การพัฒนาผนังสลายพลังงานแบบวิสโคอิลาสติก

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ในการศึกษาพัฒนาผนังสลายพลังงานแบบวิสโคอิลาสติก (Viscoelastic wall dampers) ด้วยวัสดุ Asphalt (ยางมะตอย) และ Polyisobutene (PIB) แม้ว่าในปัจจุบันมีผู้ผลิตอุปกรณ์สลายพลังงานสำหรับอาคารเพื่อต้านทานแผ่นดินไหวและแรงลมจำหน่าย แต่มีราคาแพงเพราะต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ทั้งมีค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษาที่สูง นอกจากนั้นยังพบว่า ส่วนใหญ่มีรูปแบบที่กระทบต่อความสวยงามด้านสถาปัตยกรรม ในงานวิจัยนี้จึงพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการพัฒนาผนังสลายพลังงานแบบวิสโคอิลาสติกด้วยวัสดุที่มีราคาไม่แพง มีรูปแบบคล้ายผนังอาคารทั่วไปเพื่อไม่กระทบต่อความสวยงามของอาคาร โดยทำการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของผนังสลายพลังงานจากการทดสอบชิ้นงานตัวอย่างขนาดย่อส่วนในห้องปฏิบัติการ ภายใต้แรงกระทำแบบวัฏจักร (Cyclic testing) ตามมาตรฐาน ASCE 7-16 ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าวัสดุ PIB มีคุณสมบัติในการสลายพลังงานที่ดี และมีเสถียรภาพภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ จึงนำแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของผนังสลายพลังงานชนิด PIB มาประมาณคุณสมบัติของผนังสลายพลังงานขนาดเท่าของจริง เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการสลายพลังงานกับผลิตภัณฑ์ผนังสลายพลังงานแบบหนืด (Viscous Wall Damper) ของต่างประเทศ ผลการศึกษาพบว่าผนังสลายพลังงานแบบวิสโคอิลาสติคที่พัฒนามีประสิทธิภาพในการสลายพลังงานดีกว่าผนังสลายพลังงานแบบหนืดอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้สามารถลดขนาดและจำนวนผนังสลายพลังงานที่ต้องติดตั้งในอาคารได้ จึงเป็นอีกหนึ่งทางเลือกในการออกแบบต้านทานแผ่นดินไหวและแรงลมที่อาจประหยัดและมีประสิทธิภาพกว่าวิธีการปกติที่นิยมเพิ่มขนาดส่วนโครงสร้างให้มีกำลังหรือสติฟเนสมากขึ้น