมาศ, “แนวทางการออกแบบทกนอาคารจอดรถ”,

(http://eitprblog.blogspot.com) EITPRBlog วศวกรรมสถานแหงประเทศไทยในพระบรมราชปถมภ,

วารสารวนท 17 กมภาพนธ 2015

[3] Australian/New Zealand Standard (AS/NZS), “Parking facilities Part 1 : Off-street

car parking (AS/NZS 2890.1)”, 2004

[4] Australian/New Zealand Standard (AS/NZS), “Structural Design Actions Part 1:

Permanent, Imposed and Other Actions – Victoria (NZS 1170.1)”, 2002

[5] British standard (BS), “British standard: Barriers in and about buildings - code of practice

(BS 6180)”, 1999

[6] British standard (BS), “British standard: Loading for buildings. Part 1: Code of practice

for dead and imposed loads (BS 6399.1)”, 1996

[7] Mohammad Iqbal, D. Sc., P.E., S.E., Esq., “Design Deficiencies in Edge Barrier Walls

in Parking Structures”, STRUCTURE magazine article : -26, April 2014

[8] Mohammad Iqbal, D. Sc., P.E., S.E., Esq., “A Rational Method to Design Vehicular

Barriers”, STRUCTURE magazine article : Page 22-24, September 2010

[9] Mohammad Iqbal, D. Sc., P.E., S.E., Esq., “Designing Edge Barriers in Parking

Structures”, STRUCTURE magazine article : Page 24-26, October 2008

สานกควบคมและตรวจสอบอาคาร กรมโยธาธการและผงเมอง ถนนพระรามท 6 แขวงพญาไท เขตพญาไท กรงเทพฯ 10400 โทร. 0-2299-4321 โทรสาร 0-2299-4321

มยผ 1321 61 มาตรฐานการออกแบบราวกันตก...

Documents