รายการคำนวณการตอกเสาเข็มโดยใช้สูตร Blow Count by Heiley

        สูตร Heiley เป็นหนึ่งในสูตรที่นิยมใช้ในการคำนวณกำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มตอก สูตรนี้พัฒนามาจากงานวิจัยของ Heiley (1957) ซึ่งเกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนครั้งที่ตอก (Blow Count) น้ำหนักตุ้ม ระยะยก ขนาดหน้าตัดของเสาเข็ม และความยาวเสาเข็ม

รายละเอียดของสูตรมีดังนี้:

สมการ:

R = (2W * H) / (S + (A / F))

ตัวแปร:

• R: กำลังรับน้ำหนักของเสาเข็ม (ตัน)
• W: น้ำหนักตุ้ม (ตัน)
• H: ระยะยกตุ้ม (เมตร)
• S: Set หรือ ระยะจมของเสาเข็มต่อการตอก 1 ครั้ง (เซนติเมตร)
• A: พื้นที่หน้าตัดของเสาเข็ม (ตารางเซนติเมตร)
• F: ค่าความต้านทานแรงเสียดทานด้านข้างของเสาเข็ม (ตัน/ตารางเมตร)

ค่าคงที่:

• g: แรงโน้มถ่วง (9.81 ม./วินาที^2)

ขั้นตอนการคำนวณ:

1. รวบรวมข้อมูลที่จำเป็น เช่น น้ำหนักตุ้ม ระยะยกตุ้ม ขนาดหน้าตัดของเสาเข็ม ความยาวเสาเข็ม จำนวนครั้งที่ตอก (Blow Count) และค่า Set หรือ ระยะจมของเสาเข็มต่อการตอก 1 ครั้ง
2. หาค่าเฉลี่ยของจำนวนครั้งที่ตอก (Blow Count) และค่า Set หรือ ระยะจมของเสาเข็มต่อการตอก 1 ครั้ง
3. หาค่า F ค่าความต้านทานแรงเสียดทานด้านข้างของเสาเข็ม โดยใช้สูตรที่เหมาะสมกับประเภทของดิน
4. คำนวณค่า R กำลังรับน้ำหนักของเสาเข็ม โดยใช้สมการ Heiley
5. เปรียบเทียบค่า R กำลังรับน้ำหนักของเสาเข็ม ที่คำนวณได้กับค่ากำลังรับน้ำหนักที่ต้องการ หากค่าที่คำนวณได้น้อยกว่าค่าที่ต้องการ จะต้องตอกเสาเข็มเพิ่มเติมจนกว่าจะได้ค่า R ที่มากกว่าหรือเท่ากับค่าที่ต้องการ

ตัวอย่าง:

สมมติว่ามีเสาเข็มคอนกรีตเสริมเหล็กขนาด 0.40 x 0.40 เมตร ตอกด้วยค้อนไฮดรอลิก น้ำหนักตุ้ม 5 ตัน ระยะยกตุ้ม 2 เมตร ดินเป็นดินเหนียว ตอกเสาเข็มจนถึงความยาว 10 เมตร จำนวนครั้งที่ตอก (Blow Count) เฉลี่ย 30 ครั้ง ค่า Set หรือ ระยะจมของเสาเข็มต่อการตอก 1 ครั้ง เฉลี่ย 2.5 เซนติเมตร

การคำนวณ:

1. หาค่า F ค่าความต้านทานแรงเสียดทานด้านข้างของเสาเข็ม จากตารางค่า F สำหรับดินเหนียว ได้ F = 20 ตัน/ตารางเมตร
2. หาค่า A พื้นที่หน้าตัดของเสาเข็ม จากสูตร A = (d^2) * π/4 ได้ A = (0.4^2) * π/4 = 0.1256 ตารางเมตร
3. คำนวณค่า R กำลังรับน้ำหนักของเสาเข็ม จากสมการ Heiley ได้

R = (2 * 5 * 2) / (2.5 + (0.1256 / 20))
R = 20 / (2.5 + 0.0063)
R = 20 / 2.5063
R ≈ 7.98 ตัน
4. เปรียบเทียบค่า R   กำลังรับน้ำหนักของเสาเข็ม   ที่คำนวณได้กับค่ากำลังรับน้ำหนักที่ต้องการ
สมมติว่าค่ากำลังรับน้ำหนักที่ต้องการของเสาเข็มในตัวอย่างนี้คือ 10 ตัน
จากการเปรียบเทียบพบว่าค่า R   กำลังรับน้ำหนักของเสาเข็ม   ที่คำนวณได้ (7.98 ตัน)   น้อยกว่าค่ากำลังรับน้ำหนักที่ต้องการ (10 ตัน)   ดังนั้น   จะต้องตอกเสาเข็มเพิ่มเติมจนกว่าจะได้ค่า R   ที่มากกว่าหรือเท่ากับค่าที่ต้องการ
5. ตอกเสาเข็มเพิ่มเติม
ทำการตอกเสาเข็มเพิ่มเติมจนกว่าค่า Set หรือ ระยะจมของเสาเข็มต่อการตอก 1 ครั้ง   จะน้อยกว่าหรือเท่ากับค่าที่กำหนดไว้   ซึ่งในทางปฏิบัติมักจะใช้ค่า Set   เฉลี่ยจากการตอก 10 ครั้งสุดท้าย   โดยทั่วไปแล้ว   ค่า Set   ที่ยอมรับได้จะอยู่ระหว่าง 1-3 เซนติเมตร
ตัวอย่างการตอกเสาเข็มเพิ่มเติม
สมมติว่าหลังจากตอกเสาเข็มเพิ่มเติมอีก 5 เมตร   จำนวนครั้งที่ตอก (Blow Count)   เฉลี่ย 30 ครั้ง   ค่า Set หรือ ระยะจมของเสาเข็มต่อการตอก 1 ครั้ง   เฉลี่ย 1.5 เซนติเมตร
การคำนวณ:
หาค่า F ค่าความต้านทานแรงเสียดทานด้านข้างของเสาเข็ม จากตารางค่า F สำหรับดินเหนียว ได้ F = 20 ตัน/ตารางเมตร
หาค่า A พื้นที่หน้าตัดของเสาเข็ม จากสูตร A = (d^2) * π/4 ได้ A = (0.4^2) * π/4 = 0.1256 ตารางเมตร
คำนวณค่า R กำลังรับน้ำหนักของเสาเข็ม จากสมการ Heiley ได้
R = (2 * 5 * 2) / (1.5 + (0.1256 / 20))
R = 20 / (1.5 + 0.0063)
R = 20 / 1.5063
R ≈ 13.27 ตัน
เปรียบเทียบค่า R กำลังรับน้ำหนักของเสาเข็ม ที่คำนวณได้กับค่ากำลังรับน้ำหนักที่ต้องการ ซึ่งในตัวอย่างนี้คือ 10 ตัน
จากการเปรียบเทียบพบว่าค่า R   กำลังรับน้ำหนักของเสาเข็ม   ที่คำนวณได้ (13.27 ตัน)   มากกว่าค่ากำลังรับน้ำหนักที่ต้องการ (10 ตัน)   ดังนั้น   เสาเข็มที่ตอกเพิ่มเติมมีความปลอดภัยเพียงพอ
หมายเหตุ:
ตัวอย่างนี้เป็นเพียงตัวอย่างคร่าวๆ การคำนวณจริงจะต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เพิ่มเติม เช่น ชนิดของเสาเข็ม ลักษณะดิน สภาพการตอก ฯลฯ
ควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมโยธา เพื่อออกแบบและคำนวณการตอกเสาเข็มให้ถูกต้องและปลอดภัย
สรุป
สูตร Heiley เป็นหนึ่งในสูตรที่นิยมใช้ในการคำนวณกำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มตอก   สูตรนี้มีความเรียบง่าย   ใช้งานง่าย   และมีประสิทธิภาพ   แต่สูตรนี้ไม่ได้คำนึงถึงปัจจัยบางประการ   เช่น   แรงเสียดทานด้านข้างของเสาเข็ม   ผลกระทบจากแรงสั่นสะเทือน   ฯลฯ   ดังนั้น   ควรใช้สูตรนี้ควบคู่กับวิธีการอื่นๆ   เพื่อประเมินกำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มอย่างถูกต้องและแม่นยำ