ฐานรากคานรัด (Strap Footing)

ระยะเยื้องศูนย์ x = 0.775 ม. — ถ้าไม่มีคานรัด ระยะนี้จะทำให้แรงดันใต้ฐานเอียงจนด้านในลอยขึ้นจากดิน คานรัดดึงแรงลัพธ์กลับมาผ่านศูนย์กลางฐานพอดี แรงดันจึงสม่ำเสมอทั้งฐาน

1. 1x0.775ม.

   ระยะเยื้องศูนย์ — จากแนวศูนย์กลางเสาริม ถึงศูนย์กลางฐานริม เกิดขึ้นเพราะฐานยื่นเข้าด้านในได้อย่างเดียว

   x = ความยาวฐาน/2 − ระยะจากศูนย์กลางเสาถึงแนวเขต=1.85/2 − 0.15=0.775 ม.
2. 2R₁47,337กก.

   แรงปฏิกิริยาใต้ฐานริม — หาจากสมดุลโมเมนต์รอบแนวเสาใน โดยตั้งเงื่อนไขว่าแรงดันใต้ฐานริมต้องสม่ำเสมอ (แรงลัพธ์ผ่านศูนย์กลางฐานพอดี)

   R₁ = P₁ · S / (S − x)=40,000 × 5 / (5 − 0.775)=47,337 กก.
3. 3R₂52,663กก.

   แรงปฏิกิริยาใต้ฐานใน — น้อยกว่าน้ำหนักเสาในเสมอ เพราะส่วนหนึ่งถูกยืมไปช่วยถ่วงฐานริม ข้อนี้คนมักลืมแล้วออกแบบฐานในใหญ่เกินจำเป็น

   R₂ = P₁ + P₂ − R₁=40,000 + 60,000 − 47,337=52,663 กก.
4. 4V คานรัด7,337กก.

   แรงเฉือนในคานรัด คงที่ตลอดช่วงระหว่างฐานทั้งสอง — คือส่วนที่ฐานริมได้รับเกินกว่าน้ำหนักเสาของตัวเอง

   V = R₁ − P₁=47,337 − 40,000=7,337 กก.
5. 5M คานรัด31,000กก.·ม.

   โมเมนต์สูงสุดในคานรัด — แรงเฉือนคงที่ทำให้โมเมนต์เพิ่มเป็นเส้นตรง สูงสุดที่ปลายด้านเสาใน · เป็นโมเมนต์ลบ ดึงผิวบนของคาน เหล็กหลักจึงอยู่ด้านบน

   M = V × (S − x)=7,337 × 4.225=31,000 กก.·ม.
6. 6q ฐานริม19,998กก./ม.²

   แรงดันใต้ฐานริม — สม่ำเสมอทั้งฐานเพราะคานรัดดึงแรงลัพธ์มาผ่านศูนย์กลางฐานแล้ว (รวมน้ำหนักฐานและดินกลบ)

   R₁ / (ยาว × กว้าง) + น้ำหนักฐานและดินกลบ=47,337 / (1.85 × 1.5) + 2940=19,998 กก./ม.²

   อ้างอิง: กฎกระทรวงฯ ฐานราก พ.ศ. 2566 กำลังแบกทานที่ยอมให้ หน้า 5

7. 7ฐานใน1.8 × 1.8 ม.

   ขนาดฐานในที่ต้องใช้ คิดจาก R₂ ซึ่งน้อยกว่าน้ำหนักเสาในอยู่แล้ว — ฐานในจึงเล็กกว่าที่หลายคนคาด

   ด้าน = √(R₂ / กำลังแบกทานสุทธิ)=√(52,663 / 17,060)=1.8 × 1.8 ม.
8. 8As คานรัด22.43ซม.²

   เหล็กหลักของคานรัด อยู่ที่ ผิวบน เพราะคานรัดรับโมเมนต์ลบตลอดช่วง — วางผิวล่างเท่ากับไม่มีเหล็กรับแรง

   As = M / (fs · j · d)=3100000 / (1700 × 0.879 × 92.5)=22.43 ซม.²

   อ้างอิง: rc-design-wsd 3.2 คานเสริมเหล็กรับแรงดึงอย่างเดียว หน้า 41

9. 9Mc คานรัด59,078กก.·ม.

   โมเมนต์ต้านทานโดยคอนกรีตของหน้าตัดคานรัด — ถ้าโมเมนต์ในคานเกินค่านี้ ต่อให้ใส่เหล็กเพิ่มคอนกรีตฝั่งอัดก็รับไม่ไหว ต้องขยายหน้าตัด

   Mc = Rbd² · R = ½fc·k·j=17.26 × 40 × 92.5²=59,078 กก.·ม.

   อ้างอิง: rc-design-wsd 3.4 ขั้นตอนออกแบบ ข้อ 4 หน้า 43

10. 10v คานรัด1.98กก./ซม.²

    หน่วยแรงเฉือนในคานรัด (แรงเฉือนคงที่ตลอดช่วง) — คอนกรีตรับเอง 4.49 เพดานเมื่อมีปลอก 20.45 กก./ซม.²

    v = V / (b·d)=7,337 / (40 × 92.5)=1.98 กก./ซม.²

    อ้างอิง: rc-design-wsd 3.6 แรงเฉือนคาน หน้า 60–66

11. 11ทรายหยาบรองพื้น0.239ลบ.ม.

    บดอัดแน่นทำหน้าที่เป็นท้องแบบหล่อ กันดินไหลปนเนื้อคอนกรีต และปรับระดับก้นหลุมที่ขุดมาไม่เรียบให้ได้ระดับก่อนวางเหล็ก

    พื้นที่ × ความหนาทราย=4.775 × 0.05=0.239 ลบ.ม.

    อ้างอิง: เกณฑ์ปฏิบัติงานก่อสร้างทั่วไป ชั้นทรายรองพื้น หน้า foundation-bedding-sand-lean-concrete.md

12. 12คอนกรีตหยาบ0.239ลบ.ม.

    คอนกรีตกำลังต่ำไม่เสริมเหล็ก ผสม 1:3:5 โดยปริมาตร กันน้ำปูนจากคอนกรีตตัวจริงไหลซึมลงดิน และให้ผิวเรียบควบคุมระยะหุ้มเหล็กชั้นล่างสุดได้แม่นยำ

    พื้นที่ × ความหนาคอนกรีตหยาบ=4.775 × 0.05=0.239 ลบ.ม.

    อ้างอิง: เกณฑ์ปฏิบัติงานก่อสร้างทั่วไป คอนกรีตหยาบ (lean concrete) หน้า foundation-bedding-sand-lean-concrete.md

• แรงเฉือนทะลุและแรงเฉือนคานของตัวฐานทั้งสอง — ตรวจต่อได้ที่หน้าออกแบบฐานราก โดยใช้ R₁ และ R₂ ที่ได้จากหน้านี้เป็นน้ำหนักลงฐาน
• การทรุดตัวต่างกันระหว่างฐานสองตัว ซึ่งจะทำให้คานรัดรับโมเมนต์เพิ่มจากที่คำนวณไว้
• กรณีมีแรงด้านข้างจากดินหรือแผ่นดินไหว ซึ่งทำให้เกิดโมเมนต์เพิ่มในคานรัด