โครงสร้างเหล็กกับคอนกรีต

เรามาทำความรู้จักกับวัสดุทั้งสองตัวนี้ก่อนนะครับว่ามันมีคุณสมบัติต่างกันอย่างไร?

เรื่องแรกเรามาดูเรื่องของน้ำหนัก คอหรือปริมาตรกันก่อนเริ่มจากคอนกรีต หากคอนกรีตปริมาณ 1 ลบ.ม. หรือ 1 คิว มีน้ำหนัก 2,400 กก./ลบ.ม. หรือ 2.4 ตัน แต่ถ้าหากเป็นเหล็ก ขนาด 1 ลบ.ม. จะมีน้ำหนัก 7,850 กก./ลบ.ม. หรือ 7.85 ตันต่อคิว จะเห็นได้ว่าในขนาดที่เท่ากัน เหล็กหนักกว่าคอนกรีต 3.27 เท่า

เรื่องกำลัง หรือ Strength แบ่งออกเป็นแรงกด หรือแรงอัด คอนกรีตขนาด 1×1 เซนติเมตรสามารถรับแรงอัดได้ 240-600 กิโลกรัม ส่วนเหล็กขนาดเท่ากัน เหล็กสามารถรับแรงกดได้ 2,520 – 5,000 กิโลกรัม ซึ่งเปรียบเทียบกันแล้วเหล็กแข็งแรงกว่า 10.5 เท่า

การรับแรงดึง ถ้าหากนำเอาวัสดุทั้งสองในขนาดประมาณ 1 ตร.ซม. ยาว 10 ซม. ที่เท่ากันนำมายืด ในส่วนของคอนกรีต จะรับแรงอัดได้ดีแต่รับแรงดึงได้ไม่ดี ซึ่งไม่ถึง 10% ของแรงอัด ถ้าหากนำเอาคอนกรีตแบบไม่เสริมเหล็กมาทำการดึง จะสามารถรับแรงดึงได้ 24กก./ตร.ซม. แต่ถ้าเป็นเหล็กขนาดเท่ากันจะสามารถรับแรงดึงมันจะสามารถรับแรงได้เท่ากับแรงอัด คือ 2,520 กก./ตร.ซม. นั่นคือเหล็กสามารถรับแรงดึงและกด ได้ทั้งสองทาง ซึ่งดีกว่าคอนกรีตเป็น 100 เท่า แต่ในปัจจุบันเรามีเคโนโลยีคอนกรีตที่มีการเสริมเหล็กจะสามารถช่วยรับแรงดึงได้มากขึ้น เทียบราคา คอนกรีต 1 คิว + มีเหล็กเสริม ประมาณ 6,000 บาท / คิว เหล็ก 1 คิว ประมาณ 50 บาท/กิโลกรัม (เหล็ก 1คิว = 7,850 กก.) หรือประมาณ 392,500 บาท/ลบ.ม. นั่นหมายความว่า เหล็กแพงกว่า 65.4 เท่า ปัจจุบันวัสดุที่เรานิยมเลือกปลูกสร้างโครงสร้างบ้าน มักจะเป็นแบบ โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก หรือโครงสร้างเหล็ก ซึ่งวัสดุทั้งสองชนิดก็มีข้อดี-ข้อด้อยแตกต่างกัน ส่วนโครงสร้างไม้จะยังไม่ขอกล่าวถึง เนื่องจากเป็นวัสดุที่เริ่มหายากและมีราคาแพง

โครงสร้างเหล็ก

-ข้อดี สามารถสร้างบ้านได้รวดเร็ว ประหยัดเวลาในการก่อสร้าง เพราะเหล็กมีหลายประเภท หลายชนิด ทำให้ได้โครงบ้านที่ตรงกับความต้องการมากที่สุด และได้บ้านเป็นเอกลักษณ์ไม่ซ้ำใคร ซึ่งเหล็กสามารถสร้างบ้านได้ทั้งหลัง ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุอื่นมาเป็นตัวเสริมในการก่อสร้าง เช่น การนำเหล็กรูปพรรณแต่ละชนิดมาเชื่อมต่อกันเป็นเสา คาน โครงรับพื้น โครงหลังคา ผนัง ตลอดจนพื้น ก็สามารถทำได้ เหล็กที่นิยมใช้สร้างบ้าน มีหลากหลายชนิด หรือ เรียกได้ว่าเหล็กทุกชนิดสามารถนำมาสร้างบ้านได้ ขึ้นอยู่กับแบบบ้านที่ต้องการสร้าง เช่น เหล็กรูปพรรณไอบีม เหล็กเอชบีม เหล็กฉาก เหล็กรูปตัวแอล เหล็กรางน้ำ เหล็กกล่องเหลี่ยม เหล็กกล่องแบน เหล็กคาน เป็นต้น ตัวอย่างเหล็กรูปพรรณไอบีม I-Beam เป็นเหล็กรูปพรรณที่นิยมใช้สร้างบ้าน หรือ ใช้เป็นโครงสร้างที่ดีมาก เพราะสามารถรับน้ำหนักได้มาก เพราะเหล็กไอบีมมีความแข็งแรงคงทนกว่าคอนกรีตเสริมเหล็ก หรือโครงสร้างเหล็กรูปพรรณรีดเย็นทั่วๆไป มีความแข็งแรงไม่ต่างกับโครงสร้าง สามารถเข้าถึงพื้นที่ที่ปลูกสร้างได้ยากมีข้อจำกัดสูงได้ดีกว่าการสร้างบ้านคอนกรีต เสาคานเหล็กมีขนาดเล็กทำให้ภายในบ้านโล่งกว้างไม่มีส่วนของเสาหรือคานโผล่ซึ่งทำให้จัดวางเฟอร์นิเจอร์ได้ง่าย การเดินระบบอย่าง เดินท่อประปา เดินท่อร้อยสายไฟ สามารถทำได้ง่าย ผู้ที่ชื่นชอบความดิบเปลือย การโชว์เนื้อวัสดุ หรือการตกแต่งบ้านสไตล์ Loft, Industrial บ้านโครงสร้างเหล็กเป็นสิ่งที่ตอบโจทย์ได้เป็นอย่างดี

-ข้อเสีย งบประมาณค่อนข้างสูง เนื่องด้วยวัสดุมีราคาสูง ทำให้ต้นทุนวัสดุมีราคาแพงกว่าบ้านที่ก่อด้วยวัสดุอื่นประมาณ 30% บริษัทที่รับสร้างมีไม่ค่อยเยอะเท่าไหร่ อีกทั้งช่างผู้เชี่ยวชาญยังหาได้ค่อนข้างยาก ความยากของการสร้างบ้านโครงสร้างเหล็กคือ การเชื่อม จำเป็นต้องให้ช่างที่มีความชำนาญสูงในการดูแลงาน มีค่าบำรุงรักษาระยะยาว ค่าทาสี ป้องกันสนิม ฯลฯ บ้านโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก เรียกย่อๆได้ว่า “โครงสร้าง ค.ส.ล.” ซึ่งถือเป็นที่นิยมมานานเพราะวัสดุที่หาได้ง่ายและมีราคาถูกกว่าการโครงสร้างแบบอื่นๆ มีส่วนประกอบหลักคือ ปูนซีเมนต์ หิน กรวดหรือทราย และน้ำ และเสริมด้วยเหล็กเข้าไป เพราะคอนกรีตมีคุณสมบัติในการรับแรงอัดได้ดี แต่รับแรงดึงได้ค่อนข้างต่ำมาก จึงจำเป็นต้องเสริมเหล็กเข้าไปเพื่อเพิ่มคุณสมบัติแรงดึง ทำให้รับแรงของวัสดุโดยรวมได้มากยิ่งขึ้น ซึ่งรับน้ำหนักได้ประมาณ 200 – 400 กิโลกรัมต่อตารางเมตร สำหรับบ้านพักอาศัยและอาคารทั่วไป

โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก

-ข้อดี มีความแข็งแรง ทนทานมากกว่าบ้านโครงสร้างเหล็ก ทั้งปูนซีเมนต์ หิน กรวด ทราย เป็นวัสดุที่มีราถูกกว่าโครงสร้างเหล็ก จึงช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายได้อย่างดี เนื่องจากเป็นสิ่งที่มีในเมืองไทยมานานแล้ว ปัจจุบันจึงมีผู้รับเหมาและช่างที่ชำนาญอยู่มากพอสมควร จึงไม่เป็นเรื่องยุ่งยากในการติดต่อหาช่างมารับงาน การดูแลรักษาง่ายกว่าและถูกกว่าโครงเหล็ก ทั้งยังมีวิธีแก้ไขที่ไม่ยุ่งยาก รวดเร็วกว่า

-ข้อเสีย ถึงแม้ปัจจุบันจะคอนกรีตสำเร็จรูปที่ช่วยประหยัดเวลาการก่อสร้าง แต่ถ้าเทียบกับโครงสร้างเหล็กแล้วก็ยังใช้ระยะเวลาการก่อสร้างมากกว่าอยู่ดี ค่าใช้จ่ายในส่วนวัสดุก็จริง แต่ค่าแรงช่างอาจแพง เนื่องจากต้องใช้เวลานานในการก่อสร้าง ค่าแรงช่างจึงแพงตามระยะเวลาการก่อสร้าง ด้านสิ่งแวดล้อมงานคอนกรีตมักทิ้งร่องรอยความสกปรกไว้บริเวณก่อสร้างมาก อีกทั้งมลพิษทางเสียงยังมากกว่างานโครงสร้างเหล็ก เมื่อมีงานต่อเติมจะค่อนข้างยุ่งยากกว่างานโครงสร้างเหล็ก เมื่อมีน้ำหนักมาก จึงจำเป็นต้องใช้เสาเข็มจำนวนมากในการรับน้ำหนัก ค่าวัสดุก็เพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตามไม่ว่าจะเป็นบ้านโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กหรือโครงสร้างเหล็ก อยากให้เจ้าของบ้านลองตั้งเป็นข้อๆ แล้วตอบตัวเองว่าต้องการแบบไหน ไม่ว่าจะเป็นเรื่องงบประมาณ การดูแลรักษาหลังจากสร้างเสร็จ ด้านการออกแบบ แล้วลองตัดสินใจกันดูครับ เพราะแต่ละแบบก็มีข้อดี-ข้อด้อยแตกต่างกันไป แต่สำคัญที่สุดคือ ความมั่นคงแข็งแรง ดังนั้นควรให้วิศวกรตรวจสอบความแข็งแรงทั้งระหว่างงานก่อสร้างและหลังจากก่อสร้างเสร็จอย่างละเอียดจะดีที่สุด

cr. https://www.pstconcrete.com/th/articles/255932-โครงสร้างเหล็กกับคอนกรีต