อาจารย์วิศวะโยธา ไขข้อข้องใจ แผ่นดินไหวทำตึกถล่ม เพราะเสารับ ‘แรงเฉือน’ ไม่ได้ แนะวิธีป้องกัน-ออกแบบเพื่อลดความเสี่ยง
จากกรณีเกิดเหตุแผ่นดินไหว ศูนย์กลางที่ประเทศเมียนมา ขนาด 8.2 และพบมีอาฟเตอร์ช็อกอีกหลายครั้ง ความรุนแรงของแผ่นดินไหวส่งผลกระทบต่อประเทศไทย และยูนนาน จีนตอนใต้อีกด้วย ทั้งนี้ ความเสียหายของแผ่นดินไหวในประเทศไทย โดยเฉพาะในพื้นที่กรุงเทพฯ ทำให้อาคารสำนักงานการตรวจเงินแผ่นดินแห่งใหม่ (สตง.) ความสูง 30 ชั้น มูลค่ากว่า 2,136 ล้านบาท ถล่มนั้น
อ่านข่าว เปิดโครงการ 2 พันล้านถล่ม ตึก 30 ชั้น สนง.ตรวจเงินแผ่นดิน พบปี’66 เคยมีเหตุเครนถล่ม
เมื่อวันที่ 29 มีนาคม ผู้สื่อข่าวรายงานว่า รศ.ดร.เฉลิมเกียรติ วงศ์วนิชทวี ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยสยาม โพสต์ข้อความผ่านเพจ “รศ.ดร.เฉลิมเกียรติ วงศ์วนิชทวี” ระบุว่า
ว่าด้วย อาคาร สตง.(ส่วนบนเหมือนจะไปก่อน…ฝุ่นตรงนี้มาก่อน) นอกจากแรงเฉือน(Base Shear)ที่เกิดขึ้นที่เสาชั้นล่าง เกิด Moment เกิด P-Delta effect ยิ่งทวีค่า Moment เสา Crushing…ที่เสาล่างก็ระเบิดที่ Slenderness ratio of Column สูง…สุดท้ายก็ Domino ทั้งหลัง RIP. 🪦
แผ่นดินไหวทำให้เสาเกิดแรงเฉือน (Shear Force) ซึ่งอาจทำให้เสาเสียหายหรือพังได้ โดยเฉพาะในอาคารที่ออกแบบรับแรงแผ่นดินไหวไม่ดีพอ หรือเสริมเหล็กไม่เพียงพอ
- แรงเฉือนในเสาเกิดขึ้นได้อย่างไร?
แผ่นดินไหวทำให้พื้นของอาคารสั่นไปมา ซึ่งสร้าง แรงด้านข้าง (Lateral Forces) ที่กระทำต่อเสาในอาคารสูง แรงเหล่านี้ทำให้เสาต้องรับ แรงเฉือน (Shear Force) ที่มักจะเกิดควบคู่กับแรงดัด (Bending Moment)
แรงเฉือนสูงเกิดขึ้นเมื่อ
- แผ่นดินไหวมีความรุนแรงและอาคารสั่นมาก
- เสาอยู่ที่ชั้นล่างของอาคารซึ่งต้องรับน้ำหนักจากชั้นบน
- มีแรงเฉือนสะสมจากโครงสร้างด้านบนที่ถ่ายลงมายังเสา
- เสียหายจากแรงเฉือนในเสา (Shear Failure) มีลักษณะอย่างไร?
แรงเฉือนที่มากเกินไปอาจทำให้เกิด การวิบัติแบบเฉือน (Shear Failure) ซึ่งเป็นลักษณะของการเสียหายที่เกิดขึ้นเร็วและอันตรายกว่าการวิบัติแบบดัดงอ (Flexural Failure)
รอยร้าวจากแรงเฉือนมักมีลักษณะ
- รอยร้าวแนวทแยง (Diagonal Cracks) → เกิดขึ้นที่เสาตามแนว 45°
- รอยร้าวที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว → ต่างจากรอยร้าวจากแรงดัดที่มักเกิดก่อนและขยายช้า
- อาจเกิดการแตกกระจายของคอนกรีต (Spalling) → ทำให้เหล็กเสริมภายในโผล่ออกมา
อันตราย! หากเสาเกิดความเสียหายแบบเฉือน จะพังลงอย่างรวดเร็ว โดยไม่แสดงสัญญาณเตือนล่วงหน้าเหมือนการเสียหายแบบดัดงอ
- ตัวอย่างผลกระทบของแผ่นดินไหวที่ทำให้เสาพังจากแรงเฉือน
- แผ่นดินไหวโกเบ (1995, ญี่ปุ่น) → อาคารหลายแห่งพังเพราะเสาไม่สามารถรับแรงเฉือนได้ สะพานอย่างแยะ
- แผ่นดินไหวเฮติ (2010) → อาคารหลายหลังใช้เสาที่มีเหล็กเสริมไม่เพียงพอ ทำให้พังทันทีเมื่อเกิดแรงเฉือน
- วิธีป้องกันความเสียหายจากแรงเฉือนในเสา
- เพิ่มเหล็กเสริมโครงขวาง (Transverse Reinforcement / Stirrup) → เพื่อช่วยต้านแรงเฉือนและป้องกันไม่ให้คอนกรีตแตกร้าว ช่วย Confinement เพิ่ม Ductility
- ออกแบบให้เสารับแรงดัดมากกว่าแรงเฉือน (Strong Column – Weak Beam Concept) → ทำให้เกิดการเสียหายที่คานก่อน ซึ่งปลอดภัยกว่าการให้เสาพัง
- เสริมกำลังด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (FRP Wrapping) หรือเสริมปลอกเหล็ก (Steel Jacketing) → ช่วยเพิ่มความแข็งแรงให้เสา
สรุป
แผ่นดินไหวสามารถสร้างแรงเฉือนที่สูงในเสาอาคาร โดยเฉพาะในชั้นล่าง หากเสารับแรงเฉือนไม่ได้ อาจเกิดการแตกร้าวแบบทแยงและพังลงอย่างรวดเร็ว วิธีป้องกันที่ดีคือการเสริมเหล็กให้เพียงพอ และออกแบบให้เสาแข็งแรงกว่าคานเพื่อลดความเสี่ยงของการถล่ม
