ปัจจุบันมีการใช้งานพื้นระบบหล่อสำเร็จหรือ Precast slab กันอย่างกว้างขวาง เนื่องจากพื้นระบบนี้ ลดการทำงานที่หน้างานให้น้อยลง ลดการติดตั้งค้ำยันและแบบหล่อของพื้นทำให้ค่าก่อสร้างถูกลง ก่อสร้างได้รวดเร็วขึ้นและมีคุณภาพของชิ้นส่วนของโครงสร้างดีขึ้น แต่อย่างไรก็ตาม การนำพื้นระบบ Precast slab มาใช้จะต้องคำนึงถึงความแข็งแรงโดยรวมของโครงสร้างด้วย ดังนั้นเราควรที่จะสนใจรอยต่อ (connection) ของพื้น Precast slab กันให้มาก เพราะรอยต่อของโครงสร้างระบบ Precast นี้เป็นหัวใจของโครงสร้างที่ใช้ระบบนี้เลยก็ว่าได้ การนำมาใช้จะต้องพิจารณาถึงรอยต่อที่ทำให้ทั้งองค์อาคารมีเสถียรภาพ (structural integrity) และรอยต่อต้องสามารถถ่ายแรงตามที่ออกแบบได้
รอยต่อของพื้น precast slab กับพื้น precast slab ด้วยกัน ต้องพิจารณาพฤติกรรมของโครงสร้างในลักษณะที่เป็น floor diaphragm เป็นหลักในการออกแบบ กล่าวคือ พื้นของ precast slab ที่เป็นชิ้นๆที่นำมาวางต่อกันนั้น จะต้องเชื่อมกันผ่านรอยต่อที่ทำให้พื้นทั้งหลายๆชิ้นนั้นเป็นผืนเดียวกันและมีกำลังสามารถรับแรงในแนวระนาบ (in plane resistance) ซึ่งเกิดจากแรงด้านข้างที่กระทำต่อตัวอาคาร (lateral force) ได้แก่แรงลมและแรงจากแผ่นดินไหวได้ตามมาตรฐาน (code compliance) ซึ่งปัจจุบันอาคารในไทย ตาม กฎกระทรวงปี 2564 บังคับว่าอาคารเกือบทุกอาคารที่เป็นโครงสร้างถาวรจะต้องออกแบบให้รองรับแผ่นดินไหวได้ตามที่กฎหมายกำหนด
ตามข้อกำหนดของ PCI Handbook : Floor diaphragm นี้จำเป็นต้องถ่ายแรงแบบ strut-tie model คือมีส่วนที่รับแรงอัด (Strut) ซึ่งถ่ายผ่านคอนกรีตและผ่านแรงเสียดทานของรอยต่อระหว่างแผ่น precast และส่วนที่เป็นแรงดึง (tie) ซึ่งต้องมีเหล็กเสริมตามแนวรอยต่อที่เพียงพอที่จะรับแรงได้ ตามรูปด้านล่าง
เรื่อง Floor diaphragm design นี้ เป็นหลักการออกแบบที่สำคัญที่ถูกกล่าวถึงในหัวข้อของการออกแบบระบบ Precast system ในแทบจะทุกมาตรฐานการออกแบบและตำราวิชาการ (design codes and design literature) โดยวันนี้ทาง CPanel ได้ตัดบางส่วนตามรูปที่แสดงด้านล่างนี้ มาเพื่อให้ทุกท่านเข้าใจได้ง่ายมากขึ้น
และนอกไปจากนี้แล้วใน ACI Code ACI318-02 ยังได้กล่าวถึงเรื่อง Structural integrity of precast building ไว้ว่าสำหรับโครงสร้างคอนกรีตหล่อสำเร็จ เราจำเป็นต้องใส่เหล็กเสริมพิเศษรับแรงดึง tension tie นี้ในส่วนของโครงสร้างทั้งแนวนอนขวาง (transverse) แนวนอนตามยาว (longitudinal) แนวดิ่ง (vertical) และแนวราบรอบกรอบของอาคาร (perimeter) จะเห็นได้ว่า ACI ให้ความสำคัญเป็นอย่างมากต่อการเชื่อมต่อระหว่างชิ้น (connection) ซึ่งจะมีผลอย่างมากต่อศักยภาพในการถ่ายแรงในส่วนของ Floor diaphragm ดังที่ระบุไว้ด้านล่าง
จึงสามารถสรุปได้ว่ารอยต่อระหว่างแผ่นพื้นจะต้องมีศักยภาพ (capacity) เพียงพอที่จะรับการถ่ายแรงจากแรงกระทำด้านข้างของอาคาร (lateral load on structure) ได้อย่างสมบูรณ์ ตรงรอยต่อของชิ้นส่วนของแผ่นพื้นต้องมีการถ่ายแรงดึง (tension) ให้ได้อย่างน้อยตามที่คำนวณได้และเป็นไปตามข้อกำหนดขั้นต่ำที่ทางมาตรฐานการออกแบบกำหนดไว้ (design code compliance) ทางผู้เขียนจึงแนะนำรอยต่อของแผ่นพื้นที่ควรจะเป็น ตามรูปที่แสดงไว้ด้านล่างนี้
ดังนั้นอาคารที่ออกแบบมา โดยไม่มี Structural Toping หรือ Tie Bar จะถือว่าการออกแบบนั้นไม่สามารถถ่ายแรงด้านข้าง (เช่น แรงลม แรงแผ่นดินไหว) ได้
ผู้เขียน : ชัยยศ พินิจจิตรสมุทรและ ดร.ฉัตรดนัย วิศวไพศาล เขียนไว้ ณ วันที่ 31 สิงหาคม 2565
