การศึกษาทางทฤษฎีและวิธีการเชิงตัวเลขถึงอิทธิพลของน้ำหนักกดทับ ต่อกำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มเจาะปลายขยาย

บทคัดย่อ

เสาเข็มเจาะขยายลำต้น คือ เสาเข็มคอนกรีตประเภทเจาะและหล่อในที่ชนิดหนึ่ง ที่มีส่วนปีกเพิ่มขึ้นมาหนึ่งหรือสองปีกที่บริเวณส่วนปลายของเสาเข็ม การเพิ่มขึ้นมาของส่วนปีกทำให้ความสามารถในการรับแรงแบกทานของเสาเข็มเพิ่มขึ้นมากกว่าเสาเข็มทั่วไป ซึ่งแรงแบกทานของเสาเข็มมาจาก 2 ส่วนคือ กำลังรับแรงแบกทานที่ปลายเสาเข็ม และแรงเสียดทานระหว่างผิวของเสาเข็มกับผิวดินบริเวณรอบ งานวิจัยนี้ศึกษาอิทธิพลของน้ำหนักกดทับต่อกำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มเจาะขยายลำต้น และวิเคราะห์วงอิทธิพลจากเส้นชันของความเครียดสูงสุด โดยผลที่นำมาวิเคราะห์มีดังนี้ 1. ผลการทดสอบแบบจำลองเสาเข็มย่อส่วนในห้องปฏิบัติการจากงานวิจัยในอดีต 2. ผลการวิเคราะห์กำลังรับน้ำหนักสูงสุดของเสาเข็มด้วยการคำนวณทางทฤษฎี 3. ผลการจำลองการทดสอบเสาเข็มย่อส่วนด้วย FEM และ 4. ผลการเปรียบเทียบเส้นชันความเครียดสูงสุดระหว่างการทดลองกับ FEM จากการศึกษาพบว่า เมื่อพิจารณาค่าสัดส่วนกำลังรับน้ำหนักสูงสุดของเสาเข็มที่สนใจเทียบกับกำลังรับน้ำหนักสูงสุดของเสาเข็มเดี่ยวไม่มีปีกที่ไม่มีน้ำหนักกดทับบนผิวดิน (Pile capacity ratio, PCR) พบว่า 1. ในกรณีที่ไม่มีน้ำหนักกดทับบนผิวดิน เสาเข็มเดี่ยวขยายลำต้นทั้งแบบหนึ่งปีกและสองปีกมีค่า PCR เท่ากับ 3 และการเพิ่มระยะห่างระหว่างปีกของเสาเข็มเจาะขยายลำต้นสองปีกไม่ได้ส่งผลอย่างมีนัยสำคัญ 2. เมื่อมีน้ำหนักกดทับมากระทำบนผิวดิน การขยายปลายเสาเข็มจากไม่มีปีกเป็นหนึ่งปีก ทำให้ PCR มีค่าเท่ากับ 2 ถึง 9 และการเพิ่มจำนวนปีกเป็นสองปีกทำให้ PCR มีค่าเท่ากับ 3 ถึง 13 สำหรับน้ำหนักกดทับ 0 ถึง 100 kPa ตามลำดับ เมื่อไม่มีน้ำหนักกดทับ ค่ากำลังรับน้ำหนักสูงสุดของเสาเข็มขยายลำต้นหนึ่งปีกและสองปีกในเเบบจำลองมีค่าใกล้เคียงกัน เเต่เมื่อเพิ่มน้ำหนักกดทับจะทำให้ค่า PCR ของเสาเข็มขยายลำต้นสองปีกเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน ดังนั้นน้ำหนักกดทับมีอิทธิพลต่อความเเข็งเเรงของชั้นทราย ส่งผลให้กำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มเพิ่มขึ้น และ 3.เมื่อมีน้ำหนักกดทับกระทำบนชั้นทรายมากขึ้น ขนาดวงอิทธิพลของค่าความเครียดสูงสุดจะเพิ่มขึ้น ทำให้พื้นที่วงอิทธิพลครอบคลุมส่วนขยายลำต้นของเสาเข็มซึ่งเป็นสาเหตุให้กำลังรับน้ำหนักสูงสุดของเสาเข็มเจาะขยายลำต้นสูงขึ้น