ทดสอบเสาเข็มรับแรงถอน (Uplift Test) คืออะไร?

การทดสอบเสาเข็มรับแรงถอน คือการให้แรงดึงขึ้นในแนวดิ่งที่หัวเสาเข็มเป็นขั้น ๆ แล้ววัดการยกตัวของหัวเสาเข็มในแต่ละขั้น ผลที่ได้คือกราฟแรงดึงกับการยกตัว ซึ่งบอกว่าเสาเข็มต้านแรงถอนได้เท่าไหร่ และเริ่มเลื่อนขึ้นที่แรงระดับใด

มาตรฐานที่ใช้อ้างอิงคือ ASTM D3689/D3689M-25 Standard Test Methods for Deep Foundation Elements Under Static Axial Tensile Load ซึ่งกำหนดวิธีติดตั้ง ขั้นการให้แรง เวลาค้างแต่ละขั้น การวัด และรูปแบบการรายงาน มาตรฐานนี้มีโครงสร้างคู่ขนานกับ ASTM D1143/D1143M-20e1 ที่ใช้ทดสอบแรงกด ต่างกันที่ทิศทางของแรง

คานปฏิกิริยาเหล็กพาดข้ามเสาเข็มทดสอบ ปลายทั้งสองข้างวางบนแท่นรองรับ สำหรับการทดสอบเสาเข็มรับแรงถอนที่หน้างาน
ระบบคานปฏิกิริยาสำหรับทดสอบแรงถอน แม่แรงดึงหัวเสาเข็มขึ้นโดยถ่ายแรงกดลงจุดรองรับสองข้างที่อยู่ห่างจากเสาเข็มทดสอบ (ภาพ: SPN Soil Engineering)

เมื่อเสาเข็มถูกดึง สิ่งที่ต้านมีเพียงแรงเสียดทานระหว่างผิวเสาเข็มกับดินบวกน้ำหนักตัวเสาเข็ม เพราะปลายเสาเข็มไม่มีแรงแบกทานช่วยเหมือนตอนถูกกด แผนภาพด้านล่างสรุปหลักการนี้ในภาพเดียว ช่องซ้ายคือเส้นทางของแรงจากแม่แรงลงแท่นรองรับสองข้าง ช่องขวาคือกราฟที่ใช้อ่านผล และแถบล่างเทียบกับ Pull-out Test ซึ่งเป็นหัวข้อถัดไป

หลักการทดสอบเสาเข็มรับแรงถอน (Uplift Test) เส้นทางของแรงจากแม่แรงลงจุดรองรับ แรงเสียดทานผิวที่ต้านการถอน กราฟแรงดึงกับการยกตัวเชิงหลักการ และความต่างจาก Pull-out Test ของพุกเคมี แผนภาพสองช่องและแถบล่าง ช่องซ้ายเป็นรูปตัดด้านข้างของระบบทดสอบแรงถอน แม่แรงไฮดรอลิกตั้งบนแผ่นรองเหนือคานปฏิกิริยาคานคู่ เหล็กดึงที่ต่อกับหัวเสาเข็มทดสอบลอดช่องกลางคานและรูกลางแม่แรงขึ้นไปยึดด้วยน็อตบนแผ่นเหล็กด้านบน เมื่อแม่แรงดันแผ่นเหล็กขึ้น เสาเข็มถูกดึงขึ้นด้วยแรง P ส่วนคานถ่ายแรงกดลงแท่นรองรับสองข้างซึ่งเป็นกองไม้หมอนหรือแท่นคอนกรีต แรงกดลงดินใต้แท่นรองรับแสดงเป็นกระเปาะเส้นประที่ต้องไม่ไปถึงดินรอบเสาเข็มทดสอบ จึงต้องวางแท่นรองรับให้ห่างจากเสาเข็มทดสอบพอ คานอ้างอิงสีน้ำเงินตั้งบนหมุดของตัวเองแยกอิสระจากระบบให้แรง มีมาตรวัดการยกตัวแตะแผ่นยึดที่หัวเสาเข็ม ในดิน ลูกศรสีเขียวที่ผิวเสาเข็มชี้ลงแทนแรงเสียดทานผิวที่ต้านการถอน รวมกับน้ำหนักตัวเสาเข็ม W ส่วนปลายเสาเข็มในชั้นทรายแน่นมีเครื่องหมายกากบาทสีแดง หมายถึงไม่มีแรงแบกทานที่ปลายเมื่อถูกดึง ช่องขวาเป็นกราฟแรงดึงกับการยกตัวตัวอย่างเชิงหลักการด้วยค่าสมมติ เส้นทึบสีน้ำเงินคือการเพิ่มแรงเป็นขั้นของเสาเข็มที่ผ่านเกณฑ์ ขึ้นไปถึงแรงทดสอบสูงสุดโดยยกตัวรวมต่ำกว่าเส้นเกณฑ์ในสเปก เส้นประสีส้มคือการปลดแรงกลับมาเหลือการยกตัวค้าง เส้นประสีแดงคือเสาเข็มที่กราฟหักมุมพุ่งขึ้นชันก่อนถึงแรงทดสอบสูงสุด แปลว่าเสาเข็มเริ่มเลื่อนขึ้นทั้งต้น ใต้กราฟสรุปสิ่งที่ต้องอ่านสามข้อ คือ ยกตัวรวมที่แรงสูงสุดไม่เกินเกณฑ์ในสเปก ยกตัวค้างหลังปลดแรงอยู่ในเกณฑ์ และกราฟไม่หักมุมก่อนถึงแรงสูงสุด แถบล่างเทียบ Uplift หรือ Tension Test ที่ทดสอบเสาเข็มทั้งต้นในดินตาม ASTM D3689/D3689M-25 แรงระดับหลักสิบถึงหลายร้อยตัน กับ Pull-out Test ที่ทดสอบพุกเคมีหรือสตัดเกลียวในคอนกรีตตาม ASTM E488 แรงระดับหลักกิโลกรัมถึงหลักตัน ซึ่งเป็นการทดสอบคนละงาน หลักการ Uplift Test: เส้นทางแรง · แรงที่ต้าน · อ่านกราฟ แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน 1 เส้นทางของแรงขณะดึงเสาเข็มขึ้น แม่แรงดึงขึ้น → คานถ่ายแรงกดลงแท่นรองรับ 2 ข้าง แรงกดลง แรงกดลง W แรงดึง P แม่แรงไฮดรอลิก ดันแผ่นเหล็กบนขึ้น คานปฏิกิริยา (คานคู่) เหล็กดึง + น็อตยึด ต่อหัวเข็ม ลอดช่องกลางคาน แท่นรองรับ ไม้หมอน/แท่นคอนกรีต คานอ้างอิงอิสระ + มาตรวัดการยกตัว ระยะห่างพอ แรงเสียดทานผิว ชี้ลง = ต้านการถอน น้ำหนักตัวเข็ม (W) ช่วยต้านอีกส่วน ไม่มีแรงแบกทานที่ปลาย ชั้นทรายแน่น 2 กราฟแรงดึง–การยกตัว ตัวอย่างเชิงหลักการ · ค่าสมมติ แรงดึง → การยกตัว → เกณฑ์ในสเปก แรงทดสอบสูงสุด 1 2 3 กราฟหักมุม เลื่อนขึ้นทั้งต้น เพิ่มแรง ปลดแรง เข็มเลื่อนขึ้น อ่านผล 3 ข้อ 1 ยกตัวรวมที่แรงสูงสุด ≤ เกณฑ์ในสเปก 2 ยกตัวค้างหลังปลดแรง อยู่ในเกณฑ์ 3 กราฟไม่หักมุมก่อนถึงแรงสูงสุด ตัวเลขเกณฑ์ให้ดูจากสเปกของโครงการ Uplift / Tension Test เสาเข็มทั้งต้นในดิน · ต้านด้วยแรงเสียดทานผิว ASTM D3689/D3689M-25 · หลักสิบ–หลายร้อยตัน ≠ Pull-out Test พุกเคมี/สตัดเกลียวในคอนกรีต · แรงยึดเหนี่ยว ASTM E488 · หลักกิโลกรัม–หลักตัน
หลักการ Uplift Test — ซ้าย: แม่แรงดึงเสาเข็มขึ้น คานปฏิกิริยาถ่ายแรงกดลงแท่นรองรับสองข้างที่ต้องอยู่ห่างจากเสาเข็มทดสอบพอ ดินต้านด้วยแรงเสียดทานผิว (ลูกศรชี้ลง) บวกน้ำหนักตัวเสาเข็ม โดยไม่มีแรงแบกทานที่ปลาย · ขวา: กราฟแรงดึง–การยกตัวและสิ่งที่ต้องอ่าน 3 ข้อ เป็นตัวอย่างเชิงหลักการด้วยค่าสมมติ ไม่ใช่ผลทดสอบจริง · ล่าง: Uplift Test (ASTM D3689/D3689M-25) กับ Pull-out Test ของพุกเคมี (ASTM E488) เป็นการทดสอบคนละงาน

Uplift Test ต่างจาก Pull-out Test ยังไง?

Uplift Test ทดสอบเสาเข็มทั้งต้นที่ฝังในดิน ส่วน Pull-out Test ทดสอบพุกเคมีหรือสตัดเกลียวที่ฝังในคอนกรีต สองคำนี้ถูกใช้สลับกันบ่อยจนเข้าใจผิด แต่เป็นการทดสอบคนละงาน คนละมาตรฐาน และคนละเครื่องมือ

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

ตารางที่ 1 — Uplift Test ของเสาเข็ม เทียบกับ Pull-out Test ของพุกเคมี
หัวข้อUplift / Tension Test (เสาเข็ม)Pull-out Test (พุกเคมี/สตัดเกลียว)
ทดสอบอะไรเสาเข็มทั้งต้นที่ฝังอยู่ในดินพุกเคมีหรือสตัดเกลียวที่ฝังในเนื้อคอนกรีต
อะไรต้านแรงแรงเสียดทานระหว่างผิวเสาเข็มกับดิน บวกน้ำหนักตัวเสาเข็มแรงยึดเหนี่ยวระหว่างเคมีภัณฑ์กับเนื้อคอนกรีตและก้านเหล็ก
มาตรฐานASTM D3689/D3689M-25ASTM E488
ระดับแรงหลักสิบถึงหลายร้อยตันหลักกิโลกรัมถึงหลักตัน
ระบบให้แรงแม่แรงไฮดรอลิกบนคานปฏิกิริยาที่วางบนจุดรองรับสองข้างชุดดึงแบบพกพาที่วางบนผิวคอนกรีตโดยตรง
ใช้ตอบคำถามฐานรากต้านแรงยกจากลม แรงลอยตัว หรือโมเมนต์ได้ไหมจุดยึดที่ติดตั้งไว้รับแรงดึงตามที่ออกแบบได้ไหม

สรุปสั้น ๆ คือถ้ากำลังหาการทดสอบว่าเสาเข็มถูกดึงขึ้นได้ไหม บทความนี้คือเรื่องที่ต้องอ่าน แต่ถ้ากำลังหาการทดสอบพุกเคมีหรือสตัดเกลียวที่ฝังในคอนกรีต ให้อ่านที่ Pull-Out Test คู่มือทดสอบแรงดึงถอนพุกเคมีและสตัดเกลียว ตาม ASTM E488 แทน

งานแบบไหนต้องทดสอบเสาเข็มรับแรงถอน?

งานที่ต้องทดสอบแรงถอนคือโครงสร้างที่เสาเข็มถูกดึงขึ้นในบางสภาวะการใช้งาน แทนที่จะถูกกดลงอย่างเดียว สาเหตุหลักคือแรงลมยก แรงลอยตัวจากน้ำใต้ดิน และโมเมนต์ที่ทำให้เสาเข็มด้านหนึ่งของฐานรากรับแรงดึง

  • โครงการโซลาร์ฟาร์ม — แรงลมใต้แผงยกโครงสร้างขึ้น ในขณะที่น้ำหนักตัวโครงสร้างเบามาก แรงถอนจึงมักเป็นตัวคุมการออกแบบ อ่านชุดการทดสอบทั้งโครงการที่ โครงการโซลาร์ฟาร์มต้องทดสอบเสาเข็มอะไรบ้าง
  • เสาส่งไฟฟ้าแรงสูงและเสาสื่อสาร — โมเมนต์จากแรงลมทำให้ขาฐานด้านหนึ่งถูกกด อีกด้านหนึ่งถูกดึงขึ้น
  • ป้ายโฆษณาขนาดใหญ่ — กลไกเดียวกับเสาส่ง พื้นที่รับลมกว้างแต่น้ำหนักตัวน้อย
  • ชั้นใต้ดินและสระว่ายน้ำที่ต้านแรงลอยตัว — เมื่อระดับน้ำใต้ดินสูง แรงดันน้ำดันโครงสร้างขึ้น เสาเข็มทำหน้าที่ยึดโครงสร้างไว้กับดิน
  • อาคารสูงที่ต้านโมเมนต์จากแรงลมหรือแผ่นดินไหว — เสาเข็มริมนอกของกลุ่มอาจกลายเป็นเสาเข็มรับแรงดึงเมื่อโมเมนต์ทำงานเต็มที่
  • โครงสร้างยึดรั้ง (anchor pile) ของงานเขื่อนและงานริมน้ำ

ติดตั้งชุดทดสอบแรงถอนอย่างไร?

ชุดทดสอบแรงถอนมี 3 ส่วน คือ ระบบให้แรง (แม่แรงไฮดรอลิกกับเหล็กดึง) ระบบต้านแรง (คานปฏิกิริยาบนจุดรองรับสองข้าง) และระบบวัด (มาตรวัดบนคานอ้างอิงอิสระ) องค์ประกอบคล้ายการทดสอบแรงกดแต่กลับทิศทาง แรงกดใช้น้ำหนักถ่วงหรือเสาเข็มข้างเคียงเป็นตัวต้าน ส่วนแรงถอนต้องมีคานปฏิกิริยาพาดข้ามเสาเข็มทดสอบแล้วถ่ายแรงลงจุดรองรับสองข้าง

แผนภาพระบบทดสอบเสาเข็มรับแรงถอน ภาพบนแสดงคานอ้างอิงเส้นสีแดงที่วางบนแท่นแยกอิสระ ภาพล่างแสดงคานปฏิกิริยาหลัก แท่นรองรับสองข้าง แม่แรงไฮดรอลิก และเหล็กดึงที่ต่อกับหัวเสาเข็มทดสอบ
แผนภาพองค์ประกอบของระบบทดสอบแรงถอน — ภาพล่างคือคานปฏิกิริยาหลัก (Main Beam) ที่ถ่ายแรงลงแท่นรองรับ (Supporting Beam) สองข้าง โดยแม่แรงไฮดรอลิก (Hydraulic Jack) ดึงเหล็กที่ต่อกับหัวเสาเข็มทดสอบ (TP) ขึ้น ส่วนภาพบนคือคานอ้างอิง (เส้นสีแดง) สำหรับติดตั้งมาตรวัดการยกตัว ซึ่งวางบนแท่นที่แยกอิสระจากระบบให้แรง (ภาพ: SPN Soil Engineering)

1. คานปฏิกิริยาและจุดรองรับ

คานเหล็กพาดข้ามหัวเสาเข็มทดสอบ ปลายทั้งสองข้างวางบนจุดรองรับ ซึ่งอาจเป็นเสาเข็มข้างเคียง แท่นคอนกรีต หรือฐานรองรับที่จัดเตรียมไว้ ระยะจากจุดรองรับถึงเสาเข็มทดสอบต้องมากพอ ถ้าใกล้เกินไป แรงกดของจุดรองรับจะอัดดินรอบเสาเข็มทดสอบจนแรงเสียดทานเพิ่มขึ้นเทียม ๆ ค่าที่วัดได้จะสูงกว่าความจริง ระยะที่ใช้ให้เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานและแผนทดสอบของโครงการ

2. จุดต่อที่หัวเสาเข็ม

จุดนี้คือจุดอ่อนที่สุดของการทดสอบแรงถอน เพราะต้องส่งแรงดึงจากแม่แรงเข้าไปในเสาเข็มโดยตรง สำหรับเสาเข็มคอนกรีตต้องใช้เหล็กเสริมที่ยื่นจากหัวเสาเข็มหรือระบบยึดที่ออกแบบเฉพาะ ถ้าจุดต่อรับแรงไม่ไหว จะเกิดการวิบัติที่หัวเสาเข็มก่อนที่ดินจะแสดงกำลังจริง ผลที่ได้จะต่ำกว่าความจริงและใช้ประเมินไม่ได้ ดูหลักการเตรียมหัวเสาเข็มเพิ่มเติมได้ที่ การเตรียมหัวเสาเข็มก่อนทดสอบ

3. ระบบวัดการยกตัว

มาตรวัดการเคลื่อนตัวติดตั้งที่หัวเสาเข็ม ยึดกับคานอ้างอิงที่แยกอิสระจากทั้งคานปฏิกิริยาและจุดรองรับ ถ้าคานอ้างอิงไปพาดบนสิ่งที่ขยับตามระบบให้แรง ค่าที่อ่านได้จะผิดทันที

มาตรวัดการเคลื่อนตัวติดตั้งบนคานอ้างอิงที่หัวเสาเข็ม สำหรับวัดการยกตัวระหว่างการทดสอบแรงถอน
มาตรวัดการยกตัวต้องยึดกับคานอ้างอิงที่แยกอิสระจากทั้งคานปฏิกิริยาและจุดรองรับ มิฉะนั้นค่าที่อ่านได้จะคลาดเคลื่อน (ภาพ: SPN Soil Engineering)

เมื่อประกอบทั้งสามส่วนเข้าด้วยกัน หน้างานจริงจะมีลักษณะตามแบบจำลอง 3 มิติด้านล่าง ร่องดินด้านหน้าขุดไว้ในภาพเพื่อให้เห็นเสาเข็มและแรงเสียดทานผิวเท่านั้น กรอบขวาเรียงลำดับการทดสอบหนึ่งต้น ตั้งแต่เตรียมจุดต่อหัวเสาเข็มจนถึงอ่านกราฟ พร้อมสรุปงานที่มักต้องทดสอบแรงถอน

แบบจำลอง 3 มิติ ชุดทดสอบเสาเข็มรับแรงถอน (Uplift Test) ที่หน้างาน คานปฏิกิริยาบนแท่นรองรับสองข้าง แม่แรงดึงเหล็กที่ต่อกับหัวเสาเข็ม คานอ้างอิงอิสระพร้อมมาตรวัด และดินที่ตัดให้เห็นแรงเสียดทานผิวต้านการถอน ภาพสามมิติเชิงแนวคิดของก้อนดินที่ขุดร่องด้านหน้าให้เห็นหน้าเสาเข็มทดสอบตลอดความยาว ชั้นบนเป็นดินเหนียว ชั้นล่างเป็นทรายซึ่งเป็นที่อยู่ของปลายเสาเข็ม บนผิวดินมีแท่นรองรับไม้หมอนวางไขว้สองกองอยู่ห่างจากเสาเข็มทดสอบซ้ายและขวา คานปฏิกิริยาเหล็กคู่พาดบนแท่นรองรับผ่านเหนือหัวเสาเข็ม บนคานมีแผ่นรอง แม่แรงไฮดรอลิก และแผ่นเหล็กบน เหล็กดึงสองเส้นต่อจากหัวเสาเข็มลอดช่องกลางคานคู่ขึ้นไปยึดน็อตบนแผ่นเหล็กบน ลูกศรสีส้มชี้ขึ้นแทนแรงดึง ด้านหน้ามีคานอ้างอิงสีน้ำเงินตั้งบนหมุดของตัวเองแยกจากคานและแท่นรองรับ ยื่นแขนไปยังมาตรวัดสองตัวที่หัวเสาเข็ม ด้านหน้าซ้ายมีปั๊มไฮดรอลิกพร้อมเกจแรงดันต่อสายไปยังแม่แรง ที่ผนังร่องดิน ลูกศรสีเขียวสองข้างเสาเข็มชี้ลงแทนแรงเสียดทานผิวที่ต้านการถอน และใต้ปลายเสาเข็มมีกากบาทสีแดงหมายถึงไม่มีแรงแบกทานที่ปลายขณะถูกดึง ตัวอักษร A ถึง G อธิบายชิ้นส่วนไว้ใต้ภาพ กรอบด้านขวาเรียงลำดับการทดสอบหกขั้น คือ เตรียมจุดต่อหัวเสาเข็ม ตั้งคานปฏิกิริยาบนแท่นรองรับที่ห่างพอ ติดตั้งแม่แรงและเหล็กดึง ติดตั้งคานอ้างอิงอิสระและมาตรวัด ให้แรงดึงเป็นขั้นและค้างตามสเปกแล้วปลดแรง และอ่านกราฟแรงดึงกับการยกตัวเทียบเกณฑ์ในสเปก ส่วนล่างของกรอบสรุปงานที่มักต้องทดสอบแรงถอน ได้แก่ โซลาร์ฟาร์ม เสาส่งไฟฟ้าและเสาสื่อสาร ป้ายโฆษณาขนาดใหญ่ ชั้นใต้ดินและสระว่ายน้ำที่ต้านแรงลอยตัว อาคารสูงที่ต้านโมเมนต์ และเสาเข็มยึดรั้งงานเขื่อนและงานริมน้ำ โดยจะทดสอบหรือไม่ให้วิศวกรผู้ออกแบบเป็นผู้กำหนด แบบจำลอง 3 มิติ (3D): ชุดทดสอบแรงถอนที่หน้างาน แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน A B C D E F G แรงดึง ดินเหนียว ชั้นทราย ไม่มีแรงแบกทานที่ปลาย A คานปฏิกิริยา (คานเหล็กคู่) B แท่นรองรับ 2 ข้าง (ไม้หมอน) C แม่แรงไฮดรอลิก + แผ่นเหล็กบน D เหล็กดึง + น็อต (ต่อลงหัวเข็ม) E คานอ้างอิงอิสระ + มาตรวัด F ปั๊มไฮดรอลิก + เกจแรงดัน G เสาเข็มทดสอบ (ขุดร่องให้เห็น) แรงเสียดทานผิว (ชี้ลง) ลำดับการทดสอบ 1 ต้น 1 เตรียมจุดต่อหัวเข็ม เหล็กเสริมยื่น หรือระบบยึดเฉพาะ 2 ตั้งคานปฏิกิริยา บนแท่นรองรับที่ห่างจากเข็มพอ 3 ติดตั้งแม่แรง + เหล็กดึง ดึงหัวเข็มขึ้นในแนวดิ่ง 4 คานอ้างอิงอิสระ + มาตรวัด ไม่แตะคานหรือแท่นรองรับ 5 ให้แรงดึงเป็นขั้น → ปลดแรง ค้างตามสเปก · บันทึกการยกตัว 6 อ่านกราฟ → รายงาน เทียบเกณฑ์การยกตัวในสเปก ใช้กับงานแบบไหน โซลาร์ฟาร์ม · แรงลมยกแผง เสาส่งไฟฟ้า/เสาสื่อสาร · โมเมนต์ลม ป้ายโฆษณาขนาดใหญ่ · รับลมมาก ชั้นใต้ดิน/สระว่ายน้ำ · แรงลอยตัว อาคารสูง · โมเมนต์ลม/แผ่นดินไหว Anchor pile · เขื่อน/ริมน้ำ ทดสอบหรือไม่ → วิศวกรผู้ออกแบบกำหนด
แบบจำลอง 3 มิติของชุดทดสอบแรงถอนที่หน้างาน — คานปฏิกิริยาเหล็กคู่ (A) พาดบนแท่นรองรับไม้หมอนสองข้าง (B) แม่แรงไฮดรอลิก (C) ดึงเหล็กที่ต่อลงหัวเสาเข็ม (D) คานอ้างอิงอิสระพร้อมมาตรวัด (E) ปั๊มไฮดรอลิก (F) และเสาเข็มทดสอบ (G) ที่ขุดร่องให้เห็นแรงเสียดทานผิวต้านการถอน กรอบขวาคือลำดับการทดสอบหนึ่งต้นและงานที่มักต้องทดสอบแรงถอน — ภาพเชิงแนวคิด ไม่ตามมาตราส่วน ขนาดชิ้นส่วนและระยะจริงเป็นไปตามแผนทดสอบของแต่ละโครงการ

เสาเข็มรับแรงอัดกับรับแรงถอน ต่างกันตรงไหน?

เสาเข็มรับแรงอัดใช้ทั้งแรงเสียดทานรอบผิวและแรงแบกทานที่ปลาย ส่วนเสาเข็มรับแรงถอนเหลือเพียงแรงเสียดทานรอบผิวบวกน้ำหนักตัวเสาเข็ม ผลทดสอบสองแบบจึงใช้แทนกันไม่ได้

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

ตารางที่ 2 — เสาเข็มรับแรงอัด เทียบกับเสาเข็มรับแรงถอน
หัวข้อรับแรงอัด (Compression)รับแรงถอน (Tension / Uplift)
กลไกที่ต้านแรงแรงเสียดทานรอบผิว + แรงแบกทานที่ปลายเสาเข็มแรงเสียดทานรอบผิว + น้ำหนักตัวเสาเข็ม (ไม่มีแรงแบกทานที่ปลาย)
ผลของหน่วยแรงในดินการกดทำให้ดินรอบเสาเข็มถูกอัดแน่นขึ้นการดึงทำให้หน่วยแรงในดินรอบเสาเข็มลดลง แรงเสียดทานจึงต่ำลงตาม
รูปแบบการวิบัติที่ต้องระวังปลายเสาเข็มจมลงในดิน หรือเสาเข็มแตกจากแรงอัดเสาเข็มเลื่อนขึ้นทั้งต้น รอยต่อเสาเข็มขาด หรือคอนกรีตหัวเสาเข็มแตกที่จุดต่อ
ค่าที่มักได้เมื่อเทียบกันสูงกว่าต่ำกว่าอย่างชัดเจน โดยเฉพาะเสาเข็มที่พึ่งแรงแบกทานปลายเป็นหลัก
มาตรฐานASTM D1143/D1143M-20e1ASTM D3689/D3689M-25

รายละเอียดของการทดสอบแรงกดและวิธีอ่านกราฟ อ่านได้ที่ Static Pile Load Test การทดสอบกำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มแบบสถิต ส่วนภาพรวมของทุกวิธีทดสอบเสาเข็มดูได้ที่ ทดสอบเสาเข็ม มีกี่แบบ

ทำไมกำลังรับแรงถอนถึงต่ำกว่ากำลังรับแรงอัด?

กำลังรับแรงถอนต่ำกว่ากำลังรับแรงอัดด้วยเหตุผลหลักสองข้อ คือแรงแบกทานที่ปลายหายไป และแรงเสียดทานขณะดึงต่ำกว่าขณะกด

ข้อแรก แรงแบกทานที่ปลายหายไปทั้งหมด เมื่อเสาเข็มถูกกด ดินใต้ปลายเสาเข็มช่วยรับแรงร่วมกับแรงเสียดทานรอบผิว แต่เมื่อเสาเข็มถูกดึงขึ้น ปลายเสาเข็มลอยออกจากดิน ส่วนที่เคยช่วยรับแรงหายไป เหลือแค่แรงเสียดทานรอบผิวบวกน้ำหนักตัวเสาเข็มเท่านั้น เสาเข็มที่ออกแบบให้พึ่งแรงแบกทานปลายเป็นหลัก เช่น เสาเข็มที่ปลายฝังในชั้นทรายแน่นหรือชั้นหิน จะเห็นความต่างนี้ชัดที่สุด

ข้อสอง แรงเสียดทานขณะดึงต่ำกว่าขณะกด แรงเสียดทานรอบผิวขึ้นกับหน่วยแรงตั้งฉากที่ดินกดเข้าหาผิวเสาเข็ม เมื่อดึงเสาเข็มขึ้น หน้าตัดเสาเข็มมีแนวโน้มหดตัวเล็กน้อยตามหลักปัวซอง และดินรอบข้างคลายตัว หน่วยแรงตั้งฉากจึงลดลง ส่งผลให้แรงเสียดทานที่ใช้ได้จริงต่ำกว่าตอนกด

⚠️ ห้ามคำนวณแรงถอนจากแรงกดด้วยตัวคูณสำเร็จรูป

อัตราส่วนระหว่างกำลังรับแรงถอนกับกำลังรับแรงอัดขึ้นกับชนิดดิน รูปทรงเสาเข็ม วิธีติดตั้ง และสัดส่วนของแรงแบกทานปลายในแต่ละงาน ไม่มีตัวคูณตัวเดียวที่ใช้ได้ทุกที่ ค่าที่ใช้ออกแบบต้องมาจากการทดสอบหน้างานจริง หรือจากการวิเคราะห์ของวิศวกรผู้ออกแบบที่มีข้อมูลดินของโครงการนั้น

ทดสอบแรงถอนต้องระวังอะไรบ้าง?

จุดที่ทำให้ผลทดสอบแรงถอนคลาดเคลื่อนบ่อยมี 5 เรื่อง คือ การนับน้ำหนักตัวเสาเข็ม รอยต่อเสาเข็ม จุดต่อที่หัวเสาเข็ม ระยะของจุดรองรับ และเวลาที่ปล่อยให้ดินคืนตัว

น้ำหนักตัวเสาเข็มต้องนับหรือไม่นับ ต้องตกลงกันก่อน น้ำหนักตัวเสาเข็มช่วยต้านแรงดึงอยู่แล้ว บางสเปกให้นับรวมเป็นส่วนหนึ่งของกำลังต้านแรงถอน บางสเปกให้หักออกเพื่อดูเฉพาะกำลังของดิน สองแนวทางนี้ให้ตัวเลขต่างกัน จึงต้องระบุให้ชัดในแผนทดสอบก่อนเริ่ม ไม่ใช่มาตีความทีหลัง

รอยต่อเสาเข็มคือจุดเสี่ยง เสาเข็มที่ต่อเป็นท่อน ๆ ด้วยรอยเชื่อมถูกออกแบบมาให้รับแรงอัดเป็นหลัก เมื่อถูกดึง แรงทั้งหมดต้องผ่านรอยเชื่อม ถ้ารอยเชื่อมไม่สมบูรณ์ เสาเข็มอาจขาดที่รอยต่อก่อนที่ดินจะแสดงกำลังจริง กรณีนี้ต้องตรวจคุณภาพรอยเชื่อมก่อนตัดสินใจทดสอบ

คอนกรีตหัวเสาเข็มแตกที่จุดต่อ คอนกรีตรับแรงดึงได้น้อยมาก การส่งแรงดึงหลายสิบตันเข้าหัวเสาเข็มคอนกรีตต้องออกแบบจุดต่อให้ถ่ายแรงผ่านเหล็กเสริมอย่างถูกวิธี ถ้าคอนกรีตแตกก่อน การทดสอบต้องหยุดและผลที่ได้ใช้ประเมินกำลังของดินไม่ได้

จุดรองรับคานปฏิกิริยาต้องอยู่ห่างพอ ตามที่กล่าวไว้ในหัวข้อการติดตั้ง แรงกดของจุดรองรับที่อยู่ใกล้เกินไปจะไปอัดดินรอบเสาเข็มทดสอบ ทำให้แรงเสียดทานที่วัดได้สูงกว่าสภาพจริง ซึ่งเป็นความผิดพลาดในทิศทางที่อันตราย

เวลาที่ปล่อยให้ดินคืนตัวหลังติดตั้ง เช่นเดียวกับการทดสอบแรงกด เสาเข็มที่เพิ่งตอกหรือเพิ่งเจาะเสร็จยังไม่ได้กำลังเต็มที่ เพราะดินรอบข้างถูกรบกวนและแรงดันน้ำส่วนเกินยังไม่สลาย การทดสอบเร็วเกินไปจะได้ค่าต่ำกว่าความจริง ระยะเวลาที่เหมาะสมขึ้นกับชนิดดินและวิธีติดตั้ง ควรกำหนดร่วมกับผู้ออกแบบ

อ่านผล Uplift Test อย่างไร?

อ่านผล Uplift Test จากกราฟแรงดึงกับการยกตัว ซึ่งอ่านคล้ายกราฟของการทดสอบแรงกด โดยดู 3 ข้อ

  1. ยกตัวรวม ที่แรงทดสอบสูงสุดต้องไม่เกินเกณฑ์ในสเปก
  2. ยกตัวคงค้าง หลังปลดแรงต้องอยู่ในเกณฑ์
  3. รูปร่างกราฟ ต้องไม่หักมุมพุ่งขึ้นชันก่อนถึงแรงทดสอบสูงสุด เพราะแสดงว่าเสาเข็มเริ่มเลื่อนขึ้นทั้งต้น

ตัวเลขเกณฑ์ทั้งหมดกำหนดในสเปกของโครงการ ตัวอย่างรูปร่างกราฟของทั้งสามข้อดูได้ในช่องขวาของแผนภาพหลักการช่วงต้นบทความ

สัญญาณวิบัติของแรงถอนมักชัดกว่าแรงกด เพราะเมื่อแรงเสียดทานถูกใช้จนหมด เสาเข็มจะเลื่อนขึ้นต่อเนื่องโดยแรงแทบไม่เพิ่ม ทำให้กราฟหักมุมชัดเจน ต่างจากแรงกดที่ปลายเสาเข็มยังช่วยรับแรงไว้บางส่วนแม้แรงเสียดทานจะหมดแล้ว

ทดสอบแรงถอนราคาเท่าไหร่ และต้องเตรียมอะไร?

ค่าทดสอบแรงถอนไม่มีราคาเหมาตายตัว เพราะขึ้นกับแรงดึงสูงสุดที่ต้องให้ ชนิดและขนาดเสาเข็ม วิธีจัดคานปฏิกิริยาและจุดรองรับ จำนวนจุดทดสอบ และตำแหน่งหน้างาน จึงคิดตามขอบเขตงานจริงเป็นรายโครงการ ราคาทดสอบยังไม่รวมค่าเดินทางและค่าขนย้ายเครื่องมือ ซึ่งคิดเพิ่มตามระยะทางของหน้างาน

ข้อมูลที่ควรเตรียมเพื่อให้ประเมินได้เร็ว ได้แก่ แรงถอนออกแบบและแรงทดสอบสูงสุดตามสเปก ชนิด ขนาด และความยาวเสาเข็ม แบบจุดต่อที่หัวเสาเข็ม พื้นที่รอบเสาเข็มสำหรับวางจุดรองรับ และตำแหน่งโครงการ ส่งข้อมูลมาเพื่อติดต่อรับใบเสนอราคาฟรีภายใน 24 ชั่วโมง SPN รับงานทดสอบเสาเข็มทั่วประเทศ 77 จังหวัด ดูบริการทั้งหมดได้ที่หน้า ทดสอบเสาเข็ม

⚠️ บทความนี้ให้ความรู้ทั่วไป

เนื้อหาอธิบายหลักการทดสอบแรงถอนเพื่อความเข้าใจเบื้องต้นเท่านั้น แรงถอนออกแบบ เกณฑ์การยกตัวที่ยอมให้ การนับหรือไม่นับน้ำหนักตัวเสาเข็ม จำนวนจุดทดสอบ และการออกแบบจุดต่อที่หัวเสาเข็ม ต้องกำหนดโดยวิศวกรผู้ออกแบบของโครงการนั้น