แบบบ้านป้องกันรองรับแผ่นดินไหว

            จากภัยธรรมชาติแผ่นดินไหวซึ่งเกิดขึ้นในช่วงเดือน พฤษภาคม 2557 ที่ผ่านมาในเขตภาคเหนือตอนบนของประเทศไทย เป็นผลทำให้เกิดความเสียหายอย่างมากมายทั้งอาคารบ้านเรือน สถาบันการศึกษา วัดวาอารามต่างๆ ซึ๋งภัยธรรมชาติดังกล่าวเป็นเหตุการณ์แผ่นดินไหวครั้งที่ร้ายแรงที่สุดเท่าที่เคยปรากฏ และมีหลักฐานในประเทศไทยก็ว่าได้

             จากเหตุการณ์ทำให้เกิดการตื่นตัวในแวดวงวิชาการในการป้องกันเหตุแผ่นดินไหวที่จะทำลายอาคารบ้านเรือนที่อยู่อาศัย โดยนักวิชาการซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญแผ่นดินไหว ได้ทำงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการก่อสร้างอาคารที่จะช่วงป้องกันและรองรับการเสียหายของแผ่นดินไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ทางเราจึงขอนำเสนอบทความดังกล่าวซึ่งคัดลอกมาจาก เว็บผู้จัดการออนไลน์ http://www.manager.co.th ซึ่งจะช่วยให้ท่านที่กำลังจะสร้างบ้านในเขตพื้นที่เสียงภัยได้นำหลักการไปประยุกต์สร้างบ้านของตัวเอง โดยมีรายละเอียดดังนี้นะครับ

รศ.ดร.อมร พิมานมาศ รองเลขาธิการสภาวิศวกร อาจารย์ประจำสถาบันเทคโนโลยีนานาชาติสิรินธร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ นักวิจัยโครงการ “ศึกษาวิธีการออกแบบและเสริมกำลังอาคารในประเทศเพื่อต้านทานแผ่นดินไหว” สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.)ได้เสนอตัวอย่างการเสริมเหล็กในโครงสร้างบ้านปูนเพื่อต้านแผ่นดินไหว โดยมีรายละเอียดของ คาน เสา ข้อต่อระหว่างคานและเสา และการทำของอที่ปลายเหล็กปลอก ดังนี้

1.แบบเสริมเหล็กคาน
บริเวณที่ต้องเสริมเหล็กให้แข็งแรงคือบริเวณปลายคานทั้งสองด้าน ดังนั้นการเสริมเหล็กปลอกในคานจะแบ่งเป็น 2 บริเวณ คือ 1. บริเวณปลายคานวัดออกมาจากเสาสองเท่าของความลึกคาน ให้เสริมเหล็กปลอกมีระยะเรียงไม่เกิน หนึ่งในสี่ของความลึกคาน และ 2. บริเวณกลางคานให้เสริมเหล็กปลอกมีระยะเรียงไม่เกิน ครึ่งหนึ่งของความลึกคาน เช่น คานลึก 40 ซม. ต้องเสริมเหล็กปลอกขนาดไม่เล็กกว่า 6 มม. มีระยะเรียงไม่เกิน 10 ซม. (หรือหนึ่งในสี่ของความลึกคาน) ในระยะ 80 ซม. จากปลายคานทั้งสองด้าน ส่วนบริเวณตรงกลางใช้เหล็กปลอกขนาดไม่เล็กกว่า 6 มม. วางเรียงกันไม่เกิน 20 ซม. (หรือครึ่งหนึ่งของความลึกคาน)

2.แบบเสริมเหล็กเสา
บริเวณที่ต้องให้ความสำคัญเป็นพิเศษ คือ ปลายเสาทั้งด้านบนและด้านล่าง การเสริมเหล็กปลอกในเสาจึงแบ่งเป็น 2 บริเวณเช่นกัน คือ 1. บริเวณปลายเสาวัดออกมาเป็นระยะ 50 ซม. ให้เสริมเหล็กปลอกมีระยะเรียงไม่เกิน ครึ่งหนึ่งของขนาดเสา และ 2. บริเวณกลางความสูงเสาให้เสริมเหล็กปลอกมีระยะเรียงไม่เกิน ขนาดเสา เช่น เสาหน้าตัด 20x20 ซม. ต้องเสริมเหล็กปลอกขนาดไม่เล็กกว่า 6 มม. ในระยะ 50 ซม. ที่ปลายบนและล่าง ให้มีระยะเรียงไม่เกิน 10 ซม. (หรือครึ่งหนึ่งของขนาดเสา) แต่แนะนำให้ใช้เพียง 7.5 ซม. ส่วนบริเวณตรงกลางความสูงเสาให้เสริมเหล็กปลอกขนาดไม่เล็กกว่า 6 มม. วางเรียงกันไม่เกิน 20 ซม. (ขนาดเสา) แต่แนะนำให้ใช้เพียง 15 ซม. ซึ่งดีกว่ามาตรฐาน ในขณะที่เสาตอม่อหรือเสาใต้ถุนบ้านให้เสริมเหล็กปลอกมีระยะเรียงไม่เกิน ครึ่งหนึ่งของขนาดเสา ตลอดความสูงของเสา

3. แบบเสริมเหล็กข้อต่อคาน-เสา
ข้อต่อคือบริเวณที่คานและเสามาต่อกัน มีหน้าที่สำคัญในการยึดชิ้นส่วนต่างๆเข้าด้วยกัน หากข้อต่อเสียหายรุนแรง อาจจะทำคานและเสาหลุดแยกออกจากกันแล้วทำให้โครงสร้างถล่มได้ ดังนั้นต้องเสริมเหล็กปลอกในข้อต่อคานเสาเพื่อป้องกันการวิบัติด้วย โดยต้องเสริมเหล็กปลอกขนาดไม่เล็กกว่า 6 มม. และมีระยะระหว่างเหล็กปลอกไม่เกินด้านแคบของเสา เช่น เสาขนาด 20 x 20 ซม. ระยะเรียงของเหล็กปลอกในข้อต่อต้องไม่เกิน 20 ซม. (หรือหากใช้เพียงครึ่งหนึ่งหรือ 10 ซม. ก็จะดีมาก)

4. แบบเสริมเหล็กที่ปลายคานตัวนอก
คานที่บรรจบกับเสาต้นนอก จะต้องงอฉากที่ปลายเหล็กบนและเหล็กล่างในคาน ให้ฝังเข้าไปในเสา เพื่อให้เกิดการยึดระหว่างคานกับเสาอย่างแข็งแรง หากไม่งอฉากแล้ว คานอาจจะหลุดแยกจากเสาได้ เมื่อเกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงจากแผ่นดินไหว

5. แบบของเหล็กปลอกต้านแผ่นดินไหวเหล็กปลอกคือเหล็กเป็นวงที่พันรอบเหล็กแกน เป็นเหล็กที่มีหน้าที่สำคัญสองประการคือ 1. ป้องกันการการกะเทาะหลุดของคอนกรีต และ 2. ป้องกันการคดงอของเหล็กแกน แต่ในเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่เชียงรายพบว่า ปริมาณเหล็กปลอกที่เสริมในเสาน้อยเกินไป อีกทั้งวิธีการดัดงอเหล็กปลอกยังไม่แข็งแรงพอ จึงเป็นสาเหตุให้เหล็กปลอกง้างหลุดออกมาเป็นจำนวนมาก การเสริมเหล็กปลอกให้แข็งแรงนั้น ปลายเหล็กปลอกควรดัดทำมุม 135 องศาแล้วฝังเข้าไปในแกนคอนกรีตเพื่อยึดเหล็กปลอกให้ตรึงแน่นอยู่กับแกนเสา หากไม่งอ 135 องศาแล้ว เหล็กปลอกจะถูกคอนกรีตดันจนง้างหลุดออกจากเสาได้"

 

นอกจากนั้นในรายงานของสำนักข่าว คมชัดลึก http://www.komchadluek.net/ ได้สรุปงานวิจัยของ รศ.ดร.อมร พิมานมาศ ซึ่งได้นำเสนอ 10 แนวทางการออกแบบอาคารในเขตเสี่ยงภัยแผ่นดินไหว ซึ่งเป็นแนวทางที่ทำได้ไม่ยาก และเหมาะกับการก่อสร้างในบ้านเรา ประกอบด้วย

            1. วัสดุก่อสร้างต้องได้มาตรฐาน คอนกรีตต้องมีกำลังรับน้ำหนักไม่น้อยกว่า 240 กก.ต่อตารางเซนติเมตร หรือมากกว่านั้น เหล็กเส้นต้องเป็นเหล็กได้มาตรฐาน มี มอก. รองรับ การใช้คอนกรีตที่ด้อยคุณภาพหรือเหล็กไม่เต็มเส้นจะทำให้โครงสร้างไม่แข็งแรง

            2. เสาบ้านต้องมีขนาดไม่ต่ำกว่า 20 ซม. เสาที่มีขนาดใหญ่ยิ่งต้านแผ่นดินไหวได้ดี เพราะเสาเป็นโครงสร้างหลักที่ต้องต้านแผ่นดินไหว หากเสาเล็กเกินไป อาจทำให้โครงสร้างอาคารไม่แข็งแรงและพังถล่มได้โดยง่าย

            3. เหล็กเส้นในเสาต้องมีจำนวนไม่น้อยกว่า 4 เส้น และมีขนาดไม่ต่ำกว่า 12 มม.

           4.เสาทุกต้นต้องเสริมเหล็กปลอก โดยเหล็กปลอกต้องพันเป็นวงรอบเหล็กแกน เหล็กปลอกที่ใช้ต้องมีขนาดไม่เล็กกว่า 6 มม. หากใช้เหล็กขนาด 9 มม. ได้ยิ่งดี และต้องพันเหล็กปลอกให้ถี่ๆ โดยเฉพาะที่โคนเสาและปลายเสาด้านบนต้องวางเหล็กปลอกจำนวนอย่างน้อย 10 วง ในระยะ 50 ซม. วัดจากปลายด้านบนและปลายด้านล่างของเสาทุกต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเสาชั้นล่างสุดต้องระมัดระวังเป็นพิเศษ

           5.ข้อต่อหรือบริเวณที่คานและเสามาบรรจบกันจะต้องเสริมเหล็กปลอกเช่นกัน โดยต้องใช้เหล็กปลอกขนาดไม่เล็กกว่า 6 มม. จำนวนไม่น้อยกว่า 4 เส้น พันรอบเหล็กแกนในบริเวณข้อต่อ

           6.คาน ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่สำคัญ หากสามารถพันเหล็กปลอกที่บริเวณปลายคานให้ถี่ๆ ได้ จะทำให้โครงสร้างแข็งแรงขึ้น

           7.หลีกเลี่ยงการต่อเติมส่วนต่างๆ ของโครงสร้างเอง เช่น การต่อเติมชั้นลอยอาจทำให้เสาปกติกลายเป็นเสาสั้นและอาจทำให้ถูกเฉือนขาดได้ง่าย

           8.ต้องระวังการก่อสร้างบ้านที่ชั้นล่างเปิดโล่ง แนวทางป้องกันควรทำค้ำยันไม้หรือเหล็กจากมุมล่างของเสาต้นหนึ่งไปยังมุมบนของเสาต้นถัดไปเป็นรูปกากบาท จะทำให้ชั้นที่เปิดโล่งนั้นมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นไม่พังถล่มลงมา

           9.การก่อกำแพงอิฐต้องก่อให้ตลอดความสูงของเสา ห้ามปล่อยให้มีช่องว่าง เพราะจะทำให้เกิดการเฉือนขาดได้ง่ายๆ

          10.ในการก่อสร้างบ้านที่แข็งแรงนั้น ควรมีวิศวกรโยธาเป็นผู้ออกแบบและควบคุมการก่อสร้าง

 

ทั้งนี้จากการสำรวจพื้นที่ความเสียกหายของอาคารบ้านเรือนในเขตจังหวัดเชียงรายโดยสภาวิศวกรรมเแห่งประเทศไทยนั้น ได้สรุปสาเหตุความเสียหายว่าเกิดจาการก่อสร้างอาคารในส่วนของ คาน และ เสาซึ่งไม่ได้มาตราฐาน ดังนั้นจึงได้แนะนำการก่อสร้างในส่วนโครงสร้างหลักและเสาไว้ได้อย่างน่าสนใจโดยแบ่งตามระดับความเสียหายดังนี้คือ

               1.ความเสียหายระดับ 4 หรือรุนแรงมากที่สุด: บ้านที่ใช้เสาปูนไม่ได้มาตรฐาน เช่น เสาขนาดเล็กกว่า 20 ซม. หรือเสริมเหล็กแกนไม่ครบ 4 เส้นตามมาตรฐาน จะพังถล่มโดยสิ้นเชิง เช่น เสาหัก หรือขาดจากกัน ทำให้บ้านทรุดและพังถล่มลงมา

              2.ความเสียหายระดับ 3 หรือรุนแรงมาก: บ้านที่ใช้เสาปูนขนาด 20 ซม. เสริมเหล็กแกน 4 เส้นขึ้นไป แต่เสริมเหล็กปลอกขนาด 4 มม. มีระยะเรียงระหว่างเหล็กเท่ากับ 20 ซม. จะเกิดความเสียหายที่ปลายบนและปลายล่างของเสาอย่างรุนแรง คอนกรีตแตกระเบิดออก เหล็กปลอกง้างหลุด เหล็กแกนโก่งงอ บิดเบี้ยว แม้ว่าอาคารจะยังไม่พังถล่ม แต่พื้นชั้นสองอาจทรุดตัวแล้ว ดังนั้นต้องรีบซ่อมแซมและเสริมเหล็กใหม่แทนที่เหล็กเดิมที่คดงอโดยเร็ว

              3.ความเสียหายระดับ 2 หรือปานกลาง : บ้านที่ใช้เสาปูนขนาด 25 ซม. เสริมเหล็กแกน 4 เส้นขึ้นไป แต่เสริมเหล็กปลอกไม่พอ คือ ใช้เหล็กปลอกขนาด 4 มม. มีระยะเรียงระหว่างเหล็กปลอกเท่ากับ 25 ซม. เกิดความเสียหายที่ปลายบนและปลายล่างของเสาปานกลาง คอนกรีตไม่ถึงขั้นแตกระเบิด มีเฉพาะคอนกรีตส่วนเปลือกที่หลุดออกมาบ้าง อาจสังเกตเห็นเหล็กเสริมได้ แต่เหล็กเสริมยังไม่คด จัดเป็นความเสียหายที่เปลือกคอนกรีตเท่านั้น สามารถซ่อมแซมได้โดยฉาบปูนเกราท์เข้าไปในบริเวณที่เสียหาย

              4.ความเสียหายระดับ 1 หรือเล็กน้อย : บ้านที่ใช้เสาปูนขนาด 30 ซม. เสริมเหล็กแกน 4 เส้นขึ้นไป แต่เสริมเหล็กปลอกขนาด 6 มม. มีระยะเรียงเหล็กปลอก 30 ซม. ได้รับความเสียหายที่ปลายบนและล่างเพียงเล็กน้อย แค่ผิวคอนกรีตหลุดถลอกออกมา ไม่กระทบต่อโครงสร้าง สามารถซ่อมแซมได้ โดยฉาบปูนเกราท์เข้าไปในบริเวณที่เสียหาย สามารถใช้งานโครงสร้างได้ดังเดิม

 

จากการวิเคราะห์โครงสร้างที่ได้รับความเสียหาย พบว่าปัจจัยที่สำคัญต่อความแข็งแรงของโครงสร้างบ้านปูนคือเสาอาคาร ดังนั้นจึงขอแนะนำกฎ 4 ข้อ สำหรับการก่อสร้างเสาบ้านปูนในเขตเสี่ยงแผ่นดินไหว ดังนี้

               1.เสาของบ้านปูนที่มีความสูง 2 ชั้น ควรมีขนาดไม่น้อยกว่า 20-25 ซม. และขนาดไม่น้อยกว่า 30-35 ซม. สำหรับความสูง 3 ชั้น

              2.เหล็กแกนในเสาต้องไม่น้อยกว่า 4 เส้น หากใช้ 6 เส้นหรือ 8 เส้นจะดีมาก และขนาดของเหล็กแกนต้องไม่เล็กกว่า 12 มม. หากใช้เหล็ก 16 มม. ได้ยิ่งดี เพื่อให้เหล็กไม่คดงอได้ง่ายเมื่อคอนกรีตกะเทาะหลุดออก                                

              3.เหล็กปลอก สำหรับบ้าน 2 ชั้น ควรใช้ไม่น้อยกว่า 6 มม. พันรอบเหล็กแกนเสาให้มีระยะเรียงไม่เกิน 7.5 ซม. ส่วนบ้าน 3 ชั้นควรใช้เหล็กปลอกไม่น้อยกว่า 9 มม. พันรอบเหล็กแกนให้มีระยะเรียงไม่เกิน 7.5 ซม. ตำแหน่งที่พันเหล็กปลอกถี่นี้ให้วัด 50 ซม. จากปลายบนและปลายล่างของเสา ส่วนตรงกลางเสาให้ใช้ระยะเรียงเหล็กปลอกเป็นสองเท่าหรือ 15 ซม. ได้

             4.เสาตอม่อ หรือเสาใต้ถุนบ้าน ควรมีขนาดใหญ่กว่าเสาชั้นบนด้านละ 5 ซม. และควรเสริมเหล็กปลอกให้ถี่ตามข้อ 3 ตลอดความสูงเสา

จากบทความวิชาการที่เกี่ยวข้องทางบ้านป่าตาลได้นำหลักการมาออกแบบ แบบบ้านของบ้านป่าตาลตั้งแต่รหัสแบบบ้าน BP26 ให้เป็นแบบบ้านป้องกันแผ่นดินไหวซึ่งช่วยเสริมความมั่นใจในการอยู่อาศัยซึ่งส่งผลต่อทรัพย์สินและสภาพจิตใจ ที่อาจจะเกิดขึ้นได้ทุกพื้นที่ในประเทศไทยในอนาคต