ฐานราก คือ รากฐาน


เรื่อง : ชยพล สุพงษ์

 

การศึกษาชนิดของดินบริเวณพื้นที่ก่อสร้าง เพื่อนำข้อมูลที่ได้มาใช้พิจารณาในการเลือกชนิดของฐานราก

 

ต้นไม้จะสามารถยืนต้น ต้านลม ฝน พายุ และภัยธรรมชาติต่าง ๆ ได้ ก็ต้องมีรากแก้วที่แข็งแรง อาคารบ้านเรือนก็เช่นกัน จำเป็นจะต้องมีฐานรากที่แข็งแรงเพื่อให้สามารถรองรับน้ำหนักตัวอาคาร และรับแรงต่าง ๆ ที่เกิดจากธรรมชาติ เช่น ฝนตก ลมพายุ หรือแม้แต่แรงแผ่นดินไหว ดังนั้นในด้านการออกแบบทางวิศวกรรมโครงสร้างของบ้าน “ฐานราก” จึงเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรกที่วิศวกรผู้ออกแบบจะคำนึงถึง วิศวกรผู้ออกแบบต้องศึกษารายละเอียดข้อมูลชั้นดินของสถานที่ที่จะก่อสร้างอาคาร เพื่อจะได้ใช้เป็นข้อมูลสำหรับออกแบบระบบฐานราก ซึ่งในครั้งนี้จะขอกล่าวถึงฐานรากอาคารขนาดเล็กอย่างบ้านพักอาศัย ในการก่อสร้างฐานรากเพื่อรับน้ำหนักบ้านนั้น มีรูปแบบที่แตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมและความสะดวกในการใช้งาน โดยทั่วไปฐานรากบ้านพักอาศัยจะมี 2 ประเภท ดังนี้

ฐานรากแผ่ (Spread footing) จะเป็นฐานรากที่ไม่มีเสาเข็ม หลักการทำงานของฐานรากชนิดนี้ คือ ถ่ายน้ำหนักของตัวบ้านลงไปยังดินหรือหรือหินที่รองรับอยู่ ดังนั้นฐานรากจึงต้องมีขนาดใหญ่จึงจะสามารถกระจายน้ำหนักของบ้านให้แผ่ลงดินได้อย่างเพียงพอ ซึ่งแต่ละพื้นที่ในประเทศไทยดินจะมีความแข็งแรงในการรับน้ำหนักได้ไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับลักษณะทางกายภาพของดินในพื้นที่นั้น เช่นบริเวณที่เป็นดินเหนียว ดินจะรับน้ำหนักได้น้อย บริเวณที่เป็นดินแข็งหรือเป็นหินภูเขาซึ่งมีความแข็งแรงก็จะสามารถรับน้ำหนักได้มาก ปกติเราจะคำนวณการรับน้ำหนักของดินในหน่วย “ตันต่อตารางเมตร” เช่น “พื้นที่ดินอ่อน จะรับน้ำหนักได้ 2-3 ตันต่อตารางเมตร” หรือ “พื้นที่ที่เป็นดินแข็งหรือบริเวณภูเขา จะรับน้ำหนักได้ 10-15 ตันต่อตารางเมตร” เป็นต้น

 

การก่อสร้างอาคารโดยใช้ฐานรากแบบแผ่ (Spread footing)

 

ฐานรากเสาเข็ม (Piled foundation) เป็นฐานรากที่วางบนเสาเข็ม หลักการทำงานคือให้น้ำหนักของบ้านที่ถ่ายลงฐานรากนั้นถ่ายต่อไปยังเสาเข็ม ซึ่งเสาเข็มก็ยังแบ่งออกเป็น เสาเข็มสั้นซึ่งรับแรงหรือต้านทานน้ำหนักโดยอาศัยความฝืดหรือแรงเสียดทาน (friction) ระหว่างผิวเสาเข็มกับดินที่สัมผัสเสาเข็มโดยรอบ และเสาเข็มยาวที่สามารถตอกลงไปถึงชั้นดินที่แข็งหรือชั้นหิน เสาเข็มประเภทนี้จะรับน้ำหนักโดยอาศัยทั้งความฝืดและแรงแบกทาน (bearing) ที่ปลายเสาเข็มนั้นกับชั้นดินหรือชั้นหินแข็งนั้น ทำให้สามมารถรับน้ำหนักได้มากกว่าเสาเข็มสั้นที่มีการต้านทานน้ำหนักเฉพาะแรงฝืดเท่านั้น

 

การก่อสร้างอาคารโดยใช้ฐานรากแบบเสาเข็ม (Piled foundation)

 

การเลือกใช้ระบบฐานรากเพื่อให้บ้านมีความมั่นคงแข็งแรงนั้นถือว่ามีความสำคัญเป็นอย่างมาก วิศวกรผู้ออกแบบต้องมีข้อมูลชั้นดินของสถานที่ปลูกสร้างบ้าน ตลอดจนต้องรวบรวมข้อมูลประกอบอื่น ๆ เพื่อนำไปพิจารณาเลือกใช้ระบบฐานรากที่มีความเหมาะสม มีความสะดวกในการใช้งาน และมีความแข็งแรงปลอดภัยตามหลักวิศวกรรม และที่สำคัญระบบที่เลือกใช้ต้องไม่สร้างปัญหาให้กับบ้านเรือนที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียง เช่นการตอกเข็มใกล้สิ่งปลูกสร้างเก่า แรงสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นอาจกระทบทำให้อาคารเก่าเกิดผนังร้าว หรือพังทลายได้

 

ผนังร้าว ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับอาคารที่อยู่ใกล้เคียงจากการตอกเสาเข็ม

 

ตอนนี้เรารู้ถึงวิธีการเลือกกระบบฐานรากที่มีความแข็งแรง สามารถรับน้ำหนักและป้องกันภัยธรรมชาติแล้ว ยังมีโครงสร้างส่วนอื่น ๆ ของบ้านหรืออาคารอีกมากมายที่มีความสำคัญ ซึ่งจะขอได้กล่าวถึงต่อไปในโอกาสหน้า แล้วพบกันใหม่ครับ

 

เกี่ยวกับผู้เขียน :      ผู้จัดการฝ่ายวิศวกรรม บริษัท พีดี เฮ้าส์ อินเตอร์เนชั่นแนล จำกัด

ขอขอบคุณ :           ศูนย์รับสร้างบ้านพีดีเฮ้าส์

                              โทร. 0 2996 0940-6 หรือ  www.pd.co.th