การออกแบบความหนาพื้นคอนกรีตวางบนดินเพื่อรับนน.บรรทุกforklift truck

7/15/2019 . forklift truck

http://slidepdf.com/reader/full/forklift-563383bfbc89c 1/9

การออกแบบความหนาแผนพ นคอนกรตวางบนดนเพ อรับนน.บรรทก forklift truck

ผศ. ชัชวาลย พนลาภพานช

อาจารยประจา ภาควชาวศวกรรมโยธา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลัยศรปทม

บทนา

อาคารประเภทโกดังเกบสนคาหรอโรงงานอตสาหกรรมนยมใชระบบพ นคอนกรตวางบนดน(slab on

grade)เปนสวนโครงสรางรับนน.บรรทกสวนใหญภายในอาคาร ชั นดนท รองรับแผนพ นไวอยางตอเน องตลอดแผนทาใหเกดคาหนวยแรงข นนอยขณะแผนพ นรับนน.กด โครงสรางจงออกแบบไดอยางประหยัดและรับนน.บรรทกไดมาก ประเภทของนน.บรรทกท กระทาบนแผนพ นภายในอาคารประกอบไปดวย นน.กาแพงและPartitions นน.

เสารับชั นMezzanine นน.เคร องจักรท ตดตั งบนพ น นน.บรรทกเน องจากการกองเกบวัสด(Stationary live load) นน.

ยานพาหนะท ใชขนยายวัสดอปกรณในอาคาร ฯลฯ สาหรับงานออกแบบกอสรางพ นชนดดังกลาว forklift truck

เปนนน.บรรทกจรตัวสาคัญท ใชกาหนดความหนาแผนพ นโดยเฉล ย เน องจากเปนนน.กระทาแบบจดซ งมคามากและเคล อนท ไปทั วบรเวณพ นท อาคาร บทความน นาเสนอรายละเอยดวธออกแบบพ นคอนกรตวางบนดนรับนน.

forklift truck ท มนน.เพลาต ากวา 5 กโลปอนดจนถงคานน.เพลา 120 กโลปอนดโดยวธของหนวยทหารชางสหรัฐอเมรกา(US Army Corp of Engineer) หรออักษรยอหนวยงานวา COE

สัณฐานของ forklift truck

forklift truck เปนยานพาหนะสองเพลา มทั งชนดลอยางตันและลอยางอัดแรงดันลม นน.เพลาสงสด

(Max. axle load) ท ใชออกแบบแผนพ นเกดข นขณะรถยกสัมภาระ ขอมลคานน.เพลาดังกลาวระบไวในCatalog ของ

รถแตละร น ซ งโดยสวนใหญคานน.เพลาสงสดมคาระหวาง 87-94% ของผลรวมคานน.รถกับคานน.สัมภาระสงสดท ยกได เปอรเซนตท สงมากน เองทาใหประมาณอยางหยาบไดวานน.เพลาท ใชออกแบบมคาเทากับนน.รวมของรถและสัมภาระ ในการออกแบบแผนพ นข ันเบ องตนท ไมทราบรายละเอยดขอมลยานพาหนะท นามาใชงาน

ผ ออกแบบอาจประเมนคานน.เพลาอยางงายจากขอมลการจาแนกกล ม forklift truck ตามคานน.เพลาสงสด ของ

COE ดังแสดงในตารางท 1

ตารางท 1 ขอมลนน.เพลาสงสดและคานน.สัมภาระสงสดท forklift truck ยกได [5]

Forklift Trucks Forklift Trucks Maximum Load

Category Max. Axle Load, kips Capacity, kips

I 5 to 10 2 to 4

II 10 to 15 4 to 6

III 15 to 25 6 to 10

IV 25 to 36 10 to 16

V 36 to 43 16 to 20

VI 43 to120 20 to 52



Corps of Engineer (COE) Method

แนวคดหลักของวธออกแบบพ นคอนกรตวางบนดนคอ การเลอกคากาลังของคอนกรตและความหนาของแผนพ นท ใหผลคากาลังดัดมากพอจะรองรับผลรวมของหนวยแรงท เกดข นจากสาเหตตางๆ เชนนน.บรรทกบนพ น

ความลา การยดหดของเน อคอนกรต แรงเสยดทานระหวางแผนพ นกับดนคันทาง ฯลฯ โดยไมใหแผนพ นแตกราว

ขณะอย ในชวงอายการใชงานท ตั งไว สาหรับการออกแบบแผนพ นคอนกรตวางบนดนของ COE ใชวธประเมนคาหนวยแรงในแผนพ นจากนน.กดลอรถโดยคานวณมาจากสตรของ Westergaard กรณลอรถบดทับท ขอบแผน(edge

stress)เปนพ นฐานในการออกแบบ คานน.ลอท กดลงบนแผนพ นจะใชตัวคณเพ มแรงกระแทก(impact factor) ข นอกรอยละ 25 รวมทั งพจารณาใหรอยตอระหวางแผนพ นมการถายแรงเฉอนผานเหลกเดอย(dowel bar) ส แผนพ นขางเคยงทาใหหนวยแรงดัดลดลงรอยละ 25 สาหรับหนวยแรงหอตัวท เกดจากความแตกตางของอณหภมภายในแผนพ น(temperature gradients) ผลของความลาเน องจากจานวนรอบการบดทบัของลอ และผลกระทบจากปจจัยอ น ไดถกชดเชยไวแลวโดยใชคา safety factor ประมาณ 2 ในการออกแบบ ผลวเคราะหท ไดจะเปนความหนาของ

แผนพ นคอนกรตลวน(plain concrete)

โมดลัสแตกราวของคอนกรต(Modulus of Rupture)

คาโมดลัสแตกราวเปนคากาลังดัดของคอนกรต(Flexural strength)ท ใชออกแบบคานวณความหนาแผนพ น

คาโมดลัสแตกราวไดจากการทดสอบแรงดัดคานคอนกรตลวนแบบเธรตพอยทตามมาตรฐาน ASTM C78 (Flexural

Strength of Concrete Using Simple Beam with Third-Point Loading) วธทดสอบโดยสังเขปมขั นตอนคอ นาตัวอยางคานคอนกรตลวนอายคอนกรต 28 วัน ขนาดมาตราฐานหนาตัด 6”x 6” ท จัดเตรยมชวงคานใหยาวมากพอจะวางพาดบนระยะจดรองรับทดสอบ 18” ใสแรงกด 2 จดบนคานทดสอบท แบงออกเปน 3 ชวงเทาๆกัน คาโมดลัสแตกราว วเคราะหไดจากคาหนวยแรงดัดขณะคานแตกหัก ในทางปฏบัตคาโมดลัสแตกราวท ใชออกแบบกอสรางแผนพ นสามารถประเมนไดจากสมการความสัมพันธแบบเอมไพรเคลกับคากาลังอัดประลัยของคอนกรต

เทากับ c f ′5.7 (ACI 318-05) โดย c

f ′ คอคากาลังอัดประลัย(หนวย psi) ของแทงตัวอยางคอนกรตทรงกระบอกขนาดφ 15ซม.×30ซม. อายคอนกรต 28 วัน

คาดั ชนออกแบบ(Design Index)

COE กาหนดคาดัชนออกแบบ(Design Index) ท มคาระหวาง 1-10 ใชเปนพารามเตอรหน งสาหรับออกแบบ

คานวณความหนาแผนพ นคอนกรตวางบนดน คา Design Index ดังกลาวบงช ระดับภาระการรับนน.บรรทกและความเสยหายของโครงสรางของแผนพ นท เกดจากนน.ลอยานพาหนะตางๆ ตลอดชวงอายการใชงานประมาณ 20-

25 ป ตัวเลขดัชนท มคามากจะแสดงระดับภาระท เพ มข นตามลาดับ สาหรับถนนคอนกรตทั วไป COE แบงประเภทยานพาหนะลอยางอัดแรงดันลม(pneumatic-tired vehicles) ท ใชบรการตามระดับคานน.เพลา ออกเปน 3 Group คอ

Group 1 รถยนตสวนบคคล รถต และรถกระบะขนของ(panel and pickup trucks)

Group 2 รถบรรทก 2 เพลา (two-axle trucks)

Group 3 รถบรรทก 3, 4 และ 5 เพลา (three-, four-, and five-axle trucks)

คา Design Index ประเมนจากความคับคั งของการจราจร(traffic intensity)และสัดสวนปรมาณจราจร(traffic

compositions)ของรถแตละ Group โดยจาแนกยอยออกเปนClass และ Category ดวยเกณฑท แสดงไวในตารางท 2



และ 3 ขอมลจราจรทั งสองสวนท ระบ Class และ Category ไดแลวจะนามาประเมนคา Design Index โดยใชเกณฑในตารางท 4

ตารางท 2 เกณฑจาแนกระดับ (Class) ความคับคั งของการจราจร

Road Class Number of Vehicles Per Days

A ……………………………………. 10,000

B ……………………………………. 8,400-10,000

C ……………………………………. 6,300-8,400

D ……………………………………. 2,100-6,300

E ……………………………………. 210-2,100

F ……………………………………. 70-210

ตารางท 3 เกณฑจาแนกสัดสวนปรมาณจราจรของยานพาหนะออกเปน Category

Traffic

Category

Percentage of total traffic for vehicle groups

Group 1 Group 2 Group 3

Category I ≥ 99% ≤ 1%

Category II ≥ 90% ≤ 10%

Category III ≥ 84% ≤ 15% ≤ 1%

Category IV ≥ 65% ≤ 25% ≤ 10%

Category IVA Any amount > 25% > 10%

ตารางท 4 เกณฑจาแนก คา Design Index ท ใชออกแบบแผนพ นคอนกรตวางบนดนรับนน.บรรทกยานพาหนะ

Category Category Category Category CategoryClass I II III IV IVA

A 2 3 4 5 6

B 2 2 4 5 6

C 2 2 4 5 6

D 1 2 3 4 5

E 1 2 3 4 5

F 1 1 2 3 4



สาหรับพ นคอนกรตวางบนดนท รับนน.บรรทก forklift truck มรายละเอยดวธประเมนคา Design Index

ดังน 1) forklift truck ซ งมนน.เพลาต ากวา 5 กโลปอนด และมนน.บรรทกเน องจากการกองเกบวัสด

(Stationary live load)บนพ นนอยกวา 400 ปอนด/ตารางฟต ให forklift truck คานน.เพลาดังกลาวเทยบเทากับ

ยานพาหนะ Group 2 ในสัดสวน 1 ตอ 1 แลวเลอกคา Design Index ตามวธเดยวกับการออกแบบถนนสาหรับสาหรับยานพาหนะลอยางอัดแรงดันลม โดยเลอก Class และ Category ตามความคับคั งและสัดสวนปรมาณจราจรดังเกณฑในตารางท 2 และ 3 ขอมลจราจรทั งสองสวนนามาใชประเมนคา Design Index โดยใชเกณฑในตารางท 4

2) forklift truck ซ งมนน.เพลาระหวาง 5-10 กโลปอนด ให forklift truck คานน.เพลาดังกลาวเทยบเทากับยานพาหนะ Group 3 ในสัดสวน 1 ตอ 1 แลวเลอกคา Design Index ตามวธเดยวกับการออกแบบถนนสาหรับสาหรับยานพาหนะลอยางอัดแรงดันลม โดยเลอก Class และ Category ตามความคับคั งและสัดสวนปรมาณจราจรดังเกณฑในตารางท 2 และ 3 ขอมลจราจรทั งสองสวนนามาใชประเมนคา Design Index โดยใชเกณฑใน

ตารางท 43) forklift truck ซ งมนน.เพลามากกวา10 จนถง 25 กโลปอนด สามารถจาแนกออกเปน Class V

และ VI ตามชวงคานน. และเม อพจารณารวมกับปรมาณจราจรตอวันหรอตอสัปดาหของ forklift truck บนแผนพ น

จะไดคา Design Index ไวใชออกแบบดังแสดงในตารางท 5

ตารางท 5 เกณฑจาแนกคา Design Index สาหรับ forklift truck ซ งมนน.เพลาระหวาง10 ถง 25 กโลปอนด

Design Index

Number of Vehicles per Day (or Week as indicated)

Forklift Truck

Axle Load

(Pounds)

Traffic

Category 500 200 100 40 10 4 1 1 Per Week

10,001-15,000 V 6 6 6 6 5 5 5 --

15,001-25,000 VI 10 9 8 7 6 6 5 5

Over 25,000 ……………..…………..Use Design Chart in figure 2 …………….…………..

Note :If number any wheeled vehicles is between values, round up to the next higher number.

กรณตองออกแบบพ นคอนกรตวางบนดนรับนน.บรรทกท ม load combinations ของ forklift truck ท Traffic category ตางกัน จะตองใหความสาคัญตอนน.เพลาท สงกวาเปนอันดับแรกถงแมจะมจานวนรอบการบดทบัของลอนอยเน องจากการทดลองFull-scale experiment ใหผลสรปวาแรงกดของนน.เพลามนัยสาคัญมากกวาจานวนคร ังของการบดทับ(load repetition) เม อคานน.เพลาท บดทับแผนพ นเพ มข น 10% จะมผลกระทบเทยบเทากับการ

เพ มจานวน load repetition 3-4 เทาของปรมาณการจราจรเดม สวนระยะระหวางเพลามักจะหางกันจนถอไดวาม



ผลกระทบเพยงเลกนอยหรอไมมเลยระหวางกัน ตารางท 6 แสดงตัวอยางการประเมนคา Design Index ในการออกแบบพ นคอนกรตวางบนดนรับนน.บรรทก forklift truck ท ม load combinations ตางๆ

ตารางท 6 ตัวอยางการประเมนคา Design Index จากขอมลการใชงาน forklift truck [5]

Maximum Operations Load Design Index

Per Day Over 25 Years

50 10-kip axle-load forklift truck 4


10 15-kip axle-load forklift truck





Design Charts และตัวอยางการใชงาน

กระบวนการออกแบบความหนาแผนพ นมหลายขั นตอน สมการคานวณยาวซับซอนและอาศัยคาพารามเตอรในการออกแบบหลายตวั COE จงจัดทาแผนภม(Design Chart) เพ ออานวยความสะดวกในงานออกแบบ Design Chart กาหนดคาพารามเตอรคณสมบัตของวัสดคอนกรตบางตัวเปนคาคงท ไวประกอบดวย คาโมดลัสยดหย นของคอนกรตเทากับ 4000 ksi คาอัตราสวนพัวสซอง(Poisson’s ratio) เทากับ 0.20 สวนตัวแปรท Design Chart ตองการใชเปนคาพารามเตอรเร มตนในการคานวณประกอบดวย คากาลังดัดของคอนกรต(Flexural

strength)หรอโมดลัสแตกราว(หนวย psi) , คา Modulus of subgrade reaction ของดนคันทางท รองใตแผนพ น(k,หนวย pci) และ คาดัชนออกแบบ (Design Index)ท วเคราะหได สวนคาfactor of safety ท ใชออกแบบไดพจารณาไวแลวในการออกแบบ Design Chart

รปท 1 แสดง Design Chart ใชออกแบบแผนพ นคอนกรตวางบนดนเพ อรองรับภาระนน.บรรทกการจราจรของ forklift truck ท นน.เพลาไมเกน 25 กโลปอนดท อาจม load combinations ของการใชบรการรวมกับยานพาหนะลอยางอัดแรงดันลม Group 1, 2 และ 3 กได ข ันตอนการคานวณเร มจากระบคากาลังดัดของคอนกรตในแกนตั งดานซายของ Design Chart ลากเสนในแนวนอนไปตดัเสนกราฟท ระบคา k ท ใชออกแบบ จากจดตัดลากเสนลงใน

แนวตั งไปจดเสนโคงท ระบคา Design Index ขั นตอนสดทายลากเสนแนวนอนไปตัดแกนตั งดานขวาซ งระบผลคานวณความหนาของแผนพ นคอนกรตวางบนดนท ตองการ ในรปท 1 แสดงตัวอยางขั นตอนการคานวณความหนา



ของแผนพ นพ นคอนกรตวางบนดนท รับภาระนน.บรรทก Design Index = 7 โดยกาหนดคาโมดลัสแตกราวของคอนกรต = 650 psi และคา k = 200 pci ไดผลคานวณความหนาแผนพ น 6.5 น ว

รปท 1 Design Chart ใชออกแบบแผนพ นคอนกรตวางบนดนสาหรับ forklift truck นน.เพลาไมเกน 25 กโลปอนด [5]

รปท 2 แสดง Design Chart ใชออกแบบแผนพ นคอนกรตวางบนดนเพ อรองรับภาระนน.บรรทกการจราจรของ forklift truck ท มนน.เพลา 25-120 กโลปอนด จะเหนไดวาพ นคอนกรตท รับนน.เพลาของ forklift truck สงกวา 25 กโลปอนด ข นไปจะไมใช Design Index ในการออกแบบ เน องจากหนวยแรงและจานวนครั งของการบดทับของยานพาหนะท มนน.เพลานอยกวา(trucks, cars, buses, and small forklifts)จะมนัยสาคัญนอยมาก ความหนา

ของแผนพ นจะประเมนโดยใชตัวประกอบเปนคานน.เพลาและจานวนครั งของการบดทับพจารณาโดยตรง ขั นตอนการคานวณเร มจากระบคากาลังดัดของคอนกรตในแกนตั งดานซายของ Design Chart ลากเสนในแนวนอนไปตัดเสนกราฟท ระบคา k ท ใชออกแบบ จากจดตัดลากเสนลงในแนวตั งไปจดเสนโคงท ระบคานน.เพลา ลากเสนแนวนอนไปยังจานวนครั งของการบดทับ ขั นตอนสดทายลากเสนแนวตั งไปยังแกนนอนดานขวาซ งระบผลคานวณความหนาของแผนพ นคอนกรตวางบนดนท ตองการ ในรปท 2 แสดงตัวอยางขั นตอนการคานวณความหนาของแผนพ นคอนกรตวางบนดนท รับภาระ forklift truck นน.เพลาสงสด 75 กโลปอนดท มจานวนการบดทบั 100,000

คร ังตลอดอายการใชงาน โดยกาหนดคาโมดลัสแตกราวของคอนกรต = 745 psi และคา k = 100 pci ไดผลคานวณ

ความหนาแผนพ น 10.1 น ว



รปท 2 Design Chart ใชออกแบบแผนพ นคอนกรตวางบนดนสาหรับ forklift truck นน.เพลา 25 – 120 กโลปอนด [5]

ขอพจารณาอ นๆ

1) การควบคมรอยแตกราวของแผนพ นจากการหดหรอขยายตัวของแผนคอนกรตเน องจากการสญเสยน าในคอนกรต(drying shrinkage) และจากแรงเสยดทานของดนคันทาง(subgrade drag) วศวกรสามารถควบคมไมใหเกดรอยแตกเหลาน โดยเลอกใชคอนกรตท มอัตราสวนซเมนตตอน า (w/c ratio) ปรมาณเหมาะสมเพ อลดการหดตัวรวมกับการกาหนดระยะหางรอยตอระหวางแผนใหสั น

2) สาหรับแผนพ นคอนกรตลวน COE แนะนาใหกาหนดระยะหางรอยตอเพ อการหดตัว(Tranverse

contraction joint) ดังคาท แสดงในตารางท 7 ในกรณตองการระยะหางรอยตอระหวางแผนมากข นเพ อสะดวกตอ

การกอสรางควรเลอกใชแผนพ นคอนกรตเสรมเหลกกันราว(slab reinforced for shrinkage and temperature only)



โดยใชวธกาหนดความหนาแผนพ นเชนเดยวกันแตเพ มปรมาณเหลกเสรมเพ อควบคมรอยแตกราว ซ งปรมาณเหลกเสรมประเมนไดจาก subgrade drag equation

ตารางท 7 ระยะหางรอยตอเพ อการหดตัว(Tranverse contraction joint)ของพ นคอนกรตเปลาวางบนดน Slab Thickness Joint Spacing

in. ft.

4 - 6 Up to 12.5

6 - 9 12.5 – 15.0

9 - 12 15.0 - 20.0

>12 20.0 - 25.0

3) สาหรับแผนพ นคอนกรตเสรมเหลก COE กาหนดคาสงสดของระยะระหวางรอยตอ contraction joint

ทั งดานกวางและยาว ไมเกนคาท คานวณไดจากสมการดังน

( ) .7500047.02

3

ft S f h Lsr ≤=

L = ระยะระหวางรอยตอสงสด (ft.)

h = ความหนาแผนคอนกรต (in.)

f s

=

หนวยแรงครากของเหลกเสรม(psi)

S = ปรมาณเหลกเสรม (%)

ขอสรป

กระบวนการออกแบบพ นคอนกรตวางบนดนรับภาระนน.บรรทก forklift truck โดยวธของ COE มขอดคอขั นตอนท ปฏบัตตามไดงาย ไมตองใชขอมลออกแบบเร มตนท มรายละเอยดมาก ตองการเพยงคาน าหนักเพลา ขอมลจราจรของยานพาหนะท ใชบรการ และคากาลังคอนกรตท ใชกอสราง ซ งเม อเทยบกับวธการออกแบบอ นเชน วธ

ของ PCA[3] ท จะตองระบรายละเอยดถงคาแรงดันลมในลอ ระยะหางระหวางลอ แตวธของ COE กมขอจากัดคอ

กระบวนการออกแบบไมยดหย นสาหรับยานพาหนะท มสัณฐานแตกตางออกไปมากจากรปแบบนน.เพลาท ใชสราง

Design Chart และไมสามารถเจาะจงคา factor of safety อ นเพ อใชออกแบบ ซ งในกรณดังกลาวผ เขยนขอแนะนาใหใชวธออกแบบของ PCA หรอวธอ นๆท สามารถรองรับขอจากัดดังกลาว



บรรณานกรม

1. จรพัฒน โชตกไกร, การออกแบบทาง, สานักพมพมหาวทยาลัยเกษตรศาสตร, พมพคร ังท 3, 2546.

2. Ringo, B.C. and Anderson, R.B., Designing Floor Slab on Grade, The Aberdeen Group, 1992

3. ACI Committee360, Design of Slab on Grade (ACI 360R-92), American Concrete Institute, Detroit,

Michigan,1997

4. American Society for Testing and Materials, Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with

Third-Point Loading (ASTM C78-84), West Conchohocken, PA, 2000

5. Department of the Army and the Air Force,Concrete Floor Slabs on Grade Subjected to Heavy Loads,

TM5-809-12/AFM88-3 Chap.15, Aug1987

6. Department of the Army and the Air Force, General Provisions and Geometric Design for Roads,

Streets, Walks, and Open Storage Areas, TM5-822-2/AFM88-7 Chap.5, Jul 87

7. Department of the Army and the Air Force, Pavement Design for Roads, Streets, Walks, and Open

Storage Areas, TM5-822-5/AFM88-7 Chap.1, Jun1992

Documents

การออกแบบความหนาพื้นคอนกรีตวางบนดินเพื่อรับนน.บรรทุกforklift truck