การคำนวณการร บน ำหน กของเสาเข ม ว ธ กำล งประล ย

หองใตดิน เมอื่ ตอกเสาเข็มเสรจ็ ใหมๆ แลว ไมค วรขุดดนิ ทันที ควรปลอ ยทงิ้ ไวป ระมาณ 1 เดือน ทั้งนเี้ พราะ

ดนิ เม่ือถกู เสาเขม็ ตอกจะถกู รบกวน (disturbed) ทาํ ใหคา Shear Strength ของดนิ ลดนอยลง ซึ่งจะกลับคืน

กําลังประมาณ 90 % ภายใน 30 – 50 วนั ดงั นนั้ หากรีบทาํ การขดุ ดินจะเกดิ การเลอื่ นไถลของดนิ ทําใหเสา

เขม็ ท่ีตอกไวแ ลว เสยี หายได

7. การตอกเขม็ กลมุ ใหต อกเสาเขม็ จากตนกลางกลุม ออกไป

4.3 การจัดเสาเขม็ และระยะหางของเสาเข็ม

1. เสาเขม็ ใตฐ านรากจะตอ งจดั เรยี งสม่าํ เสมอเหมือนกนั ทุกดา น

2. สําหรบั เสาเข็ม End Bearing Piles ระยะหา งระหวางศนู ยกลางของเสาเขม็ จะตอ งหางกัน

อยา งนอ ย 2 เทา ของขนาดเสนผาศนู ยก ลางสําหรับเสาเข็มกลม หรือ 2 เทาของเสน ทแยงมมุ สําหรับเสาเข็มสี่

เหลย่ี ม หรอื เสาเข็มเหล็กแตตองไมน อ ยกวา 2.5 ฟุต หรือ 75 ซม. หรอื ผิวตอ ผิวหางกัน 12 นิ้วฟตุ หรือ 30 ซม.

3. สําหรบั เสาเขม็ Friction Piles ระยะหา งระหวางศนู ยก ลางของเสาเขม็ จะตอ งหา งกนั อยา ง

นอย 3 – 5 เทา ของเสน ผาศนู ยกลางของเสาเข็ม หรอื 3 ฟตุ 6 นว้ิ (1.00 ม.)

4. เสาเขม็ สาํ หรับโครงสรางในทะเลทร่ี ับคลน่ื กระแทกจะตองหา งกันอยา งนอ ย 5 เทา ของ

เสนผาศูนยก ลาง

4.4 ความลึกของเสาเข็มท่ีจมดนิ

1. เสาเขม็ จะตอ งตอกใหจมดนิ ไมนอยกวา 3 เมตร (10 ฟตุ ) ในชนั้ ดินแขง็ และไมนอยกวา

1 ใน 3 ของ ความยาวของเสาเข็ม หรือ 6 เมตร (20 ฟุต) ในชัน้ ดินออน

- 10 -

2. สําหรับเสาเข็ม Friction Piles ตอกลงในชั้นดินประเภทตา ง ๆ กนั ซง่ึ คาดวาจะตอกจมลง

ไปไดน น้ั ไดแ สดงไวใ นตารางขางลา ง

ช้นั วัสดุ ความลึกทีค่ าดวาจะตอกจมลงได หมายเหตุ

ทรายสะอาดแนน เลก็ นอย ปกตใิ ชน ้าํ ฉดี ทรายอ่ืน ๆ 20 ฟตุ หรอื 6 เมตร ดินปนทราย 30 ฟตุ “ 9 เมตร ดินลว น ๆ 35 ฟุต “ 10 เมตร ดินปนซลิ ท 45 ฟตุ “ 13.50 เมตร ซลิ ทป นโคลน 50 – 100 ฟุต “ 15 - 30 เมตร

4.5 การใชนํ้าฉีดใหเสาเขม็ จมลงในดิน การใชน า้ํ ฉดี ชว ยในขณะตอกเสาเข็มเพื่อใหเสาเขม็ จมลงไปนัน้ จะใชใ นดินทรายรวน, จะไมด ี

นกั เมอื่ เปน กรวดเพราะน้าํ ไลไ มคอ ยขนึ้ และไมควรใชในดนิ ประเภทซิลท สว นในดนิ เหนียวใชไ มไดผล นาํ้ ทฉี่ ีดจะฉีดออกท่ปี ลายเสาเข็มโดย ใชท อขนาดเสนผา ศูนยก ลาง 2 ถึง 3 นวิ้ ตรงปลายมี

หวั ฉดี ขนาดเสน ผา ศูนยกลาง 1 -2 นว้ิ สําหรับเสาเข็ม ขนาด 10 ถงึ 14 นิ้ว (25 – 35 ซม.) จะใชป ริมาณนา้ํ 15 -60 ลิตรตอ วินาที (200 – 850 แกลลอน ตอนาที) สาํ หรบั Fine sand through sandy gravels ปม นํา้ จะตอ งมี capacity ประมาณ 500 แกลลอน ตอ นาที ท่ีแรงดัน 100 – 300 ปอนด ตอ ตร.นิว้ การฉดี นํ้าจะตองหยุด เม่ือ เขม็ จมลงไปยงั ตําแหนง ที่กําหนดไวโ ดยท่ัวไปควรเหลือระยะประมาณ 1.00 เมตร เพือ่ ใชวิธีตอกลงไป, เสา เขม็ ตน ขางเคียง หากกระทบกระเทอื นจากการฉีดนา้ํ แลว เสาเขม็ ตนน้นั ๆ จะตอ งตอกซํ้าลงไปอกี

4.6 เสาเข็มเอียง ในการตอกเสาเขม็ เอียงนัน้ ทว่ั ไปแลวจะตอกเอียง 1 : 12 ถงึ 5 : 12 ถาตอกเอยี งเกิน 3 : 12

(1:4) แลว จะตอ งใชเ คร่ืองมือตอกพิเศษ การตอกเสาเข็มเอยี งนนั้ มีประโยชนส าํ หรับตา นแรงในแนวราบแตย ุงยากในดา นปฎิบตั ิ

4.7 เสาเขม็ รับแรงถอน 1. เสาเขม็ ทรี่ บั แรงถอนนัน้ เหลก็ หัวเสาเข็มจะตองโผลฝ งเขาไปในฐานรากอยางนอ ย

60 ซม. 2. Friction Piles ในดนิ เหนยี ว ทรายหรือกรวดคา แรงถอนท่ปี ลอดภัยจะมคี าเทากบั ครึ่งหนึง่

ของคาปลอดภยั ทเี่ สาเขม็ น้ันจะรับได 3. End – Bearing Piles คา แรงถอนโดยปลอดภัยคํานวณไดจากคา เนือ้ ทผี่ ิวสัมผัสรอบนอก

x หนว ย แรงเฉอื นของวัสดทุ ีเ่ สาเขม็ นั้นจมอยู สาํ หรบั ทรายแลวคา หนว ยแรงเฉอื นใหใชค า 250 ปอนด ตอ ตร.ฟุต (1.2 t/m2)

- 11 -

4.8 เสาเข็มสนั้ Friction Piles ในกรุงเทพฯ จากการทดสอบการรบั นํา้ หนักของเสาเขม็ สน้ั ค.ส.ล. ยาวประมาณ 10 เมตร ของเสาเขม็ รูป

ตา ง ๆ กนั 6 แบบ คือเสาเขม็ รูปสามเหลยี่ มดานเทา รปู ส่เี หลีย่ มจัตรุ ัส รปู ดเี อช รปู กลม รูปตวั วาย และรปู 8 เหล่ียม โดยวธิ กี าร Maintain Loading Test เพม่ิ นา้ํ หนักทุก ๆ 2 เมตริกตัน จนถึงจุด (Ultimate load) วบิ ตั ิ และหลงั จากน้นั ทําการ Quick Test อกี ครง่ึ หนง่ึ ไดผลสรปุ ดังนี้

1. เสาเข็มสนั้ ทกุ ตนจะถึงจุดวิบัตทิ นั ที่เม่ือคาความฝดดานขา งมีคาสงู สุด 2. คา การทรดุ ตัวของเสาเข็มส้นั ท่ีจุดวิบัติมคี า ประมาณ 4.4 -5.5 มม. (Maintain Loading Test) เฉล่ียประมาณ 5 มม. 3. คา นาํ้ หนักปลอดภัยของเสาเข็มสัน้ ควรใชเ ทากบั คร่งึ หนึง่ ของคานา้ํ หนกั บรรทุกสงู สุดของ เสาเขม็ (F.S =2) 4. ในการหาคานํ้าหนักบรรทกุ สงู สดุ ของเสาเขม็ อาจใชการทดลองแบบ Quick Test ได เพราะใหผ ลใกลเ คียงกับ Maintain Load test ถา หากวาคา การทรดุ ตวั ไมมีผลตอ โครงสรางมาก 5. ในการคดิ คนคาเสน รอบรูปของเสาข็ม ควรใชเสน รอบรปู ประสิทธผิ ล สําหรับเสาเข็มทีม่ ี หนา ตดั เปน รปู เรขาคณิตงาย ๆ หรอื ทมี่ เี สนรอบรปู เรยี บสมํา่ เสมอตลอด อาทิเชน รปู สีเ่ หลีย่ ม แปดเหลีย่ ม วง กลม สามเหล่ยี ม มีคา Reduction Factor = 1 เสาเข็มทม่ี หี นา ตัดไมใ ชรปู ทรงเรขาคณิตงา ย ๆ อาทเิ ชน รปู ตัว ไอ รูปดเี ฮช และ รูปตวั วาย มคี า Reduction Factor = 0.86 ยกเวน เสาเขม็ รปู ตัววายมคี าเทากับ 1 6. เสนรอบรปู ประสิทธิผล Reduction Factor x เสนรอบรปู นอ ยสุด 4.9 Negative Skin Friction ของเสาเขม็ 1. Negative Skin Friction คือแรงฉดุ ลง (Downward Drag) ทกี่ ระทาํ ตอเสาเข็มเน่ืองจากการ เคลอ่ื นตวั สมั พทั ธระหวา งเสาเข็มและดนิ โดยรอบ ซึง่ มกั จะเกดิ ขนึ้ ในทท่ี ่ีดนิ เปน Compressible Soil ซึ่งไดแ ก Soft to Medium Clay, Soft silt, Peat และ Mud หรอื ในทท่ี ด่ี นิ ถมใหม เม่ือดนิ เหลานน้ั เกดิ การยบุ ตัวจะเกิด Negative Skin Friction ซงึ่ เปน การเพ่ิม Axial Load แกเ สาเข็มทําใหเสาเขม็ ทรดุ ตวั มากขึน้ ทาํ ใหอ าหารเสยี หายได ระดับน้าํ ใตด นิ ทีล่ ดลง ก็ทําใหเกิด Negative skin Friction ไดเ ชนกนั 2. สาเหตุใหญท ีท่ าํ ใหเกิด Negative Skin Friction ก็คอื

- การทรุดตวั ของชั้นดนิ ถมใหมโดยรอบเสาเข็ม - การทรุดตัวของดนิ เนอ่ื งจากดินถูกรบกวน (Disturbed) - ระดบั น้าํ ใตด นิ ลดลง 3. การลดคา Negative Skin Friction บนเสาเขม็ คอนกรตี หลอสาํ เร็จหรอื เสาเข็มเหล็ก กลม กลวง สามารถลดลงไดโ ดยการทําลาํ ตวั เสาเข็มสว นท่จี มอยใู นดนิ ถมดวย soft Bitumen ซ่งึ ตอ งมีคุณสมบตั ิดัง ตอ ไปน้ี Penetration at 25 oC = 53 to 70 mm.

- 12 -

Soft Point (R and B) = 57oC to 63 oC

Penetration Index = Less than + 2

Bitumen จะตองทําใหร อ นทอ่ี ุณหภมู ิ 180oซ (Max) แลว พนหรอื เทลาดเสาเขม็ ความหนา

ของ Coating 10 มม. หรือ 3/8 น้ิว กอน Coating จะตอ งทาํ ความสะอาดผวิ หนาเสาเข็มและทาทับหนา (Prime)

ดว ย Shell Composites Bitumen Solvent Primer โดยใชแปลงทาหรือพน ในอตั ราประมาณ 2 กก. ตอ

10 ตร.เมตร

เมอ่ื ตอ งการใหไ ดรบั Full End – Bearing Resistance แลวปลายลา งสุดของเสาเขม็ ยาว

ประมาณ 10 เทา ของเสนผา ศูนยก ลาง หรอื ความกวา งของเสาเขม็ ไมต อ ง Coating ถา Coating ดว ยแลว จะทํา

ใหคา End – Bearing Resistance ลดลง

การใช Bitumen ดงั กลาว Coat เสาเขม็ หนา 1 ซม. นน้ั สามารถลด Negative Skin Friction

ไดม ากกวา 90%

4.10 เสาเข็มรับแรงในแนวราบ

1. ถา แรงรวมกระทาํ เอียงเปน มุมมากกวา 5 องศา แตไ มเกิน 15 องศา กบั แนวดงิ่ แลว จะตอ ง

ใชเสาเข็มเอยี งรบั แรงในแนวราบ

ถา มุมเอยี งไมเ กิน 5 องศา แลวควรใช Vertical Pile แตถ ามุมเอียงเกินกวา 15 องศา แลวควร

ใชเ สาเขม็ แบบ Dead Man

2. เม่ือไมมีการทดสอบ และไมค าํ นงึ ถึงประเภทเสาเขม็ หรือดนิ ทเี่ สาเขม็ ตอกแลว Vertical

Pile ยอมใหร ับแรงในแนวราบได 1,000 ปอนด (500 กก.)

3. Menulty (1956) ไดแ นะนําคาแรงในแนวราบท่ีเสาเขม็ Vertical Pile รบั ไดโ ดยปลอดภัย

ไวด งั น้ี

แรงทเี สาเข็ม Vertical Pile รบั ไดโ ดยปลอดภยั (ปอนด)

ประเภท ขนาดเสน

ของเสาเข็ม สภาพของ ผา ศนู ยก ลาง ทราย ทราย ดินแนน

เสาเข็ม ของเสาเข็ม หยาบ ละเอียด ปานกลาง

(นวิ้ )

ไม ปลายอสิ ระ 12 1,500 1,500 1,500 * ปลายยดึ แนน* 12 5,000 4,500 4,000

คอนกรตี ปลายอสิ ระ 16 7,000 5,500 5,000 ปลายยึด

ปลายยดึ แนน * 16 7,000 5,500 5,000 แนน

หมายถึง

เสาเขม็ ทมี่ ีเหล็กหวั เสาเข็มฝงยึดในคอนกรีตฐานรากอยา งนอ ย 24 นวิ้ ฟตุ

(60 ซม.)

- 13 -

4. จากผลการทดสอบของ vertical Pile ที่ Full Embedded นน้ั เสาเขม็ จะสามารถรบั แรงใน แนวราบไดเพียง 1/10 ถงึ 1/5 ของความสามารถรบั น้ําหนกั ในแนวดิง่ ของมนั โดย Deflection ไมม ากกวา 1/2 นิ้วฟตุ (12.5 มม.)

4.11 นาํ้ หนักของลกู ตุมตอกสําหรบั เสาเข็ม ค.ส.ล. และเสาเขม็ คอนกรตี อดั แรง 1. นาํ้ หนกั มากสุดของลูกตุม ตอก (Milligan)

Wmax = 0.0764 A B h ในเม่ือ Wmax = นา้ํ หนกั มากสุดของลกู ตมุ ตอก , เมตรกิ ตนั

A = เนอื้ ท่ีหนักกวา งของเสาเข็ม , ตร.ซม. B = หนากวางของเสาเขม็ , ซม. h = ระยะตกของลูกตุมตอก , ซม.

2. นาํ้ หนักนอ ยสดุ ของลกู ตมุ ตอก (Humes)

ความยาวของเสาเข็ม Wmin (เมตร) (เมตริกตัน) 15 15 - 18 P 3/4P มากกวา 18 2/3P

P = น้ําหนักของเสาเข็ม

3. นา้ํ หนกั ของลกู ตมุ ตอกนน้ั ควรสัมพนั ธกบั นํ้าหนกั ของเสาเขม็ กลา วคือหนัก 1 - 2 เทา ของน้าํ หนักเสาเขม็

4. CP 2004 กาํ หนดไวว า นํ้าหนักของลกู ตมุ ตอกจะตอ งหนักพอทแี่ นใ จวา สามารถ ตอกเสาเขม็ จมสดุ ทา ยไดป ระมาณ 2.5 มม. (1/10 น้วิ ฟุต) ตอครั้ง และไมค วรจะหนักนอ ยกวา เสาเข็ม

Swedish Code กาํ หนดอยา งนอ ย 3 ตน แตนํ้าหนักตมุ ตอกอาจใช 2 ตนั ได ถาเสาเข็มยาวไม เกนิ 10 เมตร และรบั นา้ํ หนักมากสดุ 45 ตัน สาํ หรบั เสาเขม็ ยาวใน Compact Material แลว ควรใชลูกตุมตอก หนกั 4 ตนั

- 14 -

5. ระยะยกของลูกตมุ ตอก สําหรับ Drop Hammer ระยะสงู ของการยกลกู ตุม ตอกควรยกตํา่ โดยเฉพาะอยางย่ิง ในขณะเรม่ิ ตอกในระยะทีเ่ สาเขม็ จมงา ย ทัง้ นีเ้ พื่อปองกันหัวเสาเขม็ ชํา้ , โดยทัว่ ไปแลว จะยกลูกตมุ ตอกสงู ประมาณ 3 ฟุต (90 ซม.) และไมควรเกิน (2.40 เมตร) 8 ฟุต 4.12 สตู รทใี่ ชใ นการคํานวณหาการรบั นํา้ หนักของเสาเขม็ ตอก (Dynamics Pile Driving Formula) . Engineering News Formula (แนะนําใหใช F.S. = 4)

Qu = S Wh + 2.54C

QU = Ultimate bearing capacity เปนตน

W = นาํ้ หนักของลกู ตุมเปนตน

h = ระยะยกลูกตมุ สงู จากหวั เสาเขม็ เปน ซม.

S = ระยะท่เี สาเข็มจมเปนเซน็ ตเิ มตร โดยคดิ เฉล่ียจากการ

ตอก 10 ครั้งสุดทาย

C = 0.9 สาํ หรบั ลูกตมุ ปลอ ย (drop hammer)

F.S. = Factor safety

. Hiley’s Formula* (แนะนําใหใ ช F.S. = 4)

Qu = eWhZ S +C2

QU = Ultimate bearing capacity เปน ตัน

e = Efficiency factor = W + Pr 2 W+P

W= นาํ้ หนกั ของลกู ตุม เปน ตัน P= นา้ํ หนักของเสาเข็มเปนตัน r= Coefficient of restitution = 0.25 ในกรณที ่เี สาเขม็ คอนกรีตถูกตอกดว ยลูกตมุ ปลอ ยรอง h= ดวยกระสอบ Z= ระยะยกลกู ตมุ สงู จากหวั เสาเข็มเปน เซน็ ติเมตร Equipment Loss Factor \= 1 สาํ หรับ Falling hammer

- 15 -

\= 0.80 Drop hammer with Friction winch

S = ระยะที่เสาเขม็ จมเปน เซน็ ติเมตร โดยคิดเฉลีย่ จากการ C C1 = ตอก 10 คร้ังสุดทา ย

C2 = = Temporary Compression = C1+C2+C3

การยุบตัวของกระสอบรองหวั เสาเข็มหนา L2 (ม.)

\= 1.8 Q uL 2 ซม. A

การยุบตวั ของเสาเข็มคอนกรตี เสรมิ เหล็กทย่ี าว L (ม.)

\= 0.72 Q uL 2 ซม. A

. Janbu’s Formula ( แนะนําใหใช F.S. = 4)

Qu = Wh KuS

Ku = Cd 1 + 1+ λ   Cd  

Cd = 0.75 + 0.15 P W

WhL λ = AES 2

W= นาํ้ หนกั ของลูกตมุ เปนตัน h= ระยะยกลูกตมุ สูงจากหวั เสาเข็มเปนเซน็ ตเิ มตร P= นา้ํ หนกั ของเสาเข็มเปนตนั A= เนอื้ ทีห่ นาตดั ของเสาเขม็ , เปน ตารางเซน็ ตเิ มตร S= ระยะทเี่ สาเข็มจมเปนเซ็นตเิ มตร โดยคิดเฉลยี่ จากการตอก 10 ครง้ั สุดทาย E= พกิ ดั ยืดเปนตนั /ซม2 L= ความยาวของเสาเข็มเปนเซ็นติเมตร

- 16 -

Load Bearing Capacity (แนะนาํ ใหใช F.S. = 5)

Qu = S + a 2ab 12

เมือ่ a = กาํ ลงั งานจากการตอกท่ีหวั เขม็ = eWh e= 1 สําหรบั falling hammer 0.8 สาํ หรับ drop hammer with friction Winch \= L = พลังงานที่สูญเสยี ไปในตัวเสาเขม็ b= AE นา้ํ หนักของลูกตุมเปนตัน W= นา้ํ หนักของเสาเขม็ เปนตนั P= ความยาวของเสาเขม็ เปน เซน็ ตเิ มตร. L= เนอื้ ทหี่ นา ตัดของเสาเขม็ คอนกรตี เสริมเหล็กเปนตารางเซน็ ตเิ มตร A= พกิ ดั ยืดเปนตนั /ซม.2 E= ระยะยกลกู ตุม สูงจากหวั เสาเขม็ เปนเซน็ ติเมตร h= Ultimate bearing capacity เปน ตน Qu = ระยะท่ีเสาเขม็ จมเปนเซ็นตเิ มตร/ครง้ั โดยคิดเฉล่ยี จากการตอก S= 10 ครั้งสดุ ทาย

. Gates formula ( แนะนําใหใช F.S = 3)

pu = a eh Eh (b − log s) Eh = kips ft or kN m ab PU = kips or kN s

Fps in 27 1.0

SI mm 104.5 2.4

eh = 0.75 for drop and 0.85 for all other hammers PU = Ultimate pile capacity eh = hammer efficiency Eh = manufacturer’s hammer – energy rating S= ระยะทเ่ี สาเข็มจม (amount of point penetration per blow)

- 17 - ฉ. Danish formula (แนะนาํ ใหใ ช F.S. = 3 ถึง 6)

Pu = eh Eh C1 = eh Eh L (units of s) s + C1 2 AE

L= ความยาวของเสาเข็ม

4.13 การคาดคะเนความสามารถในการรับน้าํ หนักบรรทกุ ของเสาเข็มตอก สูตรทใี่ ชใ นการคํานวณหาการ

รบั นาํ้ หนกั ของเสาเขม็ ตอกนน้ั เปน สูตรทวี่ ิเคราะหเชิงสถติ อิ าจไมถ กู ตองตรงกับความเปน จริง ดังนั้น ผูใ ชส ตู ร

เหลา นใี้ นการคํานวณจึงควรมขี อพิจารณา ดงั น้ี

1. สตู รการตอกเสาเขม็ เพื่อใชป ระเมนิ คา วา เสาเขม็ ท่ตี อกน้นั จะสามารถรบั นํ้าหนกั บรรทุก

สงู สดุ ไดเ ทา ใดน้ัน มีอยูหลายสตู ร ซ่งึ ใหผ ลแตกตางกนั ออกไป ดังน้นั การเลอื กใชจ ะตอ งเลือกสตู รท่ีใหคา ถกู

ตอ งใกลเ คียงกับคา นํ้าหนกั จริงทีเ่ สาเขม็ ตน น้ันสามารถรับได

2. สตู รตา ง ๆ ท่ีตอกดวยเครือ่ งจักรนั้น จะใหค าผดิ ไปมาก หากดินเปน ดินเหนยี ว จงึ ไมค วร

ใชส ตู รเหลาน้ใี นสภาพดนิ ดงั กลาว นอกจากจะไดปรับแกแลว โดยผชู าํ นาญการ

3. สูตรตาง ๆ ทใี่ ชอ ยทู วั่ ไปนัน้ เปน สตู รสาํ หรับ End Bearing Pile จริง ๆ กลา วคอื ปลาย

เสาเขม็ หย่งั อยบู นชน้ั ลกู รังหรือช้ันหิน ดนิ ดาล หรือในสภาพท่ีเสาเขม็ ตอกไมลงจริง ๆ ในสภาพดังกลาวน้ี

สูตรของ Janbu จะใหผ ลดีทสี่ ดุ สวนสตู รของ Hiley ใหผ ลดี

4. จากผลการทดลองเสาเขม็ จํานวน 88 ตน ของ Michigan State Highway Commission

(1965) ไดแ สดงใหเหน็ วาสตู รของ Gate เหมาะสมมากสําหรับนา้ํ หนกั สงู สดุ ไมเกิน 400 Kips (ประมาณ

200 เมตรกิ ตนั ) Olson และ Flaate (1967) ไดท าํ การวเิ คราะหเ ชิงสถิติของเสาเขม็ จํานวน 93 ตัน สรุปไดว า

สตู รการตอกเสาเข็มทีเ่ หมาะสมทีจ่ ะใชไดแกสตู รของ Hiley, Janbu และ Gate

5. เนอื่ งจากชนั้ ดนิ ในกรงุ เทพฯ และบริเวณจงั หวดั ขา งเคียงไมเ หมาะสมทจี่ ะใชส ตู รการตอก

เขม็ เนอ่ื งจากใหค าตางมากจากความเปนจรงิ ท่ีเสาเข็มน้นั จะรับได คณะวิศวกรรมศาสตรจ ุฬาลงกรณ-

มหาวทิ ยาลยั ไดท ําการวิเคราะหสูตรการตอกเสาเข็ม โดยการหาวาสตู รใดจะใหค าใกลเ คียงกับนา้ํ หนักจริง

ทไ่ี ดจากการ load test จน failure ปรากฎวาทุกสตู รใหค าต่ํากวา ความเปน จริง ซึ่งสรปุ ไดดงั น้ี

- สาํ หรับเสาเขม็ รปู DH สตู รทใี่ หผลดคี อื สตู รของ Gate Hiley, Engineering News และ

So ซง่ึ สตู รของ Gate ใหคาใกลเคยี งท่สี ดุ คือตํา่ กวาความเปน จริง 1.63 เทา

- สาํ หรบั เสาเขม็ รปู สเี่ หล่ียมจตั รุ สั สตู รทใ่ี หผลดคี ือสูตรของ Janbu, Hiley, So และ

Modified Eng News ซึ่งสูตรของ Janbu ใหค า ใกลเคียงที่สดุ คอื ตาํ่ กวา ความเปนจริง 1.54 เทา

- สาํ หรบั เสาเข็มรปู ตวั ไอ แนะนาํ ใหใชส ูตรของ Gate

6. จากขอ มลู ดงั กลา วพอจะสรปุ ไดดงั น้ี

6.1 ในกรณีท่ีเสาเข็มตอกไมลงจริง ๆ หรือเปน End Bearing Pile จรงิ ๆ แลว สตู รท่ีควร

ใชค ือสูตรของ Janbu หรือสูตรของ Gate เมอ่ื นา้ํ หนกั สงู สุดไมเกนิ 200 เมตริกตัน

- 18 -

6.2 ในกรณที เ่ี สาเข็มตอกลงและตอกอยูในบรเิ วณกรงุ เทพฯ และจังหวดั ขางเคยี ง

ความยาวของเสาเขม็ ท่ตี อกลงไปประมาณ 20 เมตร จากผวิ ดินแลว ถา เปนเสาเขม็ รูป DH หรอื รปู ตัวไอ

ควรใชสูตรของ Gate ทไ่ี ดป รบั แกแ ลวโดยคณะวศิ วกรรมศาสตร ถาเปนเสาเข็มรูปสี่เหล่ยี มจัตรุ ัส ควรใชสตู ร

ของ Janbu ทไ่ี ดปรับแกแลว ซึง่ มสี ูตรดังน้ี

- Modified Gate Formula

( )Ru = Wr .h 44.6 log t s + 8.22

ใชส าํ หรบั เสาเข็มรูป DH หรอื รูปตวั ไอ

- Modified Janbu Formular

Ru = 2.14Wr .h

Ku.s + 1 ab 2 ใชส ําหรบั เสาเข็มรูปส่เี หลย่ี มจัตุรสั

ในเมือ่ RU = นาํ้ หนักพบิ ัตขิ องเสาเขม็ , เมตริกตนั Wr = นาํ้ หนักของลูกตุมตอก, เมตริกตนั h = ระยะของลกู ตมุ ตอก, เมตร

t = ดา นแคบของหนา ตัดเสาเข็ม, เมตร

s = ระยะจมเฉล่ียของเสาเข็ม, เมตรตอครั้ง

Ku = Cd 1 + 1+ λ   Cd  

Cd = 0.75 + 0.15 WP Wr

Wp = นา้ํ หนกั ของเสาเขม็ , เมตริกตัน

λ = Wr .h.L A.E.s 2 E = Mod. Of E = 1.8 x 106 เมตริกตัน/ตร.ม.

L = ความยาวของเสาเข็ม, เมตร

a = e.Wr h : (e = 0.80) b = L/A.E.

A = เนอ้ื ทหี่ นาตัดของเสาเขม็ , ตร.เมตร

7. สาํ หรบั เสาเข็มตอกในบรเิ วณกรงุ เทพฯ และจังหวดั ขางเคยี ง (ยกเวนจงั หวดั สมุทรปราการ

สมทุ รสาคร สมทุ รสงคราม และฉะเชงิ เทรา) นนั้ สามารถจะหาคา น้ําหนักพบิ ตั ทิ ่เี สาเข็มน้ันจะสามารถรับ

ไดโ ดยอาศยั ความเสียดทานของดินโดยรอบ เสาเข็มและแรงแบกทานตรงปลายเสาเขม็ ดร.ชัย มุกตพันธุ

- 19 -

ไดเ สนอสตู รดังกลา วนีไ้ ว (ดูรายละเอยี ดใน) ซึง่ จัดวาเปน ทีเ่ หมาะสมสตู รหนง่ึ เมอ่ื ไมใ ชส ตู รตอกเสาเข็ม 8. เสาเข็มท่ีตอกในดินเหนยี ว นน้ั คา Safe load อาจหาไดจากสูตรของ Faber’s Formula

( )Pa \= W. H −d 7 + a2 .As 20 F. 1 + 0.8H   n 

ในเมื่อ Pa = Safe load, KN. หรอื tons W= น.น.ของลูกตมุ ตอก, KN. หรือ tons

H = ระยะของลกู ตุมตอก, มม. หรอื นวิ้

d = เสนผา นศูนยก ลางหรอื ดานของเสาเขม็ , มม. หรอื นวิ้

AS = เนอื้ ท่ขี องดานของเสาเข็มท่จี มในดนิ , ตร.ม. หรอื ตร.ฟุต n= จาํ นวนคร้ังที่ตอกจมครั้งสุดทาย (ครัง้ ตอ มม. หรือตอ นว้ิ )

a2 = 1 เมื่อเปน Imperial unit \= 107.3 เมอ่ื เปน SI unit

F = สว นปลอดภัย (1.5 ถงึ 2.5)

4.14 ผลกระทบจากการตอกเสาเข็ม

ก. การตอกเสาเขม็ ในดนิ เหนียว (Cohesive Soil) เกดิ ผลกระทบดงั นี้

1. เกิดปรมิ าตรเสาเข็มแทนที่ (Pile Volume displacement) ทาํ ใหดินบริเวณพน้ื 2-5 เทาของ

เสน ผาศนู ยกลางของเสาเขม็ เสียรปู (remold) และ pore pressure มคี า เพม่ิ ขน้ึ และจะกลับคนื ประมาณ 30 วนั

คา Shear Strength และ Skin resistance ในบรเิ วณนีจ้ ะเพ่ิมข้นึ เนื่องจากผลของ Consolidation เมอ่ื pore

pressure ลดลง

2. เมอื่ เสาเขม็ ตอกผานช้ันกรวด ไปยงั ชน้ั ดินเหนียว เข็มจะพาเอากรวดเขาไปในดนิ เหนยี ว

ลกึ ประมาณ 20 เทาของเสนผา นศนู ยกลางเสาเขม็ ซงึ่ จะเพ่มิ คา Skin friction

3. เสาเขม็ เมอื่ ตอกผานชัน้ ดนิ เหนยี วแขง็ ทีอ่ ยดู านใตข องช้นั ดนิ เหนยี วยอย ช้นั ดินเหนียว

แขง็ จะแตกและดนิ เหนยี วยอยจะเขา ไปในรอยราว เน่อื งจากการตอกระหวา งเสาเขม็ ในความลึกประมาณ

20 เทา ของเสนผานศูนยก ลางเสาเข็ม ผลกระทบน้ไี มรา ยแรง เพราะดนิ อดั เขา ไปในรอยแตก ซง่ึ จะใหคา

adhesion สงู กวา ดินเหนยี วยอ ย ขางบน

4. เสาเขม็ ตอกในดินเหนียวแขง็ จะเกิดรอยแตกท่ีผวิ หนา และดา นขางของเสาเข็ม ลึก

ประมาณ 20 เทา ของเสน ผา นศูนยกลางเสาเข็ม ทาํ ใหค า adhesion ในชว งน้ีไมมี ปกติแลวในความลกึ 1.2-1.8

เมตร จากหัวเสาเข็มจะไมค ดิ คา Skin resistance capacity

- 20 -

5. เมอื่ ตอกเสาเขม็ ลงในดินเหนยี วโดยท่ัวไปจะทาํ ใหเ กิดการปดู ของผวิ ดิน (Heave) หรอื เกดิ การแทนที่ การปดู ขน้ึ ของดนิ หากเปน plastic Soil แลว อาจสูงขึ้นเปนฟุตได การปดู ของดินนีอ้ าจจะทําใหเกดิ การทรดุ ตวั ตดิ ตามมากไ็ ด หลังจากตอกเสาเข็มเสรจ็ แลว เสาเขม็ ท่ีถูกยกตัวลอยขน้ึ เพราะการปดู ของดนิ จะ ตอ งตอกยาํ้ ลงไป และเพือ่ เปนการปองกันการปดู ของดินการตอกเสาเขม็ ควรเริ่มตอกบรเิ วณกึ่งกลางออกไป ยงั รมิ บริเวณกอ สรา ง

ในประเทศไทยผลการตอกเสาเขม็ ในชน้ั ดนิ เหนียวบริเวณกรุงเทพ จะเกิดผลกระทบพอสรปุ ไดดังนี้

1. การสน่ั สะเทือนของการตอกเขม็ ทาํ ใหกาํ ลงั ของดินเสียไปประมาณ 28% ของ Undisturbed Strength ซงึ่ วดั โดย field vane test

2. ระยะที่กระทบกระเทือนตอ Undrain Shear Strength นน้ั หางจากผิวเสาเขม็ โดยประมาณ เทา กับระยะเสนผานศูนยก ลางของเสาเข็ม

3. กาํ ลงั ของดนิ ทเ่ี สยี ไปจะกลบั คนื มา หลังจากการตอกเสาเข็มแลว 14 วนั
4. Induced pore pressure จะมคี า สงู สุดภายในบรเิ วณ local Shear failure Zone
5. โดยสวนใหญแ ลว excess pore pressure จะกระจายออกไปหมดภายใน 1 เดือน หลงั จาก ทต่ี อกเข็มแลว (ข) การตอกเสาเข็มในทราย การตอกเสาเข็มในทรายแลว จะเกิดผลตาง ๆ ดงั นี้
6. การทรุดตัวลง (Subsidence) แรงสนั่ สะเทอื นจากการตอกเสาเขม็ ในบรเิ วณท่ีเปน ดนิ ทรายหลวม ๆ จะทาํ ใหท รายเกดิ การแนนตัว ทาํ ใหบ ริเวณขางเคยี งเกิดการทรดุ ตวั ลง สงิ่ กอสรา งในบรเิ วณ นน้ั จะเสยี หาย ในทรายละเอยี ด หรือ Silt ท่ี saturated แรงสะเทอื นอาจจะทาํ ใหเกดิ การทรุดตวั เสียหายอยาง มากมายได
7. การแนนตัว (Compaction) เมอ่ื ตอกเสาเข็มเดยี่ วใน loose Sand (relative density Dr = 17%) ทรายทอี่ ยหู างจากดา นขา งของเสาเข็ม ประมาณ 3 ถงึ 3 เทา ขนาดเสนผานศนู ยกลางของเสาเข็ม และ ระยะหา งใตปลายเสาเขม็ ประมาณ 2.5 – 3.5 เทา ของเสนผา นศูนยก ลางของเสาเข็มจะแนน ตวั ใน medium dense Sand (Dr = 3.5%) ทรายท่อี ยหู างจากดานขา งของเสาเขม็ ประมาณ 4.5 – 5.5 เทา ของเสนผานศนู ยก ลาง เสาเขม็ และระยะหา งใตป ลายเสาเขม็ ประมาณ 3.0 - 4.5 เทา ของเสน ผานศูนยก ลางของเสาเข็มจะแนน ตวั เนอ่ื งจากเสาเขม็ จมแทนทลี่ งไป เม่ือตอกเสาเข็มกลมุ ใน loose Sand ทรายรอบ ๆ และระหวางเสาเข็มจะแนน ตวั มาก ถา ระยะหางของเสาเข็มหา งไมมาก (นอ ยกวาประมาณ 6 เทาขนาดเสน ผา นศูนยกลางเสาเข็ม) คา Ultimate load capacity ของกลุมเข็มจะตองมีคามากกวาผลรวมของเสาเขม็ แตล ะตนรับได (i.e efficiency ของกลมุ เข็มจะตองมีคามากกวา 1) แตถา ตอกใน dense Sand แลว การตอกจะทําใหท รายหลวมตวั มากกวา แนน ตวั ขนึ้ group efficiency อาจมคี านอ ยกวา 1

- 21 -

5. เสาเขม็ กลมุ

เม่อื ตอกเสาเข็มเปน กลุมแลว ความสามารถในการรบั นํา้ หนักของเสาเข็มแตล ะตนจะลดลง

ทง้ั นเี้ น่ืองจาก Stress overlap กนั หากจะไมให Stress overlap กนั แลว จะตอ งตอกเสาเขม็ แตละตน หางกนั มาก

ซง่ึ ในทางปฎิบตั ิไมกระทาํ กัน เพราะ Pile cap จะโตทําใหคา กอ สรา งสงู ดังนน้ั เมือ่ มีการตอกเสาเขม็ มีระยะ

หา งตามท่ไี ดกาํ หนดไวขางบนแลว จะตองทําการ check effect ของกลมุ ดว ย เวนแตป ลายเสาเขม็ หยัง่ อยูบ นช้นั

หนิ

การลดกาํ ลังการรับนาํ้ หนกั ของเสาเขม็ นั้นหาไดจากสูตรตาง ๆ ดังตอ ไปน้ี

1. Converse Labarre Method

E = 1 + φ (n −1)m + (m − 1)n

90m.n

ในเมอ่ื E = ประสิทธภิ าพของเสาเขม็ แตละตน ในกลมุ เขม็

m = จาํ นวนแถวของกลมุ เข็ม

n = จาํ นวนเขม็ ในแตล ะแถว

ø = d/s มคี าเปนองศา

d = ขนาดเสน ผาศูนยก ลางของเสาเข็ม

s = ระยะหางของศนู ยกลางของเสาเขม็

คา E นอ้ี าจหาโดยตรงจาก กราฟ

2. Feld Method วธิ นี ล้ี ดกาํ ลังของเสาเขม็ ลง 1/16 ของเข็มเด่ยี วตอ จํานวนเสน ทล่ี ากจากเข็ม

ตน หนึ่งไปยงั เขม็ ใกลเ คยี งในกลุม ซง่ึ มีผลสรุปดังนี้

จาํ นวนสาเขม็ (ตน ) 2 3 4 5 6 9 E (%) 94 87 82 80 77 72

- 22 -

3. Keriselos Method

ระยะหา งระหวา งศนู ยกลางองเสาเขม็ E คดิ เปนจาํ นวนเทา ของเสนผาศนู ยก ลาง 1.0 0.95 10 0.90 8 0.85 6 0.75 5 0.65 4 0.55 3 2.5

4. Sowers ไดก าํ หนดระยะหา งของเสาเขม็ ยาวใน clay และ Group Efficiency ไวดงั น้ี

ระยะหาง So = 1.1 + 0.4n0.4

E = 0.5 + (n 0.4

− )0.9 0.1

ในเมือ่ n จาํ นวนเขม็ ทั้งหมด ปกติแลวใน Clay ระยะหา งของเสาเข็มศูนยถ งึ ศูนยประมาณ 2 – 3 เทา ของขนาดเสน ผา ศนู ยก ลางของเสาเข็มสว นใน Cohesionless Soil จะหา ง 2.5 – 4 เทา 3. ความสามารถในการรับนํ้าหนกั ของกลุมเขม็ จะมคี าเทากบั จํานวนเสาเข็มท้งั หมด x นา้ํ หนกั ท่ีเสาเข็มแตละตนรับได x E

- 23 -

6. คาํ นวณน้ําหนกั บรรทุกจากคุณสมบัติของดนิ ( Static pile formula )

6.1 เสาเข็มทล่ี อยอยใู นชน้ั ดินออ น ( Friction Pile )

การคาํ นวณเพ่อื หานาํ้ หนักบรรทุก ควรคาํ นวณเปรียบเทียบระหวา งแรงเสยี ดทานที่ผวิ ของเสาเข็มแตรวมกนั

กบั แรงตานของเสาเขม็ กลุม ( Pile group ) คา ใดนอ ยกวาใหถ ือคานน้ั เปนแรงตา นทเ่ี สาเข็มชดุ น้ันสามารถรับน้ํา

หนกั ได ทง้ั นข้ี นึ้ อยกู ับระยะหางของเสาเข็ม การคาํ นวณคาทั้งสองเปนดงั ตอ ไปน้ี .-

. แรงเสียดทานทผี่ วิ ของเสาเขม็ แตละตน รวมกนั = n. AP. Ca ……. ( 2 ) (แรงเสียดทานสูงสดุ ) เมอ่ื n = จาํ นวนเสาเขม็ ในกลมุ

Ap = พนื้ ท่ีผวิ สว นท่ีฝง อยูในดนิ ของเสาเข็ม 1 ตน Ca = adhesion ระหวา งดนิ กับเสาเขม็ = oc c. (เสาเข็มคอนกรีต คา ca มคี าประมาณรอยละ 90 ของ คา cohesion ของดนิ , สว นเสาเขม็ เหลก็

คดิ ประมาณรอ ยละ 80 ของ cohesion ของดินในชวงท่เี ปนดินออน

หรือจะดคู า adhesion factor ของเสาเข็มคอนกรีตไดจาก curve ใน

รปู ท่ี 4 ) สว นปลอดภัยใหใช ≥ 8

α = adhesion factor

ข. แรงตา น (สูงสดุ ) ของเสาเข็มกลมุ = c.L.P. + N c. c. Ag …….( 8 ) เมื่อ c = แรงเฉือน ( shear strength ) หรอื แรงเกาะกันของดิน ( cohesion )

ไดจ ากการเจาะสาํ รวจเปนตัน/ม

L = ความยาวของสวนที่ฝง ในดินของเสาเข็ม ( รวมความหนาของฐาน

รากดว ย

p = เสน รอบรูปของกลมุ เสาเข็ม = 2 ( F + B )

- 24 -

Undrained Shear Strength , c, tons / m.2 Ca = ∝ C รูปท่ี 1. Adhesion Factors for Clays

Ag = - 25 - Nc′ = พ้ืนที่ของกลมุ เสาเขม็ ( = F.B. ) คา สมั ประสิทธกิ ารรับน้าํ หนัก ดไู ดจ ากตารางท่ี 2. สว นปลอดภัยควรใชไ มน อ ยกวา 3

ตารางท่ี 1

D/B N c′ กลมุ เขม็ สเี่ หลีย่ มผนื ผา

กลุมเข็มกลมหรอื สเี่ หลีย่ มจตุรัส

1 7.8 6.4

2 8.4 7

3 8.8 7.8

4 8.9 7.5

5 8.9 7.5

F = ความยาวของหนาตดั , B = ความกวา งของหนาตัด, D = ความลกึ ของปลายเข็มจากผวิ ดิน

- 26 -

ตวั อยา งการคาํ นวณ 1 จงหา น.น. บรรทกุ ทุกสวนปลอดภยั ของเข็มกลุมบนดินออ น โดยกาํ หนดให L = ความยาวของเสาเข็ม 8.0 ม. D = เสน ผาศนู ยกลางของเสาเข็ม 80 ซม. qu = Unconfined Compressive Strength 5.0 ตัน / ม.2 n = จาํ นวนเข็ม = 12 ตน F = 1.8 ม. B = 2.7 ม.

( 1 ) สาํ หรับเขม็ เด่ียว

แรงเสยี ดทานรวม = n. Ap . ca \= qu = n. Ap . ∝ c c = 5 ตัน / ม2

2.5 ตนั / ม2

จากรูปท่ี 4 ∝= 0.85 N= 12

Ap = (π )(D)(L) \= ( 3.14 ) ( 0.30 ) ( 8.0 )

\= 7.536 ม2

ca = 0.85 x 2.5 \= 2.125 ตนั / ม2

∴ แรงเสียดทานรวม = ( 12 ) ( 7.536 ) ( 2.125 ) \= 192.2 ตัน

ใช F.S = 3.0

∴ Allowable load = 192.2 = 64.1 ตัน 3

2. สําหรับเขม็ กลุม

แรงตา นของเสาเข็มกลมุ = cLp + Nc′c.Ag c = 2.5 ตนั / ม2

L = 8.0 ม.

P = 2 ( 1.8 + 2.7 ) = 9.0

- 27 -

Ag = 1.8 x 2.7 = 4.86 ม2

D/B = 4.4 , Nc′ = 7.5

∴ แรงตานทานของเสาเข็มกลมุ 2.5 x 8 x 9 x 7.5 x 2.5 x 4.86

\= 271 ตนั

ใช F.S =3

Allowable load on pile group = 271

3

\= 90.3 ตนั

∴ Allowable load on pile group

\= 64.1 ตัน

6.2 สาํ หรบั เสาเข็มทปี่ ลายจมอยูในดินแข็ง

สาํ หรบั เสาเข็มท่อี ยูในบรเิ วณทม่ี ีชั้นดนิ ออ นอยเู หนือดนิ แข็ง ซึง่ เปน ลกั ษณะชัน้ ดินคลา ยกบั บริเวณ

ลมุ แมน า้ํ เจาพระยาตอนลาง ถา ปลายของเสาเข็มผานทะลชุ ้ันดินออ นลง ไปจมอยใู นช้นั ดนิ แขง็ ในการคาํ นวณ

หาคา นาํ้ หนักบรรทกุ ของเสาเข็มมกั จะไมคิดแรงตา นทผ่ี ิวในสวนของเสาเข็มท่จี มอยใู นดินออ น ทง้ั น้เี พราะหลงั

จากทต่ี อกเสาเขม็ ทะลชุ ั้นดินออ นลงไปนน้ั ในระยะแรกที่ดินออ นรับนํ้าหนักจะเกดิ การยุบตวั เนอื่ งจากขบวน

การ Consolidation ไดม าก ระหวา งทีเ่ กิดการยุบตัวนน้ี ้าํ หนกั บรรทกุ สว นทรี่ ับโดยดนิ ออ นจะถูกถา ยไปยังสว นท่ี

เปน ดนิ แขง็ เสยี สว นใหญ ฉะนัน้ สําหรับเสาเข็มทป่ี ลายจมอยใู นช้ันดนิ แขง็ โดยมสี ว น 20 บนเปนดนิ ออน จงึ มัก

จะคดิ คา นาํ้ หนักบรรทุกของเสาเขม็ จากแรงตา นทีป่ ลายเสาเขม็ แรงตา นท่ีวาของสวนที่จมอยใู นดินแขง็ เทาน้นั

หรือ Ultimate Bearing Load = Ultimate End Bearing

FSo + Skin Friction Capacity - น.น. ของเสาเข็ม

เม่ือ Ultimate End Bearing ( Q b ) เปนคาทห่ี าไดจากขอ ก.

Skin Friction Capacity ( Q f ) เปนคา ทห่ี าไดจ ากขอ ข.

และ FSo คอื สว นปลอดภัยอันเนื่องจากการสญู เสยี กาํ ลังของแรงตานท่ีปลายและทรี่ อบ ๆ เสาเข็มไมพรอมกัน

(สาํ หรบั บรเิ วณกรงุ เทพฯ ขอแนะนาํ ใหใ ชค าประมาณ 3 )

ก. Ultimate End Bearing of a Single Pile

จาก Terzaghi’s Equation

qb = 1.2cNc + γDNq + 0.4BγNγ ………. (4)

เมื่อ qb Ultimate End Bearing Capacity ตนั / ม.2 c = แรงเฉอื นของดนิ

ϒ = Effective Unit Weight ของดินรอบเสาเขม็ ตัน/ ม.3 D = ความลึกของปลายลา งของเสาเขม็ ม.

- 28 - ม.

B = สว นที่แคบที่สดุ ของหนา ตดั เสาเขม็ สาํ หรับ Clay φ = 0, NC = 5.7 , Nq = 1, N ϒ = 0 จาก Equation (4) จะได

qb = 7.4c + γD

แตสาํ หรบั เสาเขม็ ท่ีมี DB 〉25 ∴จะได qb = 9c + γD ( Terzaghi )

ในกรณีทีไ่ มสามารถหาคา จากผลการทดลองในหองทดลองได ก็อาจจะใชผลการทํา standard

penetration test ในสนามมาหาคา c โดยอาศยั ความสัมพนั ธที่แสดงไวใ นรปู ที่ 6. กจ็ ะไดคา c โดยประมาณซึ่ง

ไมถกู ตอ งมากนกั

สําหรบั ทราย C = 0

qb = γDN q + 0.4BγNγ

เมื่อ Nq, Nϒ = Bearing Capacity Factor ดไู ดจากกรา ฟ รูปที่ 7. ข. Skin Friction Capacity

q f = ca D + KsγD2 tan δ ………..( 5 ) ตน / ม. ตน / ม.2 qf = Ultimate Skin Friction Capacity, Ca = Adhesion ระหวางดินกับเสาเขม็

\= ∝c

∝ = Adhesion Factor ดจู ากกราฟรปู ท่ี 4

δ = Angle of Friction ระหวา งดนิ กบั ผิวเสาเข็มเปน องศา

∼ 3 φ 4

Ks = Coefficient of Earth pressure

ซง่ึ มีคาดงั ตอ ไปนี้ . -

N’ Ks 0– 4 0.5 4 – 10 0.6 10 – 30 0.7 30 – 50 0.8

- 29 -

รูปท่ี 6 PENETRATION RESISTANCE VS. UNCONFINED STRENGTH OF CLAY

- 30 - กราฟหาคา N q Nr

รปู ที่ 7 Corelation of Standard Penetration with Bearing Capacity Factors and Angle of Shearing

Resistance ( Peck , Hanson, Thornburn 1953 )

เมือ่ N ′ = adjusted number of blow

\= 15 + 1 (N − 15) 2

N = observed number of blow

- 31 -

Skin Friction For Clay

φ =0

จาก Equation (5) q f = αeD Skin Friction For Sand

C= 0

Equation (5) จะกลายเปน

qf = K sγD 2 tan 3 φ   4 

ตวั อยา งการคํานวณ 2 เมอื่ ปลายลางของเสาเขม็ จมอยูใ นชน้ั ดนิ แข็ง กาํ หนดขอ มูลตา ง ๆ ดังรปู จงคํานวณหา น.น. บรรทุกสวนปลอดภยั ( allowable load ) ของเสาเขม็ น้ี

- 32 -

จาก Qu + น.น. ของเสาเขม็ = Fb + Ff …………… (a) FS 0

น.น. ของเสาเข็ม = 0.30 x 0.30 x 2400 x 20

\= 4320 Kg.

Fb = qb x Ab

qb = 9c + ϒ D \= 9 x 20 + ( 0.5 x 14 x 0.6 x 5 + 08. x 1.0 )

190.8 ตัน / ม2

Ab = 0.30 x 0.30 = 0.09 ม2 ∴ Fb = 190.8 x 0.09 \= 17.1 ตนั

Ff = Qf x As \= ∝1c1D1As+ ∝2c2D2As= As(∝1c1D1+ ∝2c2D2 ) As = 0.30 x 4 = 1.20 ม2 / ม. ∝1c1D1 \= 0.4 x 12 x 5.0 \= 24

∝2c2D2 = 0.30 x 20 x 1.0 \= 7.6

∴ Ff = 1.2 ( 24 + 7.6 ) \= 37.9

∴ แทนคา ใน (a ) โดยใช FSo = 3

Qu + 4.3 = 17.1 + 37.9 3

\= 43.6 ตัน

Qu = 43.6 – 4.3 \= 39.3

ใชค าสวนปลอดภัย = 2.5

Qa = 39.3 = 15.72 ตนั / เสาเขม็ หน่งึ ตน 2.5

- 33 -

ตวั อยา งการคํานวณ 3 เมอ่ื ปลายลางของเสาเขม็ จมอยใู นชน้ั ทราย กาํ หนดขอมูลตาง ๆ ดงั รปู จงคํานวณหานา้ํ หนกั บรรทกุ สว นปลอดภัย ( allowable load ) ของเสาเข็มน้ี

จาก Qu + น.น. เสาเขม็ = Fb + Ff ………….(b) FS 0

Qu = ?

น.น.เสาเข็ม = 4.3 ตนั

Fb = qb x Ab

qb = γDN q + 0.4BγNγ

ϒD = 0.5 x 14 + 0.6 x 5 + 1.0 x 1 \= 11 ตนั / ม2

- 34 -

0.4 Bϒ Nϒ = 0.4 x 0.30 x 1.0 x 46 \= 5.52 ตัน / ม2

qb = γDN q + 0.4BγNγ

\= 11 x 43 + 5.52

\= 478.5 ตัน / ม2

Fb = 478.5 x 0.09 \= 43.1 ตัน

Ff = Ff1 + Ff2

Ff 1 = Friction เน่อื งจาก very stiff clay \= Q f1 × As

q f1 = αCD1

\= 0.4 x 12 x 5.0

\= 24.0 ตนั / ม.

Ff 1 = 24 x 1.20 = 28.8 ตนั

Ff 2 = Friction เนอ่ื งจากชั้นทราย 1.0 ม.

\= qf 2 x A s

qf 2 = KS  γDD1 + 1 γD12  tan 3 φ  2  4

\= 0.7 ( 10.0 + ½ x 1.0 x ( 1.0 ) 2 tan ¾ x 36°

\= 0.7 ( 10.0 + 0.5 ) tan 27°

\= 7.35 x tan 27°

\= 3.75

Ff 2 = 3.75 x 1.20 \= 4.50 ตัน

Ff = Ff 1 + Ff 2 \= 28.8 + 4.50

\= 33.3 ตนั

แทนคา ใน ( b ) โดยใช FSo = 3 Qu + น.น.เสาเขม็ = Fb + Ff 3

Qu + 4.3 = 43.1 + 33.3 3

\= 47.7 ตนั

Qu - 35 - ใชคาสว นปลอดภยั \= 47.7 - 4.3 = 43.4 ตนั Qu = 2.5 \= 43.4 = 17.35 ตัน

2.5

6.3 นํา้ หนักบรรทกุ ของเสาเขม็ Dutch Cone Penetration Test

เปน การหานาํ้ หนกั บรรทุกของเสาเข็ม จากคณุ สมบตั ขิ องดินอกี วธิ ีหนึ่ง แตค ุณสมบัติของดนิ

ทใี่ ชก บั วธิ นี ตี้ องหาไดม าจากการทดสอบจากการกดหัว dutch cone ในดนิ ตามวิธีการทีจ่ ะกลา วตอไปในหัว

ขอ นี้ ผลทไี่ ดจ ะเปนหนวยแรงยดื และหนว ยแรงบรรทกุ ทว่ี ัดไดกส็ ามารถนาํ มาคาํ นวณหานํา้ หนักบรรทกุ ของ