การศึกษารูปแบบ I-joist จากไม้ไผ่ประกับในงานโครงสร้างหลังคาพาดช่วงกว้าง

สถานการณ์ป่าไม้ในปัจจุบันลดลงอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากความต้องการความต้องการบริโภคผลิตภัณฑ์จากไม้ทำให้มีการตัดไม้และแปรรูปเพิ่มขึ้นเพื่อให้เพียงพอต่อความต้องการ ทำให้พื้นที่ป่าไม้เหลือน้อยลง ไผ่จึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งเพื่อใช้ทดแทนไม้ ไผ่เป็นวัสดุธรรมชาติที่สามารถพบได้ทั่วไปในบริเวณโดยแพร่กระจายอยู่ในบริเวณเขตร้อนและเขตอบอุ่น โดยพบกระจายอยู่ทั่วทุกภูมิภาคของประเทศไทย ไผ่สามารถใช้ประโยชน์ได้ทั้งในการบริโภคตลอดจนนำมาใช้ในงานสถาปัตยกรรม สามารถนำไผ่มาใช้ทั้งลำนำมารวบรวมกันเพื่อนำมาใช้เป็นโครงสร้างทางสถาปัตยกรรมเสริมการรับแรง ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในปัจจุบันทำให้เกิดผลิตภัณฑ์จากไผ่แปรรูปโดยนำไผ่มาผ่านกระบวนการเคลือบด้วยน้ำยาและการอัดด้วยความร้อนเหมือนกับไม้ประกอบเชิงวิศวกรรมทำให้ในอุตสาหกรรมมากขึ้น สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลากหลายมากกว่าไผ่ในรูปแบบลำ สามารถลดปัญหาการเปราะหัก อายุการใช้งาน ตลอดจนการบำรุงรักษา ของวัสดุไผ่ได้มากขึ้นและเริ่มมีการใช้ไผ่แปรรูปในด้านต่าง ๆ ตลอดจนในด้านสถาปัตยกรรมทั้งภายในและโครงสร้างการวิจัยนี้เป็นการวิจัยแบบเชิงทดลอง อันมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการแปรรูปและกรรมการวิธีในการผลิตไผ่ในอุตสาหกรรม ศึกษาการพัฒนารูปแบบ I–Joist และรอยต่อของ I–Joist ทดสอบคุณสมบัติเชิงกลของไผ่ประกับ และ I–Joist ที่ทำจากไม้ไผ่ประกับ เพื่อนำเสนอและออกแบบ I–Joist จากวัสดุไผ่โดยในการวิจัยนี้ได้ใช้ไผ่พันธุ์โมโซ ที่นิยมใช้ในการแปรรูปเพื่อใช้ในงานสถาปัตยกรรม สามารถรับแรงได้ดี นำมาแปรรูปเป็นไม้ไผ่ประกับและขึ้นรูปเป็นรูปตัวไอ โดยมาตรฐานในการทดสอบไผ่โมโซประกับตามมาตรฐาน ASTM D143 Standard Test Methods for Small Clear Specimens of Timber ในการทดสอบคุณสมบัติเชิงกลของไม้ไผ่โมโซประกับ เพื่อหาความสามารถในการรับแรงดัด แรงอัดขนานเสี้ยน แรงอัดตั้งฉากเสี้ยน และแรงเฉือน จากนั้นศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับ I–Joist เกี่ยวกับการยึดกันระหว่าง Flange และ Web ในรูปแบบต่าง ๆ ในการวิจัยครั้งนี้จึงนำ I–Joist ที่มีรูปแบบการยึดต่อที่แตกต่างกันทั้งหมด 3 รูปแบบ ได้แก่ การยึดรอยต่อด้วยกาว การยึดรอยต่อด้วยสกรู และการยึดด้วยเหล็กฉาก เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพในการรับแรงของ I–Joist จากตัวแปรในการยึดต่อ โดยการทดสอบ I–Joist นั้นทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D5055 Standard Specification for Establishing and Monitoring Structural Capacities of Prefabricated Wood I-Joists ในการทดสอบคุณสมบัติเชิงกลของ I–Joist จากไม้ไผ่ประกับ เพื่อหาความสามารถในการรับแรงเฉือนในรอยต่อระหว่าง I–Joist และคุณสมบัติในการรับแรงดัดเพื่อเสนอเป็นแนวทางในการใช้วัสดุจากไผ่แปรรูปอย่าง I–Joist จากไม้ไผ่โมโซประกับในงานสถาปัตยกรรมผลจากการวิจัยจากการทดสอบคุณสมบัติเชิงกลของไผ่โมโซประกับพบว่ามี ค่าเฉลี่ยหน่วยแรงดัด 910 กก./ตร.ซม. ค่าเฉลี่ยกำลังรับแรงอัดขนานเสี้ยนสูงสุด 460.09 กก./ซม. ค่าเฉลี่ยกำลังรับแรงอัดตั้งฉากเสี้ยนสูงสุด 201.55 กก./ตร.ซม. และมีค่าเฉลี่ยหน่วยแรงเฉือน 156.82 กก./ตร.ซม. จากผลการทดสอบคุณสมบัติเชิงกลของไผ่โมโซประกับทั้งหมด 4 การทดสอบนำไปสู่การนำไผ่ประกับที่ได้จากการทดสอบว่าประกอบกันเป็นรูปตัว I เพื่อทดสอบคุณสมบัติ I–Joist จากไผ่โมโซประกับจากผลการทดสอบแรงเฉือนในรอยต่อทั้ง 3 รูปแบบ พบว่ารอยต่อแบบยึดด้วยกาวและสกรูสามารถรับแรงเฉือนมีค่าเฉลี่ยหน่วยแรงเฉือน 177.22 กก./ตร.ซม. และค่าเฉลี่ยต้านทานแรงเฉือน 79.04 กก./ซม. รองลงมาเป็นรอยต่อประเภทยึดด้วยกาวและเหล็กฉากมีค่าเฉลี่ยหน่วยแรงเฉือน 154.37 กก./ตร.ซม. และค่าเฉลี่ยต้านทานแรงเฉือน 69.03 กก./ซม. และลำดับสุดท้ายรอยต่อประเภทยึดด้วยกาว มีค่าเฉลี่ยหน่วยแรงเฉือน 134.73 กก./ตร.ซม. และมีค่าเฉลี่ยกำลังต้านทาน 60.47 กก./ซม. จากผลการทดสอบการรับแรงเฉือนในรอยต่อมาทำให้ทราบถึงประสิทธิภาพในการรับแรงเฉือนของรอยต่อแบบยึดด้วยกาวและสกรูดีที่สุด รองลงมาเป็นรอยต่อยึดด้วยกาว และสุดท้ายเป็นรอยต่อแบบยึดด้วยกาวและเหล็กฉาก จากนั้นนำผลการทดสอบมาออกแบบระยะการยึดต่อของI–Joist จากไผ่ประกับในการรับแรงดัด จากผลการทดสอบการรับแรงดัดพบว่ารอยต่อของ I–Joist ประเภทยึดด้วยกาวสามารถรับแรงได้มากที่สุด มีค่าในการรับแรงสูงสุดอยู่ที่ 3,566.67 กก. หน่วยแรงดัดสูงสุด 260.27 กก./ตร.ซม. และ รองลงมาเป็นรอยต่อประเภทยึดด้วยกาวและสกรูสามารถรับแรงสูงสุด 3,266.67 กก. หน่วยแรงดัดสูงสุด 238.38 กก./ตร.ซม. และลำดับสุดท้ายเป็นรอยต่อประเภทยึดด้วยกาวและเหล็กฉากมีค่าในการรับแรงสูงสุด 2,833.33 กก. หน่วยแรงดัดสูงสุด 206.75 กก./ตร.ซม. จากผลการทดสอบคุณสมบัติต่าง ๆ ทำให้ทราบถึงคุณสมบัติของไผ่โมโซประกับ และคุณสมบัติของ I–Joist จากไผ่โมโซประกับมีคุณสมบัติเชิงกลที่มีประสิทธิภาพที่ดี และการยึดต่อเพิ่มเติมในรอยต่อของ I–Joist จากไผ่ประกับอย่างสกรูและเหล็กฉากทำให้ประสิทธิภาพในการรับแรงดัดลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับรอยต่อประเภทกาวเพียงอย่างเดียว ในอนาคตหากมีการพัฒนาในอนาคตข้างหน้าไผ่ประกับสามารถเป็นวัสดุอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับสถาปนิกหรือผู้ที่สนใจวัสดุจากธรรมชาติ