จากสถานะการณ์แผ่นดินไหวขนาดใหญ่ วัดแรงสะเทือนได้ 7.0 ริคเตอร์ที่เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 13 ม.ค. 2553 นำมาซึ่งเรื่องเศร้าครั้งใหญ่ในกรุงปอร์โต แปรงซ์ เมืองหลวงของสาธารณรัฐเฮตำหนิ ซึ่งอยู่ห่างจากศูนย์กลางแผ่นดินไหวเพียงแต่ 15 กิโล
แผ่นดินไหวคราวนี้เกิดขึ้นได้เพราะมีสาเหตุเนื่องมาจากการเลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกในลักษณะการเลื่อนตัวข้างๆระหว่างแผ่นหินแคริบเบียนแล้วก็แผ่นหินอเมริกาเหนือ ซึ่งมีอัตราการเคลื่อนในเกณฑ์สูง ทำให้ได้โอกาสกำเนิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ได้เหมือนกับรอบๆรอยเลื่อนสุมาตรา ประเทศอินโดนีเซีย
เมื่อย้อนกลับมาดูเมืองไทยพวกเรา รอยเลื่อนสำคัญที่เคยเกิดแผ่นดินไหวขนาดกึ่งกลาง 5-6 ริคเตอร์มาแล้ว คือ รอยเลื่อนศรีสวัสดิ์รอบๆจังหวัดกาญจนบุรี แล้วก็รอยเลื่อนแม่ทา จังหวัดเชียงใหม่ เป็นต้น ทำให้อาคารเกิดการสั่นไหวรวมทั้งองค์ประกอบตึกหลายข้างหลังกำเนิดรอยแตกร้าว
ความทรุดโทรมของอาคารกลุ่มนี้ เนื่องจากว่าในอดีตกาลก่อนหน้านี้ ข้อบังคับตึกไม่ได้บังคับให้มีการออกแบบยับยั้งแผ่นดินไหว เดี๋ยวนี้มีกฎหมายตึกประกาศเป็นกฎกระทรวงฉบับ พ.ศ. 2550 ที่บังคับให้อาคารต้องวางแบบให้ยับยั้งแผ่นดินไหวได้ โดยแบ่งออกเป็น 3 รอบๆ ดังเช่น 1. พื้นที่ในเขตกรุงเทพมหานครและปริมณฑล รวม 5 จังหวัด 2. พื้นที่ภาคเหนือ 9 จังหวัด และภาคตะวันตก แล้วก็ 3. พื้นที่ในภาคใต้ 7 จังหวัด
อันดับแรกของการออกแบบอาคารให้ขัดขวางแผ่นดินไหวได้ วิศวกรผู้ออกแบบต้องพินิจลักษณะของตึกก่อน โดยการจัดให้ตึกมีลักษณะที่มีคุณภาพสำหรับเพื่อการต่อต้านแผ่นดินไหวที่ดี ทั้งนี้เพื่อเป็นการป้องกันและยังเป็นการไม่ให้โครงสร้างตึกมีการวิบัติในแบบต่างๆ
ผังอาคารที่มีการวางส่วนประกอบที่ดี น่าจะวางตำแหน่งเสาให้มีความสมมาตรในแกนหลักทั้งตามยาวและตามทางขวางของอาคาร ถ้าเป็นอาคารสูง จะต้องมีกำแพงรับแรงเฉือน (Shear wall) หลายชิ้น วางในตำแหน่งที่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอตลอดแผนผังตึก โดยไม่กลุ่มตัวอยู่ในบริเวณเดียว แนวทางการวางแนวฝาผนัง ควรจะหันด้านยาวของฝาผนังให้สามารถรับแรงด้านข้างจากแผ่นดินไหวได้ทั้งสองแนวทางทั้งยังตามทางยาวและตามแนวขวางของอาคาร ดังตัว อย่างตึกที่มีการจัดวางตำหน่งเสาแล้วก็กำแพงรับแรงเชือดที่ดี
ปัญหาที่มักจะพบในแบบอย่างตึกทั่วไปคือ ระดับความสูงของเสาในชั้นล่างของอาคารจะมีความสูงมากยิ่งกว่าเสาในชั้นสองขึ้นไป เนื่องจากสิ่งที่ต้องการให้ชั้น ข้างล่างเป็นห้องโถงสารพัดประโยชน์ หรือเป็นหลักที่จอดรถรวมทั้งมีการวางจำนวนเสาน้อยกว่าในชั้นสูงขึ้นไป เพื่อให้มีพื้นที่ใช้สอย กว้างใหญ่
อาคารลักษณะนี้ จะได้โอกาสที่จะเกิดการพินาศแบบชั้นอ่อนได้เนื่องมาจากเสาตึกในด้านล่างมีความอ่อนตัวต่อการโยกไหวทางข้างๆได้มากกว่าในชั้นสูงขึ้นไป ประกอบกับแรงแผ่นดินไหวที่ปฏิบัติต่อเสาชั้นล่างจะมีค่าสูงมากมาย
การแก้ไขปัญหาลักษณะตึกแบบนี้ บางทีอาจทำได้หลายวิธี ถ้าเป็นการออกแบบอาคาร (http://999starthai.com/th/home-2/)ใหม่ บางทีอาจเลือกดังนี้
1. จะต้องมีการจัดให้ความสูงของเสาด้านล่างไม่แตกต่างจากชั้นสูงขึ้นไปมากเท่าไรนักการออกแบบที่ดี ควรจัดให้เสาด้านล่างไม่สูงชะลูดมากจนถึงทำให้เสาชั้นล่างมีค่าความต้านทานสำหรับการเคลื่อนข้างๆน้อยกว่าเสาชั้นสองเกิน 80%
2. จัดให้เสาชั้นล่างมีหลายชิ้นขึ้น
3. ขยายขนาดหน้าตัดเสาด้านล่างให้ใหญ่ขึ้น
4. เสริมค้ำจนถึงข้างๆทางแนวทแยงเพื่อทำให้มีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้นในการต้านการเคลื่อนตัวทางด้านข้าง เป็นต้น
ภายหลังที่รูปแบบของอาคารมีความเหมาะสม ลำดับต่อไปเป็นการออกแบบความแข็งแรงของส่วนประกอบ ตึกที่ทำหน้าที่หลักสำหรับเพื่อการขัดขวางแรงข้างๆจากแผ่นดินไหวเป็นต้นว่า เสา นอกเหนือจากที่จะรับน้ำหนักบรรทุกปกติ ซึ่งเป็นน้ำหนักของอาคารรวมทั้งน้ำหนักบรรทุกจรตามการออกแบบทั่วไปแล้ว เสาควรจะมีกำลังรับน้ำหนักบรรทุกที่เพิ่มขึ้นในขณะกำเนิดแผ่นดินไหว สามารถต่อต้านแรงเฉือนจากแรงแผ่นดินไหวที่กระทำทางข้างๆต่อเสาได้ รวมทั้งต้องมีขนาดหน้าตัดใหญ่พอที่จะไม่เคลื่อนตัวมากกระทั่งเกินกฎระเบียบในข้อบังคับ ซึ่งกำหนดให้การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างชั้นไม่เกิน 0.5%
ทั้งนี้การเคลื่อนที่ของเสาที่มากเกินความจำเป็น จะก่อให้ฝาผนังอาคารมีการผิดใจได้ ดังนั้น เมื่อเปรียบขนาดเสากับอาคารทั่วๆไปแล้ว เสาตึกต้านแผ่นดินไหว จะมีขนาดใหญ่กว่า และก็มีปริมาณเหล็กเสริมตามทางยาวของเสามากกว่า เพื่อรับน้ำหนักบรรทุกและก็การดัดตัวที่เยอะขึ้นเรื่อยๆและก็ต้านการเคลื่อนที่ทางด้านข้างด้วยนอกจากนี้ จำนวนเหล็กปลอกในเสาต้องพอเพียงในการขัดขวางแรงเฉือนอีกด้วย
สิ่งที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งเป็น การจัดเนื้อหาการเสริมเหล็กให้องค์ประกอบมีความเหนียวเพียงพอสำหรับเพื่อการยับยั้งแรง ทำแบบไปกลับของแรงแผ่นดินไหว โดยการจัดปริมาณการเสริมเหล็กตามทางยาวและก็เหล็กปลอกที่โอบรัดรอบเหล็กเสริมตามแนวยาวของเสาและก็คานให้เพียงพอ
โดยเฉพาะรอบๆใกล้รอยต่อระหว่างเสาแล้วก็คาน เนื่องจากว่าบริเวณนี้ เสารวมทั้งคานมีการดัดตัวในลักษณะไปกลับหลายรอบ เหล็กปลอกในบริเวณนี้ก็เลยต้องจัดวางให้แน่นเป็นพิเศษ และการต่อเหล็กเสริมตามยาวจะต่อในบริเวณใกล้รอยต่อของเสาแล้วก็คานไม่ได้ เพราะแรงแผ่นดินไหว จะทำให้เหล็กเสริมเหล่านี้เลื่อนหลุดจากรอยต่อได้ง่าย การเสริมเหล็กให้เสาและคานมีความเหนียวยังมีรายละเอียดอีกมาก ก็เลยขอกล่าวแต่อย่างย่อเพียงเท่านี้ก่อน
หากว่าอาคารที่ดีไซน์ตามกฎกระทรวงแผ่นดินไหว พุทธศักราช 2550 จะได้มีการพิจารณาถึงแรงแผ่นดินไหวในระดับที่ สูงเพียงพอแล้ว แม้กระนั้นความสามารถของตึกแต่ละหลัง สำหรับในการต้านทานแรงแผ่นดินไหวในเหตุ การณ์จริง ยังนานับประการตามลักษณะ จำพวก และรูปแบบของอาคารต่างๆหากต้องการทราบว่า อาคารที่ดีไซน์ตามกฎกระทรวง พ.ศ. 2550 แต่ละข้างหลังมีความยั่งยืนมั่นคงปลอดภัยแค่ไหน ต้องใช้ขั้นตอนการ พินิจพิจารณาพฤติกรรมสำหรับในการต่อต้านแรงแผ่นดินไหวของโครงสร้างอย่างรอบคอบ.
ที่มา : http://999starthai.com/th/home-2/ (http://999starthai.com/th/home-2/)
Tags : ออกแบบอาคาร