กรณีศึกษาการประเมินและการปรับปรุงสะพานตัวอย่างเพื่อต้านทานแผ่นดินไหว

Abstract

เนื่องจากช่วงหลังได้มีเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างในประเทศไทย มากขึ้น โครงสร้างสะพานเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญในการขนส่งหลังจากเกิดภัยพิบัติ แต่สะพานโดยส่วนใหญ่ที่สร้างไว้เดิมไม่ได้มีการออกแบบให้มีความสามารถในการต้านทานแผ่นดินไหวได้ จึงควรมีการศึกษาเพื่อที่จะประเมินสมรรถนะของสะพานที่มีอยู่ในการต้านทานแผ่นดินไหว โดยสะพานที่เลือกใช้ในการศึกษานี้เป็นสะพานที่มีอยู่เป็นจำนวนมากที่สุดของกรมทางหลวงชนบท ซึ่งเป็นสะพานที่มีช่วงสะพานยาว 10 เมตร เสาตอม่อมีขนาด 0.40x0.40 ซม. คานขวางขนาด 0.40x0.40 ซม. และคานพาดหัวเสามีขนาด 0.50x0.70 ซม. โดยพื้นสะพานเป็นแผ่นคอนกรีตหล่อสำเร็จหนา 0.50 ม. ในการศึกษานี้สมมติให้สะพานตั้งอยู่ที่จังหวัดเชียงใหม่ ในการวิเคราะห์การตอบสนองของโครงสร้างได้ใช้วิธีแบบประวัติเวลาไม่เชิงเส้น (nonlinear response history analysis, NL-RHA) ด้วยโปรแกรม PERFORM 3D โดยคลื่นแผ่นดินไหวที่มากระทำกับโครงสร้างนั้น ได้ทำการคัดเลือกจากชุดคลื่นแผ่นดินไหวที่มีขนาดอยู่ระหว่าง 6.6 ถึง 6.9 และมีระยะทางจากแหล่งกำเนิดถึงสถานีตรวจวัด 15 ถึง 30 กิโลเมตร หลังจากทำการวิเคราะห์แล้วจะต้องทำการประเมินโครงสร้างโดยใช้ขีดจำกัดความปลอดภัยของโครงสร้างที่อ้างอิงตามมาตรฐาน ASCE41-06 ซึ่งหลังจากการประเมินพบว่าสะพานเกิดความเสียหายที่โคนเสาและคานขวางเนื่องจากแรงดัด จึงได้ศึกษาแนวทางการปรับปรุงสะพานทั้งหมด 3 วิธี คือ 1) วิธีพอกเสา 2) วิธีเสริมค้ำยันทแยง และ 3) วิธีเสริมก้อนยางที่ฐานรองรับ ซึ่งพบว่าวิธีที่สามารถป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นได้ คือวิธีการพอกเสาซึ่งต้องทำการพอกเสาตลอดความสูงของเสาตอม่อจึงจะสามารถป้องกันความเสียหายที่โคนเสาเนื่องจากแรงดัดได้ ส่วนวิธีอื่นๆจะไม่สามารถป้องกันความเสียหายที่เกิดขึ้นได้เมื่อมีแรงกระทำทางยาวของสะพาน