แม้ประเทศไทยจะไม่ถูกมองว่าเป็นประเทศแผ่นดินไหวรุนแรงเท่าญี่ปุ่นหรือไต้หวัน แต่การออกแบบอาคารยุคใหม่ไม่สามารถมองแรงแผ่นดินไหวเป็นเพียงหัวข้อเสริมได้อีกต่อไป โดยเฉพาะหลังจากข้อกำหนดด้านการต้านทานแผ่นดินไหวที่ใช้อ้างอิงในงานวิศวกรรมไทยช่วงปี 2564 ซึ่งทำให้เจ้าของโครงการ ผู้ออกแบบ ผู้รับเหมา และผู้จัดหาวัสดุต้องเข้าใจทั้งเรื่องโซนแผ่นดินไหว สภาพชั้นดิน และรายละเอียดเหล็กเสริมในโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กอย่างจริงจัง
กรอบข้อกำหนดปี 2564 และสิ่งที่โครงการต้องเตรียม
แนวทางตามกฎกระทรวงว่าด้วยการรับแรงแผ่นดินไหว ร่วมกับมาตรฐานของกรมโยธาธิการและผังเมือง และแนวทางของวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ถูกใช้เป็นฐานในการกำหนดแรงออกแบบ ระบบโครงสร้าง ระดับความสำคัญของอาคาร และรายละเอียดการเสริมเหล็ก จุดประสงค์หลักไม่ใช่การทำให้อาคารไม่เสียหายเลย แต่คือการป้องกันการพังถล่มแบบฉับพลัน ให้อาคารมีความเหนียว และคงความปลอดภัยของผู้ใช้งานได้เมื่อเกิดแรงสั่นสะเทือนระดับออกแบบ
ความแตกต่างของ Zone 1, Zone 2 และ Zone 3
การระบุโซนแผ่นดินไหวเป็นขั้นตอนสำคัญตั้งแต่ช่วงออกแบบแนวคิด เพราะส่งผลต่อแรงเฉือนฐาน การคุมการเคลื่อนตัวระหว่างชั้น รายละเอียดเหล็กปลอก และระดับการตรวจงานหน้างาน
- Zone 1: พื้นที่ความเสี่ยงต่ำกว่า โดยทั่วไปมีค่าความเร่งพื้นดินออกแบบต่ำกว่า แต่ไม่ได้หมายความว่าไม่ต้องออกแบบต้านแผ่นดินไหว อาคารสาธารณะ อาคารที่มีคนใช้งานหนาแน่น หรืออาคารที่มีรูปทรงไม่สม่ำเสมอยังต้องมีระบบรับแรงด้านข้างและรายละเอียดโครงสร้างที่เหมาะสม
- Zone 2: พื้นที่ที่ต้องระวังผลขยายแรงจากชั้นดิน เป็นประเด็นสำคัญสำหรับกรุงเทพฯ และปริมณฑล เช่น นนทบุรี ปทุมธานี สมุทรปราการ และนครปฐมบางส่วน เพราะชั้นดินเหนียวอ่อนกรุงเทพฯ สามารถขยายแรงสั่นสะเทือนคาบยาวได้ อาคารสูง อาคารช่วงยาว ระบบคานถ่ายแรง และโครงข้อแข็งที่ยืดหยุ่นจึงต้องตรวจสอบการส่ายตัวและค่า story drift อย่างละเอียด
- Zone 3: พื้นที่ความต้องการต้านแผ่นดินไหวสูงกว่า พบมากในภาคเหนือและแนวตะวันตกที่ใกล้รอยเลื่อนมีพลัง การออกแบบต้องให้ความสำคัญกับความเหนียวของโครงสร้าง การออกแบบตามกำลัง การยึดต่อพื้นไดอะแฟรม ฐานราก และการยึดชิ้นส่วนที่ไม่ใช่โครงสร้างหลัก
ทำไมดินอ่อนกรุงเทพฯ จึงทำให้ Zone 2 ไม่ใช่เรื่องเล็ก
กรุงเทพฯ ตั้งอยู่บนชั้นดินเหนียวทะเลอ่อนที่มีความหนามาก เมื่อเกิดแผ่นดินไหวจากระยะไกล แรงสั่นสะเทือนอาจถูกขยายในช่วงคาบที่สอดคล้องกับอาคารสูงหรืออาคารที่มีความยืดหยุ่น ปัญหาจึงไม่ใช่แค่ว่าอาคารอยู่ไกลจากศูนย์กลางแผ่นดินไหวเพียงใด แต่ต้องดูคาบธรรมชาติของอาคาร สเปกตรัมตอบสนองของดิน การโก่งตัวด้านข้าง ผล P-delta และปฏิสัมพันธ์ระหว่างฐานรากกับชั้นดินด้วย
โครงข้อแข็งคอนกรีตเสริมเหล็ก: จุดที่ผู้รับเหมาต้องควบคุม
อาคารไทยจำนวนมากใช้ระบบโครงข้อแข็งคอนกรีตเสริมเหล็ก เพราะเหมาะกับแรงงานท้องถิ่น วัสดุหาได้ง่าย และยืดหยุ่นต่อแบบสถาปัตยกรรม แต่เมื่อรับแรงแผ่นดินไหว ระบบนี้ต้องถูกทำให้มีความเหนียว ไม่ใช่แข็งแต่เปราะ รายการสำคัญมีดังนี้
- หลักเสาแข็ง-คานอ่อน: ต้องพยายามให้จุดครากเกิดในคานก่อนเสา เพื่อให้อาคารกระจายพลังงานได้โดยไม่สูญเสียกำลังรับน้ำหนักแนวดิ่ง
- เหล็กปลอกและเหล็กรัดรอบ: บริเวณปลายคาน ปลายเสา และจุดต่อคาน-เสา ต้องมีระยะเหล็กปลอกถี่พอ มีตะขอถูกต้อง และช่วยป้องกันคอนกรีตแตกเปราะหรือเหล็กหลักโก่งเดาะ
- แรงเฉือนที่จุดต่อคาน-เสา: จุดต่อเป็นตำแหน่งที่หน้างานมักมีเหล็กหนาแน่น ต้องวางเหล็กให้ถูกแบบและเทคอนกรีตให้แน่นเพื่อป้องกันโพรงและรอยร้าวเฉียง
- ระยะทาบและระยะฝังยึด: ไม่ควรวางจุดทาบเหล็กในบริเวณที่คาดว่าจะเกิด plastic hinge และต้องตรวจความยาวทาบตามแบบวิศวกร
- การควบคุม story drift: การส่ายตัวระหว่างชั้นส่งผลต่อผนังก่อ อะลูมิเนียมฟาซาด ฝ้า ระบบท่อ และงาน MEP จึงต้องประสานแบบตั้งแต่ต้น
- ความไม่สม่ำเสมอของอาคาร: ชั้นล่างโล่ง ชั้นจอดรถ เสาลอย คานถ่ายแรง หรือผังอาคารบิดเยื้อง อาจเพิ่มความเสี่ยงและต้องวิเคราะห์เป็นพิเศษ
วัสดุก่อสร้างและ มอก. ที่เกี่ยวข้องกับงานต้านแผ่นดินไหว
ในงานไทย การควบคุมวัสดุเป็นเรื่องสำคัญพอ ๆ กับการคำนวณ เหล็กเสริมควรเป็นไปตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม หรือ มอก. ที่เกี่ยวข้อง เช่น เหล็กข้ออ้อยชั้นคุณภาพตามที่แบบกำหนด พร้อมใบรับรองโรงงาน ผลทดสอบแรงดึง และการตรวจขนาดจริงก่อนใช้งาน คอนกรีตต้องควบคุมกำลังอัด ค่า slump การเทในบริเวณเหล็กแน่น การบ่ม และระยะ cover โดยเฉพาะในสภาพอากาศร้อนชื้นของไทยที่ทำให้การสูญเสียน้ำและการแตกร้าวพลาสติกเกิดได้ง่าย
แนวปฏิบัติสำหรับผู้รับเหมาไทย
- ยืนยันโซนแผ่นดินไหวและข้อมูลชั้นดินก่อนสรุปแบบโครงสร้าง ไม่ควรรอถึงขั้น shop drawing
- ขอ design basis report จากวิศวกร ซึ่งระบุสมมติฐานโค้ด สเปกตรัมตอบสนอง ค่า importance factor ระบบโครงสร้าง และ drift limit
- ตรวจแบบ bar bending schedule โดยเฉพาะเหล็กปลอก ตะขอ 135 องศา ระยะทาบ และตำแหน่งเหล็กแน่นที่จุดต่อคาน-เสา
- ทำ inspection request ก่อนเทคอนกรีตทุกครั้ง และถ่ายภาพหลักฐานบริเวณ critical zone
- ใช้เหล็ก คอนกรีต น็อตยึด พุก เคมีภัณฑ์ และวัสดุ grouting ที่มีเอกสารรับรองชัดเจน เพื่อผ่านการตรวจของที่ปรึกษาและเจ้าหน้าที่
- ประสานงานผนังก่อ ฟาซาด ฝ้า และระบบ MEP ให้มีรายละเอียดการยึดและรอยต่อที่รองรับการเคลื่อนตัวของอาคาร
ผลต่อการจัดซื้อวัสดุในโครงการ
ข้อกำหนดแผ่นดินไหวทำให้การจัดซื้อวัสดุไม่ใช่แค่การเลือกขนาดและราคา แต่ต้องดูเอกสารรับรองย้อนกลับได้ ความสม่ำเสมอของเกรดเหล็ก ความสามารถในการดัด การส่งมอบตาม lot ที่ตรวจสอบได้ และอุปกรณ์ประกอบ เช่น coupler, anchor, grout หรือ chemical anchor ที่เหมาะกับข้อกำหนดของวิศวกร สำหรับผู้จัดซื้อและผู้รับเหมาหลัก การคุยกับซัพพลายเออร์ตั้งแต่ต้นช่วยลดปัญหาวัสดุไม่ตรงสเปก งานแก้หน้างาน และความล่าช้าในการอนุมัติวัสดุ
สรุป
ข้อกำหนดต้านทานแผ่นดินไหวปี 2564 ทำให้การออกแบบและก่อสร้างอาคารในไทยต้องมองความเสี่ยงอย่างเป็นระบบ Zone 1 ต้องไม่ละเลยความมั่นคงพื้นฐาน Zone 3 ต้องเน้นรายละเอียดความเหนียวอย่างจริงจัง และ Zone 2 โดยเฉพาะกรุงเทพฯ ต้องเข้าใจผลขยายแรงจากดินอ่อน การปฏิบัติตามข้อกำหนดจึงไม่ได้จบที่หน้ากระดาษคำนวณ แต่ต้องต่อเนื่องถึงการเลือกวัสดุ มอก. การทำ shop drawing และการควบคุมคุณภาพหน้างานทุกขั้นตอน