ตัวคูณลดกำลัง สำหรับมาตรฐานการออกแบบคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยอาศัยข้อมูลทางสถิติในประเทศไทย (กรณีที่มีการควบคุมคุณภาพ)

Abstract

ค่าของตัวคูณลดกำลัง ที่แนะนำในมาตรฐานสำหรับอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กโดยวิธีกำลัง วสท 1008-38 เป็นค่าที่อ้างอิงมาจากมาตรฐาน ACI 318-89 ของประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งค่าตัวคูณลดกำลังเหล่านี้ได้มาจากการวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติ ของการกระจายของคุณภาพวัสดุและมาตรฐานการก่อสร้างของประเทศสหรัฐอเมริกาซึ่งแตกต่างจากประเทศไทย ดังนั้นหากมีการศึกษาข้อมูลดังกล่าวสำหรับการก่อสร้างในประเทศไทย และได้นำมาใช้เป็นตัวกำหนดถึงค่าของตัวคูณลดกำลังสำหรับประเทศไทยเองโดยเฉพาะ ก็ย่อมจะมีความเหมาะสมมากกว่าการใช้ค่าที่คัดลอกมาจากต่างประเทศ

ในปัจจุบันได้มีการเสนอให้แบ่งการใช้ตัวคูณลดกำลังออกเป็นสองกรณีดังนี้ กรณีที่ 1 คือกรณีการก่อสร้างที่มีการระบุมาตรฐานงานก่อสร้างและการควบคุมคุณภาพวัสดุเป็นอย่างดี ให้ใช้ค่าตัวคูณลดกำลังเหมือนในมาตรฐาน วสท 1008-38 ส่วนกรณีที่ 2 คือกรณีการก่อสร้างที่ไม่มีการระบุฯ ให้ใช้ค่าตัวคูณลดกำลังในอัตราส่วน 5/6 เท่าของที่ใช้สำหรับกรณีที่ 1 อย่างไรก็ตามอัตราส่วนนี้ ไม่ปรากฏถึงที่มาอันเป็นกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ หรือหลักฐานซึ่งแสดงถึงความเที่ยงตรงของค่าอัตราส่วนดังกล่าวแต่อย่างใด

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาเพื่อเลือกตัวคูณลดกำลังที่เหมาะสมสำหรับมาตรฐานการออกแบบคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยอาศัยข้อมูลทางสถิติของคุณภาพวัสดุและการก่อสร้างในประเทศไทย เพื่อนำไปใช้สำหรับกรณีที่ 1 คือกรณีการก่อสร้างที่มีการระบุมาตรฐานงานก่อสร้างและการควบคุมคุณภาพวัสดุเป็นอย่างดี ซึ่งโครงสร้างในกรณีที่ 1 นี้ มักจะเป็นอาคารขนาดกลางหรือใหญ่ ข้อมูลทางสถิติดังกล่าวได้มาจากอาคารชุดพักอาศัยสูง 8 ถึง 31 ชั้นจำนวน 3 อาคาร ซึ่งประกอบด้วย ขนาดของชิ้นส่วนโครงสร้างจริงและตำแหน่งของเหล็กเสริม (คาน 372 ข้อมูล และเสา 201 ข้อมูล) คุณสมบัติเชิงกลของเหล็กเส้น (439 ตัวอย่าง) ซึ่งเก็บมาจากสถานที่ก่อสร้างและร้านขายวัสดุก่อสร้าง และกำลังอัดประลัยคอนกรีต (1974 ข้อมูล) ซึ่งได้ข้อมูลการทดสอบมาจากโรงงานคอนกรีตสำเร็จรูปจำนวน 19 แห่ง ซึ่งข้อมูลเหล่านี้จะมีผลโดยตรงต่อความสามารถในการรับแรงของชิ้นส่วนของประชากรโครงสร้างที่ศึกษา จากนั้นได้สร้างแบบจำลองซึ่งมีพื้นฐานมาจากสูตรที่ใช้ในการออกแบบโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก แล้วนำไปทางการจำลองแบบมอนติคาโล โดยการสุ่มค่าของข้อมูลที่สมมุติให้มีลักษณะการกระจาย คล้ายกับข้อมูลทางสถิติของตัวอย่างที่เก็บมาได้ เพื่อหาการกระจายของความสามารถในการรับแรงของชิ้นส่วนโครงสร้างที่ศึกษา เมื่อนำมาคำนวณประกอบกับการกระจายของผลของน้ำหนักบรรทุก จะสามารถหาค่าดัชนีความเชื่อมั่น ซึ่งตัวคูณลดกำลังที่เหมาะสมคือค่าที่ทำให้ค่าดัชนีความเชื่อมั่นใกล้เคียงกับดัชนีความเชื่อมั่นเป้าหมายซึ่งได้มาจากการสอบเทียบใหม่ของมาตรฐาน ACI318

จากการศึกษาครั้งนี้ได้ค่าตัวคูณลดกำลังสำหรับโมเมนต์ดัดในคาน 0.89 และแรงเฉือนในคาน 0.97 และแรงตามแนวแกนในเสาสั้นปลอกเดี่ยว 0.86 ซึ่งแตกต่างไปจากค่าที่กำหนดไว้ในกรณีที่ 1 อย่างมีนัยสำคัญ แต่เนื่องจากค่าดังกล่าวได้มาจากข้อมูลที่จำกัด ดังนั้นจึงเสนอแนะให้หาข้อมูลเพิ่มเติม เพื่อใช้ในมาตรฐานการออกแบบคอนกรีตเสริมเหล็กสำหรับประเทศไทยต่อไปในอนาคต