โครงสร้างโครงขึงในงานสถาปัตยกรรม (Cable Structure)
โครงสร้างโครงขึง (Cable Structure)
โครงสร้างโครงขึง (Cable Structure) คือ ลักษณะโครงสร้างอีกรูปแบบหนึ่ง ที่อยู่ในแขนงประเภทของโครงสร้างช่วงพาดกว้าง หรือ โครงสร้างช่วงยาว (Wide Span or Long span Structure) ถ้าหากมองผิวเผินจะมีลักษณะที่คล้ายคลึงกับโครงสร้างแขวน (Suspension Structure)
โครงสร้างโครงขึง (Cable Structure) เป็นรูปแบบโครงสร้างที่สามารถครอบคลุมเนื้อที่ได้กว้างขวาง โดยเฉพาะระนาบกว้าง หรือ ระนาบตามแนวยาว ส่วนมากแล้วนิยมใช้เป็นโครงสร้างทางสถาปัตยกรรมตั้งแต่ขนาดกลางไปจนถึงขนาดใหญ่ รวมไปถึงโครงสร้างทางด้านวิศวกรรมบางประเภท
สำหรับลักษณะของโครงสร้างโครงขึงนั้น จะมีจุดรับน้ำหนัก หรือ รับแรงกระทำหลักๆ คือ เสากระโดง (จำนวนเสามากน้อยขึ้นอยู่กับลักษณะการออกแบบ และขนาดสิ่งปลูกสร้างนั้นๆ) ส่วนมากจะนิยมใช้ Span เสาแถวเดียว หรือ Span เสาแถวคู่
โดยมีการขึงตรึงเคเบิล หรือ ลวดเหล็กกล้าแรงดึงสูงจากสมอถ่วงระดับดิน ,โครงสร้างหลัก หรือ เสากระโดงที่คอยรับน้ำหนัก แล้วยึดเข้ากับชิ้นส่วนโครงสร้างช่วงพาดที่เปรียบเสมือนคานเป็นระยะๆด้วยสลักเกลียว (Bolt) ซึ่งจะทำให้ระยะห่างระหว่างจุดรับแรงมีช่วงที่แผ่กว้าง หรือ ยาวขึ้นนั่นเอง
วัสดุหลักที่นิยมใช้ในการออกแบบก่อสร้างโครงสร้างโครงขึง (Cable Structure) ประกอบด้วย
- เหล็กรูปพรรณรีดร้อน (เหล็กเอชบีม) ส่วนใหญ่ใช้เป็นโครงสร้างหลักของตัวสถาปัตยกรรม หรือ ใช้เป็นเสาที่คอยตรึงเคเบิลเข้ากับโครงสร้างช่วงพาด
- เหล็กรูปพรรณรีดเย็น (ท่อเหล็กดำ,ท่อเหล็กตะเข็บเกลียว ,เหล็กตัวซี และเหล็กกล่อง) มักใช้เป็นส่วนประกอบโครงสร้างช่วงพาด และใช้เป็นเสากระโดงที่คอยตรึงเคเบิลเข้ากับโครงสร้างช่วงพาด หรือ โครงสร้างส่วนยื่น
- เหล็กเสริม (เคเบิล หรือ ลวดเหล็กกล้าแรงดึงสูง) สำหรับใช้ขึงตรึงยึดระหว่างโครงสร้างหลัก เข้ากับชิ้นส่วนโครงสร้างช่วงพาด หรือ โครงสร้างส่วนยื่น
คุณสมบัติเด่นของวัสดุเหล็ก จะช่วยขยายขอบเขตขีดจำกัดของงานโครงสร้างช่วงพาดให้มีศักยภาพในการใช้งานที่สูงขึ้นกว่าวัสดุคอนกรีต นอกจากนี้ยังตอบโจทย์ความต้องการในเรื่องของการใช้พื้นที่ได้ดีกว่าโครงสร้างคอนกรีต เนื่องจากโครงสร้างเหล็กสามารถก่อสร้างให้มีช่วงพาดระหว่างเสาได้กว้างกว่าโครงสร้างคอนกรีตได้หลายเท่า
ในด้านของความสวยงามโครงสร้างคานคอนกรีตจะมีขนาดที่ใหญ่โตทึบตัน หน้าตัดก็จะมีความหนาตามไปด้วย ซึ่งทำให้บดบังทัศนียภาพ และทำให้พื้นที่การใช้มีขนาดลดลง ในขณะที่โครงสร้างเหล็ก จะมีขนาดหน้าตัดที่เพรียวบาง ดูสวยงามทันสมัย และไม่บดบังทัศนียภาพ
นอกจากนี้โครงสร้างเหล็กยังสามารถก่อสร้างได้อย่างแม่นยำ และทำได้เร็วกว่าโครงสร้างคอนกรีตโดยประมาณ 2 – 3 เท่า แม้จะใช้เวลาก่อสร้างเร็วแต่โครงสร้างเหล็กก็ยังคงให้คุณสมบัติในการต้านภัยธรรมชาติได้ดี เนื่องจากเหล็กมีความยืดหยุ่นและรับการบิดได้มากกว่าโครงสร้างคอนกรีตนั่นเอง
Cable Structure Detail
องค์ประกอบของโครงสร้างโครงขึง (Cable Structure Detail) ประกอบด้วย
- Anchor and Pin คือ สมอถ่วงพร้อมหูยึด ชิ้นส่วนนี้มักหล่อในรูปแบบตอม่อฝังลึกลงไปใต้ดินพร้อม Base Plate โดยโผล่ขึ้นมาแค่หูยึด หรือในบางรูปแบบก็จะเป็นฐานแบบแท่นปูนหล่อในที่บนระดับดินที่มีความแข็งแรงมาก ซึ่งจะทำหน้าที่ยึดชิ้นส่วน Socket and Turnbuckle รวมไปถึง Cable เพื่อถ่วงสมดุลน้ำหนักแรงดึงจากโครงสร้างช่วงพาด หรือ โครงสร้างส่วนยื่น ผ่านเสากระโดง หรือ โครงสร้างหลักลงสู่หูยึด และสมอถ่วงตามลำดับ
- Socket and Turnbuckle คือ เบ้ายึด และข้อต่อ ซึ่งจะทำหน้าที่จับยึดเคเบิลให้ขึงตรึงระหว่าง Anchor and Pin เข้ากับโครงสร้างหลัก หรือ ยึดระหว่างโครงสร้างหลัก เข้ากับโครงสร้างช่วงพาด หรือ โครงสร้างส่วนยื่น
- Cable คือ ชิ้นส่วนซึ่งทำหน้าที่ช่วยถ่ายน้ำหนักแรงดึงจากโครงสร้างช่วงพาด หรือ โครงสร้างส่วนยื่น ผ่านโครงสร้างหลักลงสู่หูยึด และสมอถ่วงตามลำดับ
- Bolt คือ สลักเกลียวที่คอยยึดชิ้นส่วน Turnbuckle (ข้อต่อ) เข้ากับชิ้นส่วน Pin (หูยึด)
- Mast คือ ชิ้นส่วนเสากระโดงที่คอยยึดขึงตรึงเคเบิลเข้าโครงสร้างหลัก และโครงสร้างช่วงพาด หรือ โครงสร้างส่วนยื่น
สำหรับลักษณะของชิ้นส่วนแต่ละอันนั้นอาจมีรูปทรง และขนาดที่แตกต่างกันไป โดยจะแปรผันตามลักษณะการออกแบบ รูปแบบการใช้งาน และความเหมาะสมสัมพันธ์กับขนาดของโครงสร้างนั้นๆเป็นหลัก
รูปภาพอ้างอิงจาก www.wje.com
การออกแบบใช้งานโครงสร้างโครงขึง (Cable Structure) ในงานสถาปัตยกรรม ถูกนำไปใช้กับอาคารหลากหลายรูปแบบ อาทิเช่น
- โครงสร้างหลังคาอาคารหอประชุม และโรงมหรสพขนาดใหญ่
- โครงสร้างหลังคาสนามกีฬาในร่ม
- โครงสร้างหลังคาสนามกีฬากลางแจ้งขนาดใหญ่
- โครงสร้างหลังคาโรงจอดเครื่องบิน
- โครงสร้างหลังคาโรงงานอุตสาหกรรม
- โครงสร้างหลังคาศูนย์จัดแสดงสินค้า
- โครงสร้างหลังคาศูนย์การค้า
- โครงสร้างหลังคาที่จอดรถ
- โครงสร้างหลังคาสนามบิน ,สถานีรถไฟ และสถานีขนส่ง
- โครงสร้างหลังคาอาคารอเนกประสงค์
- โครงสร้างรองรับพื้นที่การใช้งานแบบ Cantilever
- สะพานแบบต่างๆ
ภาพตัวอย่างโครงสร้างโครงขึง (Cable Structure) แบบต่างๆ
ตัวอย่างโครงสร้างโครงขึงหลังคาสนามกีฬา
ตัวอย่างโครงสร้างโครงขึงหลังคาสนามกีฬา (ขนาดใหญ่)
ตัวอย่างโครงสร้างโครงขึงหลังคาสนามกีฬา
ตัวอย่างโครงสร้างโครงขึงหลังคาอาคารจัดนิทรรศการ หรือ ศูนย์จัดแสดงสินค้า
ตัวอย่างโครงสร้างโครงขึงหลังคาโรงเก็บเครื่องบิน
ตัวอย่างโครงสร้างโครงขึงหลังคาอเนกประสงค์ (ขนาดใหญ่)
ตัวอย่างโครงสร้างโครงขึงหลังคาอเนกประสงค์ (ขนาดกลาง)
ตัวอย่างโครงสร้างโครงขึงหลังคาอเนกประสงค์ (ขนาดเล็ก)
ตัวอย่างโครงสร้างโครงขึงหลังคาที่จอดรถ (ขนาดใหญ่)
ตัวอย่างโครงสร้างโครงขึงหลังคาที่จอดรถ (ขนาดกลาง)
ข้อมูลวัสดุศาสตร์อื่นๆที่น่าสนใจ
เขียน และเรียบเรียงโดย Wazzadu Encyclopedia
ผู้เขียนบทความ
โดยเป็นศูนย์กลางเชื่อมโยงกลุ่มผู้ใช้งานต่างๆ ตั้งแต่ สถาปนิก แบรนด์สินค้า ผู้จัดจำหน่าย และผู้ให้บริการต่างๆที่เกี่ยวข้อง ... อ่านเพิ่มเติม
