การศึกษาปฏิสัมพันธ์ด้านจลนศาสตร์ระหว่างชั้นดินและโครงสร้างในแอ่งดินเหนียวกรุงเทพฯ

Abstract

แรงกระทำต่อฐานรากเสาเข็มขณะเกิดแผ่นดินไหวแบ่งได้เป็น 2 ประเภทได้แก่ (1) แรงเฉื่อย ซึ่งเกิดจากการความเร่งสัมพัทธ์ระหว่างอาคารและฐานราก และ (2) แรงเชิงจลนศาสตร์ ซึ่งเกิดจากดัดตัวของเสาเข็มไปตามการเคลื่อนตัวของชั้นดินโดยรอบ พฤติกรรมของเสาเข็มภายใต้แรงเชิงจลนศาสตร์ระหว่างเกิดแผ่นดินไหวนั้นยังไม่ค่อยได้รับความสนใจมากนักในประเทศไทย ต่างกับมาตรฐานการออกแบบของต่างประเทศ เช่น IBC2021 หรือ Eurocode8 ซึ่งมีการระบุให้ตรวจสอบความแข็งแรงของฐานรากต่อแรงเชิงจลนศาสตร์ด้วย การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์ที่จะศึกษาพฤติกรรมของฐานรากเสาเข็มในแอ่งดินเหนียวอ่อนกรุงเทพฯ ต่อแรงเชิงจลนศาสตร์ ว่าจะเกิดแรงภายในที่มีลักษณะ รูปร่าง และขนาดเป็นอย่างไร โดยเปรียบเทียบกับแรงภายในที่เกิดจากแรงเฉื่อยที่คำนวณด้วยวิธีแรงสถิตเทียบเท่า นอกจากนี้เพื่อความสะดวกต่อการออกแบบฐานรากต้านทานแผ่นดินไหวโดยใช้สมการประมาณค่าอย่างง่าย ผู้ศึกษายังได้เปรียบเทียบแรงภายในโครงสร้างเสาเข็มที่ได้จากการวิเคราะห์ด้วยวิธีไฟไนต์อิลิเมนต์กับค่าที่ได้จากสมการประมาณค่าอย่างง่ายที่มีผู้เสนอไว้ก่อนหน้าว่ามีความแตกต่างกันเพียงใดด้วย จากการศึกษาพบว่า โดยทั่วไปแรงภายในเสาเข็มที่เกิดจากแรงเชิงจลนศาสตร์จะมีค่าน้อยกว่าแรงภายในเสาเข็มเนื่องจากแรงเฉื่อยที่คำนวณด้วยวิธีแรงสถิตเทียบเท่า ยกเว้นบริเวณรอยต่อระหว่างชั้นดินเหนียวอ่อนกับชั้นดินเหนียวแข็ง ซึ่งแรงภายในที่เกิดจากแรงเชิงจลนศาสตร์จะมีค่าสูงขึ้นกว่าปรกติมาก จึงจำเป็นจะต้องตรวจสอบการเสริมเหล็กในบริเวณดังกล่าวว่าให้เพียงพอ โดยสามารถใช้สมการประมาณค่าอย่างง่ายในการประมาณแรงภายในที่เกิดขึ้นได้ ทั้งนี้ความคลาดเคลื่อนในการทำนายด้วยสมการดังกล่าวเมื่อเทียบกับการวิเคราะห์ด้วยวิธีไฟไนต์อิลิเมนต์จะมีค่าไม่เกิน 20 เปอร์เซ็นต์