ฐานราก ทำหน้าที่อะไร มีแบบไหนบ้าง และควรเลือกอย่างไร

ฐานราก (Footing) ทำหน้าที่รับน้ำหนักจากโครงสร้างทั้งหมดแล้วถ่ายน้ำหนักลงสู่เสาเข็ม หรือดินโดยตรง คุณสมบัติของดินที่รองรับฐานราก ควรมีความสามารถรองรับน้ำหนักบรรทุกได้ โดยไม่เกิดการเคลื่อนตัว หรือพังทลายของดินใต้ฐานราก และต้องไม่เกิดการทรุดตัวลงมาก จนก่อให้เกิดความเสียหายแก่โครงสร้าง

การเลือกฐานราก

ในการเลือกฐานรากว่าแบบไหนเหมาะกับโครงสร้างบ้าน ให้ดูจากคุณภาพของชั้นดินเป็นหลัก โดยฐานรากแบบแผ่จะเหมาะกับดินแน่น ๆ ที่มั่นใจได้ว่าจะไม่เกิดอาการทรุดตัวเท่านั้น ส่วนดินเนื้ออ่อนจำเป็นต้องใช้เสาเข็มเพื่อช่วยรับน้ำหนักของโครงสร้างบ้าน โดยจะต้องตอกเสาเข็มลงไปให้ลึกถึงชั้นดินแข็ง และต้องใช้ความชำนาญเป็นสำคัญ

ส่วนจำนวนเสาเข็มที่ต้องใช้ในการทำฐานรากของแต่ละบ้าน ก็ต้องให้วิศวกรเป็นผู้คิดคำนวณให้ตามหลักการ เพื่อความปลอดภัย และไม่เกิดอันตรายจากบ้านทรุดหรือถล่มในภายหลัง

ฐานราก แบบต่างๆ

ฐานรากตื้นหรือฐานรากแผ่ ( Shallow foundation )

หมายถึงฐานรากที่ไม่ใช้เสาเข็ม ฐานรากจะใช้ตัวมันเอง ถ่ายน้ำหนักอาคารลงไปในดิน หรือหินที่รองรับ ดังนั้นฐานรากจึงตอ้ง

มีขนาดใหญ่พอที่จะกระจายน้ำหนักให้แผ่ลงดิน หรือหิน โดยดิน หรือหินที่รองรับฐานราก

ต้องแข็งแรง เพราะมิเช่นนั้นแล้ว เมื่อน้ำหนักอาคารมาก หรือดิน หิน ที่รองรับฐานรากมีกำลังต้านทานน้อย ขนาดฐานรากจะใหญ่โตเกินความจำเป็น ควรใช้ฐานรากอีกชนิดหนึ่ง

ฐานรากวางบนเสาเข็ม ( Piled foundation )

ด้วยน้ำหนักอาคารที่ถ่ายเทลงฐานราก จะถ่ายต่อไปยังเสาเข็ม เสาเข็มอาจต้านทานน้ำหนัก โดยอาศัยความฝืด หรือแรงเสียดทาน (Friction) ระหว่างผิวเสาเข็ม กับดินที่อยู่โดยรอบ หรือหากเสาเข็มยาวมากพอ เช่นถูกตอกลงไปวางบนชั้นดินที่แข็งมาก หรือชั้นหิน (Hard strata) ก็จะต้านทานน้ำหนัก โดยอาศัยทั้งความฝืด และแรงแบกทาน(Bearing) ที่ปลายเสาเข็มกับชั้นดินแข็ง หรือชั้นหิน นอกจากจะแบ่งประเภทฐานรากตามวิธีถ่ายเทน้ำหนักแล้ว ยังสามารถแยกชนิดของฐานรากตามรูปร่าง และตามลกัษณะของน้ำหนักที่รรทุกได้ดังนี้

1) ฐานเดี่ยว (Isolated footing) เป็นฐานรากเพื่อใช้รับน้ำหนักบรรทุกของเสา หรือตอม่อต้นเดียว แล้วถ่ายน้ำหนักลงสู่พื้นดิน หรือเสาเข็มอาจเป็นรูปสี่เหลี่ยมจตุรัส สี่เหลี่ยมผืนผ้า หรือรูปอื่นก็ได้โดย ความหนาของของตัวฐานรากต้องสามารถต้านโมเมนตัม และแรงเฉือนได้เพียงพอ ในบางครั้งวศิวกรอาจกำหนดความหนาที่ค่อยๆ เพิ่มขึ้น หรือเอียงขึ้นเพื่อต้านโมเมนตัม และแรงเฉือน ลักษณะ

ของฐานรากเดี่ยวที่ดี ควรกำหนดให้ตำแหน่งของต่อม่อ อยู่ที่กลางคาน หรือจุดศูนย์ถ่วงของฐานราก

2) ฐานใต้กำแพง หรือฐานแบบต่อเนื่อง (Strip footing) ใชัรับน้ำหนักกำแพง ผนังก่ออิฐ หรือผนังคอนกรีต ฐานรากชนิดนี้มีใช้มาตั้งแต่โบราณแล้ว เช่น ฐานรากโบสถ์ ดังนั้นอาคารที่ใช้ฐานรากชนิดนี้จึงไม่มีเสา และต้องมีความยาวตามแนวผนังไปตลอดอาคาร และเมื่อการก่อสร้างพัฒนาขึ้น รากฐานชนิดนี้จึงได้เปลี่ยนจากการใช้การก่ออิฐเป็นฐานกว้าง แล้วค่อยลดขนาดลงมาเป็นกำแพง มาเป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก และใช้ผนังอิฐรับแรงก่อขึ้นมา หรือผนังคอนกรีต ข้อจำกัดสำหรับฐานรากชนิดนี้ คือไม่สามารถสร้างอาคารได้สูงนักจึงควรก่อสร้างไม่เกิน 3 ช้้น

3) ฐานร่วม (Common footing) เป็นฐานรากเพื่อใช้รับน้ำหนักบรรทุกของเสา หรือตอม่อสองต้นขึ้นไป ฐานร่วมพบในกรณีที่เสาเหล่านั้นอยู่ใกล้กันมาก จนฐานรากเกยกัน หรือมิเช่นนั้น อาจเป็นเพราะฐานรากใดๆ ที่ไม่เสถียร เกิดการเยื้องศูนย์จึงจำเป็นต้องยึดไว้กับฐานรากอื่นที่อยู่ใกล้เคียงกัน

โดยเสาตอม่อต้นที่มีน้ำหนักมากต้องอยู่บนฐานราก ที่มีขนาดพิ้นที่ใหญ่กว่าเสาตอม่อที่มีน้ำหน้กน้อยกว่า จึงอาจทำให้ฐานรากเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมูก็ได้

4) ฐานตีนเป็ด หรือฐานรากชิดเขต (Strap footing) เป็นฐานรากร่วมชนิดหนึ่ง รับน้ำหนักบรรทุกของเสา ตอม่อ หรือกำแพง ที่อยู่ริมขอบฐาน ทำให้น้ำหนักที่ถ่ายลงสู่ฐาน เยื้องกับศูนย์ถ่วงของฐาน เช่น ฐานรากที่อยู่ใกล้แนวเขตที่ดิน ฐานรากชนิดนี้ไม่เสถียร คือมีแนวโน้ม ที่จะพลิกล้ม (Overturn) ได้ง่าย จึงจำต้องยึดไว้กับฐานรากอื่น ที่อยู่ใกล้เคียงกัน โดยมีคานยึด (Strap beam) คานยึดนี้ อาจยกระดะบขึ้น เหนือระดับฐานราก ซ่อน หรือซ้อนเกย (Common) เป็นส่วนหนึ่งของฐานรากได้

5) ฐานแพ ( Raft or mat foundation หากวางบนเสาเข็มอาจเรียกว่า ฐานปูพรม ) เป็นฐานร่วมขนาดใหญ่ ใช้รับน้ำหนักบรรทุกของเสาหลายๆ ต้น โดยจะแผ่บนพื้นที่กว้างๆ บางครั้งจะใช้รับน้ำหนักบรรทุก ของเสาทุกต้น ของอาคารก็ได้ โดยมากแล้วเราจะใช้ฐานแพ กับอาคารสูงซึ่งต้องใช้ เสาเข็มรับน้ำหนักจำนวนมาก แต่มีพื้นที่คับแคบ ฐานรากอาจมีขนาดที่กว้าง และยาวเท่ากับตัวอาคารพอดี และสามารถใช้ทำเป็น ชั้นจอดรถใต้ดินได้ ข้อดีของฐานรากชนิดนี้ เมื่อเทียบกับฐานรากเดี่ยวคือ กระจายน้ำหนักสู่ดิน หรือหินเบื่องล่างไได้ดีกว่า และปัญหาการทรุดตัว ต่างระดับแทบหมดไป เพราะฐานรากชนิดนี้มีความต่อเนื่องกัน ตลอดโยงยึดกันเป็นแพ แต่การก่อสร้างจะยุ่งยาก และสิ้นเปลือง

ปัจจัยที่มีผลต่อความมั่นคงของฐานราก

1-ความแข็งแรงของตัวฐานรากเองซึ่งหมายถึงโครงสร้างส่วนที่เป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก

2-ความสามารถในการแบกรับน้ำหนักของดินใต้ฐานราก

3-การทรุดตัวของดินใต้ฐานราก ควรเกิดขึ้นได้น้อย และใกล้เคียงกันทุกฐานราก


พบกับความรู้เรื่อง บ้าน การก่อสร้าง ได้จาก www.construction-phuket.com