โครงการศึกษาวิจัยการกำหนดวิธีการซ่อมแซมบำรุงรักษาโครงสร้างอาคารที่อยู่อาศัยที่เสียหายหรือเสื่อมสภาพและวิธีการทดสอบวัสดุสำหรับงานซ่อมแซม กรณีศึกษาเชิงปฏิบัติการโครงการอาคารชุด 5 ชั้น ของการเคหะแห่งชาติ

บทคัดย่อ

รายงานการวิจัย “โครงการศึกษาวิจัยการกำหนดวิธีการซ่อมแซมบำรุงรักษาโครงสร้างอาคารที่อยู่อาศัยที่เสียหายหรือเสื่อมสภาพและวิธีการทดสอบวัสดุสำหรับงานซ่อมแซมในโครงการของการเคหะแห่งชาติ” ได้ข้อสรุปออกมาเป็นคู่มือ 6 เล่มซึ่งมีความเชื่อมโยงกันตั้งแต่คู่มือเล่มที่ 1 จนถึงเล่มที่ 5 สำหรับคู่มือเล่มที่ 6 เป็นการประยุกต์การใช้งานของคู่มือทั้ง 5 เล่มกับอาคารตัวอย่างของการเคหะแห่งชาติเพื่อแสดงตัวอย่างการใช้งานคู่มือกับอาคารจริง และเพื่อให้การนำคู่มือเหล่านี้ไปใช้งานได้อย่างสะดวกและรวดเร็วในทางปฏิบัติ ที่ปรึกษาจึงได้ทำผังการใช้งานในรูปแบบของ flow chart ซึ่งจะช่วยให้วิศวกรสามารถนำคู่มือทั้ง 5 เล่มไปใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น คู่มือเล่มที่ 1 กล่าวถึงกลไกการวิบัติและสาเหตุของการเสื่อมสภาพของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก สามารถใช้เป็นคู่มือในการจำแนกรอยร้าวเบื้องต้น ซึ่งเนื้อหาโดยละเอียดจะอธิบายถึงทฤษฎี สาเหตุของการเกิดการเสื่อมสภาพ พร้อมทั้งแสดงตัวอย่างรูปภาพการเสื่อมสภาพของคอนกรีตประเภทต่างๆไว้ด้วย ความเสียหายที่เกิดขึ้นในโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กสามารถจำแนกได้เป็น 13 รูปแบบ ซึ่งจัดกลุ่มได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่ การเสื่อมสภาพจากการรับน้ำหนักส่วนเกิน (Excessive load) และ การเสื่อมสภาพจากความคงทน (Durability) ซึ่งท้ายที่สุดแล้วผลของการเสื่อมสภาพจากทั้งสองกลุ่มนี้ จะทำให้เหล็กเสริมในโครงสร้างทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและน้ำจนเกิดเป็นสนิมเหล็ก และทำให้เหล็กเสริมสูญเสียกำลังรับแรงดึง และความสามารถในการต้านทานน้ำหนักในที่สุดนั่นเอง การแตกร้าวจากการรับน้ำหนักส่วนเกิน เกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ เช่น การออกแบบที่ผิดพลาด การควบคุมงานก่อสร้างที่ไม่มีคุณภาพ หรือการใช้งานอาคารที่ผิดประเภท โดยรูปแบบการแตกร้าวจากน้ำหนักบรรทุกส่วนเกินนี้ จำแนกได้เป็น 4 รูปแบบได้แก่ รอยร้าวดัด รอยร้าวเฉือน รอยร้าวเนื่องจากการสูญเสียแรงยึดเหนี่ยว และรอยร้าวเนื่องจากแรงอัด สาเหตุของการเสื่อมสภาพจากความคงทนของคอนกรีต ประกอบด้วย 5 สาเหตุหลัก ได้แก่ การเสื่อมสภาพโดยสาเหตุทางกายภาพ ทางเคมี ทางกล ทางชีวภาพ หรือเกิดจากสาเหตุรวม ในคู่มือเล่มนี้ได้แบ่งรูปแบบความเสื่อมสภาพจากความคงทนของคอนกรีตออกเป็น 9 รูปแบบได้แก่ 1. การเสื่อมสภาพจากคาร์บอเนชัน 2. การเสื่อมสภาพจากการเกิดสนิมโดยคลอไรด์ 3. การเสื่อมสภาพจากการกัดกร่อนโดยซัลเฟต 4. การเสื่อมสภาพจากการกัดกร่อนโดยกรด 5. การเสื่อมสภาพจากการแข็งตัวและหลอมเหลวของน้ำในคอนกรีต 6. การเสื่อมสภาพจากการสึกกร่อนเนื่องจากการขัดสี การไหลของน้ำและการแตกตัวของฟองอากาศ 7. การเสื่อมสภาพของคอนกรีตจากสาเหตุทางชีวภาพ 8. การหดตัวแบบแห้ง และ 9. การเสื่อมสภาพจากปฏิกิริยาระหว่างด่างกับมวลรวม เนื้อหาในคู่มือเล่มที่ 2 กล่าวถึงการประเมินความเสียหายของโครงสร้าง ซึ่งจะทำให้สามารถกำหนดแนวทางการปฏิบัติต่อความเสียหายของโครงสร้างได้อย่างเหมาะสม และสามารถวางแผนการซ่อมแซมและเสริมกำลังโครงสร้างได้อย่างถูกต้อง รวมไปถึงการบำรุงรักษาโครงสร้างในระยะยาว โดยขั้นตอนการประเมินความเสียหายประกอบด้วย 5 ขั้นตอนหลัก ได้แก่ ขั้นที่ 1 การตรวจพินิจหรือการสำรวจด้วยสายตา (Visual inspection) ขั้นที่ 2 การประเมินโครงสร้างขั้นต้น เพื่อจำแนกความเสียหายออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ ความเสียหายที่มีความสำคัญมาก ความเสียหายที่มีความสำคัญปานกลาง และความเสียหายที่ควรให้การพิจารณา ความเสียหายแต่ละประเภทยังถูกจัดระดับความรุนแรงออกเป็น 4 ระดับได้แก่ระดับที่ 1 เป็นระดับความเสียหายที่ไม่กระทบต่อโครงสร้าง ระดับที่ 2 เป็นความเสียหายที่ยังอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ในขณะเวลาที่ทำการสำรวจ ซึ่งจำเป็นจะต้องทำการติดตามความเสียหายนี้อย่างต่อเนื่อง ระดับที่ 3 และ 4 เป็นระดับที่รุนแรง มีความจำเป็นที่จะต้องหาข้อมูลเชิงลึกหรือดัชนีชี้วัดเพิ่มเติม เพื่อนำข้อมูลที่ได้เข้าสู่การประเมินในขั้นรายละเอียด ขั้นที่ 3 สำหรับความเสียหายที่ถูกจัดอยู่ในระดับ 3 และ 4 ต้องทำการระบุค่าดัชนีความเสียหาย 22 ค่าโดยใช้เครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆ ขั้นที่ 4 จากค่าดัชนีชี้วัดที่ได้ในขั้นตอนที่ 3 จะนำไปใช้ในการประเมินระดับความรุนแรงซึ่งประกอบด้วย 3 ระดับ คือ รุนแรงมาก ปานกลาง และเล็กน้อย ซึ่งผลการวินิจฉัยอาจมีได้ตั้งแต่การยอมรับได้ไปจนถึงการซ่อมแซมและเสริมกำลังโครงสร้าง และ ขั้นที่ 5 ดำเนินการซ่อมแซมและหรือการเสริมกำลัง เนื้อหาในคู่มือเล่มที่ 3 กล่าวถึงการใช้เครื่องมือในการทดสอบเพื่อระบุดัชนีความเสียหาย 22 ค่า โดยอาศัยเครื่องมือหรืออุปกรณ์ต่างๆ ซึ่งการทดสอบจำแนกได้เป็นการทดสอบไม่ทำลายและการทดสอบกึ่งทำลาย การทดสอบแบบไม่ทำลายนั้น เป็นการทดสอบที่ไม่ทำให้เกิดความเสียหายแก่โครงสร้าง ส่วนการทดสอบกึ่งทำลายเป็นการทดสอบที่ทำให้เกิดความเสียหายบางส่วนเพียงเล็กน้อย การทดสอบจะให้ค่าดัชนีความเสียหาย 22 ค่าซึ่งสามารถนำไปใช้ระบุสาเหตุของความเสียหายและวิธีการซ่อมแซมหรือการเสริมกำลังที่เหมาะสมต่อไป หลักการในการตรวจสอบแบบไม่ทำลายนั้นอาศัยปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ เช่น หลักการแพร่และการสะท้อนของคลื่น คลื่นเสียงความถี่สูง การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนทางไฟฟ้า การเหนี่ยวนำของแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นต้น โดยผลที่ได้จะเป็นการสังเกตการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของปรากฏการณ์ต่างๆที่เกิดขึ้นเนื่องจากความผิดปกติหรือการเสื่อมสภาพของวัสดุที่ทำการทดสอบนั้น โดยลักษณะของความผิดปกติหรือการเสื่อมสภาพนั้นสามารถแบ่งออกได้ 2 ประเภท คือ ความผิดปกติที่เกิดขึ้นที่บริเวณผิว และความผิดปกติภายในวัสดุซึ่งไม่สามารถตรวจสอบด้วยตาเปล่าได้ เนื้อหาของคู่มือเล่มที่ 4 กล่าวถึงแนวทางการเลือกใช้วิธีการซ่อมแซมโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กสำหรับอาคารของการเคหะแห่งชาติ โดยอาศัยข้อสรุปสาเหตุของความเสียหายจากการวินิจฉัยเบื้องต้นตามเนื้อหาในคู่มือเล่มที่ 1 ผนวกกับการวินิจฉัยโดยละเอียดตามเนื้อหาในคู่มือเล่มที่ 2 และข้อมูลจากการตรวจสอบสภาพคอนกรีตตามเนื้อหาในคู่มือเล่มที่ 3 หลังจากที่ทราบสาเหตุของความเสียหาย คู่มือเล่มที่ 4 นี้จะให้วิธีการซ่อมแซมประเภทต่างๆ ตามความเหมาะสมกับสาเหตุของความเสียหาย วิธีการซ่อมแซมคอนกรีตที่ได้นำเสนอนี้ถูกคัดกรองให้มีความเหมาะสมกับปัญหาความเสียหายส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในอาคารของการเคหะแห่งชาติ โดยมีจำนวนทั้งสิ้น 8 วิธี ได้แก่ 1. การแทนที่คอนกรีตทั้งองค์อาคาร 2. การแทนที่คอนกรีตเฉพาะจุด 3. การแทนที่คอนกรีตด้วยการเททับเป็นชั้นบางๆ 4. การเททับด้วยคอนกรีตใหม่ 5. การอุดรอยร้าวด้วยการฉีดอีพอกซี 6. การแทนที่ผิวคอนกรีตด้วยการฉาบผิว 7. การเพิ่มเหล็กเสริมเพื่อทดแทนเหล็กเสริมที่เป็นสนิม และ 8. การเคลือบผิวคอนกรีต นอกจากนี้คู่มือยังได้รวบรวมข้อมูลสรุปโดยย่อและราคาโดยประมาณของวิธีการข้างต้น เพื่อเป็นเครื่องมือช่วยในการตัดสินใจเลือกใช้วิธีการซ่อมแซมที่เหมาะสมต่อไป เนื้อหาในคู่มือบทที่ 5 กล่าวถึงวิธีการเสริมกำลังโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กสำหรับอาคารของการเคหะแห่งชาติ โดยวิธีที่นำเสนอจะถูกแบ่งตามประเภทขององค์อาคาร นั่นคือ (1) คาน (2) แผ่นพื้นทางเดียว (3) แผ่นพื้นสองทาง และ (3) เสา นอกจากนั้น วิธีการเสริมกำลังยังถูกแบ่งย่อยเพื่อให้เกิดความหลากหลายในการใช้งานตามรูปแบบการวิบัติที่อาจเกิดขึ้นในแต่ละองค์อาคาร ได้แก่ (ก) การดัด (ข) การเฉือนและการบิด (ค) แรงยึดเหนี่ยว และ (ง) การอัด โดยมีวีธีเสริมกำลังทั้งสิ้น 14 วิธี ได้แก่ (1) Steel plate lining (2) FRP lining (3) Ferrocement jacketing for beams (4) Section enlarging method (5) FRP jacketing for beams (6) Steel beam supporting (7) Ferrocement beam supporting (8) Internal reinforcements (9) Steel collar (10) RC collar (11) Ferrocement jacketing (12) RC jacketing (13) FRP jacketing (14) Steel plate jacketing แนวทางในการคัดเลือกวิธีการเสริมกำลังที่ใช้ในคู่มือเล่มนี้อาศัยแนวคิดของ ความปลอดภัย ความทันสมัย ความเหมาะสมในการประยุกต์สำหรับงานก่อสร้างในประเทศไทย รวมถึงความคุ้มค่าในการเสริมกำลัง ดังนั้นเพื่อตอบสนองต่อแนวคิดข้างต้น คู่มือจึงได้นำเสนอวิธีทางเลือกไว้หลากหลายโดยกำหนดเกณฑ์ (Criteria) สำหรับช่วยในการตัดสินใจเชิงวิศวกรรม เช่น ขนาดหน้าตัดที่เหมาะสม ความยาวขององค์อาคารที่เหมาะสม และความสามารถในการเข้าถึงสถานที่ทำงาน เป็นต้น รวมถึง ให้ข้อแนะนำด้านราคาการเสริมกำลังต่อหน่วย เพื่อช่วยในการตัดสินใจเชิงเศรษฐศาสตร์ด้วย

คำสำคัญ