การประเมินสมรรถนะของอาคารเหล็กรูปพรรณที่มีระบบโครงสร้างต้านทานแรงด้านข้างและความเหนียวแตกต่างกันภายใต้แรงแผ่นดินไหว

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินความสามารถต้านทานแรงแผ่นดินไหวของอาคารเหล็กรูปพรรณที่มีความแตกต่างทางด้านระบบโครงสร้างต้านทานแรงด้านข้าง ความเหนียว และพื้นที่ตั้งของอาคาร ระบบโครงสร้างที่นำมาใช้ในการศึกษาแบ่งออกเป็น 3 ประเภทประกอบด้วย 1.โครงต้านแรงดัดเหล็ก (Moment Resisting Frame) 2.โครงแกงแนงเหล็กตรงศูนย์ (Concentric Braced Frame) 3.โครงแกงแนงเหล็กเยื้องศูนย์ (Eccentric Braced Frame) ในแต่ละระบบโครงสร้างประกอบด้วยระดับความเหนียว 3 ระดับ 1.แบบธรรมดา (Ordinary) 2.ความเหนียวปานกลาง (Intermediate/Limited) 3.มีความเหนียวพิเศษ (Special/Ductile) ของอาคารที่มีความสูง 8 ชั้น ที่ตั้งอยู่ในเขตอำเภอเมืองเชียงใหม่และกรุงเทพมหานคร จากนั้นทำการออกแบบและประเมินความสามารถต้านทานแรงแผ่นดินไหวด้วยวิธีการผลักอาคารแบบสถิตไม่เชิงเส้น (Nonlinear-Static Pushover Analysis) ผลการศึกษาแสดงให้เห็นพฤติกรรมการวิบัติของโครงสร้างอาคารเหล็กรูปพรรณตั้งแต่ช่วงยืดหยุ่นไปจนถึงช่วงไม่ยืดหยุ่น ที่มีการพิจารณาถึงผลของกำแพงอิฐก่อ โดยผลการวิเคราะห์แสดงให้เห็นถึงเส้นโค้งกำลัง (Capacity Curve) ที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าแรงเฉือนที่ฐาน (Base Shear) กับการเคลื่อนตัวด้านข้างที่ชั้นหลังคา (Roof displacement) ของอาคารเหล็กรูปพรรณที่ถูกออกแบบให้มีระบบโครงสร้างต้านทานแรงด้านข้างและความเหนียวแตกต่างกัน ผลการวิจัยพบว่าอาคารโครงต้านแรงดัดเหนียวปานกลางมีค่ากำลังส่วนเกิน 2.36 เท่า โดยความสามารถในการดูดซับและสลายพลังงานจะขึ้นอยู่กับระดับความเหนียวของอาคาร ซึ่งจะทำให้โครงสร้างสามารถดูดซับและสลายพลังงานจากแผ่นดินไหวได้มากขึ้น สำหรับผลของระบบโครงสร้างพบว่าอาคารโครงแกงแนงตรงศูนย์สามารถต้านทานแรงแผ่นดินไหวได้สูงสุด อีกทั้งผลของกำแพงอิฐก่อจะช่วยเพิ่มกำลังการต้านทานแรงแผ่นดินไหวของอาคารในขณะที่กำแพงอิฐก่อยังไม่เกิดการวิบัติเป็นประมาณ 210%