TCA logo

 

หน้าแรก

ข่าวสาร

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

การใช้ประโยชน์จากวัสดุคอมโพสิท

                                  ในการสร้างโครงสร้างหลังคาขนาดใหญ่

     ในเดือนกันยายนปี 2004 บริษัท Composite Designs & Technology (CD&T) ซึ่งเป็นบริษัทที่ทำ
ธุรกิจในการออกแบบวิศวกรรมด้านคอมโพสิทแห่งหนึ่งของประเทศอินเดีย ได้ร่วมมือกับบริษัท
ผู้ผลิตงานการก่อสร้างด้านคอมโพสิท ชื่อ BFG International of Bahrain ทำการออกแบบและ
ก่อสร้างหลังคาทำด้วยวัสดุพลาสติคเสริมแรงด้วยไฟเบอร์กลาส      สำหรับงานก่อสร้างศูนย์ประชุม
ในประเทศบาห์เรน  เป้าหมายในการก่อสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่เช่นนี้  ก็เพื่อเป็นจุดเด่นในการ
มองเห็นจากบริเวณใกล้เคียง
      หลังคาดังกล่าวแบ่งออกเป็นโครงสร้างหลังคาโค้ง 5 ชิ้น (Five vault structures) ยาวชิ้นละ
50 เมตร รวมถึงส่วนที่เป็นจั่วยื่นออกมา (Overhang) ด้านหน้ายาว 7 เมตร โดยความกว้างด้านหน้า
มีขนาดกว้าง 16 เมตร และส่วนสูง 9.25 เมตร ไล่ระดับลงไปถึงด้านท้าย  โดยกว้าง 8 เมตร
และส่วนสูง 6 เมตร
ตามลำดับ
      โครงสร้างขนาดใหญ่อย่างนี้ ถ้าทำด้วยเหล็กหรือคอนกรีต ซึ่งเป็นวัสดุก่อสร้างที่ใช้งานทั่วไป
ก็จะสร้างปัญหาเรื่องการรับน้ำหนักของตัวมันเอง บนโครงสร้างรองรับคอนกรีตเป็นอย่างมาก
และไม่มีทางประหยัดค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างได้

การออกแบบ (Design)

         ขนาดของหลังคาโค้งถูกพิจารณากำหนดตามความต้องการของสถาปนิก เพื่อเป็นการง่ายต่อ
การหล่อขึ้นรูป และ การเคลื่อนย้าย โดยที่แต่ละหลังคาโค้งจะถูกซอยออกเป็น 6 ชิ้น  
ซึ่งจะต้องถูกยึดติดด้วยการขันสกรูน็อตบริเวณขอบที่ต่อกัน (Bolted Flange Construction)          
แผงหน้า(Front fascia)ใต้หลังคาโค้งทุกชิ้นถูกประดับลวดลายสวยงามด้วยการหล่อติดกับแผงหน้า
ขณะขึ้นรูปในแม่แบบ   การวิเคราะห์โครงสร้างใช้วิธีทาง  Finite Element Techniques 
เพื่อให้รู้ถึงการให้ตัวของชิ้นงาน (Deflections) และแนวของแรงกดดันที่มากระทำต่อชิ้นงาน
(Stress patterns)  จากนั้นจึงกำหนดขอบเขตของการออกแบบชั้นลามิเนต (Laminate design
parameters) เช่น จำนวนของชั้น ลำดับของการวางชั้นลามิเนต  และองศาของแนว
เส้นใยเสริมแรงหลังจากได้ข้อมูลวิเคราะห์แล้ว ต้นแบบสุดท้าย ก็ถูกสร้างขึ้นโดยใช้การ
สร้างเนื้องานคอมโพสิทสามมิติ (3 D laminated composite shell elements)
และได้มีการทดสอบ
การรับแรงด้วยวิธีการต่างๆ  รวมถึงการรับแรงกดเกินจริง(Superimposed load)
ถึง 1.2 KPa , ทดสอบแรงกดของลมด้วยความเร็วลมถึง 120 กม./ชม.  และทดสอบความคงทน
ต่ออุณหภูมิ 15C ถึงสูงสุดที่ 50C   หลังคาทุกชิ้นต้องสามารถยืนอยู่ได้ด้วยตัวเอง
โดยไม่มีการเสริมโครงรับแรงใดๆ เพียงแต่ตั้งอยู่ได้บนโครงเหล็กรับแรงตามแนวยาว
(Steel trusses along the length) และโครงเหล็กรับแรงก็ต้องได้รับการทดสอบ เกี่ยวกับการให้ตัว
เนื่องจากแรงกดดันต่างๆ ร่วมกันไปกับหลังคาด้วย   เพื่อที่จะได้กำหนดขนาดและความหนาของ
โครงเหล็กรับหลังคาให้มีความแข็งแรงเต็มที่พร้อมกันไปด้วย

การผลิตและประกอบติดตั้ง (Manufacturing and assembly)
      ชิ้นงานหลังคาทั้งหมดทำการผลิตด้วยระบบแม่แบบเปิด (Open mold) โดยให้ส่วนผสมของ
เส้นใยเสริมแรงในอัตราส่วน 35 % และใช้วัสดุแกนกลางเป็น ฮันนี่โคม หรือ รังผึ้ง (honey comb
core material) โดยประกบผิวบนและล่างด้วยคอมโพสิทเสริมแรงด้วยใยแก้ว ทำให้เป็นชิ้นงานแบบ
แซนด์วิช (Sandwich Constructions)สำหรับใยแก้วเสริมแรงเลือกใช้วัสดุ E-glass หลายรูปแบบ
เช่น  ใยเสื่อ (Chopped strand mat) และใยสาน (Woven roving) ส่วนเรซิ่นใช้ชนิดทนไฟ
เพื่อป้องกันไฟไหม้  เพื่อให้การผลิต การประกอบ และ เคลื่อนย้ายเป็นไปอย่างสะดวกสบาย แผ่นหลังคาโค้งทุกชิ้นจะถูกแบ่งออกเป็น 6 ส่วน โดยกำหนดให้ทุกชิ้นส่วนมีน้ำหนักเท่ากัน แม้กระนั้นการทำงานจริงกลับมีปัญหาอย่างมากในการเคลื่อนย้ายชิ้นส่วน ที่มีขนาด
กว้าง 13 ม.x ยาว 21 ม. จากโรงงานไปสถานที่ติดตั้ง  ดังนั้นจึงต้องตัดสินใจที่จะทำการผลิต
ณ ที่ก่อสร้างเลย โดยทำการสร้างสถานที่ผลิตตามขั้นตอนการดำเนินการ เพื่อให้ได้มาตรฐาน
การผลิตที่เป็นไปตามมาตรฐาน ISO ซึ่งรับผิดชอบโดย บริษัท BFG International, Bahrain

        ในการขึ้นแบบชิ้นงานต้นแบบ ทำด้วยการใช้ระบบ CAD ควบคุมการตัดแผ่นไม้สำหรับขึ้น
แบบ (template) ด้วยเครื่อง CNC  ส่วนการทำแม่แบบใช้ระบบ คอนกรีตเสริมแรง และผิวหน้าทำด้วยลายหินอ่อน น้ำหนักของชิ้นงานไฟเบอร์กลาสแต่ละชิ้นจะมีน้ำหนักหนัก
ประมาณ 5 ตัน ทำให้โครงสร้างพิเศษสำหรับยกขึ้นตั้ง (special gantry) และโครงยึดแม่แบบ
ส่วนบนสำหรับถอดชิ้นงาน (demoulding jig)  จำเป็นต้องถูกสร้างขึ้นมาใช้งาน เพื่อความปลอดภัย
ในการถอดชิ้นงานออกจากแม่แบบและยกไปติดตั้ง ชิ้นส่วนของหลังคาทั้งหมดจะถูกประกอบเข้า
ด้วยกันบนพื้น โดยการใช้โครงสร้างสำหรับประกอบชิ้นส่วน(jig assembly)  การประกอบติดตั้ง
ต้องใช้เครนขนาด 200 ตัน และ 400 ตัน ซึ่งต้องใช้เวลาในการประกอบติดตั้งเข้าด้วยกัน สำหรับหลังคาหนึ่งชุดใช้เวลา 3 วัน และจำเป็นต้องใช้โครงสร้างสำหรับประกอบชิ้นส่วนโดยเฉพาะ ซึ่งมีน้ำหนักรวมทั้งสิ้น 25 ตัน เมื่อประกอบชิ้นส่วนหลังคา 1 ชุด พร้อมจิ๊ก    หลังคาแต่ละชุดจะถูก
ยกขึ้นไปสูง 30 เมตร เพื่อยึดเข้าที่ภายในเวลา 3 วัน โครงการก่อสร้างหลังคาคอมโพสิทนี้
ใช้เวลาในการทำงานตั้งแต่การออกแบบ จนกระทั้งประกอบติดตั้งเสร็จใช้เวลาทั้งสิ้น 16 เดือน

  

                        

 

                          รูปที่ 1  ออกแบบโดยสถาปนิก

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    

 

 

                   รูปที่ 2 และ 3  หลังคาโค้งประกอบติดตั้งเสร็จเรียบร้อย

 


 

 

 

 

 

 

 

                                                                                     รูปที่ 4 การสร้างแม่แบบ

                   

 

          รูปที่ 5 ชิ้นงานถูกถอดแบบโดยใช้โครงยึดแม่แบบเป็นตัวยึด

 

    

รูปที่ 6 ชิ้นงานถูกยกไปเข้าที่ประกอบ  

 

 

ที่ 7 ส่วนประกอบต่างๆ ถูกยกไปเข้าที่

 

แปลโดย  อ.กิตติ อนุชาผัด  จากวารสาร Reinforce Plastic