เพื่อให้เห็นภาพชัดเจน (ขอยกตัวอย่างมุมมองเดียวก่อนเดี๋ยวจะยาวเกินไม่ทนอ่าน)อาจเปรียบเหมือนการยืนในลำธารที่มีกระแสน้ำไหลเข้ามาปะทะจากด้านหน้า หากยืนในลักษณะตรงๆ จะล้มได้ง่าย แต่หากเปลี่ยนท่าทางการยืนให้มั่นคง เช่น ก้าวเท้าหนึ่งข้างไปด้านหน้า โน้มตัวลงเล็กน้อย และถ่างขาออก จะสามารถต้านทานกระแสน้ำได้ดีขึ้น ในทางวิศวกรรมศาสตร์ รูปร่างลักษณะดังกล่าวเกี่ยวข้องกับแนวคิดเรื่อง “โมเมนต์ความเฉื่อย” (Inertia) รูปทรงที่มีค่า Inertia สูงจะสามารถต้านทานแรงได้ดีกว่ารูปทรงที่มีค่า Inertia ต่ำ อย่างไรก็ตาม การออกแบบโครงสร้างอาคารเพื่อรับมือกับแรงแผ่นดินไหวไม่ได้พิจารณาเพียงรูปทรงอย่างเดียว การเพิ่มความเหนียวให้กับโครงสร้าง เช่น การเลือกใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติยืดหยุ่นหรือมีความเหนียวสูง ถือเป็นวิธีหนึ่งที่ช่วยลดความเสียหายเฉียบพลัน การใช้คอนกรีตที่มีความแข็งมากๆหรือเหล็กเสริมที่มีกำลังรับแรงสูงจนเกินไป วัสดุคอนกรีตเสริมเหล็กที่ได้จะมีความแข็งสูงมากแต่คุณสมบัตินี้มาพร้อมกับความเปราะ และส่งผลให้อาคารวิบัติในลักษณะฉับพลันคล้ายการระเบิด เช่นเดียวกับแก้วเป็นเสี่ยงๆ เมื่อถูกกระแทกแรงๆ การออกแบบโครงสร้างให้สอดคล้องกับระดับแรงแผ่นดินไหวที่คาดการณ์ไว้ในแต่ละพื้นที่ ตามโซนแผนที่แบ่งเขตแผ่นดินไหวสำหรับประเทศไทย และข้อกำหนดด้านวิศวกรรม การจัดเหล็กเสริมต้านทานแรงแผ่นดินไหว(ACI 318-99, UBC-1994)
อย่างไรก็ดี หากแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นมีความรุนแรงเกินกว่าระดับค่าที่ใช้ออกแบบในโซนนั้นๆ กำหนด โครงสร้างก็อาจได้รับความเสียหายอยู่ดี ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว วิศวกรผู้คำนวณออกแบบจึงมุ่งเน้นให้การพังทลายเกิดขึ้นแบบมีการเตือนล่วงหน้า มากกว่าการพังทลายแบบทันทีทันใดโดยไร้สัญญาณบอกเหตุ การเสริมเหล็กรับแรงดึงมีค่าต่ำกว่าอัตราส่วนที่ภาวะสมดุล (เรียกการเสริมเหล็กคานแบบนี้ว่า Under-reinforced concrete beam ) พฤติกรรมการวิบัติจะเริ่มเกิดที่ด้านรับแรงดึงก่อน โดยเหล็กเสริมที่ใช้ต้านทานแรงดึงจะถูกดึงจนถึงจุดครากก่อนที่คอนกรีตจะถูกอัดแตกหรือระเบิดออกตามมา กรณีนี้ก่อนที่คานจะวิบัติจะสังเกตเห็นรอยร้าวปรากฏทางด้านรับแรงดึงได้ด้วยตาเปล่าเนื่องจากเหล็กเสริมกำลังถูกดึงยืดเกินกว่าจุดคราก การวิบัติแบบนี้เครื่องเตือนภัยที่ผู้ออกแบบอยากให้เป็น เพราะผู้ใช้อาคารสามารถหนีได้ทัน เรียกการวิบัติแบบนี้ว่า “Yield Failure”
บทความนี้เขียนและตรวจสอบโดย
นายธนะชัย เพ็ญสุภา
Structural Engineer, Rhino Rebar and Precast Co.,Ltd.
ใบอนุญาตประกอบวิชาชีพวิศวกรรมควบคุม (กว.) ประเภทนิติบุคคล เลขทะเบียน 3296/68 โดยสภาวิศวกร
“ตะขอวิเศษ”
เหล็กปลอกตะขอมุม 135 องศาไม่อาจถูกมองว่าเป็น “ตะขอวิเศษ” หรือ “ตะขอศักดิ์สิทธิ์” ที่สามารถ “ป้องกัน” แผ่นดินไหว ตามจริงเหล็กปลอกตะขอมุม 135 องศา มีประสิทธิภาพในการ ”ต้านทาน” แรงได้ดีกว่าตะขอที่มีมุม 90 องศาเท่านั้น มิได้หมายความว่าใช้แล้วจะ “ป้องกัน” แรงแผนดินไหวได้ มันต้านทานแรงแผ่นดินไหวเท่ากับความสามารถของมันที่มีเท่านั้น
สิ่งสำคัญ โครงสร้างอาคารต้านทานแรงแผ่นดินไหวจะต้องออกแบบให้องค์อาคารมีความเหนียว แปลนควรให้มีความสมมาตร (Symmetry) ทั้งแกน X , Y เพื่อต้านทานแรงกระทำต่างๆ อันมีผลมาจากพลังงานที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวซึ่งเรียกว่า Focus หรือ Hypocenter ในทุกทิศทุกทางโดยส่งเป็นคลื่นแผ่นดินไหว ซื่งแบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ
*1.P-Wave (Primary Wave) คลื่นนี้เดินทางมาถึงก่อนและกระทำในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของคลื่นในลักษณะกลับไป-มา ทำให้เกิดแรงอัดในตัวกลางที่คลื่นเดินทางผ่านเป็นระลอกๆ
*2.S-Wave (Secondary Wave หรือ Shear Wave ) กระทำในทิศทางตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของคลื่นในลักษณะกลับไป-มา เช่นกัน ทำให้เกิดแรงเฉือนในตัวกลางที่คลื่นเดินทางผ่าน คลื่น S-Wave นี้แบ่งออกเป็น 2 ทิศทาง คือ การเคลื่อนที่ในแนวดิ่งและแนวราบ คลื่นชนิดนี้ปล่อยพลังงานออกมามากกว่าจึงมีผลทำให้โครงสร้างเกิดความเสีหายได้มากว่าคลื่นชนิดแรก
*3.Surface Wave อาจเรียกว่า Rayleigh Wave หรือ Love Wave คลื่นชนิดนี้มีลักษณะการเคลื่อนที่คล้ายกับ S-Wave แต่เคลื่อนที่บนผิวของตัวกลางเท่านั้น
(*การออกแบบอาคารต้านทานแรงแผ่นดินไหว ; ผศ.ดร.ไพบูลย์ ปัญญาคะโป )
เครดิตรูปภาพ https://www.pptvhd36.com/news/%E0%B8%AA%E0%B8%B1%E0%B8%87%E0%B8%84%E0%B8%A1/245707