การปรับปรุงสะพานทางหลวงจากผลกระทบแผ่นดินไหวด้วยระบบแยกฐานและการเสริมค่าความหน่วงโดยใช้เหล็กเดือย

Abstract

การออกแบบโครงสร้างสะพานภายใต้แรงแผ่นดินไหวด้วยระบบแยกฐาน สามารถลดผลกระทบที่เกิดจากแรงกระทำได้เป็นอย่างดี แต่ในขณะเดียวกันกลับทำให้โครงสร้างสะพานส่วนบนเกิดการเคลื่อนตัวที่มากขึ้นเป็นผลให้เกิดการชนกันระหว่างชิ้นส่วน และเกิดการวิบัติจากระยะรองรับช่วงสะพานที่ไม่เพียงพอ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ในการศึกษาผลตอบสนองของชิ้นส่วนโครงสร้างสะพานที่ถูกออกแบบด้วยระบบแยกฐานและใช้เหล็กเดือยช่วยในการสลายพลังงานและลดการเคลื่อนที่ของคาน ซึ่งจะทำการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยวิธีการไฟไนต์อิลิเมนต์ โดยใช้โปรแกรม SAP2000 การศึกษาเลือกพิจารณาสะพานแบบคานคอนกรีตอัดแรงรูปตัวไอ มีความยาวช่วงเสา 20 เมตร ทั้งหมด 5 ช่วง มีการติดตั้งแผ่นยางรองคานสะพานเป็นอุปกรณ์แยกฐาน นอกจากนี้จะทำการคัดเลือกคลื่นแผ่นดินไหวให้สอดคล้องกับการสั่นไหวของพื้นดินที่เกิดขึ้นใน จังหวัดเชียงใหม่ ประเทศไทย หลังจากทำการสร้างแบบจำลองจะทำการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยวิธีการวิเคราะห์การตอบสนองไม่เชิงเส้นแบบประวัติเวลา โดยจะทำการเปรียบเทียบผลการตอบสนองของโครงสร้างสะพานทั้งก่อนและหลังการปรับปรุงโดยใช้เหล็กเดือย ซึ่งจะพิจารณาในกรณีที่เพิ่มความหนาของแผ่นยางรองคานสะพานจากเดิมขนาด 20 เป็น 100 มิลลิเมตร และทำการติดตั้งเหล็กเดือยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 มิลลิเมตร เป็นอุปกรณ์ยึดรั้ง ผลการศึกษาพบว่าการเลือกปรับปรุงโดยการเลือกใช้เหล็กเดือยจำนวน 2 ชิ้น ติดตั้งในระนาบที่ยึดรั้งบริเวณจุดรองรับของโครงสร้างสะพานส่วนบนกับโครงสร้างสะพานส่วนล่าง ให้ผลการตอบสนองที่เหมาะสมมากกว่ากรณีก่อนการปรับปรุง โดยระยะการเคลื่อนตัวสูงสุดของคานรองรับแผ่นพื้นลดลงจาก 64 เป็น 51 มิลลิเมตร คิดเป็นร้อยละ 20 และยังช่วยลดผลการตอบสนองของโครงสร้างสะพานส่วนล่าง โดยเสาตอม่อเกิดการครากเพียงเล็กน้อย นอกจากนี้แรงเฉือนสูงสุดที่ฐานลดลงร้อยละ 22 เมื่อเทียบกับกรณีก่อนการปรับปรุงโครงสร้างสะพาน