เหล็กข้ออ้อย SD40 กับ SD40T ต่างกันอย่างไร

เคยสั่งเหล็กเส้นข้ออ้อยกันไหมครับ แล้วพบว่าเมื่อสั่งมาแล้วทำไมเหล็กที่เราสั่งที่เป็นเกรด SD40 ถึงมีตัว  ” T ”  ต่อท้าย แล้วเราก็มานั่งกังวลว่ามันจะใช้งานได้ปกติเหมือนเหล็ก SD40 ที่วิศวกรผู้ออกแบบกำหนดไว้ในแบบก่อสร้างหรือไม่ ในบทความนี้ Engineering Syndrome จะมีข้อมูลมาบอกว่าเหล็ก SD40 กับ SD40T นั้นต่างกันอย่างไร ก่อนอื่นก็ต้องรู้คุณสมบัติของเหล็ก SD40 ธรรมดากันก่อนนะครับ

เหล็ก SD40 เป็นเหล็กข้ออ้อย ลักษณะผิวภายนอกโดยรอบเป็นปล้อง เพื่อเพิ่มแรงยึดเกาะระหว่างคอนกรีตกับเหล็กเสริม  มีกำลังรับแรงดึงที่จุดครากไม่น้อยกว่า  4,000 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร (ksc) โดยปกติจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10-32 มิลลิเมตร รหัสที่เรียกโดยทั่วไปในแบบแปลนจะมีความหมาย เช่น DB12 หมายถึง Deformed Bar ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 มิลลิเมตร เป็นต้น  

สำหรับท่านที่สนใจรายละเอียดของเหล็กข้ออ้อยที่ประกาศตามกฎหมาย สามารถดาวน์ฌหลดได้ โดยกดที่ปุ่ม

การผลิตเหล็กข้ออ้อยนั้นต้องนำเหล็กที่เป็นเส้นหลังจากหลอมด้วยความร้อน มาทำให้ขนาดเล็กลงด้วยการนำไปอบให้เหล็กมีอุณหภูมิสูงขึ้นจนเหล็กอ่อนตัวลง ทำให้เหล็กสามารถรีดเพื่อลดขนาดลงได้ง่ายขึ้น เราเรียกวิธีการนี้ว่า “การรีดร้อน” หลังจากรีดร้อนให้ได้ขนาดตามที่กำหนดแล้ว ในขั้นตอนต่อมานี้เองที่ต่างกัน จากที่เหล็กข้ออ้อยปกติจะปล่อยให้เย็นตัวลงในอุณหภูมิห้อง แต่เหล็กข้ออ้อยที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนนั้นจะนำเหล็กที่ได้มาทำให้เย็นโดยการฉีดสเปรย์น้ำ ทำให้ผิวเหล็กแข็ง แต่ภายในจะค่อยๆเย็นตัวลงทำให้มีความเหนียว

ผลที่ได้คือเหล็กข้ออ้อยประเภทนี้จะไม่ต้องปรุงแต่งส่วนผสมเหล็ก ทำให้มีธาตุ Carbon และ Manganese น้อยกว่าเหล็กข้ออ้อยทั่วไป เรียกเหล็กข้ออ้อยที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนนี้ว่า  Temp-core Rebar

ด้วยเหตุนี้เอง ทางวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย (วสท.) จึงกำหนดให้ระบุตัว “T” ไว้เพื่อบ่งบอกวิธีการผลิตและเตือนไม่ให้ผู้ใช้งานนำเหล็กข้ออ้อยประเภทนี่ไปใช้ผิด เช่นการกลึงหรือทำให้ผิวของเหล็กข้ออ้อยหายไป ซึ่งจะส่งผลต่อโครงสร้างเสริมเหล็กได้

เราทราบกันไปแล้วว่าเหล็กข้ออ้อยมี T กับเหล็กข้ออ้อยไม่มี T นั้นแตกต่างกันที่กระบวนการผลิตที่ทำให้ตำแหน่งความแข็งแรงที่ต่างกัน แล้วการนำไปใช้งานจะแตกต่างกันมากน้อยเพียงใด? โดยเรื่องนี้ รศ.เอนก ศิริพานิชกร ประธานสาขาวิศวกรรมโยธา วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ได้เขียนบทความลงในวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ซึ่งสามารถสรุปใจความสำคัญได้ดังนี้

(สามารถอ่านบทความเต็มได้ที่นี่…คลิกเพื่ออ่าน)

คุณสมบัติทางกล

คุณสมบัติทางกลได้แก่ กำลังดึง ความยืด และการดัดโค้ง ของเหล็กข้ออ้อยทั้ง 2 ประเภท จะต้องผ่านการตรวจสอบเพื่อให้คุณสมบัติต่างเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรม(มอก.) ดังนั้น จึงหายห่วงเรื่องคุณสมบัติทางกลต่างๆ เพราะเหล็กข้ออ้อยทั้ง 2 ประเภทนี้ ต่างให้คุณสมบัติทางกลไม่ต่างกัน

การต่อเหล็กข้ออ้อย

โดยปกติแล้วการต่อเหล็กจะทำได้โดยการต่อทาบเหล็ก (lapped splice) คือการนำเหล็ก 2 ท่อนมาทาบต่อกันแล้วมัดให้ติดกันด้วยลวดผูกเหล็กเพื่อให้ได้ความยาวของเหล็กข้ออ้อยยาวขึ้น

หากใช้วิธีการต่อทาบได้ตลอดคงไม่เกิดคำถามเรื่องการใช้งานมากนัก ซึ่งปัญหาจะเกิดขึ้นเมื่อเหล็กข้ออ้อยมีขนาดใหญ่กว่า 36 มิลลิเมตร (DB36 ขึ้นไป) เนื่องจากตามข้อกำหนดของวสท. (มาตรฐานสำหรับอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กโดยวิธีกำลัง วสท.1008-38 ข้อ 4513) ระบุให้ต้องต่อเหล็กด้วย 2 วิธีเท่านั้น ได้แก่ การต่อเชื่อม (welding) และการใช้ข้อต่อทางกล (mechanical coupler) แล้วเหล็กข้ออ้อยมี T นี้จะมีผลกระทบต่อการต่อเหล็กแต่ละประเภทอย่างไร?

1. การต่อเชื่อม (welding)
เนื่องจากเหล็กข้ออ้อยมี T จะมีธาตุผสมที่น้อยกว่า จึงส่งผลต่อการเชื่อมทำให้สามารถเชื่อมได้ง่ายกว่าเหล็กข้ออ้อยทั่วไป หากวัดกันแล้ว ยกนี้ถือว่าเหล็กข้ออ้อยที่มี T ชนะไปในยกนี้

2. การใช้ข้อต่อทางกล (mechanical coupler)
การใช้ข้อต่อทางกลนั้นจำเป็นต้องกลึงผิวของเหล็กข้ออ้อยเพื่อทำเกลียว ซึ่งในยกนี้เหล็กข้ออ้อยมี T ค่อนข้างจะเป็นรองอยู่หลายขุม เนื่องจากการผลิตเหล็กแบบ Temp-core จะทำให้ผิวหน้าของเหล็กจะแข็งและด้านในเหนียว การกลึงผิวหน้าออกจึงส่งผลต่อกำลังของเหล็ก ด้วยเหตุนี้เองจึงทำให้ต้องระมัดระวัง การคำนวนระยะเกลียวที่สั้นที่สุดในการต่อด้วยข้อต่อทางกลจึงเป็นเรื่องที่จำเป็น และต้องมีการทดสอบกำลังให้ได้ตามข้อกำหนดของ วสท.

ในปัจจุบันมีเทคโนโลยีหนึ่งกำลังได้รับความนิยมที่ช่วยในการต่อโดยใช้ข้อต่อทางกล ได้แก่ ระบบ Soft cold forging คือการขึ้นรูปเย็นที่ปลายชิ้นงานทำให้มีขนาดที่ปลายใหญ่กว่าเดิมก่อนนำไปทำเกลียว เพื่อชดเชยพื้นที่หน้าตัดที่หายไป

ทั้งนี้การต่อเหล็กทั้งในการต่อเชื่อม (welding) และการใช้ข้อต่อทางกล (mechanical coupler) ในทั้ง 2 ประเภทนั้นควรเป็นไปตามกำหนดของ วสท.1008-38 ข้อ 4513 เพื่อความปลอดภัยของผู้ใช้งาน

ความทนทานต่อไฟ

มีผลงานวิจัยของ R.Felicetti  ที่ได้ศึกษากำลังรับแรงดึงของเหล็กข้ออ้อยมี T และเหล็กข้ออ้อยทั่วไป ที่อุณหภูมิต่างๆ ผลการทดสอบสามารถสรุปได้ว่า กำลังรับแรงดึงของเหล็กข้ออ้อยทั้ง 2 ประเภทนี้ไม่มีความแตกต่างกันอย่างเป็นนัยสำคัญในอุณหภูมิเท่ากัน หากให้สรุปเป็นภาษามนุษย์ปุถุชนทั่วไปคือ ไม่มีความต่างกันมากจนเป็นผลในการใช้งาน หากนำเหล็กข้ออ้อยไปใช้เสริมคอนกรีตและกำหนดระยะหุ้มให้เป็นไปตามมาตรฐาน จะสามารถต้านทานไฟได้ไม่แตกต่างกันเลย

ส่วนการนำไปใช้งานกับภาคเอกชน

ส่วนการนำไปใช้งานกับภาคเอกชนนั้นผู้ออกแบบและผู้ให้คำปรึกษาส่วนใหญ่เข้าใจและยอมรับการใช้งานเหล็กข้ออ้อยมี T แล้ว หากพี่ๆท่านใดมีปัญหาในการนำเหล็กข้ออ้อยมี T หรือ Temp-core Rebar สามารถร้องเรียนไปยังวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ได้เลย

1. เหล็กข้ออ้อยที่มีสัญลักษณ์ตัว “T” เป็นเหล็กเส้นเสริมคอนกรีตที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนเท่านั้นโดยยังคงมีชั้นคุณภาพตามที่กำหนดไว้ใน มอก. 24-2559 ทุกประการ
2. สมบัติทางกลของเหล็กข้ออ้อยที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนซึ่งประกอบไปด้วยกำลังดึง ความยืด และการดัดโค้งไม่แตกต่างกับเหล็กข้ออ้อยที่ผลิตจากการปรุงแต่งด้วยธาตุ
3.  สมรรถนะในการต่อเหล็กเส้นที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนไม่มีความแตกต่างกับเหล็กข้ออ้อยที่ผลิตจากการปรุงแต่งด้วยธาตุ ทั้งนี้ต้องปฏิบัติให้ถูกต้องตามหลักวิชาการ และต้องจัดให้มีการทดสอบกำลังดึงของจุดต่อให้เป็น ไปตามมาตรฐาน และหลักปฏิบัติที่ดี
4.  ความทนทานต่อไฟไม่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ และหากนำไปใช้เสริมคอนกรีต และกำหนดระยะหุ้มให้เป็นไปตามมาตรฐาน และกฎหมายจะมีสมรรถนะในการต้านทานไฟที่ดี ไม่แตกต่างกัน