การที่เหล็กสามารถงอได้แทนที่จะหักทำให้มันเหมาะมากสำหรับพื้นที่ที่เกิดแผ่นดินไหวบ่อยๆ วัสดุเปราะมักจะแตกร้าวเมื่อถูกแรงกระทำ แต่เหล็กกลับยืดตัวและดูดซับพลังงานจากการสั่นสะเทือนผ่านสิ่งที่วิศวกรเรียกว่า การให้ตัวอย่างควบคุม (controlled yielding) แบบจำลองอาคารในปัจจุบันใช้คุณสมบัตินี้โดยอาศัยองค์ประกอบต่างๆ เช่น โครงต้านโมเมนต์ (moment resisting frames) และระบบค้ำยันแบบอสมมาตร (eccentric bracing systems) ที่ช่วยกระจายแรงเมื่อพื้นดินเคลื่อนตัว ตัวอย่างเช่น ระบบกันแรงสั่นสะเทือนที่ฐาน (base isolation systems) ซึ่งติดตั้งระหว่างตัวอาคารกับรากฐาน ระบบนี้แสดงให้เห็นว่าสามารถลดการเคลื่อนตัวในแนวราบได้ประมาณสามในสี่ ในพื้นที่เสี่ยงภัยแผ่นดินไหว เช่น ญี่ปุ่น และบางส่วนของแคลิฟอร์เนีย ที่ซึ่งอาคารหลายหลังรอดพ้นจากแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ได้ด้วยนวัตกรรมเหล่านี้
โครงสร้างเหล็กที่มีความเหนียวสามารถดูดซับและกระจายพลังงานได้เมื่อเกิดแผ่นดินไหว ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้อาคารพังถล่มลงมาทั้งหมดในครั้งเดียว แนวคิดเรื่องความสำรอง (redundancy) หมายถึงการออกแบบเส้นทางรับน้ำหนักเสริมเพื่อให้โครงสร้างยังคงตั้งอยู่ได้แม้ว่าบางส่วนจะเสียหายไปแล้ว ตามการวิจัยที่เผยแพร่ในเอกสาร FEMA P-750 ระบุว่า อาคารที่สร้างด้วยโครงเหล็กแบบยืดหยุ่นเหล่านี้มีโอกาสพังถล่มน้อยกว่าประมาณหนึ่งในสาม เมื่อเทียบกับอาคารที่สร้างด้วยคอนกรีตแข็งแรง ระบบความปลอดภัยประเภทนี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในพื้นที่บริเวณวงแหวนไฟแห่งแปซิฟิก ซึ่งอาคารมักต้องเผชิญกับแรงสั่นสะเทือนซ้ำๆ จากอาฟเตอร์ช็อกหลังจากแผ่นดินไหวขนาดใหญ่
| เกณฑ์ | โครงสร้างเหล็ก | โครงสร้างคอนกรีต |
|---|---|---|
| น้ำหนัก | เบากว่า 60% | หนัก ทำให้ภาระแผ่นดินไหวเพิ่มขึ้น |
| ความสามารถในการซ่อมแซม | ความเสียหายเฉพาะจุด; ซ่อมแซมง่าย | มักเกิดการล้มเหลวอย่างรุนแรง |
| การระบายพลังงาน | สูง (ผ่านการเปลี่ยนรูปพลาสติก) | ต่ำ (แตกหักแบบเปราะ) |
ลักษณะน้ำหนักเบาของเหล็กช่วยลดแรงเฉื่อยในระหว่างการสั่นสะเทือน ในขณะที่ความแข็งเกร็งของคอนกรีตมักนำไปสู่ความเสียหายที่มีค่าใช้จ่ายสูงและซ่อมแซมไม่ได้ การประเมินหลังเกิดแผ่นดินไหวในตุรกี (2023) แสดงให้เห็นว่าอาคารโครงสร้างเหล็กมี ค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมน้อยกว่า 40% เมื่อเทียบกับอาคารโครงสร้างคอนกรีต
The FEMA P-750 แนวทางปฏิบัติรับรองความเหนือกว่าของเหล็ก โดยแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างเหล็กแบบเหนียวที่ออกแบบอย่างเหมาะสมสามารถลดความน่าจะเป็นของการถล่มจาก 1 ใน 50 ลงเหลือ 1 ใน 167 สำหรับแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ สอดคล้องกับมาตรฐานสากล เช่น ASCE 7-22 ซึ่งให้ความสำคัญกับความสามารถของเหล็กในด้าน การลดแรงสั่นสะเทือนแบบฮิสเตอรีซิส (hysteretic damping) สำหรับโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญในพื้นที่เสี่ยงภัยแผ่นดินไหว
อาคารเหล็กต้านแผ่นดินไหวในปัจจุบันมักใช้สิ่งที่เรียกว่าการออกแบบตามสมรรถนะ หรือ PBD ย่อจาก Performance Based Design แนวทางนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างสามารถทำงานได้ตามที่ต้องการเมื่อเกิดแผ่นดินไหว โดยเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยที่กำหนดไว้ และยังคงให้ดำเนินกิจกรรมต่างๆ ได้อย่างราบรื่น รหัสการก่อสร้างแบบดั้งเดิมจะระบุเพียงขั้นตอนที่วิศวกรควรทำ แต่ PBD ใช้แนวทางที่แตกต่างออกไป โดยพิจารณาถึงระดับความเสียหายที่ยอมรับได้ในช่วงเกิดแผ่นดินไหว พร้อมทั้งยังคงให้อาคารสามารถใช้งานได้อย่างเหมาะสม ลองนึกถึงสถานที่เช่น โรงพยาบาล ที่ผู้คนจำเป็นต้องได้รับการดูแลแม้หลังเกิดแผ่นดินไหว หรือศูนย์ข้อมูลที่ต้องรักษาระบบเซิร์ฟเวอร์ให้ทำงานอยู่เสมอไม่ว่าจะเกิดอะไรขึ้น งานวิจัยจากบริษัทวิศวกรรมหลายแห่งระบุว่า การใช้ PBD สามารถลดค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมลงได้ประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับเทคนิคเดิม การประหยัดต้นทุนนี้เกิดจากการเลือกใช้วัสดุอย่างชาญฉลาดโดยไม่ลดทอนความปลอดภัย ซึ่งถือว่าน่าประทับใจมากเมื่อพิจารณาถึงความรุนแรงของเหตุการณ์ทางธรณีวิทยา
วิธีที่อาคารจัดการกับแรงจากแผ่นดินไหวขึ้นอยู่กับการมีเส้นทางการรับน้ำหนักที่ต่อเนื่องตลอดทั้งจากหลังคาลงไปยังฐานราก อาคารโครงสร้างเหล็กสามารถตอบสนองความต้องการนี้ได้ส่วนใหญ่ผ่านโครงกรอบต้านโมเมนต์ร่วมกับผนังต้านแรงเฉือนที่ติดตั้งไว้ในตำแหน่งสำคัญทั่วทั้งโครงสร้าง เพื่อควบคุมการสั่นสะเทือนในแนวราบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอาคารที่มีความสูงมากขึ้น ได้มีความสนใจเพิ่มขึ้นต่อแนวทางแบบผสมผสาน (hybrid) ซึ่งโครงสร้างยึดแนวดั้งเดิมทำงานร่วมกับผนังเหล็กแผ่นต้านแรงเฉือน การรวมกันเช่นนี้สามารถเพิ่มความแข็งแกร่งของโครงสร้างได้ระหว่าง 25% ถึง 35% ซึ่งทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากในช่วงที่เกิดแผ่นดินไหวรุนแรง อย่างไรก็ตามรายละเอียดในการออกแบบมีความสำคัญมาก เพราะแม้แต่ข้อผิดพลาดเล็กน้อยในการต่อเชื่อมชิ้นส่วนต่างๆ เหล่านี้ อาจทำให้ประสิทธิภาพลดลงเมื่อเผชิญกับแผ่นดินไหวจริง
การออกแบบเพื่อต้านทานแผ่นดินไหวที่มีประสิทธิภาพจำเป็นต้องสมดุลสามหลักการ:
ความสามารถในการยืดหยุ่นตามธรรมชาติของเหล็กช่วยให้เกิดการเปลี่ยนรูปพลาสติกอย่างมีการควบคุมที่จุดต่อเชื่อม ซึ่งสามารถดูดซับพลังงานจากแผ่นดินไหวโดยไม่เกิดการล้มเหลวอย่างฉับพลัน การวิเคราะห์โครงสร้างที่ได้รับการปรับปรุงใหม่ในปี 2023 พบว่า การใช้คานยึดป้องกันการโก่งตัว (buckling-restrained braces) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายพลังงานได้มากขึ้นถึง 50% เมื่อเทียบกับการออกแบบแบบเดิม
คุณสมบัติขั้นสูง เช่น ชิ้นส่วนฟิวส์ที่สามารถเปลี่ยนได้ ย่อมทำให้อาคารมีความแข็งแกร่งขึ้นต่อแผ่นดินไหว แต่ประมาณสองในสามของผู้รับเหมายังคงต่อต้าน เนื่องจากมองว่าเป็นการเพิ่มต้นทุนที่ไม่จำเป็น อย่างไรก็ตาม หากพิจารณาภาพรวม การศึกษาเกี่ยวกับต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน (life cycle costs) แสดงให้เห็นถึงสิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับการลงทุนอย่างเหมาะสมในรายละเอียดของการออกแบบอาคารเหล็กให้ทนต่อแผ่นดินไหว ตัวเลขชี้ให้เห็นว่า การใช้จ่ายเงินเพิ่มเติมในช่วงต้น อาจประหยัดเงินได้ถึงสี่เท่าในภายหลัง เมื่อไม่จำเป็นต้องสร้างใหม่หลังเกิดแผ่นดินไหว สิ่งนี้จึงเป็นข้ออ้างอิงที่ค่อนข้างหนักแน่นในการพัฒนาแนวทางมาตรฐานสำหรับการคำนวณประโยชน์เหล่านี้ เพื่อให้วิศวกรและผู้ตัดสินใจด้านงบประมาณสามารถเข้าใจตรงกันในสิ่งที่สำคัญที่สุดในโครงการก่อสร้าง
โครงสร้างเหล็กพึ่งพาข้อต่อและการเชื่อมต่อที่ออกแบบอย่างแม่นยำเพื่อรักษารูปทรงไว้ในระหว่างเหตุการณ์แผ่นดินไหว โครงขวางแบบต้านโมเมนต์ที่มีการเชื่อมต่อคานกับเสาแบบแข็งจะช่วยกระจายแรงได้อย่างสม่ำเสมอ ในขณะที่รายละเอียดปลีกย่อยของการเสริมความแข็งแรงบริเวณจุดเชื่อมต่อจะช่วยป้องกันการล้มเหลวในพื้นที่เฉพาะ การออกแบบข้อต่อเหล็กอย่างเหมาะสมสามารถลดค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมหลังเกิดแผ่นดินไหวได้สูงสุดถึง 40% เมื่อเทียบกับการออกแบบแบบทั่วไป
ข้อต่อแบบยึดด้วยสลักเกลียวขั้นสูงในปัจจุบันมีการใช้งานพื้นผิวสัมผัสแบบ Slip-Critical และสลักเกลียวความแข็งแรงสูงที่มีแรงดึงล่วงหน้า ซึ่งช่วยให้เกิดการเคลื่อนตัวอย่างควบคุมได้โดยไม่เกิดการเปลี่ยนรูปถาวร โครงสร้างแบบผสมผสานระหว่างการเชื่อมและยึดด้วยสลักเกลียวรวมเอาความเร็วในการติดตั้งเข้ากับความทนทานต่อแผ่นดินไหว ทำให้สามารถก่อสร้างได้เร็วขึ้น 25% และยังคงเป็นไปตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ ASCE 7-22
การปรับปรุงใหม่ในปี 2022 ของทางแยกทางด่วน I-395 ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ได้เปลี่ยนข้อต่อแบบหมุดและคานแขวนที่เปราะบาง เป็นระบบคานเหล็กกล่องโดยใช้ลิงก์แบบเหนียวที่สามารถดูดซับพลังงานได้ โครงการมูลค่า 85 ล้านดอลลาร์นี้สามารถทนต่อแรงสั่นสะเทือนตามหลังที่มีความรุนแรงระดับ 4.0 ขึ้นไปถึงเจ็ดครั้งในปี 2023 โดยไม่มีความเสียหายต่อโครงสร้าง แสดงให้เห็นถึงอัตราส่วนต้นทุนต่อผลประโยชน์ของการปรับปรุงโครงสร้างเหล็กขั้นสูงในโครงสร้างพื้นฐานสำคัญ
ตัวลดแรงเสียดทานแบบพาล (Pall friction dampers) ที่ติดตั้งในคานแนวตัววีสามารถดูดซับพลังงานจากแผ่นดินไหวได้สูงถึง 35% ในอาคารชั้นกลาง เมื่อรวมกับตัวลดแรงแบบวิสโคเอลาสติก (viscoelastic dampers) ในผนังแกนกลาง ระบบนี้สามารถลดการเคลื่อนตัวระหว่างชั้น (inter-story drift) ได้ 50–70% โดยอ้างอิงข้อมูลจากการทดสอบบนแท่นสั่นสะเทือนจากสถาบันวิจัยชั้นนำ
ต่างจากค้ำยันแบบดั้งเดิมที่ล้มเหลวอย่างฉับพลันภายใต้แรงอัด ค้ำยันที่ป้องกันการโก่งตัว (BRBs) ใช้แกนเหล็กที่หุ้มอยู่ภายในท่อที่บรรจุคอนกรีต โครงสร้างนี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการกระจายพลังงานได้ถึง 300% ในขณะที่ยังคงรักษารูปแบบฮิสเตอรีซิสที่มั่นคง ตามที่ยืนยันในแนวทาง FEMA P-795
อาคาร Toranamon-Azabudai Tower สูง 55 ชั้นในโตเกียวใช้ตัวลดแรงสั่นสะเทือนแบบมวลปรับแต่งน้ำหนัก 1,200 ตัน ทำงานร่วมกับตัวลดแรงสั่นสะเทือนกำแพงแบบความหนืด แนวทางแบบผสมผสานนี้ทำให้สามารถลดการสั่นสะเทือนจากลมและแผ่นดินไหวได้มากเป็นประวัติการณ์ถึง 60% ระหว่างพายุไต้ฝุ่นแนมดาลในปี 2023
กว่า 78% ของตึกสูงโครงสร้างเหล็กที่สร้างตั้งแต่ปี 2020 ในเขตที่มีความเสี่ยงจากแผ่นดินไหว ได้รวมเทคโนโลยีการลดแรงสั่นสะเทือนในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง เพิ่มขึ้นจาก 42% ในปี 2010 ตลาดตัวลดแรงสั่นสะเทือนเพื่อป้องกันแผ่นดินไหวทั่วโลกคาดว่าจะมีมูลค่าถึง 4.2 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2028 โดยได้รับแรงผลักดันจากข้อกำหนดด้านการก่อสร้างที่เข้มงวดมากขึ้นในพื้นที่ที่เสี่ยงต่อแผ่นดินไหว
โลหะผสมนิกเกิล-ไทเทเนียมที่รู้จักกันในชื่อ NiTi SMAs กำลังเปลี่ยนแปลงวิธีการสร้างโครงสร้างเหล็กที่ต้านทานแผ่นดินไหว เนื่องจากวัสดุเหล่านี้สามารถคืนกลับสู่รูปร่างเดิมได้หลังจากถูกบิดเบี้ยว เมื่ออาคารสั่นสะเทือนระหว่างเกิดแผ่นดินไหว วัสดุพิเศษเหล่านี้จะดูดซับพลังงานบางส่วน และจากนั้นจะเด้งกลับเข้าสู่ตำแหน่งเดิมเมื่อทุกอย่างสงบลง ซึ่งหมายความว่าความเสียหายที่คงเหลือจะลดลงโดยรวม งานวิจัยระบุว่าเมื่อวิศวกรนำเทคโนโลยี SMA มาใช้กับข้อต่อคาน-เสา ข้อต่อเหล่านั้นสามารถรองรับแรงด้านข้างได้มากกว่าข้อต่อเหล็กทั่วไปประมาณ 12 เปอร์เซ็นต์ สิ่งที่ทำให้วัสดุเหล่านี้น่าสนใจเป็นพิเศษคือความสามารถในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ทำให้ส่วนต่างๆ ของอาคารสามารถซ่อมแซมตัวเองได้หลังเกิดความเสียหายเล็กน้อย ซึ่งช่วยแก้ปัญหาจุดอ่อนที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งในโครงสร้างที่ตั้งอยู่ใกล้แนวรอยเลื่อนที่มีการเคลื่อนตัว
โครงเหล็กที่ออกแบบมาเพื่อการจัดตำแหน่งตัวเองมักจะใช้สายเคเบิลแบบโพสต์เทนชัน หรือคานที่มีระบบลดแรงเสียดทาน ซึ่งช่วยให้อาคารกลับสู่ตำแหน่งเดิมหลังเกิดการสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว เทคโนโลยีนี้ช่วยลดการเคลื่อนตัวคงเหลือได้อย่างมาก ประมาณ 80% ในบางกรณี ทำให้อาคารไม่เอียงเหมือนที่มักพบในวิธีการก่อสร้างแบบเก่า ตัวอย่างล่าสุดในโตเกียว วิศวกรได้ทดสอบแนวทางนี้กับอาคารสูง 40 ชั้นเมื่อปีที่แล้ว หลังเกิดแผ่นดินไหว โครงสร้างขยับเพียงเล็กน้อย และยังสามารถใช้งานได้ประมาณ 92% เมื่อเทียบกับสภาพก่อนเหตุการณ์ ประสิทธิภาพเช่นนี้สอดคล้องกับมาตรฐานการก่อสร้างปัจจุบัน ที่เน้นไม่เพียงแค่รักษากำแพงและโครงสร้างให้ยืนอยู่ได้ แต่ยังเน้นให้ผู้คนสามารถกลับเข้าไปใช้อาคารได้อย่างรวดเร็วหลังเกิดภัยพิบัติ แทนที่จะมุ่งเน้นแค่การป้องกันการพังทลายลงทั้งหมด
การใช้ชิ้นส่วนที่สามารถเปลี่ยนใหม่ได้ ซึ่งทำหน้าที่ดูดซับพลังงานในระหว่างเกิดแผ่นดินไหว เช่น ค้ำยันพิเศษแบบไม่ให้งอ หรือปลายคานแบบเสียสละ จะช่วยให้สามารถมุ่งเน้นการซ่อมแซมเฉพาะจุดที่ได้รับความเสียหายหลังเกิดแผ่นดินไหวได้ ลองนึกภาพเหมือนกล่องฟิวส์ในบ้านของคุณ ชิ้นส่วนเหล่านี้จะรับแรงกระแทกส่วนใหญ่ไว้ เพื่อให้สามารถเปลี่ยนใหม่ได้ภายในประมาณสามวัน แทนที่จะต้องรอหลายสัปดาห์หรือแม้แต่หลายเดือนสำหรับการซ่อมแซมแบบดั้งเดิม อาคารสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีระบบรองรับด้านข้างประมาณหนึ่งในสี่ถึงหนึ่งในสามที่ประกอบด้วยชิ้นส่วนที่สามารถเปลี่ยนใหม่ได้ และยังคงรักษาระบบโครงสร้างโดยรวมของอาคารไว้ได้ การใช้วิธีนี้ช่วยประหยัดทั้งเวลาและค่าใช้จ่ายเมื่อเกิดภัยพิบัติ เพราะวิศวกรไม่จำเป็นต้องรื้อถอนส่วนทั้งหมดเพียงเพื่อซ่อมแซมสิ่งที่ได้รับความเสียหาย
ระบบที่เหล็กที่ซ่อมแซมตัวเองได้มีราคาสูงกว่าทางเลือกแบบดั้งเดิมประมาณ 18 ถึง 22 เปอร์เซ็นต์ในเบื้องต้น แต่เมื่อพิจารณาในระยะยาว การศึกษาแสดงให้เห็นว่าค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาจะลดลงประมาณ 40% ภายในระยะเวลาห้าสิบปี บางคนชี้ให้เห็นว่าต้นทุนเพิ่มเติมนี้เป็นอุปสรรคในพื้นที่ที่ยากจนกว่า ซึ่งเรื่องเงินๆ ทองๆ มีความสำคัญมากตั้งแต่เริ่มต้น อย่างไรก็ตาม บริษัทประกันภัยเริ่มให้ส่วนลดระหว่าง 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์สำหรับอาคารที่ติดตั้งวัสดุอัจฉริยะเหล่านี้ เพราะสามารถลดความเสี่ยงได้ดีขึ้นอย่างชัดเจน มีการอภิปรายกันมากในช่วงหลังเกี่ยวกับการปรับปรุงข้อกำหนดอาคาร เพื่อบังคับใช้เทคโนโลยีดังกล่าวในพื้นที่ที่เสี่ยงต่อแผ่นดินไหว แม้ว่าจะต้องจ่ายมากขึ้นในตอนแรกก็ตาม คำถามที่ยังคงอยู่คือ ประโยชน์ด้านความปลอดภัยจะคุ้มค่ากับข้อพิจารณาด้านการเงินหรือไม่ ในพื้นที่ที่มีความสำคัญเช่นนี้
การประเมินความเสี่ยงจากแผ่นดินไหวในปัจจุบันจะจัดพื้นที่ต่างๆ ให้อยู่ในหมวดความอันตรายที่แตกต่างกัน โดยพิจารณาจากการทำนายการเคลื่อนตัวของพื้นดินและประวัติการเกิดแผ่นดินไหวในอดีต เมื่อพิจารณาในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูง เช่น รอยเลื่อนแซนแอนเดรียส (San Andreas Fault) อันโด่งดังของแคลิฟอร์เนีย หรือเขตภูเขาไฟที่ยังคงคุกรุ่นรอบประเทศอินโดนีเซียซึ่งรู้จักกันในชื่อเขตนคราญแห่งไฟ (Ring of Fire) วิศวกรส่วนใหญ่มักเลือกใช้โครงสร้างเหล็กในการก่อสร้าง เนื่องจากสามารถโค้งงอได้ดีกว่าและดูดซับแรงกระแทกได้มีประสิทธิภาพมากกว่า การศึกษาล่าสุดในปี 2024 ยังเปิดเผยข้อมูลที่น่าสนใจอีกด้วย กล่าวคือ อาคารที่ใช้โครงสร้างเหล็กซึ่งตั้งอยู่ในพื้นที่ที่เรียกว่าโซน 4 ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เกิดแผ่นดินไหวบ่อยที่สุด มีความเสียหายลดลงประมาณสี่สิบเปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับอาคารคอนกรีตที่มีขนาดใกล้เคียงกัน โดยทดสอบภายใต้สถานการณ์จำลองแผ่นดินไหวที่มีความรุนแรงระดับ 7 ผลการศึกษาทั้งหมดเหล่านี้มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดวัสดุที่ถูกนำมาใช้ในโครงการก่อสร้าง ที่ผ่านมา เราได้เห็นการใช้วัสดุเหล็กเพิ่มขึ้นประมาณ 18 เปอร์เซ็นต์ต่อปี ในเมืองใหญ่ๆ เช่น โตเกียว และลอสแอนเจลิส นับตั้งแต่ต้นทศวรรษนี้
เหตุการณ์แผ่นดินไหวในตุรกี-ซีเรียปี 2023 (7.8M) เปิดโปงข้อบกพร่องที่สำคัญในงานก่อสร้างที่ใช้คอนกรีตเป็นหลัก โดยมีถึง 92% ของอาคารที่พังถล่มใช้โครงสร้างคอนกรีตแบบไม่เหนียว ขณะที่เหตุการณ์แผ่นดินไหวโทโฮกุในปี 2011 ของญี่ปุ่น (9.1M) แสดงให้เห็นถึงความทนทานของโครงสร้างเหล็ก—มีเพียง 0.3% ของอาคารสูงที่ใช้โครงเหล็กในเมืองเซนไดเท่านั้นที่จำเป็นต้องรื้อถอน บทเรียนสำคัญ:
เศรษฐกิจเกิดใหม่เผชิญกับความท้าทายเฉพาะตัว ในการหาจุดสมดุลระหว่างงบประมาณที่จำกัดกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจากแผ่นดินไหว แนวทางที่ประหยัดต้นทุนสามารถทำได้โดยการรวมกัน:
การทบทวนระบบควบคุมการสั่นสะเทือนอัจฉริยะในปี 2023 ชี้ให้เห็นว่าประเทศกำลังพัฒนา เช่น ชิลี และเนปาล ได้นำเอาค้ำยันเหล็กแบบจำกัดการโก่งตัวที่เรียบง่ายมาใช้ในราคาต่ำกว่าระบบดั้งเดิมถึง 60% วิธีการนี้ทำให้เมืองอย่างกาฐมาณฑุสามารถปรับปรุงอาคารสำคัญมากกว่า 150 แห่งต่อปี ขณะที่ยังคงใช้งบประมาณการก่อสร้างเดิมไว้ได้ 85%
เหล็กเป็นที่นิยมเนื่องจากมีความเหนียวและสามารถดูดซับรวมทั้งกระจายพลังงานระหว่างเหตุการณ์แผ่นดินไหว ช่วยป้องกันการพังทลายและลดความเสียหาย
โครงสร้างเหล็กมีน้ำหนักเบากว่า 60% ซ่อมแซมง่ายกว่า และกระจายพลังงานได้ดีกว่าคอนกรีต ซึ่งมักเกิดความเสียหายที่ไม่สามารถซ่อมได้อีก
การเชื่อมต่อขั้นสูง เช่น การต่อแบบยึดด้วยสลักเกลียวและแบบเชื่อม ช่วยรักษารูปทรงและความสมบูรณ์ไว้ภายใต้แรงกดดัน ทำให้เพิ่มความทนทานในช่วงที่เกิดแผ่นดินไหวและหลังจากนั้น
วัสดุอัจฉริยะ เช่น โลหะผสมที่มีความจำรูป สามารถซ่อมแซมตนเองได้ ช่วยลดการบำรุงรักษาในระยะยาวและเสริมความแข็งแรงของโครงสร้าง
ลิขสิทธิ์ © 2025 โดย Bao-Wu(Tianjin) Import & Export Co.,Ltd. - นโยบายความเป็นส่วนตัว
EN
