นวัตกรรมสำหรับอาคารโครงสร้างเหล็กต้านทานแรงแผ่นดินไหว

ที่นำเสนอนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของอีกหลายๆ นวัตกรรมที่น่าสนใจนะครับ

สำหรับโครงสร้างเหล็ก “เฉพาะส่วนที่ต้องรับแรงแผ่นดินไหว” ย้ำว่าไม่ใช่ทุกส่วนทุกจุดของอาคารจะรองรับแรงแผ่นดินไหว บางส่วนรับ gravity load ก็มากมายหลายส่วน ดังนั้น ผู้ออกแบบไม่จำเป็นต้องทำให้ทุกส่วนของอาคาร “เหนียวไปทั้งอาคาร” บางส่วนต้องการความแข็งแรงก็ออกแบบให้ส่วนนั้นมี strength สูง บางส่วนต้องการทั้ง strength และ ductility ก็ออกแบบ ทำ detail ให้ส่วนนั้นมีทั้ง strength และ

นวัตกรรม เป็นของใหม่ อาจจะใหม่ในบ้านเรา แต่ไม่ใหม่ในต่างประเทศนะครับ เริ่มจากระดับ base product ที่เป็นกลุ่ม เหล็กแผ่น เหล็กรูปพรรณ ท่อเหล็กกล้า กลุ่มนี้ มีการพัฒนาให้รองรับแรงแผ่นดินไหว ที่ไม่ต้องการให้ฉีกขาด โยกไม่กี่รอบแล้วเกิด fracture จึงต้องมีการควบคุม deformation และ weldability ให้สูง บางส่วนบางตำแหน่ง มีการพัฒนาให้ “มีกำลังต่ำ” เพื่ออำนวยให้ deformation สูง เช่นกลุ่ม LY = Low Yield Steel

ในระดับผลิตภัณฑ์ มีการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่นำมาใช้กับโครงแกงแนง หรือ braced frame เป็นกลุ่มที่ ควบคุมไม่ให้เกิดพฤติกรรมกาณโก่งเดาะจนเสียรูปถาวร หรือ inelastic buckling เมื่อรับแรงอัด (แต่อาจเกิดการโก่งเดาะอิลาสติก ที่ไม่ส่งผลให้พฤติกรรมของวัสดุเปลี่ยนไป (รับ normal stress ไม่เกิน Fy) ในขณะที่สามารถรับแรงดึงได้ถึงระดับ Fy เรียกผลิตภัณฑ์นี้ว่า BRB หรือ Buckling Restrained Brace เป็นองค์อาคารค้ำยันที่ควบคุมพฤติกรรมการเกิด buckling

หลากหลายผลิตภัณฑ์นวัตกรรม เป็นทรัพย์สินทางปัญญา ที่มีการจดทะเบียน การนำไปใช้โดยไม่ขออนุญาตอาจส่งผลต่อการดำเนินการทางกฎหมายได้ แต่มีบางนวัตกรรมที่เป็นนวัตกรรมที่อุตสาหกรรมได้ระดมทุนเพื่อศึกษาวิจัยและเปิดให้ใช้งานโดยไม่ต้องซื้อ หรือขออนุญาต หนึ่งในนั้นคือ ระบบผนังเหล็กแผ่นรับแรงเฉือน SPSW หรือ Steel Plate Shear Wall ซึ่งผู้ออกแบบสามารถอ้างอิงวิธีการออกแบบได้ดัง Design Guide ฉบับที่ 20 ซึ่งระบบนี้ นอกจากจะช่วย “ลดระยะเวลาในการก่อสร้าง” ลงได้อย่างมาก ด้วย RC shear wall โดยปกติแล้วจะเป็น Critical path activity ส่งผลให้งานก่อสร้างอาคารสั้นลงกว่าเดิมโดยเฉพาะอย่างยิ่งอาคารสูง SPSW ยังอาจเป็นทางเลือกสำหรับวิศวกรไทย ที่ต้องพิจารณาออกแบบ RC shear wall โดยใช้ MRS = Modified Response Spectrum ที่ต้องคำนึงถึง mode การสั่นไหวอื่นๆ นอกจาก First mode ที่คาบการสั่นต่ำๆ (เกิดได้ง่าย แต่ส่งผลให้เกิดแรงที่สูง) ตามที่ปรากฏในประกาศกระทรวงมหาดไทยฯ หรือใน มยผ. 1301/1302 ฉบับล่าสุด ซึ่งต้องทำ RC shear wall ให้มีขนาดใหญ่ขึ้นกว่าเดิม

อีกระบบเป็นกลุ่มที่ควบคุมการสั่นไหวของอาคาร ลักษณะไม่ได้แตกต่างไปจาก โช๊คอัพ ที่ใส่กับรถยนต์ หรือบานประตู ที่ช่วยรองรับแรงกระแทก เป็นอุปกรณ์ “หน่วง” damper และรับแรงไปพร้อมๆ กันในตัว … damper หรือ vibration controlled device นี้โดยบทบาทหลักคือช่วยสลายพลังงาน แทนการสลายพลังงานของตัวโครงสร้างที่จะต้อง สั่นๆๆๆ ให้ลดการสั่นลง

และท้ายสุด คือ อุปกรณ์ที่นำมาตัดแยกฐาน ที่เรียกว่า seismic base isolation หรือ base isolation หรือ seismic isolation หลักๆ แล้ว แรงแผ่นดินไหว เกิดจากการสั่นของพื้น อาคารติดกับพื้น อาคารมี mass >>> mass เกิดการ induce ให้มีแรงกระทำ (F = ma) ด้วย mass เกิดการเคลื่อนตัวจาก ground excitation ดังนั้น หากสามารถแยกพื้นดินกับอาคารไม่ให้ส่งผลถึงกันมาก อาคารยังสามารถถ่าย gravity load ลงดินได้ แต่อาคารก็ยังสามารถขยับตัวในแนวระนาบได้ ก็จะส่งผลให้แรงแผ่นดินไหวที่กระทำกับตัวอาคารลดน้อยลง

ทั้งหมดนี้เป็นส่วนหนึ่งของงานสัมมนาที่จะนำเสนอในวันพฤหัสที่ 15 กุมภาพันธ์นี้ เวลา 15:00 – 17:00 น. ผ่านระบบ Zoom ครับ ท่านใดยังไม่ได้สมัคร รีบสมัครภายใน วันนี้ 13 กุมภาพันธ์นะครับ ทีมงาน We Love Steel Construction จะปิดระบบภายใน 12:00 น. วันนี้ครับ

#นวัตกรรมสำหรับอาคารโครงสร้างเหล็กต้านทานแรงแผ่นดินไหว

#WeLoveSteelConstruction