บทนำ

อาคารหอสมุด สุรัตน์ มหาวิทยาลัยกรุงเทพ เขตรังสิต เป็นอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กสูง 6 ชั้น พื้นชั้นระดับดิน (Ground Floor) จะเป็นลานอเนกประสงค์ ซึ่งทางมหาวิทยาลัยต้องการให้เป็นลานโล่ง นักศึกษาสามารถใช้ทำกิจกรรมและการแสดงต่าง ๆ ได้ ผู้ออกแบบจึงออกแบบให้ลานนี้กว้างและยาวเท่ากับสองช่วงเสา โดยแต่ละช่วงเสายาว 16.80 เมตร และมีความสูงถึง 10 เมตร เหนือชั้นที่ 3 ขึ้นไปถึงชั้นที่ 5 และชั้นห้องเครื่องมีช่วงเสายาว 8.40 เมตร ดังนั้นจะมีเสาเว้นเสาที่ต่อเนื่องถึงพื้นดิน ส่วนเสาที่หยุดอยู่ที่ระดับชั้นที่ 3 จะต้องมีระบบโครงสร้างเพื่อส่งถ่ายน้ำหนักลงสู่ฐานรากได้ วิศวกรผู้ออกแบบได้ใช้ระบบ Transfer Girder คือคานขนาดใหญ่ส่งถ่ายน้ำหนักซึ่งเป็นคานคอนกรีตเสริมเหล็กอัดแรงภายหลังโดยจะอัดแรงเป็นช่วง ๆ ที่เรียก Stage Post-Tensioning

ภาพด้านข้างของหอสมุด สุรัตน์ มหาวิทยาลัยกรุงเทพ รังสิต

การพิจารณาเลือกใช้ระบบโครงสร้าง
จากการที่เสาซึ่งรับน้ำหนักชั้นที่ 4, 5 และห้องเครื่องไม่ต่อเนื่องถึงชั้นฐานราก จำเป็นต้องมีระบบโครงสร้างอย่างใดอย่างหนึ่งมาช่วยในการส่งถ่ายน้ำหนักดังกล่าวลงไปยังฐานราก ได้พิจารณาทางเลือกและเปรียบเทียบความเหมาะสมของระบบโครงสร้าง 2 ระบบด้วยกันคือ

จากการศึกษาเปรียบเทียบปรากฏว่าราคาของระบบ Vierendeel Truss จะถูกกว่าเล็กน้อย แต่เนื่องจากระบบ Vierendeel Truss จะต้องมีค้ำยันองค์อาคารจนกว่าส่วนขององค์อาคารต่าง ๆ ที่ประกอบเป็น Vierendeel Truss เสร็จสมบูรณ์ และกำลังอัดคอนกรีตถึงหน่วยแรงที่กำหนดจึงจะถอดค้ำยันได้ ด้วยเหตุนี้ทำให้การก่อสร้างระบบอื่น ๆ ไม่สะดวกเพราะต้องรองานโครงสร้าง ทำให้เวลาการก่อสร้างของโครงการยาวนานขึ้น ดังนั้นผู้ออกแบบจึงเลือกใช้ระบบ Post-Tensioned Girder และอัดแรงเป็นช่วง ๆ  (Stage Post-Tensioning)

หลักการออกแบบและก่อสร้าง (Design Concept and Construction Sequence)

Stage Post-Tensioning คือการก่อสร้างโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กอัดแรงโดยการอัดแรงเป็นช่วงๆ เพื่อไม่ให้แรงอัดมากเกินพิกัดที่หน้าตัดคานจะรับได้และให้สามารถรองรับน้ำหนักของโครงสร้างของชั้นบนและน้ำหนักการใช้งาน ซึ่งจะถ่ายลงบนองค์อาคารในช่วงนั้น ๆ ตามขั้นตอนการก่อสร้าง การทำ Stage Post-Tensioning จะต้องแบ่งน้ำหนักที่จะถ่ายลง Transfer Girder เป็นช่วง ๆ ให้เหมาะสมจึงจะสามารถออกแบบหน้าตัดของ Transfer Girder ได้อย่างประหยัด ขั้นตอนการทำ Post-Tensioning และหลักการออกแบบเป็นดังนี้

สรุป
สำหรับโครงสร้างที่ออกแบบให้รับ Super Imposed Dead Load สูง ๆ จำเป็นจะต้องทำ Stage Post-Tensioning โดยแบ่งน้ำหนักและการดึงออกเป็นช่วง ๆ ให้เหมาะสมจึงจะประหยัด มิฉะนั้นจะใช้หน้าตัดคานใหญ่มากจนทำให้ระบบ Post-Tensioned ไม่เหมาะที่จะใช้สำหรับโครงสร้างประเภทนี้