เนื้อหาวันที่ : 2012-04-18 10:14:14 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 1450 views

นักวิชาการ บางมด แนะเสริมป้องกันการพังถล่มของตึกในกรุงเทพ

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี แนะเสริมกำลังรวมให้อาคาร ป้องกันการพังถล่มของตึกในกทม.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) เผยนวัตกรรมการเสริมกำลังรวมให้อาคาร แข็งแกร่ง สลายกำลังแรงสะเทือนใต้พื้นด้วยคํ้ายันเหล็กต้านแผ่นดินไหว เตือนเตรียมพร้อมอย่างมีสติ หากอาคารสูงไม่มีลักษณะบกพร่องในตัวจริง กทม.ไม่ราบเป็นหน้ากองแน่นอน

จากเหตุการณ์แผ่นดินไหวขนาดใหญ่เมื่อวันที่ 11 เมษายน 2554 แม้จุดศูนย์กลางอยู่ที่ทางตอนเหนือของเกาะสุมาตรา ประเทศอินโดนีเซียห่างจากชายฝั่งอันดามันของไทยราว 860 กิโลเมตร แต่ผู้อยู่อาศัยในอาคารสูงของกรุงเทพฯ กลับรู้สึกได้ถึงแรงสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้น หลายคนเริ่มตั้งคำถามจากกระแสข่าวต่างๆ ที่ออกมาเตือนให้ระวังอาคารสูงในพื้นที่เสี่ยงภัย หากเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ในประเทศไทยในอนาคตข้างหน้า

ผศ.ดร.สุทัศน์ ลีลาทวีวัฒน์ ผู้อำนวยการ โครงการเทคโนโลยีวิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) และกรรมการในคณะอนุกรรมการด้านผลกระทบจากแรงลมและแผ่นดินไหว ของสมาคมวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ (วสท.) หนึ่งในคณะทำงานโครงการพัฒนาและปรับปรุงจัดทำประมวลข้อบังคับอาคาร

สำหรับประเทศไทย ที่กรมโยธาธิการและผังเมือง กระทรวงมหาดไทยจัดทำขึ้น เพื่อจัดทำมาตรฐานการออกแบบอาคารต้านทานแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว พ.ศ. 2552 เพื่อให้สิ่งปลูกสร้างในพื้นที่เสี่ยงภัยแผ่นดินไหวมีความปลอดภัย เปิดเผยว่า พื้นที่กรุงเทพฯ พื้นที่เสี่ยงต่อผลกระทบจากเหตุแผ่นดินไหว โดยเฉพาะแผ่นดินไหวบริเวณรอยเลื่อนเจดีย์สามองค์ ซึ่งวางตัวตามแนวตะวันตกเฉียงเหนือ ตะวันออกเฉียงใต้ในจังหวัดกาญจนบุรี

ซึ่งจุดที่ใกล้กรุงเทพมหานครมากที่สุดห่างจาก กทม. ประมาณ 150 ถึง 200 กิโลเมตร แต่พื้นที่กรุงเทพฯ มีลักษณะเป็นแอ่ง มีพื้นดินอ่อนด้านล่างเป็นเลนลักษณะทางภูมิศาสตร์เช่นนี้สามารถขยายความรุนแรงของการสั่นสะเทือนได้คล้ายกับกรุงเม็กซิโกซิตี้ ซึ่งเคยเกิดความเสียหายรุนแรงจากแผ่นดินไหวที่มีจุดศูนย์กลางห่างออกไปมากกว่า 300 กิโลเมตรเมื่อปี ค.ศ.1985

“หลังจากเกิดเหตุแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ที่ประเทศญี่ปุ่น จนเป็นเหตุให้เกิดสึนามิ ใกล้ประเทศไทยเองก็เกิดแผ่นดินไหวขึ้นบริเวณชายแดนไทยกับพม่าประมาณ 7 ริกเตอร์ ซึ่งครั้งนั้นห่างจากกรุงเทพฯ ราว 780 กิโลเมตร แต่อาคารบริเวณสีลมและหลายแห่งในกรุงเทพฯ กลับสั่นจนหลายคนตกใจ สิ่งที่น่าสนใจคือในครั้งนั้นคือ ในจังหวัดต่างๆ ที่มีระยะห่างจากจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวพอๆ กับกรุงเทพฯ ค่าความเร่งที่ตรวจวัดได้ในกรุงเทพฯกลับมีมากกว่าที่อื่นหลายเท่าตัว ที่มีสาเหตุเช่นนี้เพราะพื้นที่กรุงเทพฯมีพื้นดินที่อ่อนสามารถขยายแรงสั่นสะเทือนให้มากขึ้นได้ลักษณะเช่นนี้จะมีอาคารบางกลุ่มได้รับผลกระทบมาก”

ผศ.ดร.สุทัศน์ ขยายความว่า โดยปกติแล้วทุกๆ โครงสร้างจะมีการสั่นที่ความถี่ค่าๆ หนึ่งตามธรรมชาติ หรือในทางวิศวกรรมเรียกว่า “คาบการสั่นพื้นฐาน” เช่นเดียวกับอาคารแต่ละหลังจะมีค่าคาบเวลาการสั่นที่ไม่เท่ากัน ในช่วงที่เกิดแผ่นดินไหว เมื่อแรงสั่นสะเทือนเดินทางมาถึงกรุงเทพฯ และถูกขยายแรงขึ้นจากดินที่ค่อนข้างอ่อนตัวมากใต้พื้น ซึ่งหากแรงสะเทือนนั้นกระเพื่อมไป

โดยมีความถี่ในการสั่นพ้องเข้ากับค่าการสั่นของอาคารใดอาคารนั้นก็จะได้รับผลกระทบรุนแรง ซึ่งจากข้อมูลพื้นดินของกรุงเทพพบว่าอาคารที่สูงขนาด 8-16 ชั้นน่าจะได้รับผลกระทบรุนแรง ในขณะที่อาคารที่สูงกว่านี้ขึ้นไปจะได้รับผลกระทบเบาลง

และจะไปเกิดการสั่นพ้องอีกครั้งในอาคารที่มีความสูง 30-40 ชั้น ซึ่งก็จะได้รับผลกระทบมากเช่นกัน ที่เป็นเช่นนี้ผศ.ดร.สุทัศน์ อธิบายว่า ค่าความถี่ในการสั่นหรือคาบการสั่นของตึกจะขึ้นกับความสูงและขนาดของอาคาร ซึ่งในทางวิศวกรรมสามารถคำนวณหาค่าเวลาการสั่นของอาคารได้ จากการศึกษาอาคารรูปแบบต่างๆ ในทางสถิติพบว่าอาคารที่สูงอยู่ในช่วงดังกล่าวทั้งสองช่วง มักจะมีการความถี่ในการสั่นที่จะตรงกับการสั่นสะเทือนที่จะเกิดในกรุงเทพฯ

ทั้งนี้จากข้อวิตกกังวลดังกล่าวทางด้าน วสท. รวมถึงมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) เองไม่ได้นิ่งนอนใจที่ผ่านมามีการศึกษาค้นคว้า และมีทีมวิจัยที่ร่วมมือกันหลายองค์กรเพื่อศึกษาความก้าวหน้าทางด้านวิศวกรรมจากหลายประเทศทั่วโลก นำมาต่อยอดปรับปรุงให้สอดคล้องกับสภาพปัญหาของประเทศไทย ซึ่งหนึ่งในงานวิจัยพบว่ามีแนวทางในการลดความสูญเสียที่อาจเกิดขึ้นกับอาคารสูงเมื่อเกิดแผ่นดินไหว นั่นคือ “การเสริมกำลังโดยรวมให้กับอาคาร”

“เนื่องจากแผ่นดินไหวมีความเสี่ยงในระดับที่ไม่อาจมองข้ามได้ ดังนั้นอาคารต่างๆ ควรที่จะต้องมีการออกแบบรับแผ่นดินไหว ไม่ว่าจะชั้นเดียวหรือหลายชั้นก็ตาม ขึ้นอยู่กับความเสี่ยงของพื้นที่ ซึ่งกฎหมายบอกว่าวิศวกรต้องออกแบบอาคารรับแผ่นดินไหวตามมาตรฐานที่รับรองโดยหน่วยงานรัฐ

หลังจากปี 2552 ที่มีมาตรฐานกรมโยธาธิการและผังเมืองว่าด้วยเรื่องการออกแบบอาคารให้สามารถรับแผ่นดินไหว อาคารต่างๆ มีการสร้างโดยคำนึงถึงข้อนี้ร้อยเปอร์เซ็นต์หรือไม่อาจขึ้นอยู่กับหลายปัจจัยทั้งการออกแบบและการก่อสร้างที่ถูกต้อง การคุมงานและวัสดุก่อสร้าง นอกจากนี้ยังมีอาคารจำนวนมากที่สร้างก่อนหน้านี้โดยไม่ได้ออกแบบให้สามารถรองรับแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว มจธ.จึงคิดศึกษาวิจัยเรื่องการเสริมกำลังของอาคารให้ สามารถสลายแรงสั่นสะเทือนได้”

ผศ.ดร.สุทัศน์ กล่าวถึงการเสริมกำลังให้กับอาคารว่า อยู่ในงานวิจัยที่ได้รับการสนับสนุนจาก สำนักงานกองทุนสนับสนุนงานวิจัย (สกว) ที่ชื่อว่า “การประเมินระดับความต้านทานแผ่นดินไหวของอาคารในประเทศไทยและการปรับปรุงอาคารให้สามารถต้านทานแผ่นดินไหวในระดับที่เหมาะสม”จากงานวิจัยดังกล่าวพบว่าการเสริมกำลังให้อาคารมี 2 ประเภทคือเสริมกำลังเฉพาะที่ และเสริมกำลังโดยรวมในส่วนที่ มจธ.รับผิดชอบในการศึกษาคือการเสริมกำลังโดยรวมนั้น หลักๆ จะต้องเพิ่มความแข็งแรงให้กับอาคารทั้งหมด

ซึ่งวิธีที่มจธ.คิดค้นคือการค้ำยันด้วยเหล็กที่เรียกว่า Buckling-Restrained Brace: BRB เป็นการค้ำยันด้วยเหล็กที่มี 2 ชั้น ชั้นในเป็นแกนเหล็กที่ออกแบบไว้สลายพลังงานจากการสั่นสะเทือน ส่วนด้านนอกเป็นปลอกเหล็กทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้แกนเหล็กด้านในโก่งตัวและเสียรูปไปจากการโยกตัว

การทดสอบพบว่า BRB มีความสามารถสลายพลังงานที่ดี สามารถรองรับการเสียรูปได้สูง ผลการทดสอบการเสริมกำลังโครงอาคารคอนกรีตด้วย BRB ที่พัฒนาขึ้นพบว่าสามารถเพิ่มความสามารถในการสลายพลังงานได้มากกว่า 10 เท่า การเสริมกำลังรูปแบบนี้จึงเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับการออกแบบและปรับปรุงโครงสร้างคอนกรีตเพื่อต้านทานแรงแผ่นดินไหว

ผศ.ดร.สุทัศน์ กล่าวด้วยว่า รูปร่างรูปทรงของอาคารที่ไม่ค่อยเหมาะกับการต้านทานแผ่นดินไหว มักเป็นอาคารที่มีชั้นล่างเปิดโล่งเอาไว้จอดรถ หรือกิจกรรมต่างๆ จะมีความอ่อนไหวกว่าอาคารแบบอื่น หรืออาคารที่มีลักษณะตอม่อสั้น และอาคารที่มีรูปร่างประหลาดๆ เมื่อเกิดแผ่นดินไหวอาจเกิดการบิดตัว

ซึ่งปัจจุบันวิศวกรสามารถวิเคราะห์โครงสร้างเพื่อเสริมกำลังอาคารได้ ซึ่งขั้นตอนในการเสริมกำลังจะเริ่มจากการนำแบบอาคารมาประเมินหาจุดอ่อน จากนั้นก็ทำการวิเคราะห์ว่าจุดอ่อนนั้นๆ จะสามารถทำการเสริมกำลังด้วยวิธีการใด อาจจะเสริมเฉพาะที่หรือเสริมทั้งหมด และเมื่อเลือกวิธีแล้วก็จะนำไปทำในแบบจำลองก่อนเพื่อวิเคราะห์ก่อนจะไปถึงขั้นตอนในการทำการเสริมกำลังจริงที่หน้างาน ซึ่งคาดว่าต้นทุนในการเสริมกำลังนั้นอยู่ระหว่าง 5-10 เปอร์เซ็นต์ของค่าก่อสร้างอาคารทั้งหมด

“ไม่ใช่ว่าทุกอาคารจะเสริมได้ทันที ในการเสริมกำลังจะต้องได้รับการคำนวณที่ถูกต้องจากวิศวกรก่อน” นอกจากนั้นอาคารแต่ละอาคารมีลักษณะการใช้งานที่แตกต่างกัน และ บางอาคารอาจมีความสำคัญมากสำหรับภารกิจกู้ภัยหลังเกิดเหตุการณ์แผ่นดินไหว เช่น อาคารโรงพยาบาล สถานีดับเพลิง อาคารศูนย์สื่อสาร ฯลฯ หรือธุรกิจบางประเภทอาจไม่สามารถหยุดการผลิตเพื่อซ่อมแซมอาคารได้หลังจากเกิดแผ่นดินไหว เมื่อหยุดการผลิตจะทำให้เกิดความสูญเสียอย่างมากดังตัวอย่างที่เห็นได้จากผู้ผลิตรถยนต์ในประเทศญี่ปุ่นในเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่ผ่านมา ดังนั้นอาคารทุกอาคารจะต้องมีเป้าหมาย วิธีการ และระดับในการเสริมกำลังรองรับแผ่นดินไหวที่แตกต่างกัน 

ผศ.ดร.สุทัศน์ กล่าวและทิ้งท้าย ว่า อาคารสูงในกรุงเทพฯ โดยเฉพาะอาคารที่สร้างใหม่ ไม่น่าจะพังทลายแบบราบเป็นหน้ากองหากเกิดแผ่นดินไหวขนาดแรงที่คาดการไว้ ยกเว้นอาคารที่มีข้อบกพร่องจริงๆ เท่านั้น แต่อาจจะมีความเสียหายเกิดขึ้น อาคารสูงในกรุงเทพฯนั้นถูกออกแบบให้ต้องต้านทานแรงลมและรับน้ำหนักบรรทุกต่างๆ ตัวอาคารจึงถูกออกแบบให้มีความแข็งแรงระดับหนึ่ง และอาคารสูงมักมีการก่อสร้างที่มีการคุมงานที่ระมัดระวังเป็นพิเศษอยู่แล้ว จึงไม่น่าเป็นห่วงมากนัก แต่ตนกลับเป็นห่วงอาคารสูงปานกลาง และอาคารอย่างอาคารเรียน และโรงพยาบาล ที่มีความเก่าด้วยตัวของอาคารเอง หรือหอพักที่สร้างโดยไม่ได้มาตรฐาน เป็นสิ่งสำคัญที่ไม่อาจมองข้าม