ออกแบบอาคารรับมือแผ่นดินไหว
คอลัมน์ : SD Talk
จากเหตุการณ์แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ทางภาคตะวันออกเฉียงใต้ของตุรกี และซีเรีย เมื่อวันที่ 6 ก.พ. 2566 ที่มีขนาดความรุนแรง 7.8 แมกนิจูด ทำให้อาคาร บ้านเรือน รวมทั้งสิ่งปลูกสร้าง อาคารขนาดใหญ่พังถล่ม จนสร้างความเสียหายต่อชีวิต และทรัพย์สินอย่างมหาศาล ผู้เชี่ยวชาญด้านแผ่นดินไหวสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.) จึงมีแนวทางในการรับมือแผ่นดินไหว ทั้งในด้านการออกแบบอาคาร และวิธีการปรับปรุงแก้ไขอาคารเพื่อลดความเสี่ยงจากความเสียหายจากเหตุแผ่นดินไหว
“ดร.ภาณุมาศ ไทรงาม” อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.) ผู้เชี่ยวชาญด้านโครงสร้างอาคารต้านทานแผ่นดินไหว กล่าวว่า ส่วนสำคัญในการออกแบบโครงสร้างเพื่อรับมือกับเหตุการณ์แผ่นดินไหวจะออกแบบให้เสามีขนาดใหญ่ขึ้น
เพราะผลกระทบโดยตรงกับอาคาร จะเป็นแรงที่กระทำจากด้านข้าง ซึ่งคือ “เสา” เรียกว่าระบบ “เสาแข็งคานอ่อน” โอกาสที่เสาจะเอนจะน้อยลง รวมถึงทำอาคารให้มีความเหนียวมากขึ้นโดยการเพิ่มรายละเอียดเหล็กเสริม และเหล็กปลอกของโครงสร้างอาคาร
สำหรับอาคารเก่าที่เจ้าของมีความกังวล ในหลักการทางวิศวกรรม สามารถทำการวิเคราะห์อาคารได้ และถ้าผลวิเคราะห์ออกมาพบว่าเป็นอาคารที่ไม่สามารถรับแรงแผ่นดินไหวได้โดยมี 4 แนวทางดังนี้
1.เสริมกำลังด้วยคอนกรีต และเหล็กเสริมที่เสาให้มีขนาดใหญ่ขึ้นจากเดิม (concrete jacketing) ซึ่งเป็นวิธีการเสริมแรงแบบดั้งเดิม เหมาะสำหรับอาคารที่ต้องการเสริมความแข็งแรงของอาคารเพื่อรองรับแผ่นดินไหวในพื้นที่ที่มีผู้เชี่ยวชาญในงานก่อสร้างด้านการเสริมกำลังด้วยโครงคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยเป็นวิธีดั้งเดิมที่ถูกใช้ในหลายประเทศ
2.เสริมกำลังด้วยแผ่นเหล็กที่เสาจะทำให้อาคารมีการรับแรงด้านข้างได้มากขึ้น (steel jacketing) แทนการเอาเหล็กเสริม และคอนกรีตเข้าไปพอกที่เสาเพียงอย่างเดียว เหมาะสำหรับอาคารที่ต้องการเสริมความแข็งแรงของอาคารเพื่อรองรับแผ่นดินไหว และมีผู้เชี่ยวชาญในการก่อสร้างงานด้านการเสริมกำลังด้วยโครงสร้างเหล็ก
3.เสริมกำลังโดยให้กำแพงสามารถรองรับแรงเฉือน (shear wall) ซึ่งอาคารสูง หรืออาคารสาธารณะในประเทศไทย โดยเฉพาะกรุงเทพฯมีการออกแบบรับแรงด้านข้างมานานแล้ว จากปกติที่ผนัง หรือกำแพงจะเป็นแค่อิฐเพียงอย่างเดียว ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้วิธีนี้กับอาคารสูง เนื่องจากจะได้รับผลกระทบทั้งแรงลม หรือแผ่นดินไหวมากกว่าอาคารต่ำ
วิธีการคือใส่เหล็กเพื่อช่วยรับแรงด้านข้างดังกล่าว หรือเรียกว่าเป็นผนังคอนกรีตเสริมเหล็ก กำแพงแบบนี้จะไม่มีโครงสร้างเสาคานให้เห็น ซึ่งเกิดจากการออกแบบให้รับน้ำหนักแทนเสา และคาน ผนังแบบนี้แข็งแรงกว่าผนังก่ออิฐฉาบปูน แต่มีข้อเสียตรงที่เราไม่สามารถปรับแต่ง ต่อเติม หรือเจาะผนังได้ เพราะจะเกิดความเสียหาย
4.เสริมกำลังด้วยโครงแกงแนง (bracing) ซึ่งจะช่วยรับแรงด้านข้างได้ดี มีลักษณะของการเสริมกำลังด้วยการใช้เหล็กแท่งเสริมเข้าไประหว่างเสา 2 ต้น เพื่อเพิ่มการรับแรงกระทำจากด้านข้าง การยึดรั้ง และเพิ่มเสถียรภาพและความแข็งแรงทางด้านข้าง ซึ่งเป็นระบบที่ถูกใช้เสริมกำลังอาคารเพื่อต้านทานแผ่นดินไหวในหลายประเทศ
นอกจากนั้น “ดร.ภาณุมาศ” ยังกล่าวเสริมว่า สำหรับอาคารกลุ่มแรกที่ควรได้รับการตรวจสอบ และวิเคราะห์ ควรเป็นอาคารยุคเก่า กลุ่มอาคารสาธารณะที่มีผู้คนใช้งานเป็นจำนวนมาก เพื่อหาแนวทางป้องกัน และเสริมกำลังให้ต้านทานแผ่นดินไหวต่อไป
หมายเหตุ – สามารถติดตามข่าวสาร และรายละเอียดเพิ่มเติมที่เว็บไซต์ https://www.kmitl.ac.th/ หรือ https://www.facebook.com/kmitlofficial