รู้จักฐานรากแบบต่าง ๆ และความสำคัญต่อตัวบ้าน

หลายคนอาจจะเคยได้ยินคำว่า "ฐานราก" มาจากวิศวกรหรือผู้รับเหมาก่อสร้างกันมาบ้างแล้ว แต่อาจจะยังไม่เข้าใจดีนักว่าคืออะไร ทำหน้าที่อะไรในโครงสร้างบ้านแล้วมีประโยชน์อย่างไร ทำไมถึงสำคัญนัก ต้องเกริ่นก่อนว่าฐานรากที่ว่านี้จะทำหน้าที่รับน้ำหนักจากโครงสร้างทั้งหมดแล้วถ่ายน้ำหนักลงสู่เสาเข็มหรือดินโดยตรง 

โดยคุณสมบัติของดินที่รองรับฐานรากจะต้องมีความสามารถในการรับน้ำหนักหรือสามารถบรรทุกได้โดยไม่เกิดการเคลื่อนตัวหรือพังทลายของดินใต้ฐานรากและจะต้องไม่เกิดการทรุดตัวลงมาจนก่อให้เกิดความเสียหายแก่งานโครงสร้าง

ค่าฐานรากสร้างบ้านนั้นจะขึ้นอยู่กับโครงสร้างบ้านเป็นหลัก และการประเมินราคาของผู้รับเหมาก่อสร้างโดยควรสอบถามรายละเอียดและให้มีการแจกแจงรายละเอียดเป็นลายลักษณ์อักษร เพื่อความสบายใจของทั้งสองฝ่าย จากนั้นหากอยากทราบว่าราคาที่ประเมินมาเหมาะสมหรือไม่ ให้ลองปรึกษาวิศวกรหรือสถาปนิกผู้ออกแบบเพื่อความถูกต้องอีกครั้งหนึ่ง ซึ่งโดยปกติแล้วฐานรากจะต้องดูควบคู่ไปกับคุณภาพของชั้นดินบนพื้นที่นั้นๆ

หากพื้นที่ดังกล่าวเป็นดินแน่นก็ควรใช้ฐานรากแบบแผ่ แต่หากพื้นที่เป็นดินเนื้ออ่อนก็จะต้องใช้เสาเข็มในการช่วยรับน้ำหนักของโครงสร้างที่อยู่อาศัย โดยจะต้องตอกเสาเข็มให้ลึกถึงชั้นดินแข็งจึงจะปลอดภัย มิเช่นนั้นอาจเกิดอันตรายจากบ้านทรุดหรือดินถล่มภายหลังได้ ซึ่งสำหรับเสาเข็มก็ต้องให้ผู้เชี่ยวชาญหรือวิศวกรเข้ามาช่วยดูแลและคำนวณความเหมาะสมว่าต้องใช้กี่ต้นสำหรับโครงสร้างนั้นๆ ให้ถูกต้องเป็นไปตามมาตรฐาน 

1. รู้จักฐานราก

ฐานราก มีชื่อเรียกอีกชื่อว่า Footing เป็นส่วนสำคัญที่ก่อให้เกิดโครงสร้างบ้านที่แข็งแรงทั้งหลัง ดังนั้นความสำคัญของงานฐานรากจึงมีอยู่มากมาย เพราะทำหน้าที่แบกรับน้ำหนักจากเสา แล้วถ่ายลงสู่ดิน การใช้ฐานรากแบบคอนกรีตเสริมเหล็ก จะทำให้ก่อสร้างได้ง่าย รวดเร็ว และมีความแข็งแรง ทนทานต่อสภาพดินฟ้าอากาศ โดยฐานรากนี้จะฝังเอาไว้อยู่ใต้ดิน

2. ฐานรากแบบวางบนดิน

สำหรับฐานรากแบบวางบนดิน หรือมีชื่อเรียกว่า Bearing Foundation นั้นเป็นโครงสร้างที่สามารถรับน้ำหนักทั้งหมดของตัวบ้าน อาคาร หรือ สิ่งก่อสร้างต่าง ๆได้ ซึ่งจะส่งถ่ายน้ำหนักมาจากตอม่อลงสู่ฐานราก จากนั้นถ่ายน้ำหนักลงสู่ชั้นดินฐานราก เป็นการถ่ายน้ำหนักลงดินชั้นบนโดยตรง ซึ่งเราเรียกฐานรากแบบนี้ว่าฐานรากวางบนดิน เหมาะกับพื้นที่ที่มีดินชั้นบนเป็นดินแข็งที่มีความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุกต่อสิ่งก่อสร้างได้

3. ฐานรากที่มีเสาเข็ม

ต่อมาเป็นฐานรากเสาเข็ม ฐานรากแบบนี้จะเป็นการวางฐานรากของบ้านด้วยการตอกเสาเข็มลงลึกไปจนถึงในชั้นดิน นิยมใช้กับสภาพดินเนื้ออ่อน ซึ่งไม่สามารถรับน้ำหนักของโครงสร้างบ้านได้ มีจุดเด่นในเรื่องของฐานรากแบบเสาเข็ม จะเป็นฐานรากแบบลึก ซึ่งปัจจุบันที่เรานิยมใช้กันคือเสาเข็มคอนกรีต หรือเสาเข็มไม้สำหรับบ้านไม้นั่นเอง

4. ฐานแผ่เดี่ยว (Spread Footing)

ถัดมาเป็นฐานแผ่เดี่ยว เป็นฐานรากที่รับน้ำหนักจากเสาอาคารเพียงต้นเดียว แล้วถ่ายน้ำหนักลงสู่พื้นดิน ความหนาของตัวฐานจะต้องสามารถต้านทานโมเมนต์ดัดและแรงเฉือนได้อย่างเพียงพอ นอกจากนี้ยังต้องสามารถป้องกันการกัดกร่อนตัวเหล็กเสริมเนื่องจากความชื้น อย่างไรก็ตามในบางกรณีที่เสาอาคารไม่วางอยู่บนศูนย์กลางฐานราก อาทิ ตั้งอยู่ติดเขตที่ดินก็อาจถูกออกแบบให้เสาวางอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของฐานรากได้ โดยเราจะเรียกฐานรากแบบนี้ว่า ฐานรากตีนเป็ด 

ซึ่งโดยทั่วไปแล้วฐานรากชนิดนี้เหมาะกับดินที่สามารถรับน้ำหนักได้ในท้องถิ่นนั้นๆ อาทิ ในส่วนของพื้นที่ภาคกลางและกรุงเทพฯ จะมีการกำหนดให้ดินสามารถรับน้ำหนักความปลอดภัยได้ 2 ตัน/ตารางเมตร ในส่วนของพื้นที่ภาคเหนือ ภาคอีสาน และโซนภาคใต้ ดินจะต้องสามารถรับน้ำหนักความปลอดภัยได้ 8-15 ตัน/ตารางเมตร ตลอดจนบริเวณที่อยู่แนวเชิงเขาหรือหาดทราย จะต้องสามารถรับน้ำหนักความปลอดภัยได้ประมาณ 15-30 ตัน/ตารางเมตร

5. ฐานต่อเนื่องรับกำแพง (Continuous Footing)

ฐานต่อเนื่องรับกำแพง หมายถึงฐานรากที่ทำหน้าที่รองรับน้ำหนักจากผนังก่ออิฐ หรือผนังคอนกรีตเสริมเหล็กของอาคารหลาย ๆ ชั้น โดยขนาดความกว้างของฐานรากจะขึ้นอยู่กับน้ำหนักที่กดลงสู่ฐานรากนั่นเอง

6. ฐานแผ่ร่วม (Combined Footing)

ฐานแผ่ร่วม เป็นการออกแบบฐานรากเพื่อแก้ปัญหากรณีไม่สามารถสร้างฐานรากเดี่ยวที่สมมาตรได้ ซึ่งฐานรากที่ไม่สมมาตรนี้เมื่อรับน้ำหนักที่ถ่ายลงบนฐานไม่เท่ากัน ทำให้เกิดแรงเยื้องศูนย์ เพราะฐานรากที่ไม่สมมาตรจะทำให้เกิดแรงเยื้องศูนย์ เป็นผลทำให้อาคารทรุด เราจึงต้องใช้ฐานแผ่ร่วมเพื่อให้สมดุลกัน

7. ฐานรากชนิดมีคานรัด (Cantilever Footing)

ถัดมาเป็นฐานรากชนิดมีคานรัด (Cantilever Footing) ฐานรากประเภทนี้ได้มีการออกแบบมาสำหรับแก้ปัญหาในกรณีที่ไม่สามารถสร้างฐานรากที่สมดุลหรือสมมาตรได้ เป็นฐานรากที่เหมาะกับเสาของอาคารที่จำเป็นจะต้องสร้างไว้ประชิดกับตัวอาคารเดิม หรือแนวดินที่ไม่สามารถกำหนดตำแหน่งของฐานให้ตรงกับแนวเสาตอม่อได้ ฐานรากชนิดมีคานรัดจึงถูกออกแบบมาให้มีคานคอนกรีตสำหรับแบกรับน้ำหนักจากเสาตอม่ออีกทีหนึ่ง

8. ฐานรากแพ (Mat or Raft Foundation)

ฐานรากแพ (Mat or Raft Foundation) ฐานรากประเภทนี้เป็นฐานรากแบบร่วมขนาดใหญ่สำหรับใช้รับน้ำหนักของเสาหลาย ๆ ต้น โดยจะมีการแผ่บนพื้นที่กว้าง ส่วนมากจะใช้รับน้ำหนักของเสาทุกต้นของที่อยู่อาศัยหรืออาคารนั้น ๆ โดนส่วนมากจะใช้ฐานแพกับอาคารที่มีหลายชั้นหรืออาคารสูง ฐานรากแพมีจุดเด่นเมื่อเปรียบเทียบกับฐานรากเดี่ยว คือจะสามารถกระจายน้ำหนักสู่ดินหรือหินเบื้องได้ดีกว่ามาก และช่วยลดปัญหาการทรุดตัวของพื้นต่างระดับ เพราะฐานรากแพมีความต่อเนื่องกันตลอดโดยจะโยงยึดเป็นแพ แต่ในส่วนของการก่อสร้างฐานรากชนิดนี้ก็มีความยุ่งยากและค่าใช้จ่ายสูงกว่าฐานรากชนิดอื่น ๆ

9. ปัจจัยที่มีผลต่อความมั่นคงของรากฐาน

สำหรับปัจจัยที่ส่งผลต่อความมั่นคงของรากฐาน จะเป็นเรื่องของความแข็งแรงของตัวฐานรากเอง ซึ่งหมายถึงโครงสร้างส่วนที่เป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก ความสามารถในการแบกรับน้ำหนักของดินใต้ฐานราก และการทรุดตัวของดินใต้ฐานราก ควรเกิดขึ้นได้น้อยและใกล้เคียงกันทุกฐานราก

10. เทลีนและลูกปูน

การเทลีนมีอีกชื่อว่าการเทคอนกรีต เป็นการปรับผิวหน้าดิน นิยมทำเพื่อเตรียมพื้นที่ไว้รองรับการผูกเหล็กและการเทคอนกรีตในงานโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก ใช้สำหรับเทรองก้นหลุมป้องกันความสกปรกกับคอนกรีตและเหล็กเสริม เช่น ดินโคลน น้ำใต้ดิน ช่วยให้ทำงานได้สะดวก ไม่เฉอะแฉะ อีกทั้งยังช่วยให้ทำงานได้สะดวกขึ้นด้วย เช่น การผูกเหล็กเพื่อทำโครงสร้างมีระดับติดกับพื้นดินอย่างเช่น ฐานรากหรือคานคอดิน เนื่องจากเหล็กเสริมควรจะมีคอนกรีตหุ้มอยู่ไม่น้อยกว่า 5 เซนติเมตร เพื่อความแข็งแรงของโครงสร้างและเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดสนิมอีกด้วย

จากบทความข้างต้นจะเห็นได้ว่าในการทำฐานราก ต้องเอาใจใส่เป็นพิเศษตั้งแต่การเลือกใช้ฐานรากตามสภาพของดิน ควรใช้วัสดุก่อสร้างตามแบบวิศวกรรมโดยเคร่งครัด และเลือกรูปแบบฐานรากให้เหมาะสมกับงานก่อสร้างภายใต้การดูแลจากผู้ที่มีความเชี่ยวชาญ เราสามารถสรุปได้ว่า คุณภาพของชั้นดินในที่ที่เราต้องการสร้างบ้าน จะเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดรูปแบบฐานรากที่ควรจะใช้นั่นเอง หากที่ดินผืนนั้นมีลักษณะเป็นดินแน่นไม่มีความเสี่ยงที่จะทรุดตัว เราก็สามารถเลือกใช้ฐานรากแบบแผ่ได้ แต่หากตรวจสอบพบว่าดินบริเวณนั้นเป็นดินเนื้ออ่อน และมีโอกาสจะทรงตัว การต่อสร้างก็จำเป็นต้องใช้เสาเข็มเข้าช่วยเพื่อรับน้ำหนักของโครงสร้าง โดยต้องตอกลึกลงไปจนถึงขั้นดินแข็งด้านล่าง

เจ้าของบ้านต้องปรึกษากับวิศวกรเพื่อแบบและกำหนดจำนวนเสาเข็ม และขั้นตอนการตอกก็ต้องอาศัยความเชี่ยวชาญของผู้ทำการก่อสร้างด้วย หากการคำนวณและการวางเสาเข็มสัมพันธ์กันอย่างถูกต้อง เราก็วางใจได้ว่าจะไม่มีต้องเผชิญปัญหาบ้านทรุดในอนาคต

อย่างไรก็ตาม เราสามารถตรวจสอบเรื่องเสาเข็มที่ควรใช้เบื้องต้นในแต่ละพื้นที่ได้ เช่น ในเขตกรุงเทพมหานครที่มีชั้นดินอ่อน หากต้องการวางฐานรากแบบแผ่ควรใช้ ฐานแผ่ในอัตรา 2 ตันต่อตารางเมตร สำหรับภาคอื่น ๆ สามารถแยกได้เป็น ภาคกลาง ภาคเหนือ และภาคตะวันออกเฉียงเหนือให้ใช้ 8 ตันต่อตารางเมตร ภาคตะวันออกและภาคใต้ต้องใช้ 10 ตันต่อตารางเมตร ทั้งนี้ควรให้วิศวกรผู้เชี่ยวชาญเป็นผู้กำหนดอย่างชัดเจนอีกครั้ง