คานโครงสร้างคืออะไร?

     คานเป็นโครงสร้างสำคัญสำหรับการรับน้ำหนักพื้นเพื่อถ่ายไปยังเสา ฐานราก และเสาเข็ม ตามลำดับ เพื่อให้โครงสร้างนั้นสามารถคงอยู่ได้อย่างมั่นคง 

     โดยทั่วไปแล้ว คานมักจะเป็นตัวเชื่อมระหว่างช่วงเสา นอกจากจะช่วยในการถ่ายน้ำหนักของโครงสร้างแล้ว คานยังช่วยในการยึดโยงเสาไม่ให้เอียง ป้องกันการแกว่ง (Sway) ด้านข้าง หรือพูดอีกอย่างคือ สามารถรับแรงเฉือน (Shear Force) ที่เกิดในทิศทางขนานกับพื้นนั่นเอง

     สังเกตได้จากเหล็กเสริมภายในคานที่นอกจากจะมีหลักนอน หรือเหล็กยืน (Main Bar) เพื่อรองรับแรงในแนวตั้งแล้ว ยังมีเหล็กปลอก (Stirrup Bar) ซึ่งมีไว้สำหรับรับแรงในแนวนอนนั่นเอง

คานมีแบบไหน และออกแบบยังไง?

     ชนิดของคานนั้น ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุที่ใช้ก่อสร้าง แบ่งได้เป็น คานไม้, คานคอนกรีต และคานเหล็ก ซึ่งความสามารถในการรับน้ำหนักย่อมแตกต่างกันไป

     ส่วนการเลือกใช้วัสดุนั้น ก็ขึ้นอยู่กับความต้องการของเจ้าของโครงการ (Owner) ผู้ออกแบบ (Designer) หรือน้ำหนักที่เจ้าคานนั้น ๆ จะต้องแบกรับ ซึ่งในการออกโครงสร้างโดยทั่วไป รวมทั้งคานนั้น จะสามารถออกแบบได้ก็ต่อเมื่อแบบสถาปัตยกรรม (Architecture Drawing) เสร็จเรียบร้อยแล้ว

     จากนั้นก็มาออกแบบโครงสร้าง (Structure Drawing) ต่อ โดยเริ่มคำนวณจากบนไปล่าง (หลังคา➝ฐานราก)

     ในทางกลับกัน การก่อสร้างนั้นจะเริ่มจากก่อสร้างโครงสร้างก่อนจะก่อสร้างสถาปัตย์ตกแต่ง

     ในการออกแบบ วิศวกรออกแบบโครงสร้าง (Structural Engineer) ต้องใช้น้ำหนักที่ถ่ายลงมาเรื่อย ๆ ในการคำนวณ หากแบบสถาปัตย์ยังไม่เสร็จสมบูรณ์ หรือมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยยะสำคัญ ก็มีโอกาสที่จะกระทบแบบโครงสร้างและการก่อสร้างจริงด้วย

มีพื้นไร้คานด้วยนะ

     แม้ว่าคานจะมีความสำคัญอย่างมากในโครงสร้างอาคาร แต่สำหรับอาคารสูงที่ต้องรับน้ำหนักมากนั้น น้ำหนักโครงสร้างที่ถ่ายลงคานที่มากขึ้นจะส่งผลให้คานมีความลึกมากขึ้น ทำให้ความสูงจาก “ระดับพื้นถึงฝ้า (Floor to Ceiling)” มีระยะมากขึ้นตามไปด้วย จึงเป็นที่มาของ“พื้นไร้คาน (Flat Slap)” ลดระยะระดับพื้นถึงฝ้า

     เมื่อเปรียบเทียบอาคารที่มีความสูงเท่านั้นโดยอาคารหนึ่งใช้คานรองรับพื้นและอีกอาคารใช้พื้นไร้คาน พบว่าอาคารที่ใช้พื้นไร้คานจะมีจำนวนชั้นมากกว่าอย่างชัดเจน โดยพื้นลักษณะนี้มักจะพบในอาคารสมัยใหม่ เช่น ห้างสรรพสินค้า (ชั้นจอดรถ) หรืออาคารสูง (High-Rise Building) เป็นต้น แม้จะช่วยให้มีจำนวนชั้นที่มากขึ้น แต่สิ่งที่ตามมาคือราคาในการออกแบบและก่อสร้างที่มากขึ้นนั่นเอง

Summary

     ในด้านวิศวกรรมโครงสร้าง คานมีความสำคัญอย่างมาก  ในการช่วยให้อาคารคงมีความมั่นคง แข็งแรงทนทาน ในทางกลับกัน คานที่ถูกสร้างโดยปราศจากการคำนวณอย่างถูกต้องต่างหาก ที่เป็นตัวร้ายในวงการก่อสร้าง!