เครื่องคำนวณเหล็กเสริม - ประมาณการค่าใช้จ่ายและปริมาณการเสริมคอนกรีต

เครื่องคำนวณเหล็กเสริมคืออะไร?

เครื่องคำนวณเหล็กเสริมใช้คำนวณว่าพื้นคอนกรีตหรือฐานรากต้องใช้เหล็กเสริมกี่เส้น รวมถึงความยาวรวม น้ำหนัก และค่าวัสดุทั้งหมด เหล็กเสริม (ย่อมาจากเหล็กเส้นเสริมแรง) คือเหล็กที่ฝังอยู่ในคอนกรีตเพื่อรับแรงดึง คอนกรีตรับแรงอัดได้ดีแต่รับแรงดึงได้ต่ำ ผู้ก่อสร้างจึงจัดเรียงเหล็กเป็นโครงตาข่ายเพื่อป้องกันไม่ให้คอนกรีตแตกร้าวและแยกออกจากกันเมื่อรับน้ำหนัก

ป้อนความยาวและความกว้างของพื้น เลือกขนาดเหล็กเสริม แล้วเครื่องคำนวณจะแสดงจำนวนเหล็ก ความยาวรวม น้ำหนักรวม และค่าใช้จ่ายรวม โดยสมมติให้เป็นตะแกรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าแบบง่าย มีเหล็กวางทั้งสองทิศทางและเว้นระยะคงที่

วิธีคำนวณจำนวนเหล็กเสริม

เหล็กจะวางเป็นตะแกรง โดยชุดหนึ่งวางตามแนวยาว อีกชุดวางตามแนวกว้าง การคำนวณแต่ละทิศทางใช้วิธีเดียวกัน

$n = \left\lfloor \frac{x}{s} \right\rfloor + 1$

โดยที่ n คือจำนวนเหล็กเส้นในทิศทางหนึ่ง x คือมิติของแผ่นพื้นในแนวขวางทิศทางนั้น และ s คือระยะห่างระหว่างเหล็กเส้น

ขั้นแรกให้แปลงมิติเป็นเซนติเมตร ผลลัพธ์จะถูกปัด ลง เป็นจำนวนช่วงห่างเต็มจำนวน จากนั้นบวก 1 เพื่อเพิ่มเหล็กอีกหนึ่งเส้นที่จุดเริ่มต้นของแถว

ตัวอย่าง: ความกว้าง 8 เมตร ที่ใช้เหล็กเสริม #4 และเว้นระยะ 25 ซม.

• 8 ม. = 800 ซม.
• 800 ÷ 25 = 32 (เป็นจำนวนเต็มอยู่แล้ว)
• 32 + 1 = เหล็ก 33 เส้น

หากผลหารไม่ลงตัว ให้ตัดเศษทิ้ง ไม่ใช่ปัดขึ้น สำหรับความยาว 10 เมตร ที่ระยะห่าง 25 ซม. เท่ากัน: 1000 ÷ 25 = 40 ดังนั้นผลลัพธ์คือ 40 + 1 = เหล็ก 41 เส้น

$N = a + b$

โดยที่ N คือจำนวนเหล็กเส้นทั้งหมด a คือจำนวนเหล็กเส้นที่วางตามแนวยาว และ b คือจำนวนเหล็กเส้นที่วางตามแนวกว้าง

สำหรับพื้นขนาด 10 ม. × 8 ม. ที่ใช้เหล็กเสริม #4: 41 เส้น (พาดตามแนวยาว) + 33 เส้น (พาดตามแนวกว้าง) = เหล็ก 74 เส้น ต้องนำจำนวนทั้งสองมาบวกกัน ไม่ใช่คูณกัน เพราะเหล็กแต่ละเส้นครอบคลุมเพียงทิศทางเดียวของตะแกรง

สูตรคำนวณความยาวรวมและน้ำหนักรวม

เมื่อทราบจำนวนเหล็กแล้ว ก็หาความยาวรวมได้โดยตรง:

$T = (L \times b) + (W \times a)$

โดยที่ T คือความยาวรวมของเหล็กเส้น L คือความยาวของแผ่นพื้น และ W คือความกว้างของแผ่นพื้น

เหล็ก 33 เส้นที่พาดตามแนวกว้างแต่ละเส้นมีความยาวเต็ม 10 ม. และเหล็ก 41 เส้นที่พาดตามแนวยาวแต่ละเส้นมีความกว้างเต็ม 8 ม.:

• 10 ม. × 33 = 330 ม.
• 8 ม. × 41 = 328 ม.
• รวม = 658 ม.

$M = T \times m$

โดยที่ M คือน้ำหนักรวม และ m คือน้ำหนักต่อเมตร

เหล็กแต่ละขนาดมีน้ำหนักต่อเมตรคงที่ เหล็ก #4 หนัก 0.994 กก. ต่อเมตร ดังนั้น:

• 658 ม. × 0.994 กก./m = 654.05 กก.

$C = M \times p$

โดยที่ C คือต้นทุนรวม และ p คือราคาต่อกิโลกรัม

ที่ราคา US$1.50 ต่อกิโลกรัม พื้นในตัวอย่างมีค่าใช้จ่าย:

• 654.05 กก. × US$1.50 = US$981.08

ตัวอย่างพร้อมวิธีทำ

ผู้รับเหมารายหนึ่งกำลังเทพื้นขนาด 10 ม. × 8 ม. และวางแผนใช้เหล็กเสริม #4 ในราคา US$1.50 ต่อกิโลกรัม

ตัวเลขเหล่านี้เป็นค่าต่ำสุดตามทฤษฎีสำหรับตะแกรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าแบบเรียบง่าย การสั่งซื้อจริงควรเผื่อวัสดุเพิ่มเติมสำหรับการต่อทาบและเศษวัสดุ ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป

ขนาดและระยะห่างของเหล็กเสริม

เหล็กเสริมแต่ละขนาดมีเส้นผ่านศูนย์กลางมาตรฐาน น้ำหนักต่อเมตร และระยะห่างที่ใช้โดยทั่วไป ตัวเลขในชื่อขนาดหมายถึงจำนวนหน่วยหนึ่งในแปดของนิ้ว เหล็ก #4 มีขนาด 4/8 นิ้ว (13 มม.) หรือ 1/2 นิ้ว (13 มม.) เมื่อวัดตามแนวเส้นผ่านศูนย์กลาง ป้ายในวงเล็บคือรหัสกำหนดขนาดเหล็กเส้นแบบเมตริกของ ASTM A615M ซึ่งหมายถึงเส้นผ่านศูนย์กลางระบุเป็นมิลลิเมตรที่ปัดเศษเป็นจำนวนเต็มใกล้เคียงที่สุด ไม่ใช่ขนาดเหล็กเส้นของ CSA แคนาดา เหล็ก CSA 10 M มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 11.3 มม. และหนัก 0.785 กก. ต่อเมตร ซึ่งหนักกว่าเหล็ก #3 ในตารางด้านล่าง

ระยะห่างที่แสดงเป็นค่าทั่วไป ไม่ใช่ค่าขั้นต่ำตามข้อกำหนด แบบของวิศวกรโครงสร้างต้องถือเป็นหลักเหนือค่าเริ่มต้นเหล่านี้เสมอ

สิ่งที่เครื่องคำนวณไม่รวมไว้

เครื่องคำนวณสมมติให้เป็นตะแกรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าแบบเรียบง่าย จึงไม่ได้เผื่อสิ่งต่อไปนี้ ซึ่งการสั่งซื้อจริงต้องนำมาพิจารณา:

• การต่อทาบเหล็ก เมื่อเหล็กสองเส้นซ้อนทับกันที่รอยต่อ โดยทั่วไปต้องให้มีระยะซ้อนทับประมาณ 40 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางเหล็ก สำหรับเหล็กเสริม #5 (15.9 มม.) จะเท่ากับประมาณ 64 ซม. ต่อรอยต่อ โดยทั่วไปอาจบวกเพิ่ม 10 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์จากความยาวที่คำนวณได้ เพื่อเผื่อการต่อทาบและเศษจากการตัด
• ค่าขั้นต่ำและค่าสูงสุดตามกฎหมายควบคุมอาคาร ข้อกำหนด เช่น International Building Code และ ACI 318 กำหนดข้อจำกัดด้านระยะห่างและระยะหุ้มคอนกรีต ซึ่งอาจแตกต่างจากค่าทั่วไปข้างต้น ควรตรวจสอบข้อกำหนดในพื้นที่หรือแบบของวิศวกรก่อนสั่งซื้อเสมอ
• รูปทรงที่ไม่ใช่สี่เหลี่ยมผืนผ้า สำหรับพื้นรูปตัว L หรือรูปทรงที่มีส่วนโค้ง ให้แบ่งเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า คำนวณแต่ละส่วนด้วยเครื่องคำนวณ แล้วนำผลลัพธ์มารวมกัน
• การปัดเศษเพื่อสั่งซื้อ เหล็กจำหน่ายเป็นเส้นเต็ม จึงต้องปัดจำนวนเส้น ไม่ใช่ใช้เศษส่วน ผู้รับเหมาหลายรายบวกเพิ่มอีก 5 เปอร์เซ็นต์เพื่อเผื่อเหล็กดัดและการสูญเสียที่หน้างาน

นอกเหนือจากตัวเหล็กเสริม

ค่าวัสดุจากเครื่องคำนวณเป็นเพียงส่วนหนึ่งของงบประมาณ โดยทั่วไปการติดตั้งเหล็กเสริมมีค่าแรงเพิ่มอีก US$0.30 ถึง US$0.60 ต่อกิโลกรัม ขึ้นอยู่กับขนาดเหล็ก การเข้าถึงพื้นที่ และความซับซ้อนของการจัดวาง ค่าใช้จ่ายรายการอื่นยังรวมถึงลวดผูกเหล็ก เก้าอี้รองเหล็กที่ทำจากพลาสติกหรือเหล็กเพื่อยกเหล็กเสริมให้พ้นจากแบบหล่อ และค่าจัดส่ง ซึ่งอาจอยู่ที่ US$150 ถึง US$500 ตามระยะทางและขนาดคำสั่งซื้อ

คำถามที่พบบ่อย

เครื่องคำนวณเหล็กเสริมแม่นยำเพียงใด ให้คำตอบที่แน่นอนสำหรับตะแกรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าแบบเรียบง่าย ความแม่นยำสำหรับงานจริงขึ้นอยู่กับว่าโครงการตรงตามสมมติฐานนี้มากเพียงใด ไม่ได้รวมรูปทรงซับซ้อน บริเวณที่มีการเสริมเหล็กแตกต่างกัน และการต่อทาบ ดังนั้นผู้รับเหมาส่วนใหญ่จึงบวก 10 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์จากผลลัพธ์เบื้องต้นก่อนสั่งซื้อ

ควรใช้เหล็กเสริมขนาดใดกับพื้นคอนกรีต ขึ้นอยู่กับความหนาพื้น น้ำหนักบรรทุกที่คาดไว้ และข้อกำหนดในพื้นที่ โดยทั่วไป พื้นบ้านที่บาง เช่น ลานบ้าน มักใช้เหล็ก #3 พื้นฐานรากบ้านมักใช้ #4 และพื้นอาคารพาณิชย์หรือคลังสินค้ามักต้องใช้ #5 หรือ #6 วิศวกรโครงสร้างหรือหน่วยงานควบคุมอาคารในพื้นที่ควรเป็นผู้ยืนยันข้อกำหนดจริง

เหตุใดจำนวนเหล็กเสริมรวมจึงนำสองทิศทางมาบวกกันแทนที่จะคูณกัน เหล็กแต่ละเส้นครอบคลุมเพียงทิศทางเดียวของตะแกรง เหล็กที่วางตามแนวยาวของพื้นไม่ได้เป็นเหล็กที่วางตามแนวกว้างด้วย การคูณจำนวนทั้งสองจะบอกจำนวนจุดตัดในตะแกรง ไม่ใช่จำนวนเหล็ก

ควรสั่งซื้อเหล็กเสริมเพิ่มเท่าใดสำหรับการต่อทาบและเศษวัสดุ โดยทั่วไปให้เผื่อ 10 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์จากยอดรวมที่คำนวณได้ เพื่อรองรับการต่อทาบ เศษจากการตัด และเหล็กที่เสียหายหรือตัดผิดขนาดบางส่วน สำหรับคำสั่งซื้อ 1,000 เมตร หมายถึงควรสั่งประมาณ 1,100 ถึง 1,150 เมตร

ตะแกรงเหล็กเชื่อมใช้แทนเหล็กเสริมได้หรือไม่ บางกรณีได้ ตะแกรงเหล็กเชื่อมเหมาะกับพื้นรับน้ำหนักเบาและการควบคุมรอยร้าว เช่น ทางเท้าหรือพื้นชั้นใต้ดิน แต่ไม่ใช่สิ่งทดแทนเหล็กเสริมโครงสร้างในพื้นหรือองค์ประกอบที่รับน้ำหนัก และการใช้แทนกันควรได้รับอนุมัติจากวิศวกรของโครงการ

ราคาเหล็กเสริมแตกต่างกันตามภูมิภาคหรือไม่ แตกต่างกัน ราคาของเหล็กขึ้นอยู่กับผลผลิตของโรงงาน ระยะทางขนส่ง และความต้องการในพื้นที่ การขอใบเสนอราคาจากผู้จำหน่ายมากกว่าหนึ่งรายเป็นประโยชน์ เพราะราคาอาจต่างกัน 10 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ระหว่างผู้จำหน่ายในพื้นที่เดียวกัน

เอกสารอ้างอิง

1. American Concrete Institute. ข้อกำหนดประมวลกฎหมายอาคารสำหรับคอนกรีตโครงสร้าง (ACI 318)
2. Concrete Reinforcing Steel Institute. คู่มือแนวปฏิบัติมาตรฐาน
3. International Code Council. ประมวลกฎหมายอาคารระหว่างประเทศ
4. ASTM International. ASTM A615/A615M: ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนเส้นข้ออ้อยและเหล็กเส้นกลมสำหรับเสริมแรงคอนกรีต