ການວິເຄາະປະສິດທິພາບຂອງໂຄງສ້າງເຫຼັກຕໍ່ການສັ່ນໄຫວຈາກແຜ່ນດິນໄຫວໃນເຂດທີ່ມີຄວາມສ່ຽງສູງ

ຫຼັກການອອກແບບຕ້ານເຂື່ອນແລະການປະຕິບັດຕາມມາດຕະຖານສຳລັບໂຄງສ້າງເຫຼັກ

ຄວາມຄິດທີ່ອອກແບບຕາມຄວາມຈຸກັບເປົ້າໝາຍທີ່ອີງໃສ່ການປະຕິບັດໃນມາດຕະຖານຕ້ານເຂື່ອນສຳລັບເຫຼັກໃນປັດຈຸບັນ

ມາດຕະຖານການສ້າງຕັ້ງໃນປັດຈຸບັນສຳລັບໂຄງສ້າງເຫຼັກໄດ້ປະຕິບັດຕາມສິ່ງທີ່ເອີ້ນວ່າ ຄວາມຄິດທີ່ການອອກແບບຕາມຄວາມຈຸກຳ (capacity design philosophy). ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ, ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າ ພວກເຮົາຕ້ອງການໃຫ້ອາຄານເກີດຄວາມເສຍຫາຍໃນຮູບແບບທີ່ປ້ອງກັນຊີວິດຂອງມະນຸດເປັນອັນດັບທຳອິດ. ແນວຄວາມຄິດນີ້ມີຈຸດປະສົງເພື່ອເປັນການເບື່ອນຄວາມເສຍຫາຍອອກຈາກສ່ວນຕ່າງໆທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດຂອງໂຄງສ້າງທີ່ຮັບນ້ຳໜັກ. ມາດຕະຖານເຫຼົ່ານີ້ຖືກຈັດຕັ້ງຂຶ້ນເພື່ອບັນລຸເປົ້າໝາຍດ້ານການປະຕິບັດທີ່ກຳນົດໄວ້ຢ່າງເຈາະຈົງ. ໂຄງສ້າງຕ້ອງສາມາດຮັບມືກັບສະຖານະການເກີດແຜ່ນດິນໄຫວທີ່ແຕກຕ່າງກັນໄດ້ ເລີ່ມຈາກການສາມາດດຳເນີນການຕໍ່ໄປໄດ້ຫຼັງຈາກເກີດແຜ່ນດິນໄຫວທີ່ມີຄວາມຮຸນແຮງຕ່ຳ ເຖິງຂັ້ນທີ່ຕ້ອງຮັບປະກັນວ່າຈະບໍ່ລົ້ມເຫຼວຢ່າງສິ້ນເຊີງເວລາເກີດແຜ່ນດິນໄຫວທີ່ຮຸນແຮງແຕ່ເກີດຂຶ້ນໄດ້ຍາກ. ສິ່ງທີ່ເກີດຂຶ້ນກ็ຄື ວິສະວະກອນຈະອອກແບບລະບົບຈັດອັນດັບຄວາມແຂງແຮງຂຶ້ນ. ສ່ວນຕ່າງໆເຊັ່ນ: ຕົວຢືດ (braces), ສ່ວນທ້າຍຂອງຄານ (beam ends), ແລະ ເຂດແຖວ (panel areas) ລະຫວ່າງຄານ ຈະຖືກອອກແບບໃຫ້ຄົດ (bend) ແລະ ດູດຊຶມພະລັງງານກ່ອນທີ່ສ່ວນຕົ້ນຕໍຂອງໂຄງສ້າງເຊັ່ນ: ຕົວເສົາ (columns) ຈະເກີດການແຕກຫັກ. ການສຶກສາຂັ້ນຕອນທີສອງຂອງ SAC (SAC Phase II studies) ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນສິ່ງທີ່ນ่าສົນໃຈກ່ຽວກັບການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງຄານ-ເສົາ (beam-column connections): ເມື່ອຖືກສ້າງຕັ້ງຢ່າງຖືກຕ້ອງ ມັນສາມາດຫັນໄດ້ຈົນເຖິງ 0.04 radians ໂດຍບໍ່ເກີດການແຕກ. ການທົດສອບໃນໂລກຈິງຫຼັງຈາກເກີດແຜ່ນດິນໄຫວກໍໄດ້ຢືນຢັນເລື່ອງນີ້ເຊັ່ນກັນ, ໂດຍອາຄານທີ່ປະຕິບັດຕາມມາດຕະຖານເຫຼົ່ານີ້ມີບັນຫາທີ່ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ໜ້ອຍລົງປະມານ 40% . ແລະ ໃນດ້ານການເງິນ, ອາຄານທີ່ສ້າງຕັ້ງດ້ວຍຫຼັກການເຫຼົ່ານີ້ຈະມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຊ່ວຍແກ້ໄຂໃນໄລຍະຍາວໜ້ອຍລົງປະມານ 1/3 ເມື່ອທຽບກັບວິທີການເກົ່າ. ດັ່ງນັ້ນ ເຖິງແມ່ນວ່າມັນອາດເບິ່ງຄືນ້ອຍໆ ເປັນພຽງລາຍລະອຽດດ້ານວິສະວະກຳອີກອັນໜຶ່ງ, ແຕ່ຄວາມຍືດຫຸ່ນ (ductility) ທີ່ຖືກຕ້ອງແທ້ໆ ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມແຕກຕ່າງຢ່າງມີນັກສຳຄັນທັງໃນດ້ານການປ້ອງກັນຊີວິດ ແລະ ການປະຢັດເງິນໃນໄລຍະຍາວ.

ຄວາມຕ້ອງການທີ່ສຳຄັນຈາກ AISC 341, Eurocode 8, ແລະ GB 50011 ສຳລັບລະບົບການຕິດຕັ້ງໂຄງສ້າງເຫຼັກທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ

ມາດຕະຖານການສ້າງສີສັ້ນທີ່ເກີດຈາກແຜ່ນດິນໄຫວທົ່ວໂລກ ກຳນົດກົດລະບຽບທີ່ເຂັ້ມງວດແຕ່ແຕກຕ່າງກັນເພື່ອຮັບປະກັນວ່າໂຄງສ້າງເຫຼັກຈະສາມາດງໍ່ໄດ້ໂດຍບໍ່ຫັກເສຍໃນເວລາເກີດແຜ່ນດິນໄຫວ. ມາດຕະຖານ AISC 341 ຂອງສະຖາບັນການກໍ່ສ້າງເຫຼັກອາເມລິກາ (American Institute of Steel Construction) ມີຄວາມຕ້ອງການເປີດເປີດເພື່ອເຮັດໃຫ້ເກີດການເຄື່ອນທີ່ທີ່ເປັນພິເສດໃນລະບົບຄວາມເຄື່ອນທີ່ (special moment frames) ໂດຍຈຳກັດການເຄື່ອນທີ່ຂອງຊັ້ນຕ່າງໆ ສຳລັບກັນເຖິງປະມານ 2.5%. ມັນຍັງເນັ້ນວ່າ ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ບາງຢ່າງຈະຕ້ອງຜ່ານການທົດສອບທີ່ເຮັດການເອົາໄປເຄື່ອນໄປມາຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ໃນເອີຣົບ, Eurocode 8 ເນັ້ນໃສ່ຄວາມແຂງແຮງຂອງວັດສະດຸ ໂດຍຕ້ອງການຢ່າງໜ້ອຍ 27 ຈູນ (joules) ຂອງພະລັງງານທີ່ຖືກດູດຊຶມເຂົ້າໄປໃນຕົວຢ່າງເຫຼັກທີ່ຖືກທົດສອບທີ່ອຸນຫະພູມ -20 ອົງສາເຊີເລັຽດ ໂດຍໃຊ້ການທົດສອບ CVN ທີ່ທຸກຄົນເວົ້າເຖິງ. ໃນຂະນະທີ່ໃນຈີນ, ມາດຕະຖານ GB 50011 ຂອງເຂົາເຈົ້າໃຊ້ວິທີການອື່ນໂດຍການຄວບຄຸມເວລາທີ່ຄານອາດຈະເກີດການບິດເບືອນທ້ອງຖິ່ນ (local buckling), ໂດຍກຳນົດຂອບເຂດສູງສຸດສຳລັບອັດຕາສ່ວນລະຫວ່າງຄວາມກວ້າງຕໍ່ຄວາມໜາຂອງຄານ ໂດຍອີງໃສ່ສູດທີ່ມີຮາກທີສອງ (square roots) ແລະ ຄວາມແຂງແຮງທີ່ເກີດຈາກການຍືດ (yield strengths). ແຕ່ມາດຕະຖານຕ່າງໆເຫຼົ່ານີ້ທັງໝົດກໍມີບາງຄວາມຄິດເຫັນພື້ນຖານທີ່ຄ້າຍຄືກັນ:

• ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ໄດ້ຮັບການຢືນຢັນລ່ວງໆ ຕ້ອງສາມາດສະແດງຄວາມຈຸ່ມຂອງການປ່ຽນທິດທາງໄດ້ 0.04 rad (GB 50011), ໂດຍ AISC 341 ແລະ Eurocode 8 ກຳນົດຄວາມຈຸ່ມຂອງການປ່ຽນທິດທາງເປັນ 0.03 rad ແລະ 0.025 rad ຕາມລຳດັບ
• ລຳດັບຄວາມແຂງແຮງ ອັດຕາສ່ວນຄວາມແຂງແຮງທີ່ຖືກກຳນົດລະຫວ່າງເສົາຕໍ່ຄານຕ້ອງໃຫ້ຫຼາຍກວ່າ 1.2 ເພື່ອຮັບປະກັນວ່າຈະເກີດຈຸດທີ່ມີການເບື່ອງຢ່າງເຕັມທີ່ (plastic hinges) ໃນຄານກ່ອນ
• ການ保障ຄຸນຄ່າ ການເຊື່ອມແບບ groove weld ທີ່ເຂົ້າໄປທັງໝົດໃນເຂດທີ່ສຳຄັນ ຕ້ອງໄດ້ຮັບການທົດສອບດ້ວຍວິທີການອັນຕຣາສັອນ (ultrasonic testing) ໂດຍບັງຄັບ

ການປະກອບກັນນີ້ເປີດເຜີຍບົດຮຽນທີ່ໄດ້ຮັບມາຢ່າງຫຍາກເຫຼືອງ—ໂດຍເພີ່ມເຕີມເຖິງເຫດການເກີດແຜ່ນດິນໄຫວເມື່ອປີ 1994 ທີ່ Northridge, ໂດຍທີ່ການແຕກຫັກຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ທົ່ວໄປໄດ້ເປີດເຜີຍຜົນກະທົບຈາກຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ບໍ່ພຽງພໍ. ຂໍ້ກຳນົດທີ່ເປັນເອກະລາດຊ່ວຍໃຫ້ມີມາດຕະຖານຄວາມປອດໄພທີ່ເປັນເອກະລາດທົ່ວທັງໂຄງການທີ່ມີສ່ວນຮ່ວມຈາກຫຼາຍປະເທດ ໃນຂະນະທີ່ຍັງອະນຸຍາດໃຫ້ມີການປັບຄ່າໃຫ້ເໝາະສົມກັບລະດັບຄວາມສ່ຽງຂອງແຕ່ລະເຂດ.

ວິທີການວິເຄາະເຊີສະມິກຂັ້ນສູງສຳລັບໂຄງສ້າງເຫຼັກ

ການວິເຄາະສະເປັກຕຣັມການຕອບສະຫນອງ: ຄວາມເໝາະສົມ, ຂໍ້ຈຳກັດ, ແລະ ການຕີຄວາມເຂົ້າໃຈສຳລັບໂຄງສ້າງເຫຼັກປະເພດປົກກະຕິ ແລະ ປະເພດບໍ່ປົກກະຕິ

RSA ຍັງຄົງເປັນໜຶ່ງໃນວິທີການທີ່ວິສະວະກອນມັກນຳໃຊ້ເພື່ອຄຳນວນຄວາມຮຸນແຮງຂອງການສັ່ນໄຫວທີ່ອາຄານເຫຼັກອາດຈະປະເຊີນໃນເວລາເກີດແຜ່ນດິນໄຫວ ໂດຍເປັນພິເສດໃນການອອກແບບໂຄງສ້າງທີ່ມີຮູບແບບງ່າຍດາຍ ເຊິ່ງນ້ຳໜັກ ແລະ ຄວາມແໜ້ນຂອງໂຄງສ້າງຖືກແຈກຢາຍຢ່າງເທົ່າທຽມກັນທົ່ວທັງໂຄງສ້າງ. ສິ່ງທີ່ເຮັດໃຫ້ວິທີການນີ້ມີປະສິດທິຜົນສູງແມ່ນສິ່ງທີ່ເອີ້ນວ່າ 'modal superposition' (ການລວມຮູບແບບການສັ່ນ), ເຊິ່ງມັກຈະຄຸມເອົາຮູບແບບການເคลື່ອນທີ່ທັງໝົດໄດ້ປະມານ 90% ໂດຍໃຊ້ພຽງແຕ່ 3 ຫາ 5 ຮູບແບບການສັ່ນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ແຕ່ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມີຂໍ້ຈຳກັດທີ່ຄວນເນັ້ນເຖິງຢູ່ທີ່ນີ້: ເມື່ອໂຄງສ້າງມີຄວາມສັບສົນຫຼາຍຂຶ້ນ – ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ: ອາຄານທີ່ບິດຕົວຢ່າງບໍ່ຄາດຄິດ, ມີການຫຼຸດລົງຢ່າງທັນທີຂອງຄວາມສູງລະຫວ່າງຊັ້ນ, ຫຼື ມີສ່ວນທີ່ອ່ອນກວ່າສ່ວນອື່ນຢ່າງເດັ່ນຊັດ – ວິທີ RSA ຈະເລີ່ມສູນເສຍຄວາມຖືກຕ້ອງ. ສະຖານະການທີ່ສັບສົນເຫຼົ່ານີ້ມີການປະຕິກິລິຍາທີ່ສັບສົນລະຫວ່າງສ່ວນຕ່າງໆຂອງອາຄານ ເຊິ່ງ RSA ບໍ່ສາມາດຄຳນວນໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ນີ້ແມ່ນເຫດຜົນທີ່ນັກວິເຄາະໂຄງສ້າງທີ່ມີປະສົບການຈະນຳໃຊ້ເຕັກນິກການປະສົມທິດທາງ (directional combination techniques) ເຊັ່ນ: SRSS ຫຼື CQC ໃນການອອກແບບທີ່ມີບັນຫາເຫຼົ່ານີ້. ພວກເຂົາຍັງຮູ້ດີວ່າບໍ່ຄວນເຊື່ອໝັ້ນໃນຕົວເລກທີ່ໄດ້ຈາກ RSA ໂດຍບໍ່ມີການທົດສອບເພີ່ມເຕີມ ເນື່ອງຈາກວ່າ RSA ອາດຈະຂາດເງື່ອນໄຂສຳຄັນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການຄຳນວນຄວາມເຄັ່ງຕຶກທີ່ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ສຳຄັນ. ການທົດສອບບາງຢ່າງໃນເວລາທີ່ຜ່ານມາ ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມຜິດພາດອາດເກີນ 25% ເມື່ອທຽບກັບຜົນການວັດແທກຈິງຈາກການທົດສອບໃນໂລກຈິງ (Journal of Constructional Steel Research, 2022). ດັ່ງນັ້ນ ເມື່ອການອອກແບບໃດໆເກີນຂອບເຂດຄວາມບໍ່ປົກກະຕິທີ່ກຳນົດໄວ້ ນັກອອກແບບສ່ວນຫຼາຍຈະຫັນໄປໃຊ້ເຄື່ອງມືການວິເຄາະທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່ (nonlinear analysis tools) ເປັນຕົວເລືອກສຳຮອງເພື່ອຄວາມປອດໄພ.

ການຢືນຢັນການວິເຄາະປະຫວັດສາດເວລາ: ບົດຮຽນຈາກຕຶກເຫຼັກທີ່ມີ 12 ຊັ້ນ ແລະ ມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ອານຸພາບທີ່ເມືອງ Christchurch

ການວິເຄາະປະຫວັດສາດເວລາທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່ (THA) ເຊິ່ງເປັນທີ່ຮູ້ຈັກທົ່ວໄປ, ໄດ້ມີບົດບາດສຳຄັນໃນການເຂົ້າໃຈວ່າຕຶກເຫຼັກ 12 ຊັ້ນທີ່ເມືອງ Christchurch ໄດ້ປະຕິບັດເຖິງໃດໃນເວລາເກີດແຜ່ນດິນໄຫວອັນໃຫຍ່ໃນປີ 2011. ວິສະວະກອນໄດ້ປ້ອນຂໍ້ມູນການເคลື່ອນທີ່ຂອງດິນຈິງເຂົ້າໄປໃນແບບຈຳລອງຂອງພວກເຂົາ ແລະ ສາມາດຈຳລອງເຫດການທີ່ເກີດຂື້ນຈິງໃນສະຖານທີ່ໄດ້ດີຫຼາຍ. ພວກເຂົາສັງເກດເຫັນການເບື່ອນປະມານ 10% ລະຫວ່າງຊັ້ນຕ່າງໆ ໃນບ່ອນທີ່ໂຄງສ້າງເລີ່ມອ່ອນລົງ, ເຫັນວ່າຄານ ແລະ ໂຄລັມບາງອັນເລີ່ມເກີດການເຮັດວຽກເຖິງຈຸດທີ່ເລີ່ມເສຍຮູບ, ແລະ ສັງເກດເຫັນວິທີທີ່ແຜ່ນເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ເທົ້າໂຄລັມເສຍຮູບເມື່ອຢູ່ພາຍໃຕ້ຄວາມເຄັ່ງຕຶງ. ເມື່ອປຽບທຽບແບບຈຳລອງທີ່ຄອມພິວເຕີເຫຼົ່ານີ້ກັບເຫດການຈິງທີ່ເກີດຂື້ນໃນໂລກຈິງ, ມີບາງສິ່ງທີ່ນ່າສົນໃຈເກີດຂື້ນ ເຊິ່ງໄດ້ປ່ຽນຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາຕໍ່ກັບການປະພຶດຕົວຂອງໂຄງສ້າງໃນເວລາເກີດແຜ່ນດິນໄຫວ.

• ຈຳເປັນຕ້ອງປັບປຸງແບບການແຕກຫັກຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ເພື່ອຈັບຈຸດການເສື່ອມສະພາບຈາກຄວາມເຄັ່ງຕຶງທີ່ເກີດຂື້ນຈຳນວນໜ້ອຍ
• ການປະຕິສຳພັນລະຫວ່າງດິນ ແລະ ໂຄງສ້າງໄດ້ປ່ຽນແປງການຈັດສົ່ງຄວາມເຄັ່ງຕຶງພາຍໃນຢ່າງມີນັກ
• ຜົນກະທົບ P-delta ແມ່ນສຳຄັນຫຼາຍໃນການທຳนายການເຄື່ອນທີ່ທີ່ເຫຼືອຢູ່—ການລະເວັງຜົນກະທົບເຫຼົ່ານີ້ຈະເຮັດໃຫ້ການທຳนายການເຄື່ອນທີ່ຕ່ຳເກີນໄປ 40%

ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ຢືນຢັນຄຸນຄ່າທີ່ບໍ່ມີໃຜທີ່ເທິງໄດ້ຂອງ THA ໃນການອອກແບບທີ່ອີງໃສ່ປະສິດທິຜົນ (performance-based design) ໂດຍເປີດເຜີຍຢ່າງເປັນພິເສດສຳລັບໂຄງສ້າງທີ່ຊັບຊ້ອນ ຫຼື ໂຄງສ້າງທີ່ມີຄວາມສຳຄັນສູງ. ເມື່ອຈັບຄູ່ກັບການຈຳລອງວັດສະດຸເຫຼັກທີ່ຖືກຕ້ອງ—ລວມທັງຜົນກະທົບ Bauschinger, ການແຂງຕົວ isotropic/kinematic, ແລະ ຄວາມໄວ້ຕໍ່ອັດຕາການເຄື່ອນທີ່ (strain-rate sensitivity)—THA ຈະເກີນກວ່າການກວດສອບຕາມລະບຽບການທີ່ກຳນົດໄວ້ເພື່ອປະລິມານຄວາມຫຼາກຫຼາຍທາງດ້ານການຕ້ານເຫດສຶນໄຫຼ (seismic resilience) ທີ່ແທ້ຈິງ.

ຄວາມຍືດຫຼຸ່ນ, ການສູນເສຍພະລັງງານ, ແລະ ພຶດຕິກຳຂອງວັດສະດຸໃນໂຄງສ້າງເຫຼັກ

ການວັດແທກການດູດຊຶມພະລັງງານ hysteretic: ຄຳເຫັນຈາກ SAC Phase II ເກີ່ຍວກັບການເຊື່ອມຕໍ່ແຖວຄອລັມ-ຄອລັມ W-shape

ໂຄງການ SAC ເຟດທີສອງໄດ້ໃຫ້ຂໍ້ມູນຈິງຈາກການປະຕິບັດຈິງເຖິງວິທີການທີ່ໂຄງສ້າງເຫຼັກຮູບຕົວ T ດູດຊືມພະລັງງານໃນເວລາເກີດແຜ່ນດິນໄຫວ. ການທົດສອບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງຄານ ແລະ ເສົາທີ່ມີຮູບຮ່າງ W ສາມາດດູດຊືມພະລັງງານໄດ້ປະມານ 740 ກິໂຈູນ ແຕ່ລະຈຸດເມື່ອຖືກເຄື່ອນໄຫວຢ້ຳຄືນ. ສ່ວນປີກຂອງຄານຍັງເບື່ອງໄປຫຼາຍອີກດ້ວຍ, ໂດຍການປັ່ນຫຼາຍກວ່າ 0.06 ຮາດຽນ ແຕ່ຍັງຮັກສາຄວາມແຂງແຮງໄວ້ໄດ້ປະມານ 80% ຂອງຄວາມແຂງແຮງເດີມ. ສິ່ງທີ່ນ่าສົນໃຈກ็ຄື ເຂດບ່ອນເຊື່ອມຕໍ່ (panel zones) ມີສ່ວນຮ່ວມໃນການສູນເສຍພະລັງງານທັງໝົດໃນໂຄງສ້າງປະມານ 35 ຫຼື 40 ເປີເຊັນ. ເຂດເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ໄດ້ເປັນຂໍ້ບົກພ່ອງດ້ານໂຄງສ້າງເລີຍ, ແຕ່ຖືກອອກແບບຢ່າງຕັ້ງໃຈໃຫ້ເກີດການເບື່ອງຕົວຢ່າງຄວບຄຸມໄດ້. ຄວາມເຂົ້າໃຈນີ້ໄດ້ປ່ຽນແປງກົດລະບຽບການກໍ່ສ້າງຢ່າງສິ້ນເຊີງ ເກີ່ຍວກັບມຸມການປັ່ນທີ່ການເຊື່ອມຕໍ່ຕ້ອງຮັບໄດ້ ແລະ ປະເພດຂອງການເສີມທີ່ຈະຕ້ອງໃຊ້ໃນເຂດບ່ອນເຊື່ອມຕໍ່. ສິ່ງທີ່ຄວນຈື່ໄວ້? ໃນການອອກແບບຕຶກເຫຼັກໃຫ້ຕ້ານແຜ່ນດິນໄຫວໄດ້ດີ, ມັນບໍ່ໄດ້ໝາຍເຖິງການຮັກສາທຸກໆສ່ວນໃຫ້ແຂງແຮງຢ່າງສົມບູນເທື່ອ. ແທນທີ່ຈະເປັນດັ່ງນັ້ນ, ການອະນຸຍາດໃຫ້ສ່ວນຕ່າງໆເບື່ອງຕົວໄດ້ຢ່າງຄາດການໄດ້ຈະເປັນສິ່ງທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດຕໍ່ຄວາມປອດໄພໃນເວລາເກີດແຜ່ນດິນໄຫວ.

ການແລກປ່ຽນຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ–ຄວາມແຂງແຮງ: ວິທີທີ່ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຖືກອອກແບບເກີນໄປເຮັດໃຫ້ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ເຫດສຸນາມິຂອງລະບົບທັງໝົດເສື່ອມຖອຍ

ການເຮັດໃຫ້ການເຊື່ອມຕໍ່ເຂັ້ມແຂງເກີນໄປຈະເຮັດໃຫ້ຄວາມສົມດຸນຂອງແຮງທີ່ການອອກແບບຕາມຄວາມຈຸກຳລັງອີງໃສ່ນັ້ນເສຍຫາຍ. ຖ້າການເຊື່ອມຕໍ່ຍັງຄົງຢູ່ໃນສະພາບທີ່ເປັນຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ (elastic) ໃນເວລາທີ່ມີການສັ່ນໄຫວຈາກເຫດເຂີນເຂີນ, ຈຸດທີ່ເກີດການເปลີ່ນຮູບແບບຢ່າງຖາວອນ (plastic hinges) ມັກຈະເກີດຂຶ້ນໃນບ່ອນທີ່ບໍ່ຄາດຄິດເຊັ່ນ: ເສົາ, ພື້ນ, ຫຼືເຖິງແຕ່ຮາກຖານເອງ ເຊິ່ງມັກບໍ່ຖືກອອກແບບມາເພື່ອຮັບຄວາມເຄັ່ງຕຶງດັ່ງກ່າວ. ແລະການເຮັດໃຫ້ເຂັ້ມແຂງເກີນໄປໃນບ່ອນທີ່ບໍ່ເໝາະສົມນີ້ ຈະເຮັດໃຫ້ສະຖານະການເລີຍເລີຍ worse ເພາະວ່າມັນເພີ່ມຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການລົ້ມສະລາບຢ່າງທັນທີ ແລະອັນຕະລາຍ. ການຄົ້ນຄວ້າຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ ເມື່ອຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ເກີນ 1.5 ເທົ່າຂອງຄວາມຕ້ອງການທີ່ຈຳເປັນ, ຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ເສົາຈະເພີ່ມຂຶ້ນປະມານ 40%. ຈຸດປະສົງທັງໝົດຂອງການອອກແບບຕາມຄວາມຈຸກຳລັງແມ່ນເພື່ອໃຫ້ການເຊື່ອມຕໍ່ເສຍຫາຍກ່ອນທີ່ສ່ວນຕົ້ນຕໍຂອງໂຄງສ້າງຈະເສຍຫາຍ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ພະລັງງານຖືກແຜ່ກະຈາຍໄປທົ່ວອາຄານຢ່າງຄວບຄຸມໄດ້ ແທນທີ່ຈະເນັ້ນຢູ່ບ່ອນດຽວ. ການອອກແບບທີ່ດີບໍ່ໄດ້ໝາຍເຖິງການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມປອດໄພເລີຍ. ແທນທີ່ຈະເປັນດັ່ງນັ້ນ, ມັນເຮັດໃຫ້ໂຄງສ້າງເຮັດຕົວຄືກັບລະບົບທີ່ມີຊີວິດ, ສາມາດດູດຊຶມການສັ່ນໄຫວທີ່ຮຸນແຮງໄດ້ ໂດຍຍັງຮັກສາຄວາມສາມາດໃນການຮັບນ້ຳໜັກພື້ນຖານໄວ້ໄດ້.

ລະບົບການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ມີຄວາມຫຼາກຫຼາຍສູງສຳລັບໂຄງສ້າງເຫຼັກ

ໃນການສ້າງສີ່ງອາຄານທີ່ຕ້ານໄດ້ກັບເຫດເຂີ່ນໄຟ (earthquake-resistant construction) ໃນປະຈຸບັນ, ວິສະວະກອນເຮັດວຽກຢູ່ໃນການອີງໃສ່ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນເປັນພິເສດ (ductile connections) ເປັນຫຼາຍເທົ່າ, ເຊິ່ງຊ່ວຍປ້ອງກັນການລົ້ມສະຫຼາກທັນທີ ແລະ ຊ່ວຍຈັດການພະລັງງານໃນເວລາທີ່ເກີດການສັ່ນໄຫວໃນອາຄານທີ່ເຮັດດ້ວຍເຫຼັກ. ພວກເຮົາກຳລັງເວົ້າເຖິງສິ່ງຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການເຊື່ອມຕໍ່ RBS (Reduced Beam Section) ໂດຍທີ່ສ່ວນຂອງແຖວ (beam) ຈະບາງລົງໃນບ່ອນທີ່ກຳນົດ, ລະບົບ BRB (Buckling-Restrained Braces) ທີ່ສາມາດຕ້ານການບີບອັດ (buckling) ໄດ້ເຖິງແມ່ນຈະຢູ່ໃນສະຖານະທີ່ຖືກບີບອັດ, ແລະ ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ໃຊ້ສະກຣູ (bolted joints) ທີ່ສຳຄັນເຫຼົ່ານີ້ ອະນຸຍາດໃຫ້ເກີດການເคลື່ອນທີ່ບາງໆກ່ອນທີ່ຈະເກີດການເສຍຫາຍ. ສ່ວນປະກອບເຫຼົ່ານີ້ຖືກອອກແບບມາເພື່ອໃຫ້ເກີດການງອງ ແລະ ບິດຕາມທີ່ຄາດໄວ້ເມື່ອຢູ່ໃຕ້ຄວາມເຄັ່ງຕຶງ (stress), ແລະ ສາມາດຮັບກັບການເปลີ່ນຮູບທີ່ໃຫຍ່ໄດ້ຫຼາຍຄັ້ງຕິດຕໍ່ກັນໂດຍບໍ່ເກີດການຫັກຫົວຢ່າງສົມບູນ. ຈຸດປະສົງທັງໝົດຂອງວິສາມັນທີ່ອີງໃສ່ການປະຕິບັດ (performance-based engineering) ແມ່ນເພື່ອໃຫ້ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ເຫຼົ່ານີ້ຮັກສາຄວາມແຂງແຮງ ແລະ ຄວາມແໜ້ນຂອງມັນໄວ້ໄດ້ຜ່ານວຟັງການເຂີ່ນໄຟຫຼາຍຄັ້ງ, ເຊິ່ງຈະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການລົ້ມສະຫຼາກທັງໝົດຂອງອາຄານ—ເຫດການທີ່ພວກເຮົາເຫັນມາແລ້ວຫຼາຍຄັ້ງຫຼັງຈາກເຫດເຂີ່ນໄຟໃຫຍ່ໆທົ່ວໂລກ. ການຄົ້ນຄວ້າຈາກ SAC Phase II ແສດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງຊັດເຈນວ່າ ເມື່ອການຈັດຕັ້ງຮູບແບບທີ່ຮັບແຮງດັດ (moment frames) ມີການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ດີຂຶ້ນເຫຼົ່ານີ້, ມັນສາມາດດູດຊຶມພະລັງງານໄດ້ຫຼາຍກວ່າ 15% ໃນເວລາເກີດການສັ່ນໄຫວ ເມື່ອທຽບກັບການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ແໜ້ນແຟ້ນ (rigid joints) ດັ້ງເດີມ. ກົດລະບຽບການສ້າງສີ່ງໃນປັດຈຸບັນໄດ້ກຳນົດໃຫ້ມີການທົດສອບຢ່າງເຂັ້ມງວດເຖິງຄວາມສາມາດໃນການປ່ຽນທ່າ (rotation capacity) ຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ເຫຼົ່ານີ້ກ່ອນທີ່ຈະເກີດການລົ້ມສະຫຼາກ, ໂດຍທົ່ວໄປຈະຕ້ອງການຄວາມສາມາດໃນການປ່ຽນທ່າຢ່າງ່າຍໆຢ່າງໜ້ອຍ 0.03 radians. ເມື່ອເຮັດໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ການເຊື່ອມຕໍ່ເຫຼົ່ານີ້ຈະປ່ຽນໂຄງສ້າງເຫຼັກທີ່ປົກກະຕິໃຫ້ເປັນບາງສິ່ງທີ່ສຸດຍິ່ງຂຶ້ນ: ມັນດູດຊຶມການສັ່ນໄຫວຈາກເຫດເຂີ່ນໄຟດ້ວຍການອະນຸຍາດໃຫ້ສ່ວນຕ່າງໆເກີດການເปลີ່ນຮູບຢ່າງຕັ້ງໃຈ ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາໂຄງສ້າງຫຼັກໃຫ້ຢູ່ໃນສະຖານະທີ່ພໍເທົ່າທີ່ຈະຮັກສາຄວາມປອດໄພໃຫ້ແກ່ຄົນ ແລະ ອຸປະກອນໄດ້.

ຄຳຖາມທີ່ຖາມບໍ່ຍາກ

ປິ້ນຍາຄວາມສາມາດໃນເຄື່ອງມືການອອກແບບຕ້ານເຫດໄຟ່ດິນເຄື່ອນແມ່ນຫຍັງ?

ປິ້ນຍາຄວາມສາມາດຮັບປະກັນວ່າອາຄານຈະລົ້ມສະລາງໃນທາງທີ່ໃຫ້ຄວາມສຳຄັນຕໍ່ຄວາມປອດໄພຂອງຊີວິດ ໂດຍການຊີ້ນຳຄວາມເສຍຫາຍໄປຈາກສ່ວນທີ່ຮັບແຮງທີ່ສຳຄັນ.

AISC 341, Eurocode 8, ແລະ GB 50011 ມາດຕະຖານຄວາມຕ້ອງການສຳລັບໂຄງສ້າງເຫຼັກແບບໃດ?

ມາດຕະຖານເຫຼົ່ານີ້ມີເງື່ອນໄຂທີ່ເຈາະຈົງສຳລັບຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ລຳດັບຄວາມແຂງແຮງ, ແລະການຮັບປະກັນຄຸນນະພາບ, ເຊິ່ງຮັບປະກັນວ່າໂຄງສ້າງເຫຼັກຈະຕ້ານເຫດໄຟ່ດິນເຄື່ອນໄດ້ ແລະມີເກນຄວາມປອດໄພທີ່ຄ້າຍຄືກັນທົ່ວໂລກ.

ວິສະວະກອນຄວນໃຊ້ການວິເຄາະທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່ (nonlinear analysis) ແທນການວິເຄາະສະເປັກຕູມການຕອບສະຫນອງ (response spectrum analysis) ໃນເວລາໃດ?

ວິສະວະກອນຄວນເລືອກໃຊ້ການວິເຄາະທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່ເມື່ອຈັດການກັບໂຄງສ້າງທີ່ບໍ່ປົກກະຕິ ໂດຍທີ່ RSA ບໍ່ສາມາດຄຳນວນເຖິງການປະສານງານທີ່ສັບສົນ ແລະການແຈກຢາຍຄວາມເຄັ່ງຕົວ.

ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນມີບົດບາດໃດຕໍ່ໂຄງສ້າງເຫຼັກໃນເວລາເກີດເຫດໄຟ່ດິນເຄື່ອນ?

ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນເຮັດໃຫ້ສ່ວນໜຶ່ງຂອງອາຄານເຫຼັກສາມາດເກີດການເຮັດວຽກທີ່ຄາດໄດ້ພາຍໃຕ້ຄວາມເຄັ່ງຕົວ, ສະເກັດພະລັງງານ ແລະຍົກສູງຄວາມປອດໄພຕໍ່ເຫດໄຟ່ດິນເຄື່ອນ.

ເປັນຫຍັງການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນເປັນພິເສດຈຶ່ງມີຄວາມສຳຄັນໃນໂຄງສ້າງເຫຼັກທີ່ທັນສະໄໝ?

ການເຊື່ອມຕໍ່ເຫຼົ່ານີ້ດູດຊຶມພະລັງງານຈະລາຈອນ, ປ້ອງກັນການລົ້ມສະຫຼາບທັນທີ ແລະ ຮັກສາຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງອາຄານໃນໄລຍະເກີດເຫດເຂີນເຂົ້າ.