เครื่องคำนวณขนาดคานทับหัวประตู

เครื่องคำนวณขนาดคานทับหัวประตูแนะนำขนาดของคานแนวนอนที่เรียกว่าคานทับหัว ซึ่งจำเป็นต้องติดตั้งเหนือช่องเปิดประตู โดยใช้ความกว้างของช่องเปิดและพิจารณาว่าผนังรับน้ำหนักโครงสร้างหรือไม่ จากนั้นจะแสดงขนาด เช่น "แบบคู่ 2x10" หรือ "แบบเดี่ยววางราบ 2x4"

คานทับหัวประตูคืออะไร?

คานทับหัวประตู หรือที่เรียกกันว่าคานทับหลัง (ลินเทล) เป็นคานแนวนอนที่วางอยู่เหนือช่องเปิดประตู คานนี้รับน้ำหนักของผนัง เพดาน และบางครั้งรวมถึงหลังคาที่อยู่เหนือช่องเปิด แล้วถ่ายน้ำหนักลงไปยังเสาโครงคร่าวทั้งสองข้างของประตู หากไม่มีคานทับหัว การเจาะช่องประตูในผนังจะตัดไม้ที่ค้ำยันทุกสิ่งด้านบนออก

คานทับหัววางอยู่บนเสาค้ำคาน ซึ่งเป็นเสาโครงคร่าวที่สั้นกว่าและตัดให้พอดีกับใต้ปลายแต่ละด้านของคานทับหัว เสาโครงคร่าวเต็มความสูงจะอยู่ขนาบข้างเสาค้ำคานตั้งแต่พื้นถึงแผ่นโครงคร่าวด้านบน เสาโครงคร่าวสั้นจะติดตั้งเติมช่องว่างระหว่างด้านบนของคานทับหัวกับแผ่นโครงคร่าวด้านบนเหนือคาน

คานเหนือช่องเปิดแบบ "คู่" หรือ "สามชั้น" หมายถึงไม้โครงสองหรือสามชิ้นที่ตอกตะปูประกบหน้ากัน ชั้นไม้ที่เพิ่มขึ้นทำให้คานหนาขึ้นตลอดความหนาผนัง จึงแข็งแรงขึ้นโดยไม่ต้องเพิ่มความลึก คานแบบคู่ 2x10 และแบบสามชั้น 2x10 ต่างก็มีความลึก 9.25 นิ้ว (23.5 ซม.)

วิธีคำนวณขนาดคานทับหัวประตู

ขนาดคานทับหัวขึ้นอยู่กับสองปัจจัยหลัก ได้แก่ ความกว้างของช่องเปิดและผนังเป็นผนังรับน้ำหนักหรือไม่

ผนังรับน้ำหนักรองรับน้ำหนักจากพื้นหรือหลังคาที่อยู่เหนือขึ้นไป ส่วนผนังที่ไม่รับน้ำหนัก ซึ่งบางครั้งเรียกว่าผนังกั้นห้อง รองรับเพียงน้ำหนักของตัวเอง

สำหรับผนังที่ไม่รับน้ำหนัก ประมวลกฎหมายที่อยู่อาศัยสากล (IRC) ข้อ R602.7.3 อนุญาตให้ใช้ 2x4 ชิ้นเดียววางราบเหนือช่องเปิดใด ๆ ที่กว้างไม่เกิน 8 ฟุต (96 นิ้ว) คำว่า "วางราบ" หมายถึงให้ 2x4 นอนบนด้านกว้าง แทนที่จะตั้งบนขอบ

สำหรับผนังรับน้ำหนัก ขนาดที่ต้องใช้มาจากตาราง IRC R602.7(1) ซึ่งระบุช่วงพาดยาวที่สุดที่ไม้แต่ละขนาดและจำนวนชั้นสามารถรับได้ ช่วงพาดตามตารางจะสั้นลงเมื่อภาระเพิ่มขึ้น เช่น มีพื้นหลายชั้นถ่ายน้ำหนักลงบนคานทับหัว อาคารกว้างขึ้น หรือมีน้ำหนักหิมะบนพื้นดินมากขึ้น

ช่องเปิดที่กว้างขึ้นต้องใช้คานทับหัวที่ใหญ่ขึ้นเนื่องจากหลักกลศาสตร์ของคาน สำหรับคานที่รับน้ำหนักกระจายสม่ำเสมอ โมเมนต์ดัดสูงสุดคือ M = wL²/8 โดย w คือภาระต่อนิ้วของช่วงพาด และ L คือความยาวช่วงพาด เนื่องจาก L ถูกยกกำลังสอง เมื่อช่วงพาดเพิ่มเป็นสองเท่า แรงดัดที่คานทับหัวต้องต้านจะเพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่า

ภาระที่เครื่องคำนวณนี้ใช้เป็นสมมติฐาน

เครื่องคำนวณถามเพียงความกว้าง ความสูง และช่องเลือกระบุว่ารับน้ำหนักหรือไม่ จึงต้องสมมติข้อมูลส่วนที่เหลือ ความสูง (ตั้งแต่ 24 ถึง 120 นิ้ว) มีผลเพียงต่อขนาดภาพประกอบ ส่วนขนาดคานทับหัวมาจากความกว้าง เครื่องคำนวณใช้แถวค่ากลางของตาราง IRC R602.7(1): คานทับหัวรองรับหลังคา เพดาน และพื้นหนึ่งชั้นที่ถ่ายน้ำหนักลงบนคานกลาง อาคารกว้าง 28 ฟุต (8.53 ม.) และมีน้ำหนักหิมะบนพื้นดินเท่ากับ 50 ปอนด์ (23 กก.) ต่อตารางฟุต

กรณีนี้ไม่ใช่กรณีที่มีภาระเบาที่สุดตามตาราง และไม่ใช่กรณีที่หนักที่สุด บ้านสองชั้นบนฐานอาคารกว้าง 36 ฟุต ในพื้นที่ที่มีหิมะตกหนักต้องใช้คานทับหัวใหญ่กว่าที่เครื่องคำนวณแสดง ส่วนบ้านชั้นเดียวบนฐานอาคารกว้าง 20 ฟุต ซึ่งมีน้ำหนักหิมะ 30 psf สามารถใช้คานทับหัวที่เล็กกว่าได้ ผู้ก่อสร้างควรตรวจสอบแถวที่ตรงกับกรณีจริงในตารางกับหน่วยงานอาคารในพื้นที่หรือวิศวกรโครงสร้างก่อนทำโครง

ภายใต้สมมติฐานนี้ เครื่องคำนวณจะไล่พิจารณาชิ้นส่วนตามตารางจากขนาดเล็กสุดขึ้นไป (ไม้ประกบสองชั้น 2x4 ถึง 2x12 จากนั้นเป็นไม้ประกบสามชั้น แล้วจึงเป็นไม้ประกบสี่ชั้น) และแสดงรายการแรกที่มีช่วงพาดที่อนุญาตไม่น้อยกว่าความกว้างของช่องเปิด

ตารางขนาดคานทับหัวประตู

ช่วงพาดด้านล่างเป็นค่าตามตารางสำหรับภาระตามสมมติฐานที่อธิบายไว้ข้างต้น เครื่องมือนี้รับค่าความกว้างตั้งแต่ 12 ถึง 144 นิ้ว (366 ซม.)

สำหรับผนังที่ไม่รับน้ำหนัก เครื่องคำนวณจะแสดง "แบบเดี่ยววางราบ 2x4" สำหรับความกว้างไม่เกิน 96 นิ้ว (244 ซม.) หากกว้างกว่า 96 นิ้ว (244 ซม.) จะกลับไปใช้ตารางเดียวกัน เนื่องจากข้ออนุญาตสำหรับ 2x4 วางราบครอบคลุมเฉพาะช่องเปิดที่กว้างไม่เกิน 8 ฟุต (2.4 ม.)

ช่องเปิดที่กว้างเกินช่วงพาดของ 2x12 แบบสี่ชั้นต้องใช้คานที่ออกแบบทางวิศวกรรม เช่น ไม้วีเนียร์ลามิเนต (LVL) ไม้ลามิเนตติดกาว หรือเหล็ก ซึ่งวิศวกรเป็นผู้กำหนดขนาด

ตัวอย่างพร้อมวิธีทำ

ตัวอย่าง: ช่องเปิดรับน้ำหนักกว้าง 60 นิ้ว คานแบบคู่ 2x4 มีช่วงพาด 2'-5" (29 นิ้ว) ซึ่งสั้นเกินไป คานแบบคู่ 2x6 มีช่วงพาด 3'-7" (43 นิ้ว) ก็ยังสั้นเกินไป คานแบบคู่ 2x8 มีช่วงพาด 4'-6" (54 นิ้ว) สั้นอยู่ 6 นิ้ว ส่วนคานแบบคู่ 2x10 มีช่วงพาด 5'-6" (66 นิ้ว) ซึ่งครอบคลุม 60 นิ้ว (150 ซม.) ดังนั้นเครื่องคำนวณจึงแสดง "แบบคู่ 2x10"

คำถามที่พบบ่อย

ประตูกว้าง 32 นิ้ว ต้องใช้คานทับหัวขนาดใด?

ในผนังที่ไม่รับน้ำหนัก คานแบบเดี่ยววางราบ 2x4 เพียงพอสำหรับประตูทุกบานที่กว้างไม่เกิน 8 ฟุต (2.4 ม.) รวมถึงประตูขนาด 32 นิ้ว ในผนังรับน้ำหนัก ช่องเปิดขนาด 32 นิ้ว อยู่ในช่วง 30 ถึง 43 นิ้ว ดังนั้นเครื่องคำนวณจึงแสดงคานแบบคู่ 2x6

ช่องเปิดที่กว้างที่สุดซึ่งคานแบบคู่ 2x8 สามารถพาดได้คือเท่าใด?

ภายใต้ภาระตามสมมติฐานของเครื่องคำนวณนี้ คือ 4 ฟุต 6 นิ้ว (54 นิ้ว) คานชนิดเดียวกันนี้รองรับได้ถึง 6 ฟุต 10 นิ้ว (2.08 ม.) ภายใต้แถวที่มีภาระเบาที่สุดในตาราง ซึ่งคานทับหัวรับเฉพาะหลังคาและเพดานของอาคารกว้าง 20 ฟุต และมีน้ำหนักหิมะ 30 psf ช่วงพาดขึ้นอยู่กับภาระ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับไม้เพียงอย่างเดียว

ผนังรับน้ำหนักจำเป็นต้องใช้คานทับหัวแบบคู่เสมอหรือไม่?

ใช่ ตาราง IRC R602.7(1) เริ่มจากไม้ประกบสองชั้น และเครื่องคำนวณจะเพิ่มเป็นไม้ประกบสามชั้นแล้วจึงสี่ชั้นเมื่อช่องเปิดกว้างขึ้น ช่องเปิดที่กว้างเกินกว่าที่คาน 2x12 แบบประกบสี่ชั้นจะรับได้ ต้องใช้คานที่ออกแบบทางวิศวกรรมแทนไม้แปรรูปตามขนาดมาตรฐาน

จะทราบได้อย่างไรว่าผนังเป็นผนังรับน้ำหนัก?

โดยทั่วไปผนังจะเป็นผนังรับน้ำหนักหากวางตั้งฉากกับตงพื้นหรือตงเพดานที่อยู่เหนือขึ้นไป อยู่ตรงใต้คานหรือผนังอีกชั้นหนึ่งโดยตรง หรือเป็นผนังภายนอก หากไม่แน่ใจ ควรปรึกษาวิศวกรโครงสร้างหรือผู้ตรวจสอบอาคารก่อนตัดเจาะผนัง

ทำไมประตูในผนังไม่รับน้ำหนักที่กว้างไม่เกิน 8 ฟุต จึงใช้ 2x4 แบบเดี่ยววางราบเป็นคานทับหัวได้?

คานนี้แทบไม่ต้องรับน้ำหนักอื่นนอกจากน้ำหนักของตัวเองและวัสดุผนังที่อยู่เหนือตัวคานโดยตรง IRC R602.7.3 อนุญาตให้ใช้ 2x4 ชิ้นเดียววางราบสำหรับช่องเปิดกว้างไม่เกิน 96 นิ้ว (244 ซม.) ในผนังที่ไม่รับน้ำหนัก

เครื่องคำนวณนี้คำนึงถึงน้ำหนักหิมะและความกว้างอาคารหรือไม่?

ไม่ได้ใช้เป็นข้อมูลนำเข้า เครื่องคำนวณใช้แถวเดียวตามตารางเสมอ ได้แก่ หลังคา เพดาน และพื้นหนึ่งชั้นที่ถ่ายน้ำหนักลงบนคานกลาง อาคารกว้าง 28 ฟุต และน้ำหนักหิมะบนพื้นดิน 50 ปอนด์ (23 กก.) ต่อตารางฟุต หากมีชั้นเพิ่มเติมเหนือคานทับหัว อาคารกว้างขึ้น หรือมีน้ำหนักหิมะมากขึ้น ล้วนต้องใช้คานทับหัวที่ใหญ่กว่าที่เครื่องมือแสดง

เอกสารอ้างอิง

1. สภารหัสสากล. ประมวลกฎหมายที่อยู่อาศัยสากล ตาราง R602.7(1) "ช่วงพาดคานหลักและช่วงพาดคานทับหัวสำหรับผนังภายนอกรับน้ำหนัก" และข้อ R602.7.3
2. กระทรวงพาณิชย์สหรัฐอเมริกา. มาตรฐานผลิตภัณฑ์โดยสมัครใจ PS 20-20 มาตรฐานไม้เนื้ออ่อนอเมริกัน (ขนาดไม้แปรรูปไสแต่ง)
3. สภาไม้แห่งอเมริกา. ข้อกำหนดการออกแบบแห่งชาติ (NDS) สำหรับงานก่อสร้างไม้