เสถียรภาพของอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่ใช้กำแพงที่มีความชะลูดภายใต้แผ่นดินไหว

Abstract

ความหนาของกำแพงโครงสร้างที่ใช้ออกแบบอาคารสูงในปัจจุบันมีค่าน้อยกว่าค่าที่ใช้ในอดีต ส่งผลให้กำแพงอาจขาดเสถียรภาพทางด้านข้าง อาจพบกำแพงโครงสร้างในประเทศไทยที่มีความหนาเพียง 100 มิลลิเมตร ส่งผลให้อัตราส่วนความระหว่างความสูงต่อความหนามากกว่า 25 ซึ่งกำหนดไว้ใน Uniform Building Code (UBC 1997) และ ACI 318-19 งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบว่าอาคารสูงที่ได้รับการออกแบบตามมาตรฐานในปัจจุบันและมีกำแพงโครงสร้างที่มีความชะลูดค่อนข้างมาก เช่น มีอัตราส่วนความสูงต่อความหนากำแพงเท่ากับ 15 20 และ 25 ว่ามีเสถียรภาพเพียงพอในการต้านทานแผ่นดินไหวได้หรือไม่ อาคารตัวอย่างที่ใช้ในการศึกษานี้เป็นอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กสูง 30 ชั้น ระบบโครงสร้างเป็นแบบกำแพงรับน้ำหนักบรรทุกแนวดิ่ง โดยระบบต้านทานแรงด้านข้างเป็นกำแพงรับแรงเฉือนแบบที่มีการให้รายละเอียดความเหนียวพิเศษ การศึกษานี้จะคำนวณการตอบสนองต่อแผ่นดินไหวและตรวจสอบเสถียรภาพด้วยวิธีแบบประวัติเวลาไม่เชิงเส้น (Nonlinear Response History Analysis, NLRHA) และเปรียบเทียบผลการวิเคราะห์จากการจำลองชิ้นส่วนกำแพงเดี่ยว 2 ลักษณะคือ เอลิเมนต์แบบเส้น (line element) และเอลิเมนต์แบบเปลือกบาง (shell element) รวมถึงศึกษาผลการขยายความรุนแรงของแผ่นดินไหวต่อค่าตอบสนองร่วมด้วย ผลการศึกษาพบว่ากำแพงในอาคารตัวอย่างมีเสถียรภาพเพียงพอในการต้านทานแรงทางด้านข้าง นอกจากนี้การรับแรงในระนาบของกำแพงมีค่าสูงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการรับแรงนอกระนาบของกำแพง ส่งผลให้ความความเครียดของกำแพงเดี่ยวมีค่ามากเมื่อรับแรงในระนาบอาจนำไปสู่การครากของเหล็กเสริมแนวดิ่งและการอัดแตกของคอนกรีตในกำแพงได้ แต่ความเครียดของกำแพงเดี่ยวมีค่าน้อยมากเมื่อรับแรงกระทำตั้งฉากกับระนาบ ความเครียดอัดในกำแพงพบว่ามีค่าไม่เกิน 0.002