Transcript Civil Engineering

วิศวกรรมโยธา
(Civil Engineering)
2100-111 ท่ องโลกวิศวกรรม
(Exploring Engineering World)
January 2555
• Civil Engineering is a professional
engineering discipline dealing with the
- design (การออกแบบ)
- construction (การก่ อสร้ าง รวมถึงการบริหารการก่ อสร้ าง)
- strengthening & retrofit (การเสริมกาลังและการซ่ อมแซม)
- maintenance (การบารุ งรักษา)
- etc. (อืน
่ ๆ)
of the physical & naturally built environment.
• Civil Engineering works include :- buildings (อาคาร)
- bridges (สะพาน)
- roads, highways, airport runways, railways
(ถนน ทางด่ วน สนามบิน ทางรถไฟ)
- tunnels (อุโมงค์ )
- dams (เขื่อน)
- off-shore structures (โครงสร้ างนอกชายฝั่ง)
- etc. (อืน
่ ๆ)
• Civil Engineering
- the oldest engineering discipline
after military engineering1.
1 "What is Civil Engineering?". The Canadian Society for Civil Engineering.
http://whatiscivilengineering.csce.ca/civil1.htm. Retrieved 2007-08-08.
• Civil Engineering is traditionally
splitted into several sub-disciplines:- structural engineering(วิศวกรรมโครงสร้ าง)
- transportation engineering(วิศวกรรมขนส่ งและการจราจร)
- geotechnical engineering(วิศวกรรมปฐพีกลศาสตร์ )
- construction and management engineering
(วิศวกรรมการก่อสร้ างและบริหารการก่ อสร้ าง)
- surveying engineering(วิศวกรรมสารวจ)
- environmental engineering(วิศวกรรมสิ่ งแวดล้อม)
- water resources engineering(วิศวกรรมแหล่ งนา้ )
Design Philosophy
- Safety (ความแข็งแรง ปลอดภัย)
- Durability (ความคงทน)
- Functioning (การใช้ งาน)
- Cost Effective (ราคาเหมาะสม)
- Environmental Friendly (เข้ าได้ กบั สภาวะแวดล้ อม)
- etc. (อืน
่ ๆ)
Knowledge Backgrounds
- Strength of Materials (กาลังวัสดุ)
- Analysis Methods (วิธีการวิเคราะห์ )
- Design Methods (การออกแบบ)
- Detailing, Presentation (การให้ รายละเอียด การนาเสนอ)
- Engineering Sense (ดุลยพินิจทาง
วิ-ศetc.
วกรรม)
(อืน่ ๆ)
Code Regulations
- พระราชบัญญัตค
ิ วบคุมอาคาร พ.ศ. 2522, 2543
- พระราชบัญญัตก
ิ ารขุดและถมดิน พ.ศ. 2543
- ข้ อบัญญัตก
ิ รุ งเทพมหานคร เรื่ อง ควบคุมอาคาร
- มาตรฐานของกรมโยธาธิการและผังเมือง
- มาตรฐานของวิศวกรรมสถานแห่ งประเทศไทย(ว.ส.ท.)
- มาตรฐานสากลต่ างๆ ที่เกี่ยวข้ องและสอดคล้ องกับการ
ปฏิบัตวิ ิชาชีพ
- อื่นๆ
พระราชบัญญัตวิ ิศวกรรม พ.ศ. 2542
กฎกระทรวง ฉบับที่ 3 และ 4 (พ.ศ. 2508)
สาขา 1 วิศวกรรมโยธา
1. งานออกแบบและคานวณ
2. งานควบคุมการก่ อสร้ าง
3. งานพิจารณาตรวจสอบ
4. งานวางโครงการ
5. งานที่ปรึกษา
งานควบคุมในสาขาวิศวกรรมโยธา
1. อาคารตัง้ แต่ 3 ชัน้ ขึน้ ไปที่สร้ างห่ างจากทางสาธารณะไม่ เกิน 14 เมตร
2. โรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้ เครื่องจักรตัง้ แต่ 50 แรงม้ าเพลาขึน้ ไป
3. อาคารถาวรที่ใช้ เป็ นอาคารสาธารณะ เช่ น โรงเรียน หอประชุม ฯลฯ
4. สะพานที่มีความยาวช่ วงใดช่ วงหนึ่งเกิน 10 เมตรขึน้ ไป
5. ท่ าเทียบเรือที่มีระวางนา้ ตัง้ แต่ 100 ตันขึน้ ไป
6. อู่เรือหรือคานเรือ สาหรับเรือที่มีระวางขับนา้ ตัง้ แต่ 50 ตันขึน้ ไป
7. เขื่อนกัน้ นา้ ที่รับนา้ หลังเขื่อนสูงตัง้ แต่ 2 เมตรขึน้ ไป
8. กาแพงกัน้ ดินที่รับดินหลังกาแพงสูงตัง้ แต่ 2 เมตรขึน้ ไป
งานควบคุมในสาขาวิศวกรรมโยธา(ต่ อ)
9. โครงสร้ างรองรับถังนา้ ถังนา้ มัน ฯลฯ ที่สูงจากดินเกิน 10 เมตรขึน้ ไป
10. ปล่ องไฟหรือเสาที่สูงจากดินเกิน 10 เมตรขึน้ ไป
11. ถังเก็บของไหล เช๋ นก๊ าซ นา้ มัน ที่มีความจุตงั ้ แต่ 100 ลบ.ม. ขึน้ ไป
12. ทางรถไฟ รถราง ที่มีความยาวตัง้ แต่ 10 กม. ขีน้ ไป
13. ทางหลวงแผ่ นดิน ทางหลวงจังหวัด ทางหลวงเทศบาล ฯลฯ
14. สนามบิน ทางวิ่ง หรือลานจอดเครื่องบิน
15. อุโมงค์ สาธารณะ
16. สระว่ ายนา้ สาธารณะ
17. งานผลิตนา้ ประปาสาหรับประชาชนที่มีปริมาณตัง้ แต่ 1000 ลบ.ม.ต่ อ
วันขึน้ ไป
ระดับผู้ประกอบวิชาชีพวิศวกรรมควบคุม
สาขา 1 วิศวกรรมโยธา
1. วุฒวิ ิศวกร
2. สามัญวิศวกร
3. ภาคีวศิ วกร
4. ภาคีวศิ วกรพิเศษ
Structural Materials
- Stone, Masonry, Timber
- Concrete, Reinforced Concrete
- Steel, Aluminum, etc.
- Carbon Fiber Rebar, Carbon Fiber Reinforced
Polymer (CFRP), etc.
- Asphalt concrete, Composite Materials
- Others
Timber, Stone, Masonry Structures
Stone Pyramids (over 4500 years ago)
Stone bridge
Timber structure
Masonry structure
+ sand
Concrete (คอนกรีต)
- cement (ซีเมนต์ )
+
- sand (ทราย) +
- aggregate (หิน) +
- water (นา้ ) +
+ water
cement (1842) +
aggregate
(ส่ วนผสม
เพิ่มเติม เพื่อหน่ วง-เร่ งการแข็ง
ตัวของคอนกรีต เป็ นต้ น)
- admixtures
concrete
Concrete (คอนกรีต)
Hand mixed concrete
Fresh concrete ( คอนกรี ตสด
Ready mix plant
)
Concrete Strength (กาลังคอนกรีต)
- high compressive strength
( กาลังรับแรงอัดสู ง )
- low tensile & shear strength
( กาลังรับแรงดึงและแรงเฉือนต่า )
compression
zone
Split tension
test
Compression test
tension zone
Concrete Structures (โครงสร้ างคอนกรีต)
- Mostly as compression members
(องค์ อาคารรับแรงอัดส่ วนใหญ่ )
Roman Pantheon (over 1800 years ago)
เสารับแรงอัด
Roman Coliseum (80AD)
Reinforced Concrete Materials (วัสดุเสริมคอนกรีต )
- to increase tensile strength of concrete
( เสริมเพือ่ เพิม่ กาลังรับแรงดึงในคอนกรึต )
- bamboo
- rebar
- wire mesh
- fiber glass
- carbon fiber
- etc.
wire mesh (ตะแกรงเหล็ก
สาเร็จรู ป)
bamboo
fiber glass
rebar (steel)
rebar (carbon fiber)
Bamboo Reinforced Concrete (คอนกรี ตเสริมกาลังด้ วยไม้ ไผ่ )
- increases concrete tensile strength
- reduces shrinkage cracks (ลดรอยแตกเนื่องจากการหดตัว)
รอยแตกเนื่องจากการหดตัว
pavement
shrinkage cracks
wall
เสริมไม้ ไผ่
เพือ่ ลดการ
แตกร้ าวเนื่อง
จากการหดตัว
Steel Tensile Strength (กาลังแรงดึงของเหล็ก)
- steel tensile strength is higher than
concrete tensile strength
(เหล็กมีกาลังแรงดึงสู งกว่ าของคอนกรีต)
steel
concrete
Steel tensile test
Steel Reinforced Concrete (คอนกรีตเสริมกาลังด้ วยเหล็ก)
- increases beam bending strength (เพิม่ กาลังรับการดัด)
- reduces crack width (ลดความกว้ างของรอยแตก)
concrete
รอยแตกเนื่องจากการดัด
tension face (ผิวด้านรับแรงดึง)
steel
รอยแตกทีใ่ ต้ ท้องคาน
เนื่องจากการดัด
Beam test
Reinforced Concrete Members
(องค์ อาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก)
Beam (คาน)
(bending member)
Column (เสา)
(compression member)
Slab (พืน
้ )
(bending member)
Steel Materials (วัสดุเหล็ก)
- mild carbon steel (เหล็กมีส่วนผสมคาร์ บอนค่ อนข้ างปานกลาง)
- high-strength low alloy steel (เหล็กกล้ ากาลังสูงโลหะผสมต่า)
- corrosion resistant steel (เหล็กต้ านทานการกัดกร่ อน)
- quenched and tempered alloy steel
- stainless steel
- aluminum
- etc.
Steel Materials (วัสดุเหล็ก)
Angles( เหล็กฉาก
)
W shapes ( เหล็กรู ป W )
C shapes ( เหล็กรู ปรางน้ า
Light lip channels
)
Tube shapes ( เหล็กท่อ
Sheets ( เหล็กแผ่น )
)
Civil Engineering (วิศวกรรมโยธา)
1. Structural Engineering (วิศวกรรมโครงสร้ าง)
2. Transportation Engineering (วิศวกรรมขนส่ งและ
การจราจร)
3. Geotechnical Engineering(วิศวกรรมปฐพีกลศาสตร์ )
4. Construction and Management Engineering
(วิศวกรรมการก่อสร้ างและบริหารการก่ อสร้ าง)
1. Structural Engineering (วิศวกรรมโครงสร้ าง)
dealing with:
- analysis (งานวิเคราะห์ )
- design (งานออกแบบ)
- construction (งานก่ อสร้ าง)
- research (งานวิจัย)
- etc.
concerning of:
- safety (ความปลอดภัย)
- economy (ความคุ้มค่ า)
- aesthetic (ความสวยงาม)
- function (ประโยชน์ การใช้ งาน)
- etc.
Structural Engineering: งานอาคาร
- Reinforced Concrete Buildings (อาคารค.ส.ล.)
Sky Park
Singapore
(2554)
อาคารใบหยก 2 (2540)
(85 ชั้น สูง 304 ม.)
World’s Tallest Buildings
Burj Khalifa (Dubai-2010)
162 ชั้น สูง 828 เมตร
Taipei 101 (Taiwan-2004)
101 ชั้น สูง 509.2 เมตร
Petronas Towers (Malasia-1998)
88 ชั้น สู ง 451.9 เมตร
Structural Engineering: งานโครงสร้ างเหล็ก
Steel roof truss
Steel column
Suvarnabhumi airport (2006)
Steel arch
Eiffel tower (1889)
Missouri arch (1965)
เสาส่ งสายไฟฟ้ าแรงสู ง
Steel Structures (โครงสร้ างเหล็ก)
31
- Cellular Beam (คานรู กลม)
อาคารจอดรถ
อาคารโรงงาน
อาคารสนามกีฬา
อาคารห้ องสมุด
สะพาน
ขั้นตอนการทา cell beam
- ตัดและนำมำประกอบโดยกำรต่อเชื่อมกัน
waste
Data: SMI Steel
Structural Engineering: งานอาคารค.ส.ล.ร่ วมกับเหล็ก
building height comparison
John Hancock Tower (1969)
Sears Tower (1974)
Structural Engineering: งานสะพานค.ส.ล.
โครงสร้ างคอนกรีตเสริมเหล็ก
สะพานพระปิ่ นเกล้ า (พ.ศ. 2516)
ทางด่ วนดอนเมือง
Structural Engineering: งานสะพานค.ส.ล.ร่ วมกับเหล็ก
horizontal cables
-carry loads to column
vertical cables
-carry loads from slab
loads on slab
reinforced concrete column
- carry loads to foundation
Golden Gate Suspension Bridge (สะพานแขวน) (1937)
Structural Engineering: งานสะพานค.ส.ล.ร่ วมกับเหล็ก
Cables
- carry loads to column
Cables
- carry loads to column
สะพานพระราม 8 (พ.ศ. 2545)
สะพานวงแหวนอุตสาหกรรม (2539)
สะพานขึง (cable-stayed bridges)
Structural Engineering: งานค้ นคว้ าวัสดุใหม่
Fiber Reinforced Polymer (โพลิเมอร์ เสริมเส้ นใย)
- material made of a resin matrix reinforced with fibers.
- invented by the Swiss Federal Laboratory for
Material Testing and Research in 1993.
- 3 commonly used fibers are :- fiberglass (เส้นใยแก้ว)
- aramid fiber (เส้นใยอะรามิด)
- carbon fiber (เส้นใยคาร์บอน)
Fiberglass (เส้นใยแก้ว)
- เหมาะสาหรับงานที่ไม่จาเป็ นต้ องรับน ้าหนักต่อเนื่องยาวนาน
เนื่องจากอาจเกิดปั ญหาการคืบ (creep) ได้
Aramid fiber (เส้นใยอะรามิด)
- เหมาะกับงานที่ต้องการทังก
้ าลังและความยืดหยุน่ ทนแรงกระแทกได้ ดี
Carbon fiber (เส้นใยคาร์บอน)
- เหมาะกับโครงสร้ างที่มีการรับน ้าหนักต่อเนื่องยาวนาน และโครงสร้ าง
ที่รับแรงกระทาซ ้า รวมทังงานที
้
่ต้องการควบคุมคุณภาพสูง
ข้ อเสียของเส้ นใยแก้ วและคาร์ บอน คือเปราะ แตกหักง่าย หากมีการ
ดัดงอเกิน 9 องศา จะทาให้ เส้ นใยแตกหักและสูญเสียการถ่ายเทแรงได้
Fiberglass (เส้นใยแก้ว)
- เหมาะสาหรับงานที่ไม่จาเป็ นต้ องรับน ้าหนักต่อเนื่องยาวนาน
เนื่องจากอาจเกิดปั ญหาการคืบ (creep) ได้
fiberglass
Carbon fiber (เส้นใยคาร์บอน)
- เหมาะกับโครงสร้ างที่มีการรับน ้าหนักต่อเนื่องยาวนาน และโครงสร้ าง
ที่รับแรงกระทาซ ้า รวมทังงานที
้
่ต้องการควบคุมคุณภาพสูง
carbon fiber
Carbon Fiber (เส้ นใยคาร์ บอน)
- carbon fiber rebar ใช้ แทนเหล็ก
เสริมในองค์อาคารคอนกรี ตเสริมเหล็ก
- carbon fiber reinforced polymer (CFRP)
ใช้ เสริมกาลังและซ่อมแซมองค์อาคาร
CFRP plates
CFRP sheets
Structural Retrofit & Strengthening using CFRP
พืน้ คอนกรีตเสริมเหล็ก
แผ่น CFRP
รอยแตก
slab retrofit (ซ่ อมพืน
้ )
คานคอนกรีตเสริมเหล็ก
แผ่น CFRP
beam strengthening (เสริมกาลังคาน)
Structural Strengthening using CFRP
เจาะผนังค.ส.ล. เพือ่ ทาช่ องเปิ ด
เสริมกาลังบริเวณช่ องเปิ ดด้ วย CFRP
Column Strengthening (เสริมกาลังเสา)
ขัน้ ตอนการเสริมกาลังเสา :-
1. ติดตั้งสลักยึด (anchored bolts)
2. ติดตั้งเสาเสริมทั้งในแนวดิง่ และแนวนอน
Column Strengthening (เสริมกาลังเสา)
3. ติดตั้งไม้ แบบ
4. เทคอนกรีต
Structural Engineering: การวิเคราะห์ โครงสร้ าง
-Finite Element Method
(ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์)
ตัวอย่ างการวิเคราะห์ โครงหลังอาคาร
สนามบินสุ วรรณภูมิ
Structural Engineering: การวิเคราะห์ โครงสร้ าง
Loads (นา้ หนักบรรทุก)
• Dead Load (น้ าหนักตายตัว)
• Live Load (น้ าหนักจร)
• Wind Load (แรงลม)
• Earthquake Load (แรงแผ่นดินไหว)
• Temperature Load (แรงจากอุณหภูมิ)
• Settlement, Rain Load, etc.(การทรุ ดตัว, แรงจากน้ าฝน, อื่นๆ)
• Load Combinations
Types of Loading (ชนิดน้ าหนักบรรทุก)
2.Transportation Engineering
(วิศวกรรมขนส่ งและการจราจร)
dealing with:
- planning (งานวางแผน)
- design (งานออกแบบ)
- operation & management (งานปฏิบัตแิ ละงานบริหาร)
- logistics, research (งานวิจัย)
- etc.
concerning of:
- safety (ความปลอดภัย)
- economy (ความคุ้มค่ า)
- rapid (ความรวดเร็ว)
- comfortable & convenient (ความสะดวกสบาย)
- etc.
Transportation Engineering
(วิศวกรรมขนส่ งและการจราจร)
3. ทางอากาศ
1. ทางบก
2. ทางนา้
Transportation Engineering: การจราจรทางบก
การจราจรติดขัด
Highway interchanges
Transportation Engineering: การจราจรทางบก-รถไฟ
รถไฟ-รฟท
รถไฟฟ้า BTS
รถไฟฟ้า air-port link
การจราจรทางบก-รถไฟใต้ ดนิ (รฟม)
อุโมงค์ รถไฟ
ผังการจราจรรถไฟฟ้าใต้ ดนิ
ตู้รถไฟฟ้าใต้ ดนิ
การจราจรทางนา้
ขนย้ายสิ นค้ าทางเรือ
ท่ าเรือแหลมฉบัง
ลานวางสิ นค้ า
การจราจรทางอากาศ
Dallas-Fort Worth (1973)
สนามบินสุ วรรณภูมิ (2549)
การเดินทางทางอากาศ
Road - ถนนหินคลุก
หินคลุก
บดอัดด้ วยรถบดถนนล้อเหล็ก
ถนนหินคลุก
Road – ถนนราดยางมะตอย
ยางมะตอย
พืน้ ถนนหินคลุก
รถเท-ปรับระดับยางมะตอย
ถนนลาดยางมะตอย
Road – ถนนคอนกรี ตเสริมเหล็ก
พืน้ ถนนบดอัดแน่ นตามมาตรฐาน
วางเหล็กเสริม
คอนกรีต
ถนนคอนกรีต
3. Geotechnical Engineering
(วิศวกรรมปฐพีกลศาสตร์ )
dealing with:
- soil mechanics, rock mechanics (กลศาสตร์ ดนิ ,หิน)
- earth works, foundations, embankments
- tunnels, dikes, levees, etc.
- stability of natural slope, landslide
- research (งานวิจัย)
concerning of:
- safety (ความปลอดภัย)
- settlement (การทรุ ดตัว)
- economy (ความคุ้มค่ า)
- etc.
Geotechnical Engineering: งานฐานราก
ฐานราก
เสาเข็ม
ดินแข็ง
ฐานรากแผ่
ดินอ่อน
(spread footing)
ฐานรากเสาเข็ม (pile footing)
Geotechnical Engineering: งานเสาเข็ม
- ปัญหาการทรุ ดตัวของอาคารเนื่องจาก
การใช้ความยาวเสาเข็มไม่เท่ากัน
รอยแยก
ส่ วนต่ อเติมเกิดการเอียง
เสาเข็มสั้น
เสาเข็มยาว
Geotechnical Engineering: งานเสาเข็ม
ประเภทเสาเข็ม:
1. เสาเข็มตอก
2. เสาเข็มเจาะ
สามขา
ปั้ นจัน่
เสาเข็มคอนกรี ต
ก. ขุดดินออก
ข. ใส่ เหล็กเสริม
ค. เทคอนกรีต
Geotechnical Engineering: เสาเข็มตอก
- การตอกเสาเข็มต้ องไม่ มีผลกระทบต่ อ
อาคารข้ างเคียง
ปั ้นจั่น และ
เสาเข็มตอก
บ้ านพัก
อาศัย
Sheet pile
แนวทางการป้ องกัน
ก. ขุดร่ องน้ า
ข. ตอกเข็มพืด(sheet pile)
ร่ องนา้
Geotechnical Engineering: เสาเข็มเจาะ
1. เสาเข็มเจาะขนาดเล็ก (แห้ง)
สามขา
2. เสาเข็มเจาะขนาดใหญ่ (เปี ยก)
สว่านเจาะดิน
ปลอกเหล็กกันดินพังใน
ช่วงชั้นดินอ่อน
Geotechnical Engineering: งานชัน้ ใต้ ดนิ
เข็มพืด
ระบบค้ ายันกันดินพัง
ระหว่างการก่อสร้าง
ผนังชั้นใต้ดินก่อสร้างเสร็ จแล้ว
Geotechnical Engineering: อุโมงค์
อุโมงค์รถยนต์
อุโมงค์รถไฟฟ้ า
4.Construction & Management Engineering
(วิศวกรรมการก่ อสร้ างและบริหารการก่ อสร้ าง)
dealing with:
- project planning
- construction planning
- cost planning
- inspection / supervision
- advising
- research, etc.
concerning of:
- safety
- project on time
- with-in budget
- desired quality, etc.
Construction & Management Engineering:
ควบคุมการก่ อสร้ าง
ระหว่ างการก่ อสร้ าง
ก่ อนการก่ อสร้ าง
หลังการก่ อสร้ าง
Construction & Management Engineering: ควบคุมการก่ อสร้ าง
ตรวจสอบความถูกต้ องตามแบบรายละเอียดก่ อสร้ าง
Construction & Management Engineering: ควบคุมการก่ อสร้ าง
ตรวจสอบความแข็งแรงราวกันตก
ตรวจสอบผ้าใบกันฝุ่ น
Construction & Management Engineering: ควบคุมการก่ อสร้ าง
งานระบบท่อใต้พ้นื ชั้นล่าง
งานระบบท่อใต้พ้นื ชั้นทัว่ ไป
Construction & Management Engineering: ควบคุมการก่ อสร้ าง
งานระบบท่อปรับอากาศ
งานระบบท่อสายไฟฟ้ า
Construction & Management Engineering: ควบคุมการก่ อสร้ าง
รายงานความก้าวหน้าของงานก่อสร้าง
Construction & Management Engineering: ควบคุมการก่ อสร้ าง
รายงานความก้าวหน้าของงานก่อสร้าง
THE END