หน้าแรก · งานโครงสร้าง · SMART Shear Stud

SMART Shear Stud หมุดรับแรงเฉือนสองหัว

Name: SMART Shear Stud
Brand: SMART

เสริมกำลังรับแรงเฉือนทะลุ หรือ punching shear บริเวณรอยต่อพื้นกับเสาในพื้นไร้คานท้องเรียบ ใช้ได้ทั้งพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กและพื้นโพสต์เทนชัน ช่วยให้ออกแบบพื้นบางลงได้โดยไม่ต้องเพิ่ม drop panel หรือ column capital และติดตั้งเร็วกว่าปลอกเหล็กมาก

ขอข้อมูลทางเทคนิค เทียบกับปลอกเหล็ก

สรุปสั้น ๆ

หมุดรับแรงเฉือนชนิดสองหัว หรือ double-headed shear stud ผลิตจากเหล็กข้ออ้อย SD40 ขึ้นรูปหัวด้วยกระบวนการขึ้นรูปร้อนให้หัวหมุดและแกนเป็นเนื้อเดียวกัน ไม่ใช่การเชื่อมหัวติด ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวหมุดเป็นไปตามข้อกำหนดของ ACI 318, ACI 421 และ ASTM A1044 แล้วประกอบเข้ากับรางเหล็กรอง หรือ spacer rail เพื่อคุมจำนวนและระยะห่างตามที่ออกแบบไว้

ผลที่ได้ในทางออกแบบคือใช้กับพื้นที่หนาตั้งแต่ 15 เซนติเมตรได้ รับหน่วยแรงเฉือนได้สูงกว่า และวางระยะห่างได้กว้างกว่าปลอกเหล็ก ส่วนผลในทางก่อสร้างคือติดตั้งเร็วกว่าและไม่รบกวนแนวลวดอัดแรง

ปัญหาที่แก้ แรงเฉือนทะลุที่หัวเสา (Punching Shear)

พื้นไร้คานท้องเรียบมีข้อได้เปรียบเรื่องความเร็วในการก่อสร้างและความประหยัดของงานไม้แบบ แต่แลกมาด้วยจุดอ่อนที่ชัดเจนจุดหนึ่ง

น้ำหนักบรรทุกทั้งหมดบนแผ่นพื้นถูกถ่ายลงเสา ทำให้เกิดหน่วยแรงเฉือนสูงมากในพื้นบริเวณรอบหัวเสา ถ้ากำลังรับแรงเฉือนไม่พอ จะเกิดการวิบัติแบบเฉือนทะลุ ซึ่งเป็นการวิบัติแบบเปราะที่เกิดขึ้นอย่างฉับพลันและไม่มีสัญญาณเตือน

วิธีแก้แบบเดิมคือเพิ่มความหนาพื้นทั้งผืน หรือเพิ่มความหนาเฉพาะบริเวณเสาด้วย column capital หรือ drop panel ซึ่งทั้งสองวิธีสิ้นเปลืองคอนกรีต ทำให้งานไม้แบบยากขึ้น และทำให้งานล่าช้า

แผนภาพการวิบัติเนื่องจากแรงเฉือนทะลุที่หัวเสา — รูปทรงกรวยของการวิบัติแบบเฉือนทะลุรอบหัวเสา

ข้อมูลผลิตภัณฑ์

รายการ	ข้อมูล
ชนิด	หมุดรับแรงเฉือนสองหัว (Double Head Shear Stud)
วัสดุ	เหล็กข้ออ้อย SD40
การขึ้นรูปหัว	ขึ้นรูปร้อน หัวหมุดและแกนเป็นเนื้อเดียวกัน
มาตรฐานอ้างอิง	ASTM A1044, ACI 318, ACI 421
ขนาดที่มี	แกน 12 มม. หัว 40 มม. · แกน 16 มม. หัว 52 มม.
การประกอบ	เชื่อมกับแผ่นเหล็กรอง (spacer bar) คุมระยะห่างตามแบบจากโรงงาน

รหัสสินค้า อ่านอย่างไร

ตัวอย่าง 10SR1220100 แปลว่า หมุด 10 ตัวต่อชุด แกนขนาด 12 มม. ความสูงหมุด 20 ซม. ระยะห่างระหว่างหมุด 100 มม.

รหัส	จำนวนหมุด	ความยาวราง	รายละเอียด
5SR1220100	5 ตัว	ประมาณ 50 ซม.	แกน 12 มม. สูง 20 ซม. ระยะห่าง 100 มม. ระยะปลาย 5 ซม.
8SR1220100	8 ตัว	80 ซม.	แกน 12 มม. สูง 20 ซม. ระยะห่าง 100 มม.
10SR1220100	10 ตัว	100 ซม.	แกน 12 มม. สูง 20 ซม. ระยะห่าง 100 มม.
12SR1220100	12 ตัว	120 ซม.	แกน 12 มม. สูง 20 ซม. ระยะห่าง 100 มม.

ความยาวราง ความสูงหมุด และระยะห่าง กำหนดได้ตามการออกแบบของแต่ละโครงการ ตารางนี้เป็นรูปแบบที่ใช้บ่อย

เทียบกับการเสริมด้วยปลอกเหล็ก

ทั้งสองวิธีทำหน้าที่เดียวกันคือเสริมกำลังรับแรงเฉือนที่หัวเสา แต่เปลี่ยนคนละเรื่องกัน เราจึงแยกเป็นสองตาราง เพราะผู้ออกแบบกับผู้รับเหมาสนใจคนละครึ่ง

เปรียบเทียบการเสริมด้วยปลอกเหล็กกับการใช้รางหมุดรับแรงเฉือน — ซ้าย ปลอกเหล็กที่ต้องดัดและผูกที่หน้างาน · ขวา รางหมุดที่เชื่อมและคุมระยะมาจากโรงงาน

สิ่งที่เปลี่ยนในทางออกแบบ

สามข้อนี้เปลี่ยนตัวเลขที่ผู้ออกแบบต้องเขียนลงแบบ และเป็นเหตุผลที่ทำให้ออกแบบพื้นท้องเรียบบางลงได้โดยไม่ต้องเพิ่ม drop panel

หัวข้อ	ปลอกเหล็ก	SMART Shear Stud	ผลต่อการออกแบบ
ความหนาพื้นต่ำสุดที่ใช้ได้	ไม่น้อยกว่า 22 ซม. สำหรับปลอก DB12	ไม่น้อยกว่า 15 ซม.	เสริมกำลังในพื้นบางที่ปลอกเหล็กใช้ไม่ได้เลย
หน่วยแรงเฉือนสูงสุดที่มาตรฐานยอมให้ใช้	1.59√f′c	2.12√f′c	เพดานสูงขึ้นราว 33 เปอร์เซ็นต์ ทำให้ยังออกแบบเป็นพื้นท้องเรียบได้ในกรณีที่ปลอกเหล็กไม่พอ ดูรายละเอียด
ระยะห่างมากที่สุดที่ใช้ได้	0.5d	0.75d	ใช้เหล็กเสริมน้อยจุดกว่า เหล็กไม่แน่นจนคอนกรีตไหลไม่ผ่าน

ค่าหน่วยแรงเฉือนแสดงในระบบหน่วย MKS โดย f′c มีหน่วยเป็นกิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร และผลลัพธ์มีหน่วยเดียวกัน เป็นค่าตามข้อกำหนดของ ACI 318 ซึ่งเทียบเท่ากับ 6√f′c และ 8√f′c เมื่อ f′c มีหน่วยเป็นปอนด์ต่อตารางนิ้ว ค่าที่ใช้ในการออกแบบจริงต้องพิจารณาตามมาตรฐานฉบับที่โครงการกำหนด รวมถึงความหนาประสิทธิผล กำลังคอนกรีต ขนาดและรูปร่างเสา และแรงเฉือนออกแบบของแต่ละจุด

ความหนาพื้นต่ำสุดตามข้อกำหนด เมื่อใช้ปลอกเหล็ก

ขนาดปลอกเหล็ก	d ต่ำสุด	ความหนาพื้นต่ำสุด
6 มม.	15.24 ซม.	18 ซม.
9 มม.	15.24 ซม.	18 ซม.
12 มม.	19.20 ซม.	22 ซม.
16 มม.	25.60 ซม.	29 ซม.

ค่า d ต่ำสุดคำนวณจาก 16 เท่าของขนาดปลอกและไม่น้อยกว่า 15.24 ซม. ตารางนี้เป็นข้อมูลประกอบการเปรียบเทียบ ควรตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับที่โครงการใช้อ้างอิง

สิ่งที่เปลี่ยนในทางก่อสร้าง

หกข้อนี้แปลงเป็นวันและเป็นเงินได้โดยตรง จึงเป็นส่วนที่ผู้รับเหมาและผู้จัดการโครงการใช้ตัดสินใจ

หัวข้อ	ปลอกเหล็ก	SMART Shear Stud	ผลที่หน้างาน
เวลาติดตั้ง	ประมาณ 1 ชั่วโมงต่อชุด	ประมาณ 10 นาทีต่อชุด	เริ่มงานเทคอนกรีตได้เร็วขึ้น
แรงงานที่ใช้	4–5 คน	2 คน	ประหยัดแรงงานและจัดคนได้ง่ายขึ้น
ระดับฝีมือแรงงาน	ช่างเหล็ก	กรรมกรทั่วไป	หาคนทำงานได้ง่ายกว่า ไม่ต้องรอช่างเฉพาะทาง
เครื่องมือ	ต้องใช้เครื่องมือ	ไม่ต้องใช้เครื่องมือ	ลดความยุ่งยากและอุปกรณ์ที่ต้องเตรียม
ผลกระทบต่อเหล็กเสริมและลวดอัดแรง	ต้องแทรกเข้าไปในตาข่ายที่วางแล้ว อาจกระทบระดับ	วางก่อนงานเหล็กและลวด ไม่กระทบระดับลวดอัดแรง	คุมระดับเหล็กและลวดได้ตามแบบ
ความหนาคอนกรีตที่เทจริง	มักเทหนากว่าแบบ	ตรงตามแบบ	ประหยัดคอนกรีตและได้ระดับสม่ำเสมอทั้งผืน

ตัวเลขเวลาและจำนวนคนเป็นค่าโดยประมาณ ขึ้นกับรูปแบบการจัดวาง ขนาดเสา และสภาพหน้างานของแต่ละโครงการ ข้อมูลเชิงตัวเลขด้านกำลัง ระยะห่าง และความหนาพื้นในหน้านี้เป็นข้อมูลประกอบการเปรียบเทียบ ไม่ใช้แทนการตรวจสอบตามมาตรฐานที่โครงการกำหนด

เหตุผลเบื้องหลังตัวเลขเวลาไม่ได้อยู่ที่ตัวหมุด แต่อยู่ที่ลำดับงาน รางหมุดวางได้ตั้งแต่ก่อนวางเหล็กเสริมและลวดอัดแรง จึงเป็นการวางลงบนท้องแบบที่ยังโล่ง ส่วนปลอกเหล็กต้องแทรกเข้าไปในตาข่ายเหล็กที่วางเสร็จแล้ว และมักต้องยกลวดอัดแรงขึ้นลงเพื่อสอดปลอก ซึ่งกินเวลาและกระทบระดับของลวด ดูลำดับการติดตั้งทั้งหมด

เพดานกำลังที่สูงกว่า เปลี่ยนทางเลือกในการออกแบบอย่างไร

ข้อนี้มักถูกเข้าใจผิดว่าหมายถึงหมุดแข็งแรงกว่าปลอกเหล็ก ความจริงคือมาตรฐานยอมให้ใช้หน่วยแรงเฉือนรวมได้สูงกว่าเมื่อเสริมด้วยระบบหมุดหัวคู่ เพราะหมุดยึดกับคอนกรีตได้ดีกว่าและควบคุมการแตกร้าวรอบหัวเสาได้ดีกว่า

ระบบเสริมกำลัง	หน่วยแรงเฉือนสูงสุดที่ยอมให้ใช้	เทียบเป็นสัดส่วน
ไม่เสริมกำลังรับแรงเฉือน	กำลังของคอนกรีตเพียงอย่างเดียว	เป็นเกณฑ์ตั้งต้น
เสริมด้วยปลอกเหล็ก	1.59√f′c	เป็นเพดานเดิม
เสริมด้วยหมุดรับแรงเฉือนหัวคู่	2.12√f′c	สูงกว่าราว 33 เปอร์เซ็นต์

หน่วย MKS โดย f′c เป็นกิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร ตามข้อกำหนด ACI 318 ค่าที่ใช้ในการออกแบบจริงต้องคำนวณตามเงื่อนไขของแต่ละโครงการโดยวิศวกรผู้ออกแบบ

ทำไมเพดานที่สูงขึ้นถึงมีค่ามากกว่าที่ตัวเลขบอก

เมื่อคำนวณแล้วพบว่าหน่วยแรงเฉือนที่หัวเสาเกินเพดานที่ปลอกเหล็กรับได้ ผู้ออกแบบเหลือทางเลือกเดิมเพียงสามทาง และทุกทางมีราคาที่ไม่ได้อยู่ในค่าเหล็ก

ทางเลือกเดิมเมื่อแรงเฉือนเกินเพดาน	สิ่งที่ต้องแลก
เพิ่มความหนาพื้นทั้งผืน	น้ำหนักโครงสร้างเพิ่มทั้งอาคาร กระทบเสา ฐานราก และเสาเข็ม รวมถึงคอนกรีตที่ใช้เพิ่มทุกชั้น
ใส่ drop panel เฉพาะบริเวณเสา	งานไม้แบบยากและช้าลง เสียความเรียบของท้องพื้น กระทบงานระบบและฝ้าที่ต้องเดินใต้พื้น
ขยายหัวเสาเป็น column capital	เสียพื้นที่ใช้สอย กระทบงานสถาปัตยกรรม และงานไม้แบบซับซ้อนขึ้นมาก

การใช้ระบบหมุดหัวคู่ทำให้ยังอยู่ในเพดานที่ยอมให้ได้ จึงคงพื้นท้องเรียบไว้ได้โดยไม่ต้องเลือกสามทางข้างต้น สิ่งที่ประหยัดจึงไม่ใช่ค่าเหล็กเสริม แต่คือความสูงระหว่างชั้นที่รักษาไว้ได้ ความเรียบของท้องพื้นที่งานระบบเดินได้อิสระ และเวลางานไม้แบบที่ไม่ต้องเพิ่ม

ข้อควรระวังในการอ่านค่านี้

ตัวเลข 2.12√f′c เป็นเพดานสูงสุดที่มาตรฐานยอมให้ใช้ ไม่ใช่ค่าที่ใช้ออกแบบได้ทันทีทุกกรณี ค่าที่ใช้จริงยังขึ้นกับความหนาประสิทธิผลของพื้น ขนาดและรูปร่างเสา ระยะการจัดวางหมุด และเงื่อนไขอื่นตามข้อกำหนด การกำหนดค่าต้องเป็นการคำนวณของวิศวกรผู้ออกแบบโครงการ เรายินดีให้ข้อมูลประกอบและช่วยตรวจสอบรูปแบบการจัดวางให้

เปรียบเทียบทางเลือกในการแก้ปัญหาแรงเฉือนทะลุ — ทางเลือกเดิมสามแบบเทียบกับการใช้หมุดรับแรงเฉือน ซึ่งคงพื้นท้องเรียบไว้ได้

การควบคุมคุณภาพจากโรงงาน ความแปรปรวนที่หายไปจากหน้างาน

ข้อนี้ไม่ใช่แค่เรื่องความสะดวก แต่เป็นเรื่องความสม่ำเสมอของกำลังที่ได้จริงในทุกต้นเสา และเป็นเหตุผลที่ระบบรางหมุดถูกใช้เป็นมาตรฐานในงานอาคารสูงทั่วโลก

ปลอกเหล็ก คุณภาพเกิดที่หน้างาน

ระยะห่าง ระยะหุ้ม มุมดัด และความแน่นของการผูก ขึ้นกับช่างแต่ละคนในแต่ละวัน ผลที่ได้จึงต่างกันได้ในเสาแต่ละต้นของอาคารเดียวกัน และเมื่อเทคอนกรีตแล้วจะตรวจสอบย้อนหลังไม่ได้อีก

รางหมุด คุณภาพเกิดที่โรงงาน

หัวหมุดขึ้นรูปร้อนเป็นเนื้อเดียวกับแกน และเชื่อมติดรางด้วยระยะห่างตามแบบมาจากโรงงาน หน้างานทำได้เพียงวางให้ถูกตำแหน่ง ความแปรปรวนที่เหลือจึงเป็นเรื่องตำแหน่ง ซึ่งตรวจด้วยสายตาได้ก่อนเทคอนกรีต

ทำไมความสม่ำเสมอถึงสำคัญกว่าปกติในงานนี้

การวิบัติจากแรงเฉือนทะลุเป็นการวิบัติแบบเปราะ เกิดขึ้นฉับพลันและแทบไม่มีสัญญาณเตือนล่วงหน้า ต่างจากการวิบัติแบบดัดที่พื้นจะแอ่นและแตกให้เห็นก่อน งานที่ผลลัพธ์แปรปรวนตามฝีมือคนจึงมีลักษณะความเสี่ยงต่างจากงานเสริมเหล็กทั่วไป และเป็นเหตุผลที่การย้ายจุดควบคุมคุณภาพจากหน้างานไปอยู่ที่โรงงานมีค่ามากในงานประเภทนี้

สิ่งที่รางเหล็กทำและไม่ได้ทำ

รางที่เชื่อมติดหมุดทำหน้าที่กำหนดระยะห่างและยึดตำแหน่งเท่านั้น ไม่ได้ทำหน้าที่รับแรงในการคำนวณ กำลังทั้งหมดมาจากตัวหมุดและหัวหมุดที่ยึดกับคอนกรีต จึงไม่ต้องมีงานเชื่อมเชิงโครงสร้างที่หน้างาน

การผลิตและเชื่อมหมุดกับรางในโรงงาน — หมุดถูกเชื่อมกับรางด้วยระยะห่างตามแบบตั้งแต่ในโรงงาน หน้างานจึงไม่มีงานเชื่อม

หัวหมุดขึ้นรูปร้อนเป็นเนื้อเดียวกับแกนเหล็กข้ออ้อย — หัวหมุดขึ้นรูปร้อน ไม่ใช่การเชื่อมหัวติดกับแกน จึงคงกำลังของเหล็กเดิมไว้ ซึ่งยืนยันด้วยผลทดสอบที่เหล็กขาดก่อนหัวหลุด

ผลทดสอบ

ทดสอบแรงดึงโดยห้องปฏิบัติการวิศวกรรมโครงสร้าง สถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเชีย (AIT) เมื่อเดือนสิงหาคม 2560 ด้วยเครื่องทดสอบอเนกประสงค์ Shimadzu ขนาด 200 ตัน

ตัวอย่างที่	ชนิด	แรงสูงสุด	ลักษณะการวิบัติ
1	SMART Shear Stud 12 มม.	7,190 kgf	เหล็กขาด
2	SMART Shear Stud 12 มม.	7,330 kgf	เหล็กขาด
3	SMART Shear Stud 12 มม.	7,210 kgf	เหล็กขาด

ประเด็นสำคัญของผลทดสอบนี้คือลักษณะการวิบัติ ทั้งสามตัวอย่างวิบัติที่เนื้อเหล็ก ไม่ใช่ที่หัวหมุด ซึ่งยืนยันว่าหัวที่ขึ้นรูปร้อนเป็นเนื้อเดียวกับแกนพัฒนากำลังได้เต็มหน้าตัดของเหล็ก สำเนารายงานผลทดสอบฉบับเต็มขอได้จากเรา

ลำดับการติดตั้ง

ติดตั้งก่อนวางเหล็กเสริมและลวดอัดแรง จึงไม่รบกวนงานที่ทำไปแล้วและไม่กระทบระดับของลวด

ติดตั้งไม้แบบ

เตรียมท้องแบบและตรวจระดับให้เรียบร้อยตามปกติ

วาง SMART Shear Stud

วางรางหมุดตามผังและชนิดที่กำหนดในแบบ รอบหัวเสาแต่ละต้น ใช้เวลาประมาณ 10 นาทีต่อชุด ใช้คนสองคนและไม่ต้องใช้เครื่องมือ

วางเหล็กเสริมล่างและเหล็ก progressive

วางเหล็กเสริมล่างและเหล็กกันการพังทลายต่อเนื่องตามแบบ

วางลวดอัดแรง

วางทั้งลวดแบบรวมกลุ่มและแบบกระจาย รางหมุดที่ติดตั้งไว้ก่อนไม่ขวางแนวลวดและไม่ทำให้ระดับลวดเปลี่ยน

วางเหล็กเสริมบน

วางเหล็กเสริมบนตามแบบ ตรวจระยะหุ้มและระดับ

เทคอนกรีต

เนื่องจากระยะห่างระหว่างหมุดกว้างกว่าปลอกเหล็ก คอนกรีตไหลผ่านได้ดีกว่าและควบคุมความหนาได้ตรงตามแบบ

วิดีโอแสดงลำดับการติดตั้ง

แอนิเมชันสามมิติแสดงลำดับงานทั้งหมด ตั้งแต่ท้องแบบว่างจนถึงเทคอนกรีต ความยาวประมาณ 3 นาที ไม่มีเสียง วิดีโอจะเริ่มโหลดเมื่อกดเล่นเท่านั้น

แอนิเมชันจัดทำโดยบริษัท ไทย ซีวิล อินโนเวชั่น จำกัด เพื่อประกอบการอธิบายลำดับงาน ลำดับจริงหน้างานอาจต่างไปตามเงื่อนไขของแต่ละโครงการ

การติดตั้ง SMART Shear Stud รอบหัวเสาก่อนวางเหล็กเสริม — รางหมุดที่ติดตั้งรอบหัวเสาก่อนวางเหล็กเสริมและลวดอัดแรง

เอกสารสำหรับผู้ออกแบบและผู้รับเหมา

ส่งให้ทางอีเมลได้ตามที่ต้องการ แจ้งชื่อโครงการและสิ่งที่ต้องใช้มาได้เลย

แคตตาล็อกผลิตภัณฑ์ พร้อมข้อมูลขนาดและรหัสสินค้า
รายงานผลทดสอบแรงดึงจาก AIT ฉบับเต็ม
ตัวอย่างแบบ shop drawing ที่แสดงผังตำแหน่ง ชนิดหมุดแต่ละประเภท และรายละเอียดราง
ข้อมูลประกอบการคำนวณตามแนวทาง ACI 318 และ ACI 421

มาตรฐาน ACI 318, ACI 421 และ ASTM A1044 เป็นเอกสารมีลิขสิทธิ์ของสมาคมผู้จัดทำ เราไม่เผยแพร่ตัวเอกสาร ผู้สนใจสั่งซื้อได้จากสมาคมโดยตรง

ขอราคาและปริมาณสำหรับโครงการของคุณ

แจ้งผังพื้น ความหนาพื้น กำลังคอนกรีต และแรงเฉือนที่ต้องเสริม เราจะเสนอชนิดหมุด จำนวนชุดต่อเสา และราคาให้ พร้อมแบบ shop drawing เมื่อสั่งซื้อ

ขอราคาและปริมาณสำหรับโครงการ โทร 0651193532