ความต้านทานแผ่นดินไหวของอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่ปราศจากความเหนียว

Abstract

แม้กรุงเทพมหานครไม่อยู่ในบริเวณที่มีโอกาสเกิดแผ่นดินไหวขนาดรุนแรง แต่ภัยคุกคามจากแผ่นดินไหวระยะไกลไม่สามารถมองข้ามได้ เนื่องจากผลของชั้นดินอ่อนภายใต้กรุงเทพมหานครซึ่งมีผลในการขยายขนาดคลื่นแผ่นดินไหว จึงควรมีการศึกษาและเตรียมการป้องกันไว้ ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาพฤติกรรมและความเสียหายของอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่ไม่ได้ออกแบบรับแรงแผ่นดินไหว ภายใต้แผ่นดินไหวระยะไกล และได้ศึกษาพฤติกรรมของอาคารดังกล่าวเมื่อติดตั้งมวลหน่วงปรับค่าไว้ที่ชั้นบน ในงานวิจัยนี้ศึกษาอาคารความสูง 20 ชั้น ออกแบบด้วยวิธีกำลังและไม่คำนึงถึงผลเนื่องจากแผ่นดินไหวอาศัยข้อกำหนดของ ACl 318-95 เสริมเหล็กต่อเนื่องตลอด ใช้คลื่นแผ่นดินไหว SCT-85 และ BYK-95 กระทำกับอาคารตัวอย่างโดยเปลี่ยนขนาดแรงแผ่นดินไหวเป็นค่าต่างๆ กัน นอกจากนี้ยังได้ศึกษาการปรับปรุงอาคารตัวอย่างดังกล่าวด้วยมวลหน่วงปรับค่าแบบแพสซีฟ (Passive tuned mass damper) เพื่อลดการตอบสนองและความเสียหายของอาคาร ในการวิเคราะห์ความเสียหายของอาคาร ใช้คอมพิวเตอร์โปรแกรม IDARC ซึ่งสามารถวิเคราะห์พฤติกรรมของโครงสร้างในช่วงไม่ยืดหยุ่นได้ ผลการศึกษาพบว่าภายใต้แรงดันด้านข้างแบบสถิต อาคารตัวอย่างสามารถต้านทานแรงด้านข้างได้ 11.7% ของน้ำหนักอาคาร ที่การเปลี่ยนตำแหน่งชั้น 20 เท่ากับ 2.1% ของความสูงอาคาร และภายใต้แรงแผ่นดินไหวพบว่าเกิดการครากขึ้นก่อนในคานและที่แผ่นดินไหวขนาดรุนแรงจะมีการครากเกิดในคานโดยตลอดและเกิดการครากในเสาและผนัง ตามลำดับ และที่แผ่นดินไหวขนาดรุนแรงโครงสร้างมีพฤติกรรมเป็นแบบการดัดเนื่องจากความเสียหายในคานทำให้การยึดรั้งจากโครงข้อแข็งลดลง สำหรับการติดตั้งมวลหน่วงปรับค่าพบว่าสามารถลดการตอบสนองของอาคารได้ดีในกรณีแผ่นดินไหวขนาดไม่รุนแรง และประสิทธิภาพจะต่ำลงเมื่อความเสียหายเพิ่มมากขึ้น อันเป็นผลเนื่องมาจากคุณสมบัติด้านพลวัตของอาคารเปลี่ยนแปลงไป มวลหน่วงปรับค่าจึงไม่สามารถทำงานได้ดี