ความสามารถต้านทานการสั่นสะเทือนเนื่องจากแผ่นดินไหวของโครงสร้างอาคารที่พักอาศัยระบบเสาคานคอนกรีตสำเร็จรูประบบแผ่นเกี่ยวและสลักยึดที่มีใช้ในประเทศไทย

บทคัดย่อ

ปัจจุบันอุตสาหกรรมการก่อสร้างที่อยู่อาศัยได้มีการขยายตัวเพิ่มขึ้น อันเนื่องมาจากการเพิ่มขึ้นของจำนวนประชากร โดยการก่อสร้างระบบคอนกรีตหล่อสำเร็จ เป็นวิธีการก่อสร้างที่นิยมมากขึ้นในปัจจุบัน ซึ่งจะสามารถควบคุมคุณภาพของชิ้นส่วนให้มีความแข็งแรง และใช้ระยะเวลาในการก่อสร้างที่หน้างานลดลง ในช่วงก่อนที่กฎกระทรวงฉบับที่ 46 (พ.ศ.2540) และกฎกระทรวง พ.ศ.2564 ออกตามความในพระราชบัญญัติควบคุมอาคาร พ.ศ.2522 จะมีผลบังคับใช้ มิได้คำนึงถึงการคำนวณและการออกแบบให้โครงสร้างอาคารให้รับแรงแผ่นดินไหว ดังนั้นจึงมีความเสี่ยงที่อาคารจะเกิดความเสียหายของโครงสร้างได้ งานวิจัยนี้จึงเลือกพิจารณาอาคารตัวอย่างเป็นอาคารที่พักขนาดความสูง 2 ชั้น และสมมติที่ตั้งของอาคารตัวอย่างอยู่ที่ อ.เมือง จ.เชียงใหม่และสมมติประเภทของชั้นดินเป็นประเภท D โดยมีจุดต่อระหว่างเสาและคานเป็นแบบแผ่นเกี่ยว (Socket) และจุดต่อระหว่างเสากับเสาและเสากับฐานรากเป็นแบบสลักเกลียว (Bolting) เพื่อศึกษาความสามารถในการต้านทานการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว โครงการวิจัยนี้แบ่งออกเป็น 3 ส่วนหลัก ๆ ได้แก่งานวิจัยส่วนที่ 1 เป็นการศึกษาวิเคราะห์โดยใช้แบบจำลองเพื่อศึกษาพฤติกรรมของโครงสร้างภายใต้ความรุนแรงแผ่นดินไหวสำหรับการออกแบบโดยจะทำการเปรียบเทียบแบบจำลองทั้งหมด 3 แบบ คือโครงสร้างอาคารคอนกรีตหล่อในที่ (CIP, cast-in-place concrete building) โครงสร้างอาคารคอนกรีตหล่อสำเร็จเมื่อพิจารณาส่วนยื่นของคาน (PCB, precast building with cantilevered beams) และโครงสร้างอาคารคอนกรีตหล่อสำเร็จเมื่อไม่พิจารณาส่วนยื่นของคาน (PCNB, precast building with no cantilevered beams) โดยทั้ง 3 แบบจะใช้แบบอาคารขนาดเดียวกัน ซึ่งจะทำการวิเคราะห์โครงสร้างภายใต้แผ่นดินไหวโดยวิธีการผลักทางด้านข้าง (Pushover Analysis) และวิธีวิเคราะห์การตอบสนองไม่เชิงเส้นประวัติเวลา (Nonlinear Response History Analysis) ตามมาตรฐาน มยผ.1301/1302-61 โดยสร้างแบบจำลองชิ้นส่วนเสาและคานเป็นแบบเชิงเส้นและไม่เชิงเส้นในโปรแกรมวิเคราะห์โครงสร้าง ETABS V18 และกำหนดจุดรองรับเป็นแบบยึดแน่น เพื่อประเมินความเสียหายที่เกิดขึ้นในชิ้นส่วนของโครงสร้างและการเคลื่อนตัวสัมพัทธ์ระหว่างชั้น ผลการศึกษาพบว่าชิ้นส่วนของโครงสร้างอาคารตัวอย่างทั้ง 3 แบบมีค่าอัตราส่วนระหว่างแรงที่ต้องต้านทานต่อกำลังที่หน้าตัดรับได้ (DCR) มีค่ามากกว่า 1 หมายความว่าหน้าตัดของชิ้นส่วนโครงสร้างนั้นๆไม่สามารถรับแรงที่เกิดขึ้นได้ โดยอาคาร CIP มีค่า DCR ต่ำที่สุด ถัดมาเป็นอาคาร PCB และอาคาร PCNB มีค่า DCR มากที่สุด ในส่วนของการประเมินความเสียหายโดยรวมของอาคารจากความเสียหายที่เกิดขึ้นในองค์อาคารและการเคลื่อนตัวสัมพัทธ์ระหว่างชั้นพบว่าอาคาร CIP มีความเสียหายไม่ผ่านเกณฑ์ระดับป้องกันการพังทลาย สำหรับอาคาร PCB มีความเสียหายอยู่ในเกณฑ์ของระดับป้องกันการพังทลาย ซึ่งเป็นระดับที่มีความเสียหายรุนแรงมาก สุดท้ายอาคาร PCNB มีความเสียหายไม่ผ่านเกณฑ์ระดับป้องกันการพังทลาย อ้างอิงเกณฑ์สมรรถนะของโครงสร้างตามมาตรฐาน มยผ.1303-57 งานวิจัยส่วนที่ 2 เป็นการศึกษาการทดสอบสมรรถนะของตัวอย่างจุดต่อของโครงสร้างภายใต้แรงกระทำแบบวัฏจักรโดยใช้ชิ้นส่วนแบบขนาดจริงในห้องปฏิบัติการ จากการศึกษาพบว่า ตัวอย่างจุดต่อระหว่างเสากับฐานรากแบบสลักเกลียวมีความสามารถในการส่งถ่ายโมเมนต์ดัดไปยังฐานรากได้และสามารถโยกตัวรองรับการเคลื่อนตัวสัมพัทธ์ระหว่างชั้นได้อย่างน้อยร้อยละ 3.50 หรือผ่านเกณฑ์สมรรถนะระดับปลอดภัยต่อชีวิต แต่มีขนาดที่ไม่เพียงพอในการต้านทานแรงด้านข้างที่เกิดขึ้นจากแผ่นดินไหวในงานวิจัยส่วนที่ 1 ได้ และจากผลการทดสอบตัวอย่างทดสอบจุดต่อระหว่างเสากับคานแบบแผ่นเกี่ยว แสดงให้เห็นว่า ตัวอย่างจุดต่อระหว่างเสาและคานที่ศึกษานี้มีความสามารถในการส่งถ่ายโมเมนต์ดัดที่น้อยมากและมีพฤติกรรมของจุดต่อระหว่างเสาและคานคล้ายกับเป็นจุดหมุนเมื่ออยู่ในสภาวะที่ต้องต้านแรงด้านข้างแบบกลับไปกลับมา ซึ่งเป็นคุณลักษณะเฉพาะของจุดต่อประเภทนี้ และจุดต่อสามารถโยกตัวรองรับการเคลื่อนตัวสัมพัทธ์ระหว่างชั้นได้อย่างน้อยร้อยละ 3.25 หรือผ่านเกณฑ์สมรรถนะระดับปลอดภัยต่อชีวิต อ้างอิงเกณฑ์สมรรถนะของโครงสร้างตามมาตรฐาน มยผ.1303-57 งานวิจัยส่วนที่ 3 เป็นการแนะนำการปรับปรุงการออกแบบสำหรับอาคารที่จะสร้างใหม่และคำแนะนำในการปรับปรุงโครงสร้างกรณีที่สร้างไปแล้วเพื่อให้อาคารมีความปลอดภัยเพียงพอต่อการใช้งานตามมาตรฐานการออกแบบอาคารต้านทานแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว มยผ.1301/1302-61

คำสำคัญ