เสา

ประวัติ

อาจเริ่มมาจากอารยธรรมในยุคเหล็กที่สำคัญของทางตะวันออกกลางและเมดิเตอร์เรเนียนโดยมีการทำมาใช้ในงานสถาปัตยกรรมด้วนเสาจะเป็นหินที่มีพื้นที่เป็นรูปสลักด้วยชาวอียิปต์ เปอร์เซีย และ อารยธรรมอื่น ด้วยส่วนใหญ่จะมีจุดประสงค์เพื่อในการรับนำหนักจากหลังคาและภายในของตัวอาคารและมีการตกแต่งด้วยสีสรรหรือภาพวาดแต่ชาวกรีกโบราณจะมีการนำเสามาใช้ไม้กว้างขวางมากกว่าทั้งภายในและภายนอกอาคารด้วยจะเน้นไปในทางคลาสสิก

ความหมาย

องค์ประกอบของโครงสร้างที่มีการรับน้ำหนักต่างๆในอาคารโดยจะมีการถ่ายลงเสาด้วยเสาจะทำหน้าที่รับน้ำหนักในแนวดิ่งและในบางกรณีก็ต้องรับโมเมนต์ดัดได้ด้วยเสาจะมีรูปแบบและข้อกำหนดที่แตกต่างกันไปตามรูปแบบของเสาและในการพิจารณาออกแบบเสาก็จะต้องพิจารณาถึงการรับแรงของเสาและลักษณะปลายยึดของตัวเสาด้วย

หน้าที่ของเสา

เสาเป็นโครงสร้างที่ทำหน้าที่เปรียบเสมือนลำต้นหลักของต้นไม้ที่ทำให้ต้นไม้คงรูปและยืนหยัดอยู่ได้ ซึ่งสามารถรับแรงต่างๆตามการออกแบบและใช้งานทั่วไปมีดังนี้
แรงอัด เช่น แรงเนื่องจากน้ำหนักของโครงสร้าง และน้ำหนักบรรทุกต่างๆเป็นการรับแรงตามแนวแกน  โมเมนต์ดัด เช่น แรงเนื่องจากการเยื้องศูนย์ของแรงที่กระทำตามแนวแกนและเกิดจากแรงกระทำด้านข้างทำให้เกิดเป็นโมเมนต์ดัด 
แรงดึง เช่น แรงในแนวแกนที่จากน้ำหนักที่กระทำในแนวแกนลักษณะการแขวน ห้อยของโครงสร้าง การดึงของโครงสร้างและน้ำหนักบรรทุก 
แรงเฉือน เช่น การรับแรงเนื่องจากดินไหว การรับแรงลม และการรับแรงด้านข้างอื่นๆ 
แรงบิดหรือโมเมนต์บิด เช่น เป็นการรับแรงของเสาในลักษณะการหมุนบิด เช่น เสาของโครงสร้างที่รับแรงพายุทำให้เกิดการบิดของตัวเสา เสาของโครงสร้างที่เกิดการบิดในรูปแบบต่างๆ เป็นต้น 
โดยการออกแบบและการใช้งานเสาบางต้นอาจรับแรงเพียงหนึ่งแรงบางต้นอาจมากว่าหนึ่งแรงก็ได้

เสาคอนกรีตเสริมเหล็ก

ประกอบด้วย เหล็กเสริมรับแรงอัดหรือเหล็กยืน(เหล็กข้ออ้อย) เหล็กปลอกรับแรงเฉือน คอนกรีตรับแรงอัด ( คอนกรีตประกอบด้วย หิน ทราย ปูนซีเมนต์ น้ำ)

เสาสั้น

คือ เสาที่มีอัตราส่วนความสูงต่อด้านแคบของเสา(เสาสี่เหลี่ยม) หรืออัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางเสา (เสากลม) น้อยกว่า 15

เสาไม้ (timber column)

ทำจากไม้เนื้อแข็ง ไม้สัก ไม้แดง ไม้พยุง เป็นต้น ปัจจุบันราคาแพงหายาก

เสาในยุคคลาสสิก

รูปแบบของเสาต่างๆ ที่สร้างล้อมรอบห้องใจกลางวิหารกรีก ช่วงยุคแรกๆเป็นเสาไม้ แต่เปลี่ยนมาเป็นเสาหินปูน (limestone) ในราวศตวรรษที่ 7 ก่อนคริสตกาล (ปีที่ 700 ก่อนคริสตกาล) และเป็นเสาหินปูนในศตวรรษที่ 5 ก่อนคริสตกาล เสาเหล่านี้จะมีขนาดและรูปร่างที่แตกต่างกัน รวมทั้งรูปลักษณะตรงหัวเสาและด้านล่างหรือฐานของเสาก็แตกต่างกัน และมีชื่อเรียกต่างๆ กัน คือ

เสาแบบดอริก (Doric order)

เสาแบบดอริกได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในเขตเพลอพอนเนซุสของกรีกดอเรียน มีขนาดหนามากที่สุด ส่วนบนของเสา (Capital) (ที่รองรับคานที่เรียกว่า Architrave และ Frieze) มีลักษณะราบเรียบไม่มีลวดลายโค้งให้อารมณ์ความอ่อนช้อย และส่วนล่างของเสา (ที่ติดกับพื้น) ไม่มีฐานของเสาที่เรียกว่า Base ชาวกรีกเห็นว่าเสาแบบดอริกเป็นสัญลักษณ์แห่งหลุมฝังศพหรือความตาย (grave) ความเงียบขรึมน่าเกรงขาม (dignified) และความเป็นชาย (masculine)

เสาแบบไอออนิก (Ionic order)

เสาแบบไอออนิกได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในกรีกตะวันตก เขตเอเชียไมเนอร์ (ฝั่งติดกับเปอร์เซีย) มีขนาดที่บางและเรียวกว่าแบบดอริก ส่วนบนของเสาหรือหัวเสามีลักษณะที่ตกแต่งมีลวดลายที่คดโค้งมากขึ้นที่เรียกว่า Volute และส่วนฐานของเสาก็เช่นกันมีการตกแต่งไม่แข็งทื่อเหมือนกับแบบดอริก ชาวกรีกเห็นว่าเสาแบบไอโอนิคเป็นสัญลักษณ์ของความบอบบาง (slender) ความงดงาม (elegant) และความเป็นผู้หญิง (feminine)

เสาแบบคอรินเทียน (Corinthian order)

เสาแบบคอรินเทียนได้รับการพัฒนาขึ้นมาหลังสุดในราวปลายศตวรรษที่ 5 ก่อนคริสตกาล ขนาดเสายังคงความเรียวเช่นกับแบบไอโอนิค และมีการประดับมาฐานเสาเช่นกัน แต่มีความแตกต่างตรงที่ส่วนบนของเสามีการตกแต่งเป็นรูปใบไม้ที่เรียกว่า acanthus leave

มาตรฐานการตรวจสอบความสมบูรณ์ของเสาเข็มด้วยวิธี Seismic Test

เป็นการตรวจสอบความสมบูรณ์ของตัวเสาเข็ม โดยส่งคลื่นสั่นสะเทือนจากเครื่องกำเนิดความถี่ (Vibrational Machine) ลงไปในเนื้อคอนกรีตของตัวเสาเข็มที่ต้องการตรวจสอบ จึงสามารถตรวจความต่อเนื่องหรือความบกพร่องที่อาจเกิดกับตัวเสาเข็มได้ทั้งยังประมาณความลึกของเสาเข็ม
จากทฤษฏีคลื่นหน่วยแรง
*เมื่อมีแรงกระแทกที่กระทำตรงหัวเสาเข้มจะเกิดการแพร่ของคลื่นลงไปสู่ปลายเสาเข็ม และจะเกิดการสะท้อนกลับมาจากแรงต้านของมวลดิน จากพฤติกรรมการเคลื่อนที่ของคลื่น  สามารถใช้ทฤษฏีคลื่นหน่วยแรงมาวิเคราะห็ได้
〖∂^2〗_(u(x,t))/〖∂_t〗^2 =c^2.〖∂^2〗_(u(x,t))/〖∂_x〗^2 
โดยที่
cคือ ความเร็วของการเดินทางของคลื่นหน่วยแรงภายในเสาเข็ม
uคือ การเคลื่อนที่ของอนุภาคเสาเข็ม
xคือ ตำแหน่งของอนุภาคเสาเข็ม
t  คือ เวลา

การวิเคราะห์ผล

การวิเคราะห์จากวิธีการสะท้อนพัลส์ จะเป็นที่นิยมมากเพราะมีต้นทุนค่าอุปกรณ์ต่ำและมี ขบวนการทำงานน้อย เมื่อเริ่มตอกหัวเสาเข็มจะเกิดคลื่นหน่วยแรงเดินทางจากหัวถึงปลายเสาเข็มและเกิดการสะท้อนกลับเมื่อเสามีความยาว L และคลื่นหน่วยแรงมีความเร็วเท่ากับ Cจะสามารถคำนวณหาเวลาที่  คลื่นเคลื่อนที่ไปอย่างเดียวเท่ากับ2L⁄cดังนั้นเมื่อทำการตรวจสอบจะได้ผลการวัดจากเสาเข็ม สมบูรณ์ ดังรูปที่ 2 โดยจะเห็นได้ว่าระยะห่างจากจุดยอดจะเท่ากับ 2L⁄c
  
ข้อกำหนดในการทดสอบจากอุปกรณ์

ขั้นตอนการทำเสาคอนกรีต

1. ตรวจสอบแบบว่าเสามีขนาด ความยาว ความสูงเป็นเท่าไร จากแบบก่อสร้าง

2. ผูกเหล็กเสริมแกนเสา และเหล็กปลอกให้ได้ตามแบบก่อสร้างระบุไว้โดยที่เหล็กแกนเสาไม่หนีศูนย์ และการต่อทาบเหล็กแกนเสาจะต้องเป็นไปตามแบบก่อสร้างหรือมาตรฐาน ว.ส.ท. กำหนด

3. เมื่อเสริมเหล็กเสร็จเรียบร้อยแล้วจะทำการติดตั้งแบบหล่อเสา โดยที่แบบหล่ออาจจะเป็นไม้,เหล็ก หรือ แบบสำเร็จรูปอื่นๆก็ได้ โดยเสียบเหล็กที่แบบหล่อหรือเสียบภายหลังถอดแบบหล่อแต่ต้องอุดด้วย
 grouting cementยาวออกจากเสาประมาณ 30-40 เซนติเมตร เพื่อป้องกันการร้าวเมื่อก่อผนัง และจะต้องเช็คระยะดิ่งทุกครั้งเพื่อไม่ให้เสามีขนาดผิดไปจากจากมาตรฐาน
(ว.ส.ท.ยอมให้ขนาดของเสาคลาดเคลื่อนไปจากแบบในทางลบไม่เกิน 6 มิลลิเมตร และ ในทางบวกไม่เกิน 12 มิลลิเมตร)

4. ติดตั้งค้ำยันแบบหล่อเสาให้แข็งแรงสามารถรับแรงดันคอนกรีตได้โดยไม่แตก พร้อมที่จะเทคอนกรีต

5. หาระดับเทคอนกรีตโดยเทียบจากระดับอ้างอิง ในกรณีของเสาชั้น 1 แต่ถ้าเป็นเสาที่มีการก่อสร้างพื้นเสร็จแล้วอาจเทียบระดับจากระดับพื้นได้ และราดน้ำแบบหล่อให้ชุ่ม เพื่อลดอุณหภูมิและการดูดน้ำจากคอนกรีต

6. เทปูนซีเมนต์ผสมกับทรายลงไปจำนวนหนึ่งก่อน เพื่อที่จะไปเคลือบผิวของแบบหล่อและเหล็กเสริม

7. เริ่มเทคอนกรีต โดยอาจใช้วิธี เทจากถังปูน กระบะ (Buckets) เทผ่านท่อผ้าใบ หรือวิธีอื่นๆที่พิเศษยิ่งกว่ากรณีเสามีรูปร่างเฉพาะทางก็ได้ โดยการเทควรให้มีการแยกตัวของคอนกรีตน้อยที่สุด หรือ ไม่มีเลยจะยิ่งดีที่สุด

8. อาจหยุดเทคอนกรีตที่ระดับต่ำกว่าท้องคานประมาณ 2.5 -3.0 เซนติเมตร เพื่อสะดวกในการวางท้องคาน

9. เมื่อคอนกรีตแข็งตัวแล้ว ประมาณ 1.5-2 วันก็สามารถถอดแบบข้างเสาได้ซึ่งอาจจะเร็วกว่าก็ได้ขึ้นอยู่กับคอนกรีตที่ใช้ และจะทำการบ่มคอนกรีตทันที