โครงสร้างถังเก็บวัสดุ (Bin structures)
เกร็ดความรู้ในระบบพื้น POST TENSION โดย บริษัท เอสเอ็นพี โพส เท็นชั่น จำกัดโครงสร้างถังเก็บวัสดุ (Bin structures)
เป็นโครงสร้างสำหรับใช้เก็บวัสดุต่างๆ ทั้งวัสดุที่มีลักษณะเป็นเม็ด เช่น เม็ดธัญพืช ถ่านหิน แร่ต่างๆ หรือที่เป็นเม็ดละเอียด เช่น แป้ง ผงปูนซีเมนต์ อีกทั้งยังสามารถใช้เก็บของเหลว เช่น น้ำหรือน้ำมัน และสามารถทำเป็นถังเก็บก๊าซได้ โครงสร้างลักษณะนี้สามารถทำได้ทั้งเป็นโครงสร้างที่มีผังเป็นรูปกลม และสี่เหลี่ยม หรือเป็นรูปหลายเหลี่ยม โดยทั่วไปถ้าโครงสร้างถังมีขนาดความจุไม่มาก นิยมใช้เป็นโครงสร้างเหล็ก ในกรณีที่ต้องการความจุมากหรือถังมีขนาดใหญ่ นิยมใช้เป็นคอนกรีตเสริมเหล็กหรือ คอนกรีตอัดแรง (เฉพาะที่มีผังเป็นรูปกลม)
ส่วนประกอบของถังบางส่วนอาจจะตัดทิ้งไป โดยขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งาน เช่น อาจจะไม่จำเป็นต้องมีหลังคา หรือใช้หลังคาเป็นโครงสร้างหลังคาเหล็กหรือโครง Truss หรือถ้าเป็นถังเก็บของเหลวหรือก๊าซ ส่วนใหญ่จะไม่มี Hopper หรือเป็นฐานแบนเพราะโครงสร้าง Hopper เตรียมไว้สำหรับลำเลียงวัสดุที่เป็นเม็ดหรือผงออกจากถัง
ในการออกแบบโครงสร้างถัง ส่วนที่สำคัญคือ การคำนวณหาแรงกระทำกับผนังเนื่องจากวัสดุที่เก็บอยู่ภายใน โดยมีปัจจัยที่มีผลต่อการคำนวณแรงดังกล่าวดังนี้
1. ประเภทของโครงสร้างถัง
2. ชนิดของวัสดุที่บรรจุ
3. รูปแบบการเติมวัสดุเข้าหรือระบายวัสดุออก
1. ประเภทของโครงสร้างถัง
ในแต่ละ Code มีข้อกำหนดในการคำนวณแรงกระทำต่อโครงสร้างถัง โดยแรงดังกล่าวจะแตกต่างกันตามประเภทของโครงสร้างถัง ซึ่งแบ่งตามอัตราส่วนระหว่างความสูงและเส้นรอบรูปของโครงสร้างถัง ทฤษฎีพื้นฐานที่นิยมใช้ในการหาแรงกระทำต่อโครงสร้างถัง ดังรูป
ประเภทของโครงสร้างถังเก็บวัสดุ สามารถแบ่งได้ดังนี้
- Silo เป็นโครงสร้างถังเก็บวัสดุที่มีลักษณะเป็นถังสูง
ซึ่งสามารถแยกประเภทตามอัตราส่วนระหว่างความสูงและเส้นรอบรูปได้เป็นประเภทตาม Code ต่างๆ ที่มีกำหนดไว้ต่างกัน สรุปได้ดังนี้
- Bunker เป็นโครงสร้างถังเก็บวัสดุที่มีความสูงไม่มาก มีลักษณะเหมือน retaining wall ที่เปิดขอบไว้ด้านหนึ่ง เพื่อสามารถนำรถเข้าไปลำเลียงวัสดุ
- Tank เป็นโครงสร้างที่เก็บของเหลวหรือก๊าซ
2. ชนิดของวัสดุที่บรรจุ
กรณีเช่น น้ำ จะมีแรงดันแบบ Hydrostatic และถ้าวัสดุเป็นเม็ดลักษณะดังรูป
สำหรับวัสดุที่เป็นเม็ด สามารถคำนวณแรงดันได้จาก ค่าสัมประสิทธิ์ต่างๆ จากคุณสมบัติของเม็ดวัสดุ เช่น ค่าความหนาแน่นของวัสดุ, ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทางระหว่างวัสดุกับผนัง และ ค่ามุมทรงตัว angle of repose หรือ angle of internal friction
3. รูปแบบการเติมวัสดุเข้าหรือระบายวัสดุออก
รวมทั้งการระบายออกวัสดุออกที่ไม่ตรงแนวศูนย์กลางจะมีผลทำให้เกิดภาวะแรงดันที่ไม่เท่ากันในถังเก็บวัสดุ ซึ่งทั้งหมดนี้จะต้องนำมาคำนวณเป็นแรงกระทำเพิ่มกับโครงสร้างถัง
ข้อกำหนดหรือ Code ในการออกแบบมีหลายประเทศที่ทำออกมา โดยมีสมมติฐานในการคำนวณแรงที่กระทำต่อโครงสร้างถังในสภาวะต่างๆ แตกต่างกัน ขออนุญาตนำตารางเปรียบเทียบที่ได้มีการศึกษาไว้มาให้เป็นข้อมูลในการเลือก code ที่ใช้ในการออกแบบ ดังตาราง
นอกจากแรงกระทำภายในโครงสร้างถังเนื่องจากวัสดุที่เก็บแล้ว ในการออกแบบโครงสร้างถังจำเป็นต้องคำนึงถึงแรงอื่นๆ ด้วย เช่น แรงกระทำจากแรงลม แรงจากแผ่นดินไหว และแรงที่เกิดขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิ เป็นต้น
References:
1. IS 4995, Indian Standard: Criteria for Design of Reinforced Concrete Bins for The Storage of Granular and Powdery Materials
2. EN 1991-4, Eurocode 1- Actions on structures – Part 4: Silos and Tanks
3. AS 3774, Australian Standard: Loads on Bulk Solids Containers
4. DIN 1055-6, Actions on structures - Part 6: Design loads for Buildings and Loads in Silo Bins
5. ACI 313-97, Standard Practice for Design and Construction of Concrete Silos and Stacking Tubes for Storing Granular Materials
6. S.Chithra and G.Indupriya, Contributions of Different Standards and Codes for The Design of Silo
เรียบเรียงโดย
- ภาคภูมิ วานิชกมลนันท์ (วย. 1924)
แชร์เกร็ดความรู้ : Share knowledge
เกร็ดความรู้ล่าสุด
เหล็กเสริมล่างในพื้น Post tension
เมื่อวันที่ :11 เม.ย. 2565
Spiral reinforcement for anchorage zone
เมื่อวันที่ :3 ก.ค. 2564
โครงสร้างถังเก็บวัสดุ (Bin structures)
เมื่อวันที่ :13 พ.ค. 2564
การตัดลวดอัดแรงของพื้นระบบ Unbonded Post tension
เมื่อวันที่ :24 ก.ย. 2563
เหล็กเสริมป้องกันการวิบัติอย่างต่อเนื่อง
เมื่อวันที่ :5 ก.ค. 2562
ผลกระทบที่มีต่อแรงภายในของเสา เนื่องจากการทำงานพื้น Post...