การพัฒนายางแบริ่งสำหรับการก่อสร้างอาคารป้องกันภัยแผ่นดินไหว

September 2, 2016February 23, 2017 rdiwan 2285 Views ป้องกันอาคารจากแผ่นดินไหว, ผศ.ดร.สมเจตน์ พัชรพันธ์, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, ยางแบริ่งเพื่อลดความเสียหายจากอุบัตติภัยแผ่นดินไหว, แผ่นดินไหว

ผลการวิเคราะห์การเสียรูปที่เกิดขึ้นบนชิ้นงานยางแบริ่ง โดยการกระจัดในแนวระดับจากแผ่นดินไหว ที่ระยะ 80 และ100 mm.

เหตุการณ์แผ่นดินไหวเกิดขึ้นในประเทศต่างๆทั่วโลกมีความถี่บ่อยขึ้นและมีแนวโน้มความรุนแรงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ สร้างความเสียหายต่อชีวิตและทรัพย์สินเป็นอย่างมาก

สำหรับประเทศไทย แม้ว่าภูมิประเทศจะไม่ได้ตั้งอยู่บนแผ่นเปลือกโลกที่เกิดแผ่นดินไหวที่มีความรุนแรงสูง แต่พื้นที่บางส่วนของประเทศ เช่น บริเวณภาคเหนือ ภาคตะวันตกเฉียงเหนือ และชายฝั่งอันดามันทางภาคใต้ เป็นพื้นที่ที่อยู่ในแนวรอยเลื่อนของเปลือกโลก แม้แต่ในกรุงเทพมหานครและปริมณฑล ผู้ที่อยูในอาคารสูงๆ ก็รับรู้ได้ถึงแรงสั่นสะเทือนจากผลกระทบของแผ่นดินไหวขนาดใหญ่จากระยะไกลของประเทศเพื่อนบ้าน

การก่อสร้างอาคารในประเทศไทยที่มีอยู่เดิมไม่ได้มีการออกแบบโดยคำนึงถึงความสามารถต้านทานแผ่นดินไหว แต่ปัจจุบัน ได้ตระหนักถึงความเสี่ยงภัยจากแผ่นดินไหวมากขึ้น มาตรการทางวิศวกรรมการก่อสร้างอาคารต่างๆ จึงมีความสำคัญ อุบัติภัยจากแผ่นดินไหวส่งผลกระทบโดยตรงต่อโครงสร้างอาคาร การรับมือภัยพิบัติโดยการป้องกันและลดความเสียหายที่เกิดกับอาคารสามารถทำได้โดยการติดตั้งแบริ่งยางที่ฐานรากของโครงสร้างอาคาร

อย่างไรก็ตาม งานวิจัยและองค์ความรู้การก่อสร้างอาคารเพื่อต้านแรงแผ่นดินไหวในไทยยังมีไม่มาก ดังนั้น ผศ.ดร.สมเจตน์ พัชรพันธ์ และนายพีรวัส สุดใจ จากภาควิชาวิศวกรรมวัสดุ พร้อมด้วย นายวัชรพงษ์ ชูแก้ว จากภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ จึงได้ศึกษาหาแนวทางในการออกแบบและผลิตยางแบริ่งที่เหมาะสมสำหรับประเทศไทย โดยการประยุกต์ใช้ระเบียบวิธีวิจัยไฟไนต์เอลิเมนต์ในการออกแบบ ติดตั้งยางแบริ่งเพื่อลดความเสียหายจากอุบัตติภัยแผ่นดินไหวที่ฐานรากของสิ่งก่อสร้าง เพื่อใช้ดูดซับพลังงานในขณะเกิดแผ่นดินไหว ทำการศึกษาถึงปัจจัยที่ส่งผลกระทบและเทคนิคที่ใช้ในกระบวนการขึ้นรูปยางแบริ่ง โดยใช้กรณีศึกษากับอาคารที่พักอาศัยไม่เกิน 2 ชั้น ทั้งนี้การออกแบบและผลิตผลิตภัณฑ์ยางประเภทนี้เป็นองค์ความรู้เฉพาะที่ประสบปัญหาแผ่นดินไหวอยู่เนืองๆ ซึ่งในแต่ละพื้นที่ มีลักษณะของคลื่นการสั่นสะเทือนและความรุนแรงที่แตกต่างกัน จึงจำเป็นต้องมีการวิจัยและพัฒนากระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ยางแบริ่งป้องกันแผ่นดินไหวที่สอดคล้องเป็นการเฉพาะกับสถานการณ์จริงของประเทศไทย

ผลการศึกษาได้แนวทางในการขึ้นรูปชิ้นยางแบริ่งที่ใช้เพื่อป้องกันอุบัติภัยจากแผ่นดินไหว และปัจจัยที่มีผลต่อกระบวนการผลิตชิ้นงานยางแบริ่ง โดยพบว่า การเพิ่มอุณหภูมิแม่พิมพ์และแรงดันปิดแม่พิมพ์ทำให้ชิ้นงานยางติดโลหะมีความต้านทานต่อการดึงลอกเพิ่มขึ้น และการเพิ่มพื้นผิวสัมผัสโดยการเตรียมผิวโลหะ ทำให้ชิ้นงานมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเตรียมพื้นผิวโดยแรงทางกลทำให้ชิ้นงานแข็งแรงกว่ากาเตรียมพื้นผวด้วยวิธีการทางเคมี และผลจากการศึกษาแนวทางการใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ในการวิเคราะห์ชิ้นงานยางแบริ่ง ได้ใช้ผลการทดสอบแบบดึงแกนเดียว เพื่อใช้เป็นข้อมูลในการสร้างแบบจำลอง สำหรับการทำนายระยะกระจัดของชิ้นงานทั้งในแนวระดับและแนวตั้ง และพบว่า ชิ้นงานยางที่มีความเหมาะสมสำหรับนำไปผลิตชิ้นงานยางเพื่อป้องกันอุบัติภัยจากแผ่นดินไหว เป็นแบริ่งแบบทรงกลม ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 7.5 นิ้ว (190.5 มิลลิเมตร) ความหนาของชั้นยาง 0.5 นิ้ว (12.7 มิลลิเมตร) และความหนาของชิ้นงานโลหะ 0.5 นิ้ว (12.7 มิลลิเมตร) โดยสามารติดตั้งได้กับอาคารที่พักอาศัยที่สูงไม่เกิน 2 ชั้น ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของเสาเข็มประมาณ 10 นิ้ว(250 มิลลิเมตร) โดยมีระยะยุบตัวเมื่อรองรับภาระวิกฤติจากน้ำหนักใช้งานของอาคารอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ (คิดจากน้ำหนักปลอดภัยที่เสาเข็มแต่ละตัวรองรับไม่เกิน 15 ตัน) ในขณะที่ยังมีการกระจัดในแนวระดับเพียงพอต่อการใช้งานในการรองรับการเคลื่อนตัวของฐานรากอาคารจากแผ่นดินไหว