บริการทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้าง (Load Test)

บริการทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้าง (Load Test)

การทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้าง (Load Testing) ทำเพื่อยืนยัน ความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้าง (Load Carrying Capacity) โดยการใส่แรงกระทำ หรือน้ำหนักบรรทุกตามที่ได้ออกแบบไว้เข้าไปในโครงสร้างจริง ด้วยอัตราการใส่แบบเท่าๆกันและคงที่ ซึ่งเรียกว่าการทดสอบแบบ Quasi-static โดยจะมีการตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของโครงสร้าง (อาทิเช่น การแอ่นตัวของโครงสร้างพื้น หรือคาน การหดสั้นหรือการยืดตัวของชิ้นส่วนโครงสร้างที่รับแรงตามแนวแกน เป็นต้น) ตามขนาดของน้ำหนักบรรทุกที่ใส่เข้าไปตามลำดับขั้น (Load Increment) 

ตัวอย่างผลงานทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุก

งานทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้าง นิยมใช้ในหลายกรณี ทั้งในอาคารเก่า และอาคารใหม่ โดยสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มงานหลักๆดังต่อไปนี้

งานเปลี่ยนแปลงรูปแบบการใช้งานของโครงสร้าง (Renovation) เช่น เปลี่ยนจากที่พักอาศัยเป็นโรงแรม หรือร้านค้า เป็นต้น อาจจะมีการเพิ่มน้ำหนักบรรทุกจรในรูปแบบการใช้งานอาคารใหม่ จึงจำเป็นต้องมีการตรวจสอบคุณภาพของวัสดุ ตรวจความสมบูรณ์แข็งแรงของโครงสร้าง และคำนวณหากำลังรับน้ำหนักบรรทุกเบื้องต้น หากข้อมูลเบื้องต้นบ่งชี้ว่าโครงสร้างสามารถแบกทานน้ำหนักบรรทุกได้ ก็จะให้ทำการทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุก หากผลการคำนวณเบื้องต้นบ่งชี้ว่าโครงสร้างไม่สามารถรับน้ำหนักบรรทุกที่เพิ่มขึ้นได้ ก็จะต้องทำการเสริมกำลังให้กับโครงสร้างก่อน แล้วจึงทำการตรวจสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุกเพื่อยืนยันความสามารถการรับน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้าง 

ในกรณีที่เป็นอาคารเก่า ซึ่งเจ้าของไม่มีความมั่นใจในความสมบูรณ์แข็งแรงของโครงสร้าง หรือในบางกรณีที่จะมีการซื้อขายอาคารเก่า โดยที่ผู้ซื้อต้องการยืนยันว่าโครงสร้างยังสามารถใช้ในการรับแรงได้จริง การทดสอบโครงสร้างด้วยการใส่น้ำหนักบรรทุกตามจริงเข้าไปสามารถช่วยให้ผู้ซื้อ หรือผู้อยู่อาศัยมั่นใจในความปลอดภัยของโครงสร้างได้

สำหรับกรณีที่โครงสร้างซึ่งอยู่ระหว่างการก่อสร้างได้เกิดการเสียหาย จากอุบัติเหตุในงานก่อสร้าง หรือเทคนิคการก่อสร้างที่ไม่ดี อาทิเช่น นั่งร้านถล่ม การแตกร้าวจากการกระแทกหรือการตกใส่ การแตกร้าวจากการยืดหดตัวของวัสดุ ฯลฯ อาจทำให้เกิดความไม่มั่นใจในความสามารถในการรับน้ำหนักของโครงสร้าง  การทุบทำลายแล้วสร้างใหม่อาจไม่ใช่ทางออกในหลายๆสถานการณ์เพราะจะทำให้เกิดการล่าช้าในงานก่อสร้าง ทางออกหนึ่งคือใช้ การตรวจสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุก ซึ่งจะช่วยให้เกิดความมั่นใจต่อโครงสร้าง แม้จะมีความเสียหายเกิดขึ้นบ้าง แต่ถ้าหากกำลังรับน้ำหนักยังคงสมบูรณ์ สามารถตอบสนองความต้องการตามข้อกำหนดของการออกแบบ ก็ไม่มีความจำเป็นที่จะต้องทำการทุบทำลายและก่อสร้างใหม่ ช่วยให้ลดความเสียหายต่อการล่าช้าของงานก่อสร้างได้

งานวางเครื่องจักรหนัก งานเปลี่ยนขนาดของเครื่องจักร งานขนย้ายเครื่องจักร อาจจะทำให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างได้ ทั้งนี้ ต้องมีการตรวจสอบด้วยการคำนวณด้วยโมเดลทางคณิตศาสตร์ หากมีความไม่มั่นใจในสภาพของโครงสร้างต่อการรับน้ำหนักบรรทุก ควรจะต้องมีการตรวจสอบกำลังรับน้ำหนักของโครงสร้างก่อนที่จะทำการวางน้ำหนักบรรทุกจริง

นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการตรวจรับงานก่อสร้างอีกด้วย โดยบริษัทที่ปรึกษางานก่อสร้างจะใช้งานทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้าง เพื่อตรวจสอบโครงสร้างที่ผู้รับเหมาได้ดำเนินงานแล้วเสร็จ สามารถรับน้ำหนักบรรทุกได้สมบูรณ์ตามแบบที่กำหนดหรือไม่ โดยในการตรวจสอบลักษณะข้างต้น จะต้องกำหนดระยะเวลาหลังการเทคอนกรีต เพื่อให้คอนกรีตสามารถรับกำลังได้เต็มที่อย่างที่ควรจะเป็น 

หลักการในการทดสอบ load test คือ การวางน้ำหนักบรรทุกจริง (Actual load) ตามที่ออกแบบบบริเวณโครงสร้างที่ทดสอบตามพฤติกรรมการถ่ายแรงจากการวิเคราะห์โครงสร้าง แล้วตรวจวัดค่าการแอ่นตัวของโครงสร้าง (Deflection) เพื่อวิเคราะห์พฤติกรรมการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้าง เมื่อรับน้ำหนักบรรทุก โดยจะแบ่งขั้นตอนการวางน้ำหนักบรรทุกเป็น 0%, 25%, 50%, 75% และ 100% ของน้ำหนักบรรทุกจรที่ต้องการทดสอบ เพื่อประเมินความสามารถของโครงสร้างทีละขั้น และเป็นการป้องกันการวิบัติของโครงสร้างที่อาจจะเกิดขึ้นได้

โดยในงานทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้างของทางบริษัท จะมีอุปกรณ์ตรวจวัดการแอ่นตัวของโครงสร้าง 2 ประเภท ได้แก่ อุปกรณ์ตรวจวัดแบบอ่านค่าธรรมดา (Dial gauge) และ อุปกรณ์ตรวจวัดแบบ Real time (Displacement transducer) โดยจะพิจารณาตามความเหมาะสมของงานทดสอบแต่ละงาน

สำหรับวิธีการทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้าง มีขั้นตอนในภาพรวม ดังนี้

  1. กำหนดตำแหน่งพื้นที่ทดสอบ Load test
    ทางทีมงานที่ทดสอบร่วมกับผู้ว่าจ้าง จะกำหนดตำแหน่งของโครงสร้างที่ต้องการทดสอบ โดยจะเลือกจากบริเวณที่มีความเสี่ยง (Critical area) เนื่องจากบริเวณดังกล่าวจะต้องรับกำลังมากที่สุดในการใช้งานจริง
  2. กำหนดวัสดุที่ใช้แทนน้ำหนักบรรทุกและวิธีการติดตั้งเครื่องมือ 
    พื้นที่ทดสอบในแต่งานมีสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันไป จึงต้องมีการเลือกวัสดุทดสอบที่เหมาะสมกับพื้นที่ทำงาน โดยทั่วไปจะใช้ ถุงปูน กระสอบทราย น้ำ เป็นต้น และออกแบบการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดให้สามารถวัดค่าการแอ่นตัวของโครงสร้างได้
  3. ดำเนินงานทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้าง
    ในการทดสอบ จะตีผังกำหนดตำแหน่งที่วางน้ำหนักบรรทุก และติดตั้งเครื่องมือวัด วัดค่าข้อมูลเริ่มต้น และสภาพแวดล้อมของการทำงาน แล้วจึงเริ่มการทดสอบ โดยวางน้ำหนักบรรทุกเพิ่มทีละขั้น และบันทึกการเปลี่ยนแปลงของข้อมูลตลอดระยะเวลาที่วัด และตรวจดูรอยร้าวที่อาจจะเกิดขึ้นได้ระหว่างการทดสอบ โดยอาจจะมียุติการทดสอบ เมื่อโครงสร้างมีพฤติกรรมที่เสี่ยงต่อการวิบัติเกิดขึ้น โดยเมื่อวางน้ำหนักบรรทุกครบ 100% จะค้างน้ำหนักบรรทุกไว้ 24 ชั่วโมง เพื่อตรวจวัดการแอ่นตัวในระยะยาว
  4. ถอนน้ำหนักบรรทุก
    เมื่อค้างน้ำหนักบรรทุกครบ 24 ชั่วโมงแล้วบันทึกผลการวัด จะดำเนินการถอนน้ำหนักบรรทุกย้อนกลับทีละขั้นและบันทึกผลการเปลี่ยนแปลงย้อนกลับ จนกระทั่งถอนน้ำหนักบรรทุกออกทั้งหมด และบันทึกผลการแอ่นตัวคืนของโครงสร้าง
  5. เกณฑ์การยอมรับ 
    หลักเกณฑ์และการยอมรับนั้น จะทำการอ้างอิงตามมาตรฐาน ACI 318M-11 และมาตรฐานที่เกี่ยวข้องอื่นๆ  โดยที่ค่าการแอ่นตัวสูงสุดและค่าการคืนตัวของโครงสร้างต้องไม่เกินเกณฑ์การยอมรับ และโครงสร้างต้องไม่แสดงการวิบัติต่างๆออกมา อาทิเช่น รอยแตกร้าว หรือการระเบิดออกของผิวคอนกรีต เป็นต้น
  6.  จัดทำรายงานผล
    หลังจากการทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้างแล้วเสร็จ จะนำผลการทดสอบ มาวิเคราะห์ผลโดยละเอียด และจัดทำรายงานผลต่อผู้ว่าจ้าง โดยสรุปน้ำหนักบรรทุกจรที่โครงสร้างจะสามารถรับได้จริง และข้อเสนอแนะเพิ่มเติมต่อโครงสร้างที่ทดสอบ