ถังเก็บน้ำทรงกระบอกวางบนดิน
ออกแบบผนังถังกลมรับแรงดึงตามวงแหวน (hoop tension) ด้วยฐานหมุนได้อิสระซึ่งทั้งสมจริงและปลอดภัยกว่าฐานยึดแน่น — ต่างจากถังเหลี่ยมที่ผนังรับแรงแบบดัด
ผนังถังกลมไม่ได้ดัดตัวเหมือนถังเหลี่ยม แต่ถูกดึงยืดรอบวง
แรงดันน้ำด้านในดันผนังให้ขยายออก ผนังจึงถูกดึงยืดรอบวงแหวน ไม่ใช่ถูกดัดโค้ง เหมือนผนังถังเหลี่ยม — และแรงดึงนี้ไม่ได้มากสุดที่ก้นถังอย่างที่คิดง่ายๆ เพราะฐาน ยึดผนังไม่ให้ขยายตัว แรงดึงจึงเป็นศูนย์ที่ฐาน ไล่ขึ้นไปสูงสุดที่ราว 0.7 เท่าของความลึก น้ำจากผิวน้ำ แล้วลดลงอีกใกล้ผิวน้ำ
ใช้สัมประสิทธิ์จากตาราง PCA-C ที่ตรวจสอบไขว้จากตัวอย่างคำนวณจริงสองแหล่งอิสระ — มีข้อมูลยืนยันเฉพาะช่วง H²/(Dt) ระหว่าง 6.5–9.0 นอกช่วงนี้ระบบจะเตือนให้ชัดเจน
ข้อมูลถัง
รูปถังเก็บน้ำทรงกระบอก
แรงดึงวงแหวนไม่ใช่เส้นตรงตามความลึกอย่างที่คิดง่ายๆ — เป็นศูนย์ที่ฐาน (เพราะฐาน ยึดไม่ให้ผนังขยายตัวออก) และเป็นศูนย์ที่ผิวน้ำ (ไม่มีน้ำกด) แต่สูงสุดที่ระหว่างกลาง ราว 0.7 เท่าของความลึกน้ำจากผิวน้ำ เหล็กวงแหวนจึงออกแบบจากค่าสูงสุดนี้ใช้สม่ำเสมอ ตลอดความสูงผนัง ไม่ใช่มากสุดที่ฐานอย่างที่คนทั่วไปเข้าใจ
สรุปผลการออกแบบ
ผ่านเกณฑ์- ความจุ
- 14.14ม.³
- H²/(Dt)
- 8.889
- แรงดึงวงแหวนสูงสุด
- 2131.5กก./ม.
- เหล็กวงแหวน
- RB9 @ 20ซม.
- เหล็กแนวดิ่ง
- RB9 @ 30ซม.
- อยู่ในช่วงตรวจสอบแล้วหรือไม่
- อยู่ในช่วง
รายการคำนวณ
ทุกค่ามีที่มาอ้างอิงกำกับ
- 1ความจุ14.14ม.³
ปริมาตรน้ำที่เก็บได้ (พื้นที่หน้าตัดวงกลมภายใน × ความลึกน้ำ)
π × R² × ลึกน้ำ=π × 1.5² × 2=14.14 ม.³ - 2H²/(Dt)8.89
อัตราส่วนที่ควบคุมพฤติกรรมเปลือกทรงกระบอก — ยิ่งสูง (ถังสูง/บางเทียบสัดส่วน) แรงดึงวงแหวนยิ่งเข้าใกล้ทฤษฎีง่ายมากขึ้น ยิ่งต่ำ (ถังเตี้ย/หนา) ฐานยิ่งมีผลลดแรงดึงมากขึ้น
ความลึกน้ำ² ÷ (เส้นผ่านศูนย์กลาง × ความหนาผนัง)=2² / (3 × 0.15)=8.89อ้างอิง: PCA Design Method Table A-5 (ฐานหมุนได้อิสระ) หน้า circular-water-tank-hoop-tension.md
- 3สัมประสิทธิ์แรงดึงสูงสุด0.711
จากตาราง PCA-C (Table A-5) ที่ตำแหน่ง 0.7H จากผิวน้ำ — จุดที่แรงดึงวงแหวนสูงสุดเกิดขึ้นเสมอในข้อมูลที่ตรวจสอบแล้ว
อ้างอิง: PCA Design Method Table A-5 หน้า circular-water-tank-hoop-tension.md
- 4T สูงสุด2,131.5กก./ม.
แรงดึงวงแหวนสูงสุดต่อความสูงผนัง 1 ม. — ใช้ค่านี้ออกแบบเหล็กวงแหวนสม่ำเสมอตลอดทั้งผนัง ตามวิธีลดรูปที่เอกสารต้นทางรับรอง (ปลอดภัยกว่าเส้นโค้งจริงเสมอ เปลืองเหล็กกว่าเล็กน้อย)
สัมประสิทธิ์ × γ_น้ำ × ลึกน้ำ × รัศมี=0.711 × 1,000 × 2 × 1.5=2,131.5 กก./ม. - 5fs ที่ใช้1,400กก./ซม.²
หน่วยแรงดึงที่ยอมให้ของเหล็ก — ตั้งต่ำกว่างานทั่วไปเพื่อคุมรอยร้าว เพราะเหล็กยืดน้อยลง รอยร้าวจึงแคบลง เหมือนถังเหลี่ยม
อ้างอิง: ประกาศ มท. 2567 ข้อ 29(14)(จ) — รอยร้าวอาคารกักเก็บน้ำ ≤ 0.10 มม. หน้า 38
- 6As วงแหวนจากแรงดึง1.523ซม.²/ม.
พื้นที่เหล็กวงแหวนที่ต้องการจากแรงดึงสูงสุด
T สูงสุด ÷ fs=2131.5 / 1400=1.523 ซม.²/ม. - 7As ขั้นต่ำแนวราบ 3 · แนวดิ่ง 1.8 ซม.²/ม.
เหล็กขั้นต่ำของกำแพง คสล. — แนวราบ 0.002 · แนวดิ่ง 0.0012 ของหน้าตัดคอนกรีต (ใช้เกณฑ์เดียวกับกำแพงทั่วไปตามกฎกระทรวง เพราะไม่มีเกณฑ์เฉพาะถังกลม)
แนวราบ 0.002 × 100 × 15 · แนวดิ่ง 0.0012 × 100 × 15=แนวราบ 3 · แนวดิ่ง 1.8 ซม.²/ม.อ้างอิง: ประกาศ มท. 2567 ข้อ 29 — เหล็กขั้นต่ำกำแพง คสล. หน้า 38
- 8เหล็กวงแหวน (แนวนอน)RB9 @ 20 ซม. (ได้ 3.18 ≥ 3 ซม.²/ม.)
เหล็กหลักของถังกลม รับแรงดึงวงแหวนโดยตรง วางเป็นห่วงรอบผนังสม่ำเสมอตลอดความสูง ตามวิธีลดรูปที่ใช้
- 9เหล็กแนวดิ่งRB9 @ 30 ซม. (ได้ 2.12 ≥ 1.8 ซม.²/ม.)
วิธีลดรูปแบบฐานหมุนได้อิสระถือว่าไม่มีโมเมนต์ดัดในผนัง เหล็กแนวดิ่งจึงใส่ตามเกณฑ์ขั้นต่ำเพื่อยึดเหล็กวงแหวนให้อยู่ตำแหน่งและคุมรอยร้าวจากการหดตัว ไม่ได้รับแรงดัดจากการออกแบบ
- 10ทรายหยาบรองพื้น0.353ลบ.ม.
บดอัดแน่นทำหน้าที่เป็นท้องแบบหล่อ กันดินไหลปนเนื้อคอนกรีต และปรับระดับก้นหลุมที่ขุดมาไม่เรียบให้ได้ระดับก่อนวางเหล็ก
พื้นที่ × ความหนาทราย=7.069 × 0.05=0.353 ลบ.ม.อ้างอิง: เกณฑ์ปฏิบัติงานก่อสร้างทั่วไป ชั้นทรายรองพื้น หน้า foundation-bedding-sand-lean-concrete.md
- 11คอนกรีตหยาบ0.353ลบ.ม.
คอนกรีตกำลังต่ำไม่เสริมเหล็ก ผสม 1:3:5 โดยปริมาตร กันน้ำปูนจากคอนกรีตตัวจริงไหลซึมลงดิน และให้ผิวเรียบควบคุมระยะหุ้มเหล็กชั้นล่างสุดได้แม่นยำ
พื้นที่ × ความหนาคอนกรีตหยาบ=7.069 × 0.05=0.353 ลบ.ม.อ้างอิง: เกณฑ์ปฏิบัติงานก่อสร้างทั่วไป คอนกรีตหยาบ (lean concrete) หน้า foundation-bedding-sand-lean-concrete.md