ขั้นตอนที่ 1: การวางแผนและออกแบบก่อนก่อสร้าง
การวางแผนก่อนก่อสร้างอย่างเพียงพอเป็นการวางรากฐานทั้งในด้านกฎระเบียบและด้านเทคนิคสำหรับโครงการโครงสร้างเหล็ก ขั้นตอนนี้เริ่มจากการวางแผนเพื่อเปลี่ยนความต้องการเชิงแนวคิดให้กลายเป็นแผนปฏิบัติการที่สามารถดำเนินการได้ และรวมถึงการประเมินและจัดการความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นในขั้นตอนต่อไป
วิศวกรรมโครงสร้าง, การประสานงานด้วย BIM, และการเขียนแบบรายละเอียดสำหรับการผลิต
วิศวกรโครงสร้างมีส่วนร่วมในการก่อสร้างโครงสร้างตามแบบแปลนที่สถาปนิกออกแบบไว้ และเปลี่ยนแบบแปลนดังกล่าวให้เป็นจริงได้ รวมทั้งทำให้โครงสร้างสอดคล้องตามข้อกำหนดทางกฎหมาย ซึ่งควบคุมโดยมาตรฐาน AISC 360 อย่างไรก็ตาม วิศวกรโครงสร้างยังพิจารณาการใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับโครงสร้างนั้นๆ รวมถึงวิธีการเพิ่มความต้านทานต่อแผ่นดินไหวของอาคารอีกด้วย ด้วยการประสานงานแบบ BIM (BIM Coordination) ปัญหาการชนกันระหว่างองค์ประกอบต่างๆ ของอาคารที่เกิดจากข้อผิดพลาดในการออกแบบจะถูกระบุพบได้ตั้งแต่ระยะเริ่มต้น ซึ่งหมายความว่าสามารถแก้ไขปัญหาเหล่านั้นได้ก่อนเริ่มการก่อสร้างจริง จึงช่วยลดการปรับปรุงแก้ไขในสนาม (field corrections) ให้น้อยที่สุด แท้จริงแล้ว แนวทางนี้แสดงให้เห็นว่าสามารถลดงานทำซ้ำ (rework) ลงได้ถึง 15% ซึ่งเท่ากับการประหยัดทั้งเวลาและต้นทุน ท้ายที่สุด แบบรายละเอียดการก่อสร้างขั้นสุดท้ายสำหรับการผลิต (fabrication) จะถูกจัดทำขึ้น แบบดังกล่าวนี้ยังเป็นแบบรายละเอียดขั้นสุดท้ายสำหรับการก่อสร้าง ซึ่งครอบคลุมทุกสิ่งทุกอย่าง ตั้งแต่ไฟล์ CAD สำหรับการตัดโลหะด้วยเลเซอร์ ข้อกำหนดเกี่ยวกับรูสำหรับสกรู (มีความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 1.5 มิลลิเมตร) ไปจนถึงวัสดุที่สอดคล้องตามมาตรฐาน ASTM (วัสดุที่ได้รับการรับรอง) รายละเอียดที่ถูกต้องจะช่วยให้ชิ้นส่วนเข้ากันได้ดีในสนาม (field fit up) และทำให้การก่อสร้างดำเนินไปอย่างสะดวก ไม่จำเป็นต้องมีการปรับแต่งในสนามอย่างกว้างขวาง
ก่อนการแข่งขันเริ่มต้น คุณจะได้เปรียบเหนือคู่แข่งด้วยการสื่อสารล่วงหน้ากับหน่วยงานกำกับดูแลในท้องถิ่น ซึ่งสามารถอธิบายประเด็นต่าง ๆ และอำนวยความสะดวกในการจัดทำเอกสารที่จำเป็นได้ดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทราบข้อกำหนดด้านการใช้ที่ดิน สิ่งแวดล้อม และการก่อสร้าง การทบทวนแผนล่วงหน้าก่อนเริ่มการก่อสร้างนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากอาจเกิดปัญหาต่าง ๆ ขึ้น เช่น รถเครนไม่มีระยะการเข้าถึงที่เพียงพอจากจุดก่อสร้าง การขนส่งวัสดุ หรือความสัมพันธ์เชิงขึ้นต่อกันของงานเนื่องจากความขัดแย้งด้านกำหนดเวลา การประสานงานที่ดีขึ้นระหว่างฝ่ายต่าง ๆ พร้อมกับการส่งมอบโครงการ (Project Deliveries) ของแต่ละฝ่าย ทำให้เกิดการผสานสัญญา (Contract Integrated) ขึ้น ทั้งเจ้าของโครงการ หน่วยงานออกแบบ และผู้ให้บริการก่อสร้าง ต่างมีเป้าหมายและผลประโยชน์ที่สอดคล้องกันมากขึ้น ดังนั้น ปัญหาส่วนใหญ่จึงได้รับการแก้ไขล่วงหน้าก่อนเริ่มการก่อสร้าง เมื่อการก่อสร้างเริ่มขึ้น ปัญหาก็จะถูกขจัดออกไป ทั้งระยะเวลาและต้นทุนที่เพิ่มขึ้นจากการทำงานเสริมสามารถควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเจ้าของโครงการสามารถบรรลุสถานะที่ต้องการได้ ประมาณร้อยละแปดสิบของปัญหาได้รับการแก้ไขแล้ว เนื่องจากแนวทางเชิงรุก (proactive approach) เอกสารที่สมบูรณ์ครบถ้วนและไม่คลุมเครือช่วยลดโอกาสเกิดข้อขัดแย้งลงได้อย่างมีน้ำหนัก จำนวนปัญหาที่ยังคงค้างอยู่ (Remaining Unresolved) และข้อกังวลที่ยังคงมีอยู่ (Remaining Concerned) ตามตารางเวลา ถูกควบคุมให้อยู่ในสถานะที่ต้องการโดยไม่จำเป็นต้องนำเวลาที่สูญเสียไปกลับมาใช้ใหม่
เฟสที่ 2: การผลิตนอกสถานที่และการประกันคุณภาพ
การผลิตอย่างแม่นยำ: การตัด การเชื่อม และการเตรียมผิว (ASTM A6/SSPC-SP6)
การเปลี่ยนเหล็กดิบให้เป็นชิ้นส่วนโครงสร้างเกี่ยวข้องกับกระบวนการหลักสามขั้นตอน ซึ่งแต่ละขั้นตอนก็เป็นจุดควบคุมคุณภาพเช่นกัน ประการแรก แผ่นเหล็กจะถูกตัดด้วยเทคโนโลยีการตัดแบบพลาสม่า/เลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง เทคโนโลยีการตัดนี้สามารถควบคุมความคลาดเคลื่อนในการตัดได้ที่ ±2 มม. และมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประกอบชิ้นส่วนเหล็กในขั้นตอนถัดไป ประการที่สอง ผู้เชื่อมที่ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน AWS D1.1 จะทำการเชื่อมชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน โดยใช้การทดสอบด้วยคลื่นเสียง (Sound wave testing) เพื่อให้มั่นใจว่ารอยเชื่อมมีการหลอมรวมอย่างสมบูรณ์และเหมาะสม ประการที่สาม สำหรับการเตรียมผิวหน้า (Surface Preparation) เราปฏิบัติตามมาตรฐาน SSPC-SP6 เพื่อสร้างลักษณะพื้นผิวจากการพ่นทราย (blast anchor profile) ที่มีความลึก 50–85 ไมครอน ลักษณะพื้นผิวนี้จะช่วยให้พื้นผิวฐานเหมาะสมสำหรับการยึดเกาะของสารเคลือบ และยังช่วยกำจัดคราบสเกลจากกระบวนการกลิ้ง (mill scale) และสนิมออกด้วย ในระหว่างกระบวนการนี้ เราควบคุมสภาพแวดล้อมของการเตรียมพื้นผิวและการพ่นทรายอย่างเข้มงวด ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบเมื่อเปรียบเทียบกับสภาพแวดล้อมการเตรียมพื้นผิวภาคสนามที่ไม่สามารถคาดการณ์ได้ ก่อนจัดส่ง ชิ้นส่วนทั้งหมดจะผ่านการตรวจสอบด้วยเครื่องวัดพิกัด (coordinate measuring machine) เพื่อให้มั่นใจว่าชิ้นส่วนทั้งหมดสามารถติดตั้งเข้ากับสถานที่จริงได้อย่างเหมาะสมก่อนการประกอบ
ขั้นตอนการควบคุมคุณภาพระหว่างดำเนินการและการตรวจสอบโดยบุคคลที่สาม
การสร้างระบบควบคุมคุณภาพ (QC) ที่แข็งแกร่งจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าปัญหาต่าง ๆ จะถูกระบุและแก้ไขในทุกขั้นตอนของการผลิต การควบคุมคุณภาพตามจุดตรวจสอบ (Checkpoint QC) ประกอบด้วยเจ้าหน้าที่ควบคุมคุณภาพที่ดำเนินการวัดค่าทางกายภาพ และผู้ตรวจสอบรอยเชื่อมที่ถ่ายภาพรอยต่อพร้อมใช้เทคโนโลยีภาพถ่ายรังสีเอกซ์ดิจิทัลสำหรับรอยเชื่อม การตรวจสอบคุณภาพแบบฉับพลัน (Surprise QC audits) ดำเนินการโดยผู้ตรวจสอบอิสระจากภายนอกซึ่งมีคุณสมบัติตามมาตรฐาน ISO 17020 และที่ปรึกษาผู้เชี่ยวชาญด้านความสอดคล้องตามมาตรฐาน AISC 303 ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับขนาดของการตรวจสอบ หากมีการกำหนดให้ดำเนินการ งานประเมินรอยแตกร้าวบนพื้นผิวด้วยวิธีการทดสอบแบบไม่ทำลาย (NDT) โดยใช้อนุภาคมagnet งานประเมินค่าความแข็ง (หลังการให้ความร้อน) และการวัดความหนาของชั้นเคลือบ จะถูกดำเนินการตามรายการตรวจสอบ (audit checklist) รายงานการตรวจสอบด้านความปลอดภัยจากปีที่ผ่านมา ระบุว่าการใช้ระบบควบคุมคุณภาพแบบสามระดับ (three-level tiered QC systems) ช่วยลดจำนวนข้อบกพร่องลงเฉลี่ยร้อยละ 66 เมื่อเปรียบเทียบกับการตรวจสอบแบบขั้นตอนเดียว เราใช้ระบบการติดตามย้อนกลับ (traceability system) อย่างครอบคลุม เพื่อให้มั่นใจว่าประวัติของชิ้นส่วนแต่ละชิ้นจะถูกบันทึกไว้ตั้งแต่จุดกำเนิดของวัตถุดิบ ผ่านแต่ละขั้นตอนของกระบวนการผลิต จนถึงจุดที่สินค้าถูกจัดส่งออกจากโรงงานผลิต
เฟสที่ 3: การเตรียมพื้นที่และงานวางรากฐาน
การเตรียมพื้นที่ก่อสร้างเป็นหนึ่งในขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการก่อสร้างโครงสร้างเหล็ก ตั้งแต่เริ่มต้นกระบวนการ ทีมงานก่อสร้างจะจัดเก็บพื้นที่ก่อสร้างให้สะอาดโดยกำจัดซากโครงสร้างเก่าที่ไม่จำเป็นออกทั้งหมด รวมถึงเศษวัสดุและชีวมวลอื่นๆ เช่น ต้นไม้และพุ่มไม้ หลังจากทำความสะอาดพื้นที่แล้ว ทีมงานจะปรับระดับพื้นที่ทำงานเพื่อให้ผิวพื้นดินเรียบเสมอกันภายในความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 25 มม. ทุกทิศทาง แพลตฟอร์มก่อสร้างและอาคารต่างๆ ต้องการความสามารถในการรับน้ำหนักที่แตกต่างกัน ดังนั้น ก่อนเริ่มขุดฐานรากของอาคาร วิศวกรก่อสร้างจะทำการทดสอบดินเพื่อกำหนดความสามารถในการรับน้ำหนักของดิน ระหว่างกระบวนการเตรียมดิน ช่างก่อสร้างจะอัดแน่นดินเป็นหลายชั้น และวางท่อร้อยสายไฟหรือท่อระบบที่จำเป็นสำหรับระบบประปา ระบบไฟฟ้า และระบบสื่อสาร เมื่อดินผ่านการเตรียมเรียบร้อยแล้ว คอนกรีตจะได้รับการบำบัดด้วยความร้อน และช่างก่อสร้างจะฝังสลักยึด (anchor bolts) ลงในคอนกรีตที่ผสมด้วยปูนซีเมนต์เพื่อใช้ในการจัดแนวโครงสร้างเหล็กของอาคารในอนาคต หลังจากคอนกรีตแข็งตัวเต็มที่แล้ว ช่างก่อสร้างจะดำเนินการตรวจสอบขั้นสุดท้ายเพื่อยืนยันว่าพื้นที่ก่อสร้างอยู่ภายในค่าความคลาดเคลื่อนที่กำหนดไว้ เมื่อพื้นที่ก่อสร้างพร้อมใช้งานอย่างสมบูรณ์ วิศวกรก่อสร้างจะเริ่มกระบวนการก่อสร้างจริง
เฟสที่ 4: การติดตั้งโครงสร้างและการเสริมความมั่นคงของโครงกรอบ
ลำดับการติดตั้ง: การติดตั้งชิ้นส่วนยึดเสริมเป็นอันดับแรก และลำดับความสำคัญของช่องกันลม
การเริ่มต้นด้วยการติดตั้งชิ้นส่วนยึดเสริมถือเป็นสิ่งสำคัญยิ่งต่อการก่อสร้างโครงสร้างเหล็กให้มีความมั่นคงในสภาพแวดล้อมที่มีลมแรง เทคนิคนี้ประกอบด้วยการติดตั้งชิ้นส่วนยึดเสริมหลักทันทีหลังจากตั้งเสาต้นแบบแรกเสร็จสิ้น ซึ่งเทคนิคดังกล่าวจะสร้างพื้นที่ทำงานที่สามารถรับน้ำหนักตัวเองได้ ลดการโก่งตัวในแนวตั้งลง และลดความเสี่ยงของการพังทลายในอนาคตอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อพิจารณาถึงช่องกันลม ผู้รับเหมาก่อสร้างมักให้ความสำคัญกับการแยกและติดตั้งแต่ละส่วนของช่องกันลมอย่างเป็นระบบ แทนที่จะพยายามดำเนินการทั้งหมดพร้อมกันในคราวเดียว วิธีนี้ช่วยลดการโก่งตัวโดยรวมของโครงสร้างลง หลักการเหล่านี้ถูกนำไปใช้จริงบนไซต์งานก่อสร้าง เพื่อเพิ่มความปลอดภัยของแรงงาน ความน่าเชื่อถือในการประกอบชิ้นส่วนต่างๆ อย่างถูกต้อง และความสมบูรณ์โดยรวมของกระบวนการประกอบโครงสร้าง
การปฏิบัติตามมาตรฐาน AISC 360: การปรับเทียบมิติ การจัดวางตำแหน่งเสาและคานหลังคา และการติดตั้งไม้ระแนง
ความเบี่ยงเบนจากค่าการวัดทั้งหมดอยู่ภายในขอบเขตความคลาดเคลื่อนตามบทที่ 7 ของมาตรฐาน AISC 360 สำหรับกระบวนการผลิตและติดตั้ง ผลการสำรวจจะแสดงให้เห็นว่าความเบี่ยงเบนถูกควบคุมไว้ภายในขีดจำกัดที่กำหนดไว้ก่อนเริ่มต้นการติดตั้งเปลือกอาคาร
ระยะที่ 5: การดำเนินการเสร็จสิ้นเปลือกอาคารและการปิดโครงการ
ระบบผนังภายนอก สะพานความร้อน และการทบทวนก่อนส่งมอบ
ขั้นตอนสุดท้ายก่อนการปิดผนึกอาคารให้เสร็จสมบูรณ์อย่างสมบูรณ์คือการติดตั้งแผ่นหุ้มภายนอก (cladding panels) ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้านพลังงานของอาคาร ขั้นตอนแรก ผู้รับเหมาติดตั้งแผ่นหุ้มภายนอกของอาคารจะจัดเรียงแผ่นให้ตรงกันโดยใช้ระบบยึดที่ทนต่อการกัดกร่อน จากนั้นจึงทาสารป้องกันน้ำรั่วซึม (waterproof seal) ที่รอยต่อทั้งหมด เพื่อปกป้องอาคารจากความชื้น ประเด็นสำคัญหนึ่งที่ต้องคำนึงถึงตลอดกระบวนการก่อสร้างทั้งหมดคือปรากฏการณ์สะพานความร้อน (thermal bridging) ซึ่งเป็นสาเหตุของความสูญเสียพลังงานถึงร้อยละ 30 ในอาคารเชิงพาณิชย์ เพื่อกำจัดปรากฏการณ์สะพานความร้อน ผู้ก่อสร้างจะติดฉนวนที่จุดเชื่อมต่อโครงสร้าง เพื่อให้ช่องว่างนั้นมีความเต็มและต่อเนื่องอย่างสม่ำเสมอ ก่อนที่โครงการจะสามารถส่งมอบได้ ทีมงานโครงการจำเป็นต้องตรวจสอบรายการฟังก์ชันเชิงภาพจำนวน 12 รายการให้ผ่านเกณฑ์ ได้แก่ ความแน่นของตัวยึด การปิดผนึก การระบายน้ำที่ทำงานได้ตามปกติ และความสมบูรณ์ของชั้นกั้นอากาศ (air barrier) ผู้ทดสอบอิสระจะประเมินความสมบูรณ์ของชั้นกั้นอากาศตามมาตรฐาน ASTM E283 มิติและระยะห่างระหว่างชิ้นส่วนจะได้รับการตรวจสอบยืนยันโดยผู้รับเหมาให้สอดคล้องกับแนวทาง AISC 360 การรับประกันคุณภาพจะถูกจัดทำเอกสารและสรุปผลอย่างเป็นทางการ ฟังก์ชันทั้งหมดเหล่านี้คือขั้นตอนสุดท้ายที่จำเป็น เพื่อให้มั่นใจว่าเปลือกอาคาร (building envelope) จะมีความปลอดภัยจากการรั่วซึมของน้ำ ปฏิบัติตามข้อกำหนดของกฎหมาย พร้อมสำหรับการเข้าอยู่อาศัย และมีประสิทธิภาพด้านพลังงาน พร้อมมอบความสะดวกสบายแก่ผู้ใช้งานได้ตลอดทั้งปี
คำถามที่พบบ่อย
การวางแผนก่อนเริ่มก่อสร้างในโครงการโครงสร้างเหล็กคืออะไร?
ระยะการวางแผนก่อนเริ่มก่อสร้างช่วยลดความเสี่ยงของการทำงานซ้ำโดยการจัดตั้งกรอบทางเทคนิคและกรอบด้านกฎระเบียบขั้นแรก รวมทั้งแปลงข้อกำหนดเชิงแนวคิดให้เป็นแบบร่างรายละเอียด
ข้อได้เปรียบของการประสานงานด้วย BIM ในระยะก่อนเริ่มก่อสร้างคืออะไร?
การประสานงานด้วย BIM ช่วยให้สามารถระบุปัญหาในการออกแบบได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ซึ่งส่งผลให้ปริมาณงานซ้ำลดลงประมาณ 15% ทั้งนี้จึงช่วยประหยัดทั้งเวลาและค่าใช้จ่าย
ข้อดีของการผลิตชิ้นส่วนนอกสถานที่เมื่อเทียบกับการทำงานที่สถานที่จริงคืออะไร?
เมื่อทำงานนอกสถานที่ สภาพแวดล้อมจะควบคุมได้ดีกว่า ทำให้สามารถดำเนินงานได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น และมีความสม่ำเสมอมากขึ้น นอกจากนี้ ผลกระทบเชิงลบจากสภาพอากาศเลวร้ายก็มีน้อยลงด้วย
ระยะการผสานรวมฐานรากคืออะไร และครอบคลุมสิ่งใดบ้าง?
ระยะการติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานประกอบด้วยการเคลียร์พื้นที่ การปรับระดับพื้นที่ การดำเนินการทดสอบดิน การติดตั้งระบบสาธารณูปโภคใต้ดิน และการเทคอนกรีตสำหรับฐานรากพร้อมยึดสลักยึดตำแหน่งไว้แล้ว
มีวิธีใดบ้างที่ใช้รับประกันความมั่นคงของโครงสร้างระหว่างการก่อสร้างอาคาร?
ความมั่นคงของโครงสร้างได้รับการรับประกันเป็นหลักผ่านแนวทางการติดตั้งระบบยึดเสริมก่อนเป็นอันดับแรก โดยเริ่มจากการใช้ช่องกันลม (wind compartments) เพื่อยึดเสริมโครงสร้างในระหว่างขั้นตอนการประกอบ