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.) 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