กระจ่าง! อาจารย์วิศวะโยธาอธิบาย แผ่นดินไหว ทำไมตึกถล่ม

อาจารย์วิศวะโยธาให้คำอธิบาย แผ่นดินไหวทำให้ตึกถล่มเพราะเกิดแรงเฉือนที่เสาด้านล่าง หากไม่ออกแบบให้แข็งแรงพอจะทำให้แตกร้าวแบบทะแยงและตัวตึกพังลงมาอย่างรวดเร็ว วิธีป้องกันที่ดีคือเสริมเหล็กให้เพียงพอ และออกแบบให้เสาแข็งแรงกว่าคานเพื่อลดความเสี่ยงของการถล่ม

จากกรณีอาคาร 30 ชั้นของสำนักงานการตรวจเงินแผ่นดิน (สตง.) ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างถล่มลงมาหลังเกิดเหตุแผ่นดินไหวความแรง 8.2 แมกนิจูด มีศูนย์กลางในประเทศเมียนมา เมื่อเวลา 13.20 น. วันที่ 28 มี.ค.ที่ผ่านมา รศ.ดร.เฉลิมเกียรติ วงศ์วนิชทวี ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยสยาม ได้โพสต์ข้อความในเฟซบุ๊ก “รศ.ดร.เฉลิมเกียรติ วงศ์วนิชทวี” แสดงความเห็นเกี่ยวกับสาเหตุของการพังถล่มของอาคาร โดยระบุว่า “ว่าด้วยอาคาร 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

1. แรงเฉือนในเสาเกิดขึ้นได้อย่างไร?
แผ่นดินไหวทำให้พื้นของอาคารสั่นไปมา ซึ่งสร้างแรงด้านข้าง (Lateral Forces) ที่กระทำต่อเสาในอาคารสูง แรงเหล่านี้ทำให้เสาต้องรับแรงเฉือน (Shear Force) ที่มักจะเกิดควบคู่กับแรงดัด (Bending Moment)

แรงเฉือนสูงเกิดขึ้นเมื่อ:
• แผ่นดินไหวมีความรุนแรงและอาคารสั่นมาก
• เสาอยู่ที่ชั้นล่างของอาคารซึ่งต้องรับน้ำหนักจากชั้นบน
• มีแรงเฉือนสะสมจากโครงสร้างด้านบนที่ถ่ายลงมายังเสา

2. เสียหายจากแรงเฉือนในเสา (Shear Failure) มีลักษณะอย่างไร?
แรงเฉือนที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการวิบัติแบบเฉือน (Shear Failure) ซึ่งเป็นลักษณะของการเสียหายที่เกิดขึ้นเร็วและอันตรายกว่าการวิบัติแบบดัดงอ (Flexural Failure)

 รอยร้าวจากแรงเฉือนมักมีลักษณะ
- รอยร้าวแนวทะแยง (Diagonal Cracks) → เกิดขึ้นที่เสาตามแนว 45°
- รอยร้าวที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว → ต่างจากรอยร้าวจากแรงดัดที่มักเกิดก่อนและขยายช้า
- อาจเกิดการแตกกระจายของคอนกรีต (Spalling) → ทำให้เหล็กเสริมภายในโผล่ออกมา

อันตราย! หากเสาเกิดความเสียหายแบบเฉือน จะพังลงอย่างรวดเร็ว โดยไม่แสดงสัญญาณเตือนล่วงหน้าเหมือนการเสียหายแบบดัดงอ

3. ตัวอย่างผลกระทบของแผ่นดินไหวที่ทำให้เสาพังจากแรงเฉือน
• แผ่นดินไหวโกเบ (1995, ญี่ปุ่น) → อาคารหลายแห่งพังเพราะเสาไม่สามารถรับแรงเฉือนได้ สะพานอย่างแยะ
• แผ่นดินไหวเฮติ (2010) → อาคารหลายหลังใช้เสาที่มีเหล็กเสริมไม่เพียงพอ ทำให้พังทันทีเมื่อเกิดแรงเฉือน

4. 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 อาจเกิดการแตกร้าวแบบทะแยงและพังลงอย่างรวดเร็ว วิธีป้องกันที่ดีคือการเสริมเหล็กให้เพียงพอ และออกแบบให้เสาแข็งแรงกว่าคานเพื่อลดความเสี่ยงของการถล่ม