การเพิ่มสมรรถนะต้านแผ่นดินไหวของอาคารเตี้ยด้วยกำแพงคอนกรีตเบาแบบเสียดทาน

Abstract

อาคารเตี้ยจำนวนมากออกแบบและก่อสร้างก่อนกฎกระทรวงด้านแผ่นดินไหวมีผลบังคับใช้ ทำให้โครงสร้างมีความต้านทานแผ่นดินไหวต่ำกว่าเกณฑ์ที่ใช้ออกแบบอาคารใหม่ในปัจจุบัน การเสริมความแข็งแรงหรือเพิ่มความสามารถในการสลายพลังงานให้กับอาคารเหล่านี้ แม้จะสามารถทำได้แต่มักมีค่าใช้จ่ายสูงหรือกระทบต่อการใช้งานปกติทำให้ไม่เป็นที่นิยม งานวิจัยนี้ศึกษาความเป็นไปได้และประสิทธิภาพของกำแพงคอนกรีตเบาแบบเสียดทาน ซึ่งติดตั้งแทนที่ผนังก่ออิฐเดิมเพื่อเพิ่มสมรรถนะในการต้านทานแผ่นดินไหวให้กับอาคาร โดยระบบกำแพงคอนกรีตเบาแบบเสียดทานที่นำมาประยุกต์ใช้นี้ประกอบด้วยแผ่นโลหะที่สร้างแรงเสียดทานและกำแพงหล่อคอนกรีตมวลเบาเพื่อสร้างแรงกดทับ ซึ่งข้อดีของระบบกำแพงคอนกรีตเบาแบบเสียดทานเมื่อเปรียบเทียบกับระบบสลายพลังงานทั่วไป คือ มีราคาถูก ไม่ต้องการการบำรุงรักษาและไม่ส่งผลกระทบต่อความสวยงามหรือการใช้งานปกติของอาคาร งานวิจัยนี้พิจารณาอาคารเตี้ยคอนกรีตเสริมเหล็กสูง 4 ชั้น ก่อสร้างในเขตภาคเหนือของประเทศไทยโดยไม่ได้มีการออกแบบรับแรงแผ่นดินไหว แต่มีการเพิ่มสมรรถนะต้านทานแผ่นดินไหวด้วยกำแพงคอนกรีตเบาแบบเสียดทาน งานวิจัยศึกษาถึงผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงค่าแรงเสียดทานที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการสลายพลังงานของกำแพงคอนกรีตเบาแบบเสียดทาน โดยพิจารณากรณีค่าแรงเสียดทานต่างกัน 5 ค่า ซึ่งแปรเปลี่ยนตามหน่วยน้ำหนักของกำแพง ผลการวิเคราะห์โครงสร้างอาคารด้วยวิธีพลศาสตร์ไม่เชิงเส้นภายใต้คลื่นแผ่นดินไหวสมมติจำนวน 12 คลื่นที่มีความรุนแรงในระดับออกแบบ แสดงให้เห็นว่าอาคารที่ติดตั้งระบบกำแพงคอนกรีตเบาแบบเสียดทานสามารถลดการเคลื่อนตัวของอาคารได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยพบว่ากำแพงคอนกรีตเบาแบบเสียดทานสามารถลดค่าการเคลื่อนตัวสัมพัทธ์ของอาคารได้เฉลี่ย 53% ส่งผลให้ความเสียหายที่เกิดในเสาอาคารลดลง ทั้งนี้พบว่าค่าความเสียหายเฉลี่ยลดจากระดับ CP เหลือ LS ซึ่งเป็นความเสียหายที่อยู่ในระดับความปลอดภัยต่อชีวิตของผู้ใช้อาคารตามเกณฑ์มาตรฐานการออกแบบดังนั้นการติดตั้งกำแพงคอนกรีตเบาแบบเสียดทานให้กับอาคารเตี้ยจึงอาจเป็นอีกหนึ่งทางเลือกในการเพิ่มสมรรถนะต้านทานแผ่นดินไหวให้กับโครงสร้างอาคารเตี้ยได้อย่างมีประสิทธิภาพ