การเสริมกำลังต้านทานแผ่นดินไหวด้วยวิธีวิเคราะห์เชิงเส้นและไม่เชิงเส้น: กรณีศึกษาอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กในจังหวัดเชียงใหม่

Abstract

ในอดีตเรามีความเชื่อกันว่าประเทศไทยนั้นค่อนข้างจะมีความปลอดภัยจากเหตุการณ์แผ่นดินไหว ทำให้การออกแบบก่อสร้างอาคารในอดีตนั้นมิได้ออกแบบให้อาคารสามารถต้านทานต่อแรงแผ่นดินไหวที่อาจจะเกิดขึ้นได้ อย่างไรก็ดี สถิติของการเกิดแผ่นดินไหวและขนาดความรุนแรงของแผ่นดินไหวนั้นมีแนวโน้มเพิ่มมากขึ้นในปัจจุบัน งานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นการประเมินและเสริมความมั่นคงแข็งแรงให้แก่อาคารเก่าตามมาตรฐานการประเมินและการเสริมความมั่นคงแข็งแรงของโครงสร้างอาคารในเขตที่อาจได้รับแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว (มยผ.1303-57) เพื่อตรวจสอบระดับสมรรถนะของอาคาร เปรียบเทียบผลการประเมินกำลังต้านทานแผ่นดินไหวหากเลือกใช้กระบวนการวิเคราะห์เชิงเส้นและไร้เชิงเส้น รวมทั้งนำเสนอแนวทางการเสริมความมั่นคงแข็งแรงที่เป็นไปได้สำหรับอาคารตัวอย่างโดยกำหนดเป้าหมายในการเสริมความมั่นคงแข็งแรงขั้นต่ำด้วยระดับเป้าหมายเพื่อความปลอดภัยขั้นพื้นฐาน (Basic Safety Objective, BSO) อาคารตัวอย่างมีลักษณะสี่เหลี่ยมจัตุรัสตรงกลางเปิดโล่ง ความสูงรวม 24.7 เมตร จำนวน 5 ชั้น มีระบบต้านทานแรงด้านข้างซึ่งประกอบไปด้วยโครงเฟรม ผนังอิฐก่อและกำแพงรับแรงเฉือนคอนกรีตเสริมเหล็ก จากการศึกษาพบว่า อาคารดังกล่าวมีระดับสมรรถนะต้านทานแผ่นดินไหวไม่ผ่านเป้าหมายในการเสริมความมั่นคงแข็งแรงขั้นต่ำเนื่องจากองค์อาคารบางชิ้นส่วนมีกำลังต้านทานไม่เพียงพอที่ระดับปลอดภัยต่อชีวิตภายใต้ภัยแผ่นดินไหวระดับปานกลางที่มีคาบการกลับ 225 ปี โดยผลการประเมินกำลังต้านทานแผ่นดินไหวเมื่อใช้กระบวนการวิเคราะห์แบบเชิงเส้นให้ผลการประเมินที่มีร้อยละขององค์อาคารที่เสียหายมากกว่ากระบวนการวิเคราะห์แบบไร้เชิงเส้น ดังนั้นการเลือกใช้กระบวนการวิเคราะห์แบบไร้เชิงเส้นจะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายสำหรับการเสริมกำลัง สำหรับการเสริมความมั่นคงแข็งแรงให้แก่อาคารตัวอย่างจะเลือกทั้งการเสริมกำลังให้แก่โครงสร้างโดยรวมและการเสริมกำลังเฉพาะที่เพื่อให้อาคารตัวอย่างมีกำลังต้านทานแผ่นดินไหวผ่านเกณฑ์เป้าหมายในการเสริมความมั่นคงแข็งแรงขั้นต่ำ การเสริมค้ำยันเหล็กจะใช้สำหรับการเสริมกำลังโดยรวมเพื่อลดค่าการเคลื่อนที่ ค่าการเคลื่อนตัวสัมพัทธ์ระหว่างชั้นและแรงภายในโครงสร้างของอาคาร ส่วนการเสริมกำลังเฉพาะที่ในชิ้นส่วนที่มีกำลังต้านทานไม่เพียงพอจะใช้แผ่น FRP ในการเสริมกำลังต้านทานแรงเฉือนในคานและใช้เสาเข็มเจาะแบบสี่เหลี่ยมในการเสริมกำลังต้านทานแรงด้านข้างและแรงถอนในฐานราก