จากเรื่องแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ วัดแรงสะเทือนได้ 7.0 ริคเตอร์ที่เกิดขึ้นช่วงวันที่ 13 เดือนมกราคม 2553 นำมาซึ่งเรื่องโศกเศร้าครั้งใหญ่ในกรุงปอร์โต แปรงซ์ เมืองหลวงของสาธารณรัฐเฮว่ากล่าว ซึ่งอยู่ห่างจากศูนย์กลางแผ่นดินไหวเพียง 15 กิโลเมตร
แผ่นดินไหวคราวนี้เกิดจากการเลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกในลักษณะการเลื่อนตัวข้างๆระหว่างแผ่นหินแคริบเบียนและแผ่นหินอเมริกาเหนือ ซึ่งมีอัตราการเคลื่อนตัวในมาตรฐานสูง ทำให้มีโอกาสกำเนิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ได้เหมือนกันกับรอบๆรอยเลื่อนเกะสุมาตรา ประเทศอินโดนีเซีย
เมื่อย้อนกลับมาดูเมืองไทยพวกเรา รอยเลื่อนสำคัญที่เคยเกิดแผ่นดินไหวขนาดกลาง 5-6 ริคเตอร์มาแล้วหมายถึงรอยเลื่อนศรีสวัสดิ์บริเวณจังหวัดกาญจนบุรี แล้วก็รอยเลื่อนแม่ทา จังหวัดเชียงใหม่ เป็นต้น ทำให้อาคารเกิดการสั่นไหวและก็โครงสร้างตึกหลายหลังกำเนิดรอยแตกร้าว
ความเสียหายของตึกพวกนี้ ด้วยเหตุว่าในอดีตก่อนหน้านี้ที่ผ่านมา กฎหมายตึกไม่ได้บังคับให้มีการออกแบบต้านทานแผ่นดินไหว ในขณะนี้มีข้อบังคับอาคารประกาศเป็นกฎกระทรวงฉบับ พุทธศักราช 2550 ที่บังคับให้ตึกจะต้องวางแบบให้ยับยั้งแผ่นดินไหวได้ โดยแบ่งได้เป็น 3 บริเวณ ตัวอย่างเช่น 1. พื้นที่ในเขตกรุงเทพมหานครและก็บริเวณรอบๆ รวม 5 จังหวัด 2. พื้นที่ภาคเหนือ 9 จังหวัด รวมทั้งภาคตะวันตก รวมทั้ง 3. พื้นที่ในภาคใต้ 7 จังหวัด
ลำดับแรกของการ
ออกแบบอาคารให้ยับยั้งแผ่นดินไหวได้ วิศวกรผู้ออกแบบจะต้องพิจารณารูปแบบของอาคารก่อน โดยการจัดให้ตึกมีลักษณะที่มีคุณภาพในการขัดขวางแผ่นดินไหวที่ดี ดังนี้เพื่อป้องกันไม่ให้องค์ประกอบอาคารมีการบรรลัยในรูปแบบต่างๆ
แผนผังอาคารที่มีการวางส่วนประกอบที่ดี ควรวางตำแหน่งเสาให้มีความสมมาตรในแกนหลักอีกทั้งตามแนวยาวแล้วก็ตามขวางของตึก หากเป็นอาคารสูง ควรมีกำแพงรับแรงเฉือน (Shear wall) จำนวนไม่น้อย วางในตำแหน่งที่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอตลอดแผนผังอาคาร โดยไม่กระจุกตัวอยู่ในรอบๆเดียว แนวทางการวางแนวฝาผนัง ควรจะหันด้านยาวของผนังให้สามารถรับแรงข้างๆจากแผ่นดินไหวได้ทั้งคู่ทิศทางทั้งตามทางยาวแล้วก็ตามทางขวางของตึก ดังตัว อย่างตึกที่มีการจัดวางตำหน่งเสารวมทั้งกำแพงรับแรงเฉือนที่ดี
ปัญหาที่มักจะเจอในรูปแบบตึกทั่วไปคือ ระดับความสูงของเสาในด้านล่างของอาคารจะมีความสูงมากยิ่งกว่าเสาในชั้นสองขึ้นไป เพราะเหตุว่าสิ่งที่มีความต้องการให้ชั้น ด้านล่างเป็นห้องโถงสารพัดประโยชน์ หรือเป็นพื้นที่จอดรถรวมทั้งมีการวางจำนวนเสาน้อยกว่าในชั้นสูงขึ้นไป เพื่อให้มีพื้นที่ใช้สอย กว้างใหญ่
อาคารรูปแบบนี้ จะมีโอกาสที่จะเกิดการบรรลัยแบบชั้นอ่อนได้เหตุเพราะเสาตึกในชั้นล่างมีความอ่อนตัวต่อการโยกไหวทางด้านข้างได้มากกว่าในชั้นสูงขึ้นไป ประกอบกับแรงแผ่นดินไหวที่ปฏิบัติต่อเสาด้านล่างจะมีค่าสูงมาก
การแก้ปัญหาลักษณะอาคารแบบนี้ บางทีอาจทำได้หลายแนวทาง แม้เป็นการออกแบบอาคารใหม่ บางทีอาจเลือกดังต่อไปนี้
1. ต้องมีการจัดให้ความสูงของเสาชั้นล่างไม่ต่างอะไรจากชั้นสูงขึ้นไปเท่าไรนักการออกแบบที่ดี ควรจัดให้เสาชั้นล่างไม่สูงชะลูดมากกระทั่งทำให้เสาชั้นล่างมีค่าความต้านทานสำหรับในการเคลื่อนตัวข้างๆน้อยกว่าเสาชั้นสองเกิน 80%
2. จัดให้เสาชั้นล่างมีมากมายขึ้น
3. ขยายขนาดหน้าตัดเสาด้านล่างให้ใหญ่ขึ้น
4. เสริมค้ำกระทั่งถึงด้านข้างทางแนวเฉียงเพื่อทำให้มีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้นสำหรับในการต่อต้านการเคลื่อนทางด้านข้าง เป็นต้น
หลังจากที่รูปแบบของตึกมีความเหมาะสม ลำดับต่อไปคือการออกแบบความแข็งแรงของส่วนประกอบ อาคารที่ทำหน้าที่หลักในการต่อต้านแรงด้านข้างจากแผ่นดินไหวตัวอย่างเช่น เสา นอกจากจะรับน้ำหนักบรรทุกปกติ ซึ่งเป็นน้ำหนักของตึกรวมทั้งน้ำหนักบรรทุกจรตามการออกแบบทั่วไปแล้ว เสาควรมีกำลังรับน้ำหนักบรรทุกที่เพิ่มขึ้นในขณะเกิดแผ่นดินไหว สามารถต่อต้านแรงเชือดจากแรงแผ่นดินไหวที่ปฏิบัติทางข้างๆต่อเสาได้ และก็ต้องมีขนาดหน้าตัดใหญ่พอที่จะไม่เคลื่อนตัวมากมายจนเกินกฎระเบียบในข้อบังคับ ซึ่งกำหนดให้การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างชั้นไม่เกิน 0.5%
ดังนี้การเคลื่อนที่ของเสาที่มากเหลือเกิน จะทำให้ผนังอาคารมีการแตกร้าวได้ โดยเหตุนั้น เมื่อเทียบขนาดเสากับตึกทั่วๆไปแล้ว เสาอาคารต่อต้านแผ่นดินไหว จะมีขนาดใหญ่กว่า และก็มีปริมาณเหล็กเสริมตามทางยาวของเสามากกว่า เพื่อรับน้ำหนักบรรทุกและการดัดตัวที่มากยิ่งขึ้นและต้านการเคลื่อนที่ทางข้างๆด้วยยิ่งไปกว่านี้ จำนวนเหล็กปลอกในเสาจะต้องเพียงพอสำหรับเพื่อการต้านแรงเชือดอีกด้วย
สิ่งที่จำเป็นอีกอย่างหนึ่งเป็น การจัดเนื้อหาการเสริมเหล็กให้ส่วนประกอบมีความเหนียวเพียงพอสำหรับเพื่อการต่อต้านแรง กระทำแบบไปกลับของแรงแผ่นดินไหว โดยการจัดปริมาณการเสริมเหล็กตามยาวและเหล็กปลอกที่โอบรัดรอบเหล็กเสริมตามทางยาวของเสาและก็คานให้เพียงพอ
โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณใกล้รอยต่อระหว่างเสาและก็คาน เนื่องจากว่ารอบๆนี้ เสาแล้วก็คานมีการดัดตัวในลักษณะไปกลับหลายรอบ เหล็กปลอกในบริเวณนี้จึงจำเป็นต้องจัดวางให้แน่นเป็นพิเศษ แล้วก็การต่อเหล็กเสริมตามยาวจะต่อในรอบๆใกล้รอยต่อของเสาและก็คานมิได้ เนื่องจากแรงแผ่นดินไหว จะทำให้เหล็กเสริมพวกนี้เลื่อนหลุดจากจุดต่อได้ง่าย การเสริมเหล็กให้เสาแล้วก็คานมีความเหนียวยังมีรายละเอียดอีกมากมาย จึงขอกล่าวแต่ว่าโดยสรุปเพียงเท่านี้ก่อน
แม้ว่าอาคารที่ออกแบบตามกฎกระทรวงแผ่นดินไหว พ.ศ. 2550 จะได้มีการนึกถึงแรงแผ่นดินไหวในระดับที่ สูงเพียงพอแล้ว แม้กระนั้นความสามารถของอาคารแต่ละหลัง สำหรับในการต้านแรงแผ่นดินไหวในเหตุ การณ์จริง ยังต่างๆนาๆตามลักษณะ ชนิด และก็รูปแบบของตึกต่างๆถ้าหากอยากรู้ว่า ตึกที่ออกแบบตามกฎกระทรวง พ.ศ. 2550 แต่ละหลังมีความมั่นคงไม่มีอันตรายแค่ไหน ต้องใช้กระบวนการ วิเคราะห์ความประพฤติปฏิบัติในการต้านแรงแผ่นดินไหวของส่วนประกอบอย่างละเอียด.
เครดิตบทความจาก :
http://999starthai.com/th/design/Tags : ออกแบบอาคาร
