อยู่กับแผ่นดินไหว ณ อำเภอแม่แจ่ม จังหวัดเชียงใหม่

สวัสดีครับ ชาวแม่แจ่ม
                กระผม ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ว่าที่ร้อยตรี ดร.ศุภชัย สินถาวร อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ (มศว) สำหรับสาขาวิชาที่ทำการสอนอยู่สาขาวิชาหนึ่ง ก็คือ วิศวกรรมแผ่นดินไหว และ การจัดการภัยพิบัติ ครับ ผมเห็นว่าสอนในห้องเรียนคงจะไม่เพียงพอที่จะบรรเทาภัยแผ่นดินไหว หากมีแผ่นดินไหวเกิดขึ้น จึงได้จัดโครงการ การบริการวิชาการ "อยู่กับแผ่นดินไหว" และในปี 2563 นี้ก็เข้าสู่ปีที่ 3 แล้วครับ ที่ได้ทำโครงการนี้
           
                   สำหรับโครงการอยู่กับแผ่นดินไหว เป็นโครงการบริการวิชาการแก่ชุมชุนซึ่งในงบประมาณผ่าน  ส่วนกิจการเพื่อสังคม มศว โครงการนี้ มีการดำเนินโครงการในสามปีที่ผ่านมา ที่
1. มศว องครักษ์ จังหวัดนครนายก และ
2. ขยายผลไปที่ อำเภอแม่สอด จังหวัดตาก โดยใช้วิทยาลัยโพธิวิชชาลัยฐาน และ
3. ขยายผลไปที่ อำเภอแม่แจ่ม จังหวัดเชียงใหม่ โดยใช้โรงเรียนสาธิต ชุมชนการเรียนรู้สมเด็จย่าเป็นฐาน
                 เนื่องด้วยในประเทศไทย ภาคเหนือและภาคตะวันตก เป็นพื้นที่ที่มีความเสี่ยงมากที่สุดที่ จะมีผลกระทบจากแผ่นดินไหว โดยในพื้นที่อำเภอแม่สอด จังหวัดตาก และอำเภอแม่แจ่ม จังหวัดเชียงใหม่ ซึ่งเป็นพื้นที่หนึ่งในที่ตั้งของมหาวิทยาลัย ก็อยู่ในพื้นที่ ที่มีความเสี่ยงที่จะเกินความเสียหาย จากแรงสั่นสะเทือนเนื่องจาก แผ่นดินไหว หรือเกิดแผ่นดินไหว ด้วยเช่นกัน แรงจากแผ่นดินไหวนี้ ยังไม่สามารถจะทำนายได้ว่าจะเกิดขึ้นได้เมื่อไร ทราบแต่เพียงว่าในพื้นที่ใดมีโอกาสที่จะเกิดได้สูง และพื้นที่ใดมีความเสี่ยงที่จะเกิดต่ำ
                 อย่างไรก็ตามการลด ความเสียหาย วิธีหนึ่งที่เป็นที่นิยมใช้คือ การเตรียมตัวและรู้วิธีการรับมือ วิธีปฏิบัติขณะและหลังเกิดแผ่นดินไหวสำหรับประชาชนทั่วไป  และสำหรับในทางวิศวกรรม การทำโครงสร้างอาคารบ้านเรื่อนในมีความแข็งแรงเพียงพอ ถึงแม้ว่าเกิดแผ่นดินไหวก็ไม่วิบัติและส่งผลให้เกิดความเสียหายในชีวิตและทรัพย์สิน ในกรณีของอาคารที่จะสร้างใหม่ อาจมีการคำนวณความแข็งแรงเพื่อพร้อมรับแผ่นดินไหว ได้จากกฎหมายและงานวิจัยที่เป็นปัจจุบัน แต่สำหรับอาคารเดิม จะทำให้แข็งแรงขึ้นได้อย่างไร หรือ เท่าใดนั้น จะต้องเริ่มจากการประเมินความแข็งแรงที่มีอยู่เดิมก่อน อีกวิธีการหนึ่งคือการเตรียมพร้อม เตรียมตัว รับมือกับเหตุการณ์แผ่นดินไหว การประเมินความแข็งแรงอาคาร

สำหรับวัตถุประสงค์และเป้าหมายของโครงการอยู่กับแผ่นดินไหว ได้แก่
1. เพื่ออบรมการเตรียมตัวรับมือก่อนเกิดแผ่นดินไหว และการปฏิบัติตัวหลังเกิดแผ่นดินไหว
2. เพื่อเผยแพร่วิธีการประเมินอาคารเดิม และเผยแพร่งานวิจัย และหาข้อมูลจริงในพื้นที่เพื่อปรับปรุงการอบรมในปีต่อไป
3. เพื่อสร้างเครือข่าย สร้างบุคลากร ที่เข้าใจและ/หรือ สามารถประเมินความแข็งแรงของอาคารได้

โดยมีกลุ่มเป้าหมาย แบ่งเป็น 3 กลุ่ม คือ

กลุ่มที่ 1 ครู, นักเรียน, ชาวบ้าน, ผู้นำชุมชน, อปพร, ผู้ที่มีหน้าที่ในการอำนวยการใช้อาคาร และผู้สนใจ

โดยกิจกรรมนี้จะเป็นการอบรม ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับแผ่นดินไหว คืออะไร เกิดขึ้นได้อย่างไร เตรียมตัวอย่างไรก่อนเกิดแผ่นดินไหว ขณะเกิดแผ่นดินไหว และหลังจากเกิดแผ่นดินไหว เป็นความรู้เบื้องต้นสำหรับเอาตัวรอดและดูแลผู้ใกล้ชิด เพื่อให้สามารถมีทักษะพร้อมทั้งลดการสูญเสีย หากเกิดแผ่นดินไหว การจัดการรับมือภัยพิบัติในระดับครอบครัวและชุมชน

กลุ่มที่ 2 ช่าง, นายช่าง, วิศวกร ในหน่วยงานราชการ, ช่างในพื้นที่, ครูช่าง, นักการ, นักศึกษาที่เกี่ยวข้องกับก่อสร้างอาคาร, ปราชญ์ในพื้นที่, ผู้ที่มีหน้าที่ในการอำนวยการใช้อาคาร

โดยกิจกรรมจะเป็นการอบรมและฝึกอบรม ในหลักการก่อสร้าง รายละเอียดที่เกี่ยวข้องกับการเตรียมโครงสร้างอาคารและส่งประกอบเพื่อให้มีความแข็งแรงทนต่อแรงแผ่นดินไหว และลดผลกระทบของอาคารต่อผู้ใช้อาคาร ขณะเกิดแผ่นดินไหว เพื่อให้มีความปลอดภัยในการใช้อาคาร และอาจไปถึงการอบรมการเสริมกำลังให้แก่อาคารเดิมเพื่อรองรับแรงแผ่นดินไหวที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต

กลุ่มที่ 3 วิศวกร, นิสิต นักศึกษา สาขาวิศวกรรมโยธาและศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง 

โดยกิจกรรมเป็น ความรู้พื้นฐานของแผ่นดินไหวในงานวิศวกรรมโยธา การวิเคราะห์โครงสร้างอาคาร ประเมินความแข็งแรงของอาคารทั้งโดยวิธีตามมาตรฐานญี่ปุ่น อเมริกัน และไทย รวมทั้งหลักในการจัดการภัยพิบัติ แนวนโยบาย หรือแนวคิดทางวิศวกรรมโครงสร้างหรือศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง รวมทั้งขนาดของแรงกระทำจากแผ่นดินไหว การกำหนดพื้นที่ ตามกฎหมายของไทย

                   ดังนั้น หากมีการจัดโครงการบริการวิชาการในเรื่องนี้ จะทำให้ มีการเตรียมพร้อม รู้วิธีการเอาตัวรอดจากแผ่นดินไหว ตามที่ได้สรุปจากพื้นที่ที่เกิดแผ่นดินไหวบ่อย ได้สรุปเป็นแนวทางปฏิบัติไว้ สำหรับในทางวิศวกรรม การประเมินอาคารในพื้นที่เสี่ยง ทำได้อย่างรวดเร็วขึ้น และจะส่งผลให้มีความปลอดภัยกับผู้คนในบริเวณพื้นที่เสี่ยง จากการที่อาคารที่ได้รับการประเมินและเสริมความแข็งแรงได้อย่างทั่วถึง ลดความสูญเสียชีิวิตและทรัพย์สิน ลดความสูญเสียทางเศรษฐกิจและโอกาส และยังทำให้ชุมชุมเกิดการเตรียมพร้อมหากเกิดเหตุการณ์แผ่นดินไหวรุนแรงก็สามารถฟื้นตัวได้อย่างรวดเร็ว  เป็นผลดีต่อคุณภาพชีวิตและเศรษฐกิจของชุมชุม ครับ

                   เริ่มกันที่ประชาชนทั่วไปก่อนเลยแล้วกันนะครับ ณ ความรู้เรื่องแผ่นดินไหวในปัจจุบัน (พ.ศ.2563) เป็นที่ทราบกันแน่ชัดว่า   อ.แม่แจ่ม  อยู่ในพื้นที่ ที่มีความเสี่ยงที่จะเกิดแผ่นดินไหวได้ นะครับ โดยเกิดจากรอยเลื่อนขนาดกลาง ถึงขนาดเล็ก ที่อยู่โดยรอบ อีกทั้งอาจได้รับแรงสั่นสะเทือนจากรอยเลื่อนขนาดใหญ่จากประเทศพม่าก็ได้นะครับ      อย่างไรก็ตามยังไม่ต้องตกใจไปว่า อ.แม่แจ่ม จะเกิดแผ่นดินไหว อย่างรุนแรงเหมือนในประเทศญี่ปุ่น จีน เนปาล นิวซีแลนด์ หรือประเทศที่อยู่ในรอยเลื่อนหลักของเปลือกโลกนะครับ    ของ อ.แม่แจ่ม น่าจะเกิดได้แค่แผ่นดินไหวขนาดกลาง ๆ เท่านั้นครับ
ทีนี้แผ่นดินไหวขนาดกลาง ๆ มันรุนแรงแค่ไหน ?   ในทุกคนลองนึกถึงแผ่นดินไหวที่ อ.พาน (พ.ศ.2557) หรือไม่ก็ แผ่นดินไหวที่ลำปาง เมื่อปีที่แล้ว (ก.พ. 2561)  หรือไม่ก็ผลจากแผ่นดินไหวที่ลาว แล้วเขตจังหวัดน่านรู้สึก เมื่อปลายปีที่แล้ว (22 พ.ย.2562) จะเห็นได้ว่าแผ่นดินไหวขนาดกลางนี้สร้างความเสียหายได้กับอาคาร  แต่ไม่ใช่แผ่นดินไหวรุนแรงความเสียหายแบบทั้งเมืองเหมือนเนปาลนะครับ
                   

                 ดูจากความเสียหายที่เกิดขึ้น ของ อ.พาน จะเห็นว่ามีเสาอาคารแตกร้าว วิบัติ  ผนังแตก ผนังล้ม กระจก ก้อนอิฐร่วงหล่น    เมื่อเห็นความเสียหายก็เป็นบทเรียนจาก อ.พาน ที่พวกเราต้องมาปรับใช้ เพื่อเตรียมตัวกันครับ   ทั้งนี้ผมขอให้ข้อมูลเล็กน้อยว่า  อ.แม่แจ่ม นี้  มีความความแรงแผ่นดินไหวมากกว่า อ.พาน นิดหน่อยนะครับ มากกว่าประมาณ 7%  (คือนิดหน่อยนะครับ ถ้าแรงที่พานเป็น 100 กิโลกรัม  ที่ อ.แม่แจ่ม ก็ประมาณ 107 กิโลกรัม ประมาณแบบนั้นครับ) ดังนั้นในส่วนของประชาชน ผู้นำชุมชน ป้องกันและบรรเทาสาธารณะภัย ควรปฏิบัติตัวตามลำดับดังนี้ครับ คือ

1. ก่อนเกิดแผ่นดินไหว

ต้องเตรียมตัวรับมือครับ  ว่าแต่เตรียมอย่างไร ง่าย  ๆ เลยคือ การตรวจสอบข้าวของ เช่น กระถางต้นไม้ กระถางธูป พระบนหิ้ง โคมไฟ ตู้ กรอบรูป เครื่องปรับอากาศ ชั้นหนังสือ หรือ ของที่แขวนไว้ ว่ามันถูกยึดแน่ จะร่วงหล่นหรือไม่หากมีการสั่นจากแผ่นดินไหว อาจมีการยึดตู้ในแน่นกับผนัง ตรวจสอบที่นอน ว่าขณะที่นอนหลับหากเกิดแรงสั่นจะมีอะไรร่วงมาโดนหรือทับตัวเราไหม?  และปกติเมื่อมีแผ่นดินไหวจะมีการแตกของกระจก อิฐเราอาจได้รับบาทเจ็บเล็ก ๆ น้อย  เรามียาสามัญประจำบ้านหรือยัง ? สำหรับของที่แนะนำให้มีไว้นอกจากยาสามัญฯ แล้วก็ควรเตรียมอาหารแห้งไว้บ้างอย่างน้อย ๆ ก็ให้เพียงพอสัก 2-3 วัน ไฟฉาย หรืออุปกรณ์ดำรงชีพ  อาจมีการเตรียมเอกสารสำคัญอย่างเช่นบัตรประชาชนไว้ด้วย

ในส่วนของชุมชนอาจมีการซ้อมและเตรียมสำหรับการหลบภัย เตรียมอุปกรณ์ส่วนร่วมสำหรับกู้ภัย เช่น ชะแลง เลื่อย ถังดับเพลิง แม่แรง เชือก พลั่ว บันได

อีกเรื่องหนึ่งที่มากกว่าที่ประชาชนจะทำเองได้คือการเตรียมบ้านเรือนให้แข็งแรง อันนี้ขอพูดรวมกับการเตรียมตัวของช่าง เลยนะครับ

2. ขณะเกิดแผ่นดินไหว  (แผ่นดินไหวเกิดไม่นานครับ เป็นแค่ 1-5 นาที)
ขณะที่รับรู้แรงสั่นสะเทือน หากอยู่ในที่โล่ง ก็คงไม่มีอะไรน่าห่วง แต่หากอยู่ในรัศมีของอาคารที่จะมีสิ่งแตกหักร่วงใส่ได้ ก็ควรหลบไปให้ห่างและควรมีการป้องกันศรีษะตนเอง เช่น มีหมวกแข็ง หรือตอนนั้นมีกระเป๋านักเรียนก็กระเป๋าป้องกันศรีษะไปก่อน   หากอยู่ในอาคารแต่ใกล้ทางออกมาก ๆ (แบบออกมาได้ในไม่กี่วินาที) ก็ออกมาได้เลยครับ   แต่ถ้าไม่ใกล้ทางออกคงต้องหาที่กำบังจากเศษปรักหักพักจะมาร่วงโดนเราได้นะครับ อาจมุดใต้โต๊ะและจับยึดขาโต๊ะไม่ให้โต๊ะเลื่อน    ทั้งนี้หลบใต้โต๊ะไม่ใช่ว่าโต๊ะจะป้องกันอาคารถล่มมาทับนะครับ   แต่ให้ป้องกันเศษอิฐเศษกระจกร่วงมาโดนเท่านั้นครับ

จากนั้นเมื่อดูแล้วเหตุการณ์สั่นไหวสงบลง ให้สมาชิกบางส่วนตรวจสอบปิดแก๊ส ปิดไฟฟ้า ตรวจสอบว่ามีไฟไหม้ และดับไฟ สมาชิกบางส่วนช่วยเหลือนำคนแก่คนเจ็บออกมานอกอาคาร ส่วนผู้ที่ตรวจสอบอะไรไม่ได้ก็ให้ออกจากอาคารไว้ก่อนเลยครับ

ออกมาจากบ้านเรือนแล้วจะไปอยุู่ที่ไหน  อันนี้ชุมชุมก็มีการซักซ้อม และเตรียมการนะครับว่า ที่รวมพลและที่พักชั่วคราว (ศูนย์อบยพ) ควรอยู่ที่ไหน ? 

3. หลังจากเกิดแผ่นดินไหว (อาจมี aftershock หรือ แผ่นดินไหวอีกหลายรอบตามมาครับ)

ควรให้วิศวกร หรือช่างที่มีความเชี่ยวชาญเข้าตรวจสอบประเมินว่าบ้านของเราเข้าอยู่อาศัยได้หรือไม่  หากเข้าอยู่อาศัยได้ก็โชดดีครับ     หากเข้าพักอาศัยไม่ได้แต่ไม่ได้จะพังถล่มก็ให้เข้าไปเอาข้าวของสำคัญออกมาได้     หากเป็นอาคารที่พอจะพังถล่มทุกเมื่ออันนี้ไม่ต้องเข้าไปเลยครับ เพราะระหว่างเข้าไปเก็บของอาจเกิดโศกนาศกรรมจากแผ่นดินไหวที่เกิดตามหลังมา (aftershock) ได้ครับ

หลังจากเกิดเหตุการณ์ภัยพิบัติ ในประเทศไทยเองมักจะมีการช่วยเหลือจากชุมชุนอื่น หรือรัฐบาล อย่างไรก็ตามคงจะไม่ได้หาซื้อข้าวของได้เหมือนชีวิตปกติ ดังนั้นควรอุปโภคบริโภคเท่าที่จำเป็น เผื่อแผ่และเอื้อเฟื้อต่อคนอื่น ๆ  ทั้งนี้หากมีฝนตกร่วมด้วยหรือดินอุ้มน้ำมาก ๆ ให้ระวังดินถล่มตามแนวตีนเขา หรือ ที่ชันด้วย อาจมีความเสียหายในส่วนของดินถล่มได้ง่ายขึ้นอีกด้วยครับ

สำหรับประชาชนทั่วไปก็มีการปฏิบัติตัวตามที่กล่าวมาครับ

สำหรับช่าง เรามีหน้าที่สำคัญที่จะทำให้บ้านเรือนแข็งแรง   จริง ๆ แล้วถ้าบ้านเราแข็งแรงมาก ๆ เราอาจไม่ต้องไปสนใจแรงแผ่นดินไหวเลยก็ได้นะครับ   จะไหวก็ไหวไป  บ้านเราแข็งแรงเสียอย่าง  ไม่พังไม่เป็นอะไร  แต่ ๆ การทำอาคาร บ้านเรือนให้แข็งแรงขนาดนั้นอาจใช้งบประมาณสูงมาก แต่ไม่ต้องกังวลครับ เราไม่ต้องทำขนาดนั้นก็ได้ แต่ทำให้อาคารมีเหนียว ๆ หน่อยครับ เวลามีแรงแผ่นดินไหวมาก็โยกได้แต่ไม่พังถล่มครับ

ทั้งนี้ช่าง ๆ อย่างเราจะทำอย่างไรเพื่อให้ประชาชนสบายใจ  ผมขอเป็นไปบรรยายกันแบบเห็นหน้าจะดีกว่าครับ  มันมีรายละเอียดที่ต้องเห็นด้วยตา จะเข้าใจมากกว่า แล้วพบกันครับ

การผลิตคอนกรีตกำลังสูงมากที่ไหลเข้าแบบได้ง่าย

http://ejournals.swu.ac.th/index.php/SWUJournal/article/view/4490/4412

ลานตากข้าวจากคอนกรีตผสมเถ้าแกลบดำ

ภูเขาหิมะ ประเทศไทย อันตราย! แต่มีประโยชน์อะไรได้บ้าง

จากกรณี ที่เผยแพร่ ใน Social " ไม่ต้องไปไกลถึงญี่ปุ่น ก็ดูเขาหิมะที่ไทยได้" 

ทำให้นึกถึงงานวิจัยที่ได้ทำเกี่ยวข้องกับ ภูเขาหิมะในบริเวณนี้

ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักกับ ภูเขาหิมะกันหน่อยนะครับ   ว่ามันคืออะไรกันแน่
ที่เห็นเป็นภูเขาสีขาว ๆ จริง ๆ แล้ว คือ กองหินฝุ่นขนาดมหึมานั้นเองครับ
หินฝุ่น???  เออ  มันคืออะไร  อ๋อ ก็ต้องอธิบายได้ดังนี้ครับ

ในงานก่อสร้างต้องการใช้หินเป็นส่วนประกอบ ไม่ว่าจะทำถนน  ทำคอนกรีต ฯลฯ
ดังนั้น เราจึงนิยม ที่จะระเบิดภูเขา เพื่อให้ได้หินออกมาใช้งาน

สำหรับกระบวนการระเบิดหินนั้น ก็เริ่มจาก เจาะ  ระเบิด ขุดตัก โม่ แยกขนาด  ตามลำดับ
จากการโม่ และแยกขนาดนี้เองทำให้เกิดหินขนาดต่าง ๆ เช่น  หิน3/4,  หิน1/2 , หินเกล็ด, หินคลุก, หินฝุ่น ดังแสดงในรูป

รูปแสดงหินขนาดต่าง ๆ (ศุภชัย, 2553)

อ้างนั้นไงมาแล้วครับหินฝุ่น

ในส่วนหิน 1 นิ้ว,  3/4นิ้ว, หินเกล็ด  มักจะใช้ในงานคอนกรีต  ทำให้หินในส่วนนี้ผลิตออกมาได้ ก็จะถูกใช้ไปจนหมด

สำหรับหินคลุก เป็นหินที่มีดิน ปนมาด้วย    จะไม่ถูกใช้ในงานคอนกรีต  แต่จะใช้ในงานถนน (รองพื้นทาง)

ในส่วนของหินฝุ่น อาจใช้ในงานของชั้นโครงสร้างถนนได้เช่นกัน อย่างไรก็ตามในปัจจุบัน การใช้งานก็ยังน้อยกว่า  ปริมาณที่ผลิตได้

หินฝุ่นจึงกลายเป็นสิ่งเหลือใช้  ดูเหมือนจะกลายเป็นขยะไปอีกด้วย

 หินฝุ่นในถาด (ในห้อง lab)

หินฝุ่นที่กองอยู่ ในโรงโม่แห่งหนึ่ง

จะทำยังไงกันดีหล่ะครับที่นี้  หินฝุ่นเหลือกองเป็นภูเขาหิมะเลย

--- ใช้เป็นสถานที่ท่องเที่ยวดีไหมครับ ???

คำตอบจากผมก็คือ  คงไม่เหมาะนะครับ  เนื่องด้วยฝุ่นหินนี้เป็นฝุ่นละเอียด ซึ่งเป็นที่รู้กันอยู่แล้วว่า เป็นมลภาวะ และเป็นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจ

อย่างไรก็ตามถ้าอยากมาทัศนะศึกษา ผมแนะนำให้ ขออนุญาต ผู้เกี่ยวข้อง พร้อมทั้งแต่ตัวให้ trendy เหมือนทางนายแบบของผม

นี่คือการแต่งตัวที่ล้ำสมัย และให้เกียรติ์กับสถานที่ 

(นายแบบในสังกัดผมเองครับสนใจติดต่อนายแบบบอกได้ครับ)

ประเด็นสถานที่ท่องเที่ยวคงลดลงเหลือแต่ นิสิตในสาขาที่เกี่ยวข้อง

มาประเด็นต่อไป

คงต้องนำหินฝุ่นไปใช้อะไรสักอย่าง   ถ้ามันมีข้อดี  คงมีคนนำไปใช้

คิดได้ดังนั้น  จึงได้มีงานวิจัยหลายรายการเพื่อ หาวิธีนำไปใช้ โดยเนื่องจากคุ้ยเคยกับงานก่อสร้าง

จึงได้นำหินฝุ่นไปผสมในคอนกรีต

ฟังดูไม่เห็นจะมีอะไรแปลก  ก็ผสม ๆ เข้าไปก็เป็นคอนกรีตเองหล่ะครับ    แต่มันคงไม่ง่ายอย่างที่คิด

ถ้ามีง่ายอย่างที่คิด  คงไม่เหลือเป็นภูเขาหิมะ แบบนี้ !

จากนั้นจึงได้มีการศึกษา  

1. คุณสมบัติของหินฝุ่นเชิงกายภาพ และเคมี http://www.scientific.net/AMR.974.350

2. การนำไปผสมโดยตรงในคอนกรีต แบบบ้าน ๆ (คอนกรีตกำลังปกติ)  ใน  “Utilization of Quarry Wastes as Fine Aggregate for Green Concrete”

3. การนำไปผสมในปูนฉาบ http://www.hkiceas.org/upload/editorfiles/201311/20131125191920788.pdf

4. การนำไปใช้ในคอนกรีตพิเศษ (self compacting concrete) http://ir.swu.ac.th/xmlui/bitstream/handle/123456789/2906/PRO1783.pdf?sequence=1

5. การเพิ่มความต้านทานต่อการซึม โดยใช้หินฝุ่น http://www.scientific.net/AMR.875-877.619

6. การนำไปใช้กับบ้านบล็อกประสานhttp://www.scientific.net/AMR.1030-1032.2348

7. การศึกษาคุณสมบัติของจีโอโพลิเมอร์มอร์ตาร์โดยใช้มวลรวมละเอียดจากหินฝุ่นเพื่อใช้เป็นวัสดุซ่อม

จากผลการศึกษาพบว่า  หินฝุ่น สามารถนำมาใช้ได้ในทุกงานที่ทำ โดยมีข้อความระวังและการเทคนิควิธีการปรับปรุงคุณภาพอยู่บ้าง เพื่อเป็นอีกทางเลือกของงานใช้งานภูเขาหิมะนะครับ

อ่านบทความทางวิชาการได้จาก link นะครับ

หากม่ีการเผยแพร่ งานวิจัยออกไป  อาจทำให้ภูเขาหิมะนี้มีประโยชน์ ขึ้นมาอีกครั้งก็ได้

เรื่อง เกลือ ๆ กับวิศวกรรมโยธา

ขณะนี้ได้มีข่าวว่า "มีการทำให้เหมือนมีหิมะที่เชียงใหม่ โดยใช้เกลือจำนวนมาก"
ทำให้เกิดข้อวิจารณ์ ว่าจะเกิดผลกระทบอย่างไรบ้าง ?
ได้ส่วนที่ได้พบ ได้อ่าน ก็มีผลกระทบด้านสิ่งแวลล้อม หาก ไม่ได้ป้องกัน และกำจัดอย่างถูกต้อง
และ ในส่วนของ Social network ผมเองก็ได้อ่านข้อความจาก รศ. ดร. วีรชัย พุทธวงศ์ ที่ได้โพสไว้ใน หน้าเฟสบุ๊คของท่านสรุปได้ว่า

"เกลือ ที่นำมาเลียนแบบหิมะเทียมมหาศาลนั้น นักเคมีเรียกว่า Sodium Chloride (NaCl) ไม่เป็นพิษต่อมนุษย์ แต่ระคายเคือง และหากลงน้ำ ปลาอยู่ลำบากนะครับ ปลาน้ำจืดตายได้ ผลกระทบต่อสุขภาพ ที่อาจเกิดขึ้นคือ การระคายเคืองต่อตา อาจทำให้เกิดการ ระคายเคืองต่อผิวหนัง และต้องระวังอย่าเผลอให้เด็กกินนะครับ อาจระคายเคืองต่อ ระบบทางเดินอาหาร การสูดดม อาจทำให้เกิด การระคายเคืองต่อ ระบบทางเดินหายใจ "
และ อีกข้อมูลจาก รศ.ดร.เจษฎา เด่นดวงบริพันธ์  http://www.posttoday.com/…/ห่วงเกลือทำหิมะเทียมกลางเชียงใหม…

และ รศ. ดร. วีรชัย พุทธวงศ์ ได้โพส ต่อมา ซึ่งผมจะนำมาเข้าเรื่องพอดีว่า

"ข้อมูลทางเคมีของ เกลือ หรือ Salt (Sodium Chloride, NaCl) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการเกิดสนิมนะครับ....
การเกิดสนิมเป็นปฏิกิริยาอ๊อกซิเดชันของเหล็ก และเกลือเป็นตัวเร่งปฏิกิริยานี้ชั้นเยี่ยม "Oxidation of Iron" การเกิดสนิมนั้น เหล็ก(Fe) จะทำปฏิกิริยากับน้ำ (H2O), Carbon Dioxide (CO2), และ Oxygen (O2) ในอากาศ และเกิดเป็นเหล็กอ๊อกไซด์ Iron Oxide (Fe2O3, FeO, Fe3O4) ทางเคมีคือ Fe เปลี่ยนเป็น Fe2+ หรือ Fe3+ และหากมีเกลือเข้ามาเร่ง ในภาวะที่มีความชื้น เจ้า NaCl จะแตกตัวเป็น Na+ และ Cl- ions ซึ่งจะเร่งให้เกิดอ๊อกซิเดชั่นอย่างมาก นั่นคือขบวนการเกิดสนิมจะเพิ่มทวีคคูณ เคยมี Case ที่ต่างประเทศนะครับ ที่ใช้เกลือเพื่อช่วยละลายหิมะที่ถนนในเมือง New York แต่รถที่สัญจรไปมาเป็นสนิมเร็วขึ้น"  http://www.isranews.org/thaireform-news-environment/item/35299-sodium-chloride.html

ซึ่งตัวผมเองก็สอนในเรื่องนี้อยู่พอดี จึงอยากขยายความเรื่อง เกลือกับโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก และโครงสร้างเหล็กรูปพรรณ ซึ่งเราก็ใช้งานกันในปัจจุบัน

ที่พิมพ์มาด้านบน แค่เกริ่นนะครับ  เอาหล่ะเริ่มแล้วครับ
เริ่มแรกมาเข้าใจกันก่อนว่า เกลือทำให้เหล็กเส้น (หรือเหล็กเสริม)ในคอนกรีตเป็นสนิมได้อย่างไร ??? ดูงง ๆ นะครับ  แหม ก็เหล็กอยู่ในคอนกรีตแบบมิดชิด เกลือเข้าไปหาได้อย่างไร ?
เอาง่าย ๆ เลยนะครับ   คอนกรีตที่ใคร ๆ มองว่า กันน้ำได้ทึบน้ำ จริง ๆ แล้ว  ไม่ขนาดนั้นครับ
คอนกรีตมีน้ำอยู่ด้านในเหมือนฟองน้ำ (แต่ฟองน้ำแข็งมาก)  อย่างไรก็ตาม คอนกรีตมีสารละลาย(น้ำ)อยู่ข้างในที่เห็นแห้งๆ นี่แหล่ะครับ  และยังสามารถดูดซึมน้ำเข้าไปได้อีกด้วย
ดังนั้นไม่แปลกเลยที่ น้ำเกลือ น้ำเค็ม น้ำล้างเกลือจากเกลือโรยละลายหิมะจะเข้าไปในคอนกรีต
และสะสมไว้ในคอนกรีตได้
จริง ๆ แล้ว คอนกรีตก็มิได้เกรงกลัวเกลือเลยแม้แต่น้อย  แต่เพื่อนสนิทเค้าสิ(เหล็กเสริม) กลัวมากๆ
เกลือก็แทรกซึมเข้าไปในเนื้อคอนกรีต เข้าไป ๆ  ในที่สุด ก็ไปถึง เหล็กเสริม
คราวนี้หล่ะครับ ครบองค์ประกอบ  เหล็ก ความชื้น อ๊อกซิเจน แถมด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างดี (คือเกลือ)

แล้วจะเกิดอะไรกับโครงสร้างครับที่นี้

1.เมื่อเหล็กเสริมเกิดการกัดกร่อนเป็นสนิมจะมีการขยายปริมาตรออกหลายเท่าครับ (ได้มากกว่า 6 เท่าเลยนะครับ Fe(OH)3 .3H2O)  ทำให้เกิด การแตกร้าวและการเบ่งบวมตัวของคอนกรีต รอยแตกร้าวมักมีการขยายตัวในทิศทางขนานกับแนวเหล็กเสริมครับ

2.เมื่อมีการขยายตัวมากขึ้นคอนกรีตจะเกิดการปริแตกออก เหล็กเสริมจึงมีการสัมผัสน้ำ อากาศและ คลอไรด์มากขึ้น อัตราการเกิดสนิมเพิ่มมากขึ้นเป็นทวีคูณ

3. การเกิดสนิมโดยรอบของเหล็กเสริม  ส่งผลถึงการรับน้ำหนักของโครงสร้าง  หากพื้นที่หน้าตัดที่เหลือน้อยกว่า  80 % Safety factor (F.S.) ในการออกแบบที่เผื่อไว้จะเริ่มหมดไป จนทำให้โครงสร้างวิบัติได้

มีรูปให้ชมครับ  เหล็กขยายขนาด คอนกรีตแตก จากกรณีใกล้ทะเลครับ

รูปจากใต้สะพานครับ แผ่นพื้นครับ

รูปจากใต้สะพานครับ ตอม่อครับ

รูปต่อมา อันนี้น่าแปลกใจกว่าครับ  ไม่ใกล้ทะเล (ในกทม เลยครับ)  เป็นร้านขายของชำ
ผมไปสำรวจ พบเสาอาคารเป็นสนิทเหมือน กรณี ริมทะเลเลยครับ

ตะแคงดูนะครับ ลุ้นดี

จึงได้สัมภาษณ์ เจ้าของบ้าน จึงได้ทราบว่า ก็แค่ เจอน้ำบ่อยๆ จากการล้างโต๊ะที่เห็นครับ แล้วก็มีเกลือด้วย

แล้วก็มาเจออีกที่  ไม่ใช่ทะเล  แต่ขายปลาทะเล นึ่งปลาทู ซึ่งแน่นอนว่า จะต้องมีไอเกลือแน่นอนครับ

บนเพดาน ก็จะประมาณนี้เลยครับ  (รูปแทน ตัวแสดงแทนครับ หารูปจริงยังไม่เจอ)

สำหรับโครงสร้างเหล็ก ยิ่งอ่อนไหวกับเกลือมากครับ รูปด้านล่างแค่ไอเกลือจากลมทะเลเท่านั้นครับ
ดังนั้นโครงสร้างเหล็กจึงต้องมีการป้องกันสนิมเป็นอย่างดีนะครับ  วิธีที่นิยมก็ทาสีกันสนิมครับ  แต่จริง ๆ วิธีมีมากมายครับ

จากที่ได้ร่วมงานกับกรมทางหลวงชนบท เกี่ยวกับการตรวจสอบสะพานคอนกรีตเสริมเหล็ก ก็พบว่าความเสียหายจาก เหล็กเสริมเป็นสนิมจะพบมาก ในสะพานของกรมฯ ที่อยู่ภาคตะวันออกและภาคใต้ครับ เนื่องจากเกลือจากทะเลนี่หล่ะครับ  อ่านเพิ่มได้ใน Deterioration of Concrete Bridges of the Rural Road Department ตามลิงค์นี้ครับ http://kmcenter.rid.go.th/kcresearch/article_out/article_029%20OUT_T.pdf

มีในส่วนการตรวจสอบด้วยนะครับ ว่ามีเกลือหลงเหลือหรือไม่ โดยใช้
ซิลเวอร์ไนเตรต(Silver nitrate)  ถ้ามีเกลือจะเป็นดังรูปครับ มีสีเทา ๆ  (ภาพนี้จากตอนไปตรวจตอม่อสะพานครับ ทำให้มั่นใจได้ว่า เกลือเข้าไปข้างในคอนกรีตจริง ๆ)

รูปมันฟ้องว่าเกลือเข้าไปในเนื้อคอนกรีตครับ

ในต่างประเทศที่มีหิมะ มีการใช้เกลือโรยเพื่อละลายหิมะครับ  แล้วก็จะพบกับปัญหาการเกิดสนิมของโครงสร้างเช่นกันครับ 

ในการซ่อมแซม ก็ทำได้ครับ เช่น    ก็แค่ ค้ำยัน  เอาคอนกรีตเก่า ๆ ออก   เอาเหล็กเก่า ๆ ออก  ใส่เหล็กใหม่  ใส่คอนกรีตใหม่     แล้วก็รอ ให้คอนกรีตได้กำลัง   รื้อ ค้ำยัน แล้วกลับบ้านใครบ้านมัน

เพิ่มอีกหน่อยกับเหล็ก กับการขยายขนาดครับ (โดยประมาณนะครับ)

Fe = 1 เท่า

เหล็กอ๊อกไซด์ Iron Oxide

FeO          = 2 เท่า

Fe3O4      = 2.2 เท่า

Fe2O3      = 2.3 เท่า

Fe(HO)2   = 3.5 เท่า

Fe(HO)3   = 4 เท่า

Fe(OH)3 .3H2O  = 6.5 เท่า

ภาพอธิบายกระบวนการ  การเกินสนิมครับ

ภาพอธิบาย การหลุดออกของคอนกรีต เมื่อเหล็กเป็นสนิมครับ

เล่าโดย ผศ.ดร.ศุภชัย สินถาวร

ปล. ขอบใจลูกศิษย์ม๊อบ ที่วาดรูปให้ครับ

01 การวิเคราะห์โครงสร้าง (บทนำ)

ความสำคัญของวิชาการวิเคราะห์โครงสร้าง

และการเชื่อมโยงกับวิชาอื่น ๆ ในศาสตร์ของวิศวกรรมโยธา

บทนำ

ลำดับแรกที่จะกล่าวถึงความสำคัญของการวิเคราะห์โครงสร้าง เริ่มจากทำความรู้จักกับ นิยามต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องการเนื้อหาวิชานี้ ได้แก่ โครงสร้าง (Structure), วิศวกรรมโครงสร้าง (Structural Engineering), การวิเคราะห์โครงสร้าง (Structural Analysis), การออกแบบโครงสร้าง (Structural Design) ฯลฯ จากนั้นจะเป็นส่วนซึ่งชี้ให้เห็นถึง ความสำคัญของวิชาการวิเคราะห์โครงสร้าง และการเชื่อมโยงกับวิชาอื่น ๆ ในศาสตร์ของวิศวกรรมโยธาต่อไป

นิยามต่าง ๆ

- โครงสร้าง (Structure) คือ ชิ้นส่วนที่ใช้ในการรับน้ำหนัก ในรูปแบบต่าง ๆ ซึ่งปกติแล้วเรามักพบในงานวิศวกรรมโยธา เช่น สะพาน, อาคาร, ผนังรับแรง, เขื่อน, หอคอย, โครงสร้างเปลือกบาง ฯลฯ ซึ่งหากแบ่งตามวัสดุที่ใช้ อาจพบว่า โครงสร้างแบบเป็น โครงสร้างคอนกรีต, คอนกรีตเสริมเหล็ก, คอนกรีตอัดแรง, เหล็กรูปพรรณ, คอมโพสิท (Composite), โพลิเมอร์ (polymer)

.......................... อ่านต่อในไฟล์ pdf นะครับ 

ฐานรองรับแบบจุดหมุน (hinge)

                                             ฐานรองรับแบบยาง Elastomeric bridge bearing  รูปทั้งสองที่หาให้ดูในห้องเรียนไม่ทันนะครับ

ไฟไหม้

บทนำ

การเกิดเพลิงไหม้ในอาคารขนาดใหญ่เนื่องจากอุบัติเหตุ หรือจากการลอบวางเพลิง ล้วนเป็นสาเหตุสำคัญทำให้เกิดความเสียหายต่อทรัพย์สิน การดำเนินชีวิตของผู้ใช้อาคาร สำหรับความเสียหายของอาคารนั้น อาจมีความเสียหายจากโครงสร้างหลัก, โครงสร้างรอง หรือวัสดุที่ไม่ใช่ตัวโครงสร้าง โดยความเสียหายของโครงสร้างนี้เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญ ซึ่งใช้ตัดสินใจวิธีการซ่อมแซมอาคารนั้น ๆ อย่างไรก็ตามการซ่อมแซมอาคารยังต้องพิจารณาปัจจัยอื่น ๆ เช่น ความคุ้มค่าด้านเศรษฐศาสตร์, กฎหมาย, ฯลฯ สำหรับวัตถุประสงค์ของบทความนี้เพื่อแสดงถึงผลกระทบต่อโครงสร้างอาคารจากกรณีเพลิงไหม้ ในหัวข้อกำลังการรับน้ำหนัก, ความเสียหาย และความไม่ปลอดภัยของอาคารหลังเพลิงไม้ โดยเริ่มจากพฤติกรรมของการเกิดเพลิงไหม้และการจำลองการเกิดเพลิงไหม้เพื่อใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้าง จากนั้น จะกล่าวถึงพฤติกรรมของวัสดุโครงสร้าง และในลำดับสุดท้ายเป็นการอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างการเกิดเพลิงไหม้กับรูปแบบโครงสร้างต่าง ๆ

การเกิดเพลิงไหม้

สำหรับวิศวกรรมโยธา เพลิงไหม้ เป็นภาระของโครงสร้าง (Load) ชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นสิ่งที่ต้องคำนึงก่อนการก่อสร้าง คือ ตั้งแต่การวิเคราะห์ และ ออกแบบโครงสร้าง ซึ่ง คล้ายกับแรงลม แรงจากแผ่นดินไหว อย่างไรก็ตามสิ่งที่กระทำต่อโครงสร้าง (Load) ในลักษณะเช่นนี้ ต้องอาศัยการเก็บสะสมข้อมูล และการทดสอบมาเป็นจำนวนมาก พร้อมทั้งปรับปรุงอยู่ตลอดเวลา เพื่อให้ได้การออกแบบปลอดภัยที่สุด

เพลิงไหม้ หรือ การเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาเคมีของเชื้อเพลิงและอากาศ ซึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงและมีการปล่อยพลังงาน Walton และ Thomas (2002) ได้เสนอพฤติกรรมของการเผาไหม้ออกเป็น 5 ช่วง คือ จุดไฟให้ลุกไหม้ (Ignition), ไฟลาม (Growth), ลุกโชน (Flashover), ลุกโชนเต็มที่ (Fully developed fire), ไฟมอด (Decay) ดังแสดงในรูปที่ 1

  รูปที่ 1 ความสัมพันธ์ระหว่างไฟและเวลาของการลุกไหม้ (Walton and Thomas, 2002)
 
จากรูปที่ 1 พฤติกรรมของเพลิงไหม้ได้ถูกจำลองเป็นความสัมพันธ์ระหว่างเวลากับอุณหภูมิเพื่อใช้ในการออกแบบตามมาตรฐานต่าง ๆ (ISO 834, ASTM E119, BS 476, EC1) ดังแสดงในรูปที่ 2 โดยรูปเป็นอุณหภูมิซึ่งเกิดจากเพลิงไหม้เชื้อเพลิง หากโครงสร้างสัมผัสกับเพลิงไหม้โดยตรงอุณหภูมิของโครงสร้างนั้น ๆ จะได้รับการส่งต่อของพลังงานและอุณหภูมิจะสูงขึ้นตามลำดับ ซึ่งปกติแล้วคอนกรีตจะมีการนำความร้อนได้น้อย โดยเป็นฉนวนกันความร้อนให้กับโครงสร้าง อย่างไรก็ตามจากการศึกษาของ Greepala (2007) ซึ่งใช้อุณหภูมิเผาไหม้ภายนอกตาม ASTM E119 กับโครงสร้างคอนกรีตพบว่าปูนฉาบสามารถหน่วงการนำความร้อนได้ประมาณ 30 นาที และส่งผลให้เวลาที่ทำให้อุณหภูมิของเหล็กเสริมเข้าสู่อุณหภูมิวิกฤตใช้เวลาประมาณ 2 ชั่วโมง ดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและเวลาตามมาตรฐานต่าง ๆ (Buchanan, 2001)

รูปที่ 3 ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิของเหล็กเสริมในเสาคอนกรีตเสริมเหล็กและเวลา Greepala (2007)

คอนกรีตกับเพลิงไหม้

คอนกรีตมีส่วนประกอบหลัก คือ ซีเมนต์, ทราย, หิน และน้ำ แต่ในปัจจุบันมีการผสมสารผสมเพิ่มเพื่อปรังปรุงคุณภาพของคอนกรีตด้วย สำหรับพฤติกรรมของคอนกรีตกับไฟอาจจะพิจารณาส่วนประกอบของคอนกรีตเป็น มวลรวม (หินและทราย) และ ซีเมนต์เพสต์ (ซีเมนต์และน้ำ) ปกติแล้วคอนกรีตมีค่าการนำความร้อนน้อยกว่าเหล็กถึง 50 เท่า ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในคอนกรีตจะเพิ่มขึ้นอย่างช้า ๆ และส่งผลดีต่อความต้านทานเพลิงไหม้ของคอนกรีต อย่างไรก็ตามในอุณหภูมิที่สูงกว่า 300 องศาเซลเซียส ความแข็งแรงของคอนกรีต (กำลังและความยืดหยุ่น)จะลดลง เนื่องจาก (1) การเกิดรอยร้าวเล็ก ๆ (micro-cracks) และ (2) การเปลี่ยนแปลงหรือสลายของสารยึดเหนี่ยว (C-S-H, CH) ในคอนกรีตเนื่องจากสูญเสียน้ำ (Emmons, 1993) นอกจากนี้ กำลังและสีของคอนกรีตยังเปลี่ยนแปลงไปตามความสัมพันธ์กับอุณหภูมิ (Harmathy, 1993) ดังแสดงในรูปที่ 4 ถึงแม้ว่าปกติ คอนกรีตเมื่อถูกเผาจะเปลี่ยนจากสีปกติเป็นสีชมพู, สีเทา และ สีเหลือง ตามลำดับ แต่ Tovey (1986) พบว่าคอนกรีตอาจไม่มีการเปลี่ยนสีแม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนไปโดยเฉพาะคอนกรีตที่ใช้หินปูน และหินอัคนีเป็นมวลรวม

รูปที่ 4 ความสัมพันธ์ระหว่าง กำลังรับแรงอัดและสีของคอนกรีต กับอุณหภูมิ (Harmathy, 1993)

เหล็กกับเพลิงไหม้

เหล็กในงานก่อสร้าง คือ โลหะผสมซึ่งมีธาตุเหล็ก (Fe) เป็นส่วนประกอบหลัก และมี คาร์บอน (C), ทองแดง (Cu), ฯลฯ เป็นส่วนประกอบรอง เหล็กก่อสร้างซึ่งมีชื่อเรียกจากลักษณะการใช้งานรวมทั้งคุณสมบัติด้วย เช่น เหล็กรูปพรรณ (รีดร้อน, รีดเย็น), เหล็กเสริมคอนกรีต (เหล็กกลม, เหล็กข้ออ้อย), ลวดอัดแรง สำหรับคอนกรีตอัดแรง, ฯลฯ

เหล็กรูปพรรณรีดร้อน (ASTM A-36) และเหล็กเสริมปกติ จะเริ่มสูญเสียกำลังเมื่ออุณหภูมิเกิน 300 องศาเซลเซียส ดังแสดงในรูปที่ 5 และกำลังจะลดลงในอัตราคงที่จนอุณหภูมิถึง 800 องศาเซลเซียส จากนั้นเหล็กรูปพรรณจะเหลือกำลังรับแรงอีกเพียงเล็กน้อยจนกระทั่งหลอมเหลวเมื่ออุณหภูมิถึง 1,500 องศาเซลเซียส แต่หากเป็นเหล็กรีดเย็น (Cold-drawn wire) การลดลงของกำลังจะรวดเร็วมากเมื่ออุณหภูมิเกิน 300 องศาเซลเซียส (Lawson & Newman 1990) สำหรับลวดอัดแรงกำลังสูง (High strength wire) ซึ่งใช้ในคอนกรีตอัดแรงมีการสูญเสียกำลังคล้ายกับเหล็กรูปพรรณ

อย่างไรก็ตามเหล็กรูปพรรณและเหล็กเสริมต่าง ๆ ถึงแม้ว่าเมื่ออุณหภูมิสูงประมาณ 450-500 องศาเซลเซียส จะยังไม่เกิดการสูญเสียกำลังอย่างมีนัยสำคัญ แต่การคืบ (Creep)  จะมีผลให้เกิดการแอ่นตัวเพิ่มขึ้น เรื่อย ๆ ขณะที่ไฟไหม้ โดยไม่ต้องมีการเพิ่มเติมน้ำหนักให้กับโครงสร้าง (Twilt, 1988; Tide, 1998) ดังนั้นการพิจารณาความเสียหายนั้นอาจไม่จำเป็น หากหลังจากเพลิงไหม้แล้วเหล็กรูปพรรณหรือ โครงสร้างยังเป็นเส้นตรงและคงสภาพเดิม (Tide, 1998)

รูปที่ 5 ผลของอุณหภูมิต่อกำลังของเหล็กชนิดต่าง ๆ (ACI, 1995)

เพลิงไหม้กับโครงสร้างหลักของอาคาร

                พฤติกรรมของวัสดุโครงสร้างขณะเกิดเพลิงไหม้ และการจำลองเพลิงไหม้จากผู้ศึกษาในอดีต ถูกใช้เป็นพื้นฐานในการวิเคราะห์พฤติกรรมของโครงสร้างต่อการเกิดอัคคีภัยในบทความนี้ สำหรับโครงสร้างชนิดต่าง ๆ ในบทความนี้ ชนิดของโครงสร้างได้ถูกแบ่งตามลักษณะของการใช้วัสดุในโครงสร้าง โดยแบ่งรูปแบบโครงสร้างเป็น 3 ชนิด คือ คอนกรีตเสริมเหล็ก, คอนกรีตอัดแรง และ เหล็กรูปพรรณ ซึ่งรูปแบบโครงสร้างทั้งสามชนิดนี้เป็นรูปแบบโครงสร้างหลัก ๆ ซึ่งใช้ในอาคารขนาดใหญ่ของประเทศไทย

คอนกรีตเสริมเหล็ก ซึ่งเป็นรูปแบบโครงสร้างที่นิยมใช้ทั่วไป ประกอบด้วยคอนกรีตและเหล็กเสริม ก่อสร้างโดยไม่ได้ใช้เทคนิคพิเศษเฉพาะทาง โดยโครงสร้างของอาคารเล็ก ๆ ทั่วไป จนถึงโครงสร้างอาคารขนาดใหญ่บ้าง โดยอาคารขนาดใหญ่บางแห่งก็เป็นโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กปกติทั้งหมด ตั้งแต่ ฐานราก เสา คาน พื้น จนถึงดาดฟ้า สำหรับการวิเคราะห์พฤติกรรมของคอนกรีตเสริมเหล็กกับกรณีเพลิงไหม้อาจคล้ายกับการศึกษาของ Greepala (2007) โดยความร้อนจะค่อย ๆ เข้าสู่คอนกรีตอย่างช้า ๆ ประมาณครึ่งชั่วโมงความร้อนจะเข้าถึงเหล็กเสริมหลักในคอนกรีต และความร้อนที่จะทำให้อุณหภูมิของเหล็กเสริมเข้าสู่ภาวะวิกฤตต้องใช้เวลาอย่างน้อยประมาณ 2 ชั่วโมง จึงจะทำให้เหล็กเสริมหลักเริ่มมีการลดกำลังลงอย่างต่อเนื่อง อย่างไรคอนกรีตส่วนที่สัมผัสไฟไหม้โดยตรงเป็นระยะเวลา 2 ชั่วโมงกำลังของคอนกรีตฉาบหน้าลดลงอย่างมาก อาจมีกำลังเหลืออยู่ไม่ครึ่งของกำลังคอนกรีตก่อนเพลิงไหม้ ขณะที่คอนกรีตใจกลางภายในเหล็กรัด (เหล็กปลอก) ยังคงมีกำลังลดลงไม่มาก หากการเผาไหม้ยังดำเนินต่อไป เหล็กเสริมหลักจะมีกำลังลดลงอย่างต่อเนื่องและในชั่วโมงที่ 3 นี้เหล็กเสริมอาจเหลือกำลังเพียงร้อยละ 40 ของเหล็กเสริมก่อนเพลิงไหม้ ขณะที่คอนกรีตใจกลางมีกำลังเพียงครึ่งเทียบกับก่อนเพลิงไหม้ ยิ่งไปกว่านั้น การล้าของเหล็กเสริมจะส่งเสริมให้เกิดการแอ่นตัวของโครงสร้าง ทำให้ไม่มีเสถียรภาพและอาจเกิดการวิบัติได้ตลอดเวลา

คอนกรีตอัดแรง รูปแบบของโครงสร้างคล้ายกับคอนกรีตเสริมเหล็กเพียงแต่คอนกรีตอัดแรงพัฒนาขึ้นเพื่อให้หน้าตัดคอนกรีตเล็กลงแต่โครงสร้างยังคงรับน้ำหนักดี ดังนั้นคอนกรีตอัดแรง จึงประกอบขึ้นจากคอนกรีตกำลังสูงและลวดอัดแรงกำลังแรงสูง คอนกรีตอัดแรงมักพบให้โครงสร้างพื้นไร้คานในอาคารขนาดใหญ่ ทั้งนี้การก่อสร้างคอนกรีตอัดแรงต้องใช้เทคนิคและความชำนาญเป็นพิเศษ รวมทั้งราคาสูงเมื่อเทียบกับคอนกรีตเสริมเหล็กปกติด้วย ปกติแล้วคอนกรีตอัดแรงจะมีคอนกรีตฉาบหน้า (Covering) อยู่

เหล็กรูปพรรณ เป็นโครงสร้างซึ่งเริ่มมีความนิยมในเมืองไทย มีการใช้เป็นเสาและคานในอาคาร ข้อเสียของเหล็กรูปพรรณคือมีราคาสูงเมื่อเทียบกับคอนกรีตเสริมเหล็ก อย่างไรก็ดี การทำโครงสร้างอาคารด้วยโครงสร้างเหล็กรูปพรรณนั้นมีความรวดเร็วกว่าคอนกรีตเสริมเหล็กมาก ซึ่งในปัจจุบันค่าแรงงานของไทยสูงขึ้นกว่าอดีต การเลือกให้โครงสร้างเหล็กรูปพรรณอาจทำให้ค่าก่อสร้างรวมถูกลงจนคุ้มค่าที่จะเลือกใช้โครงสร้างเหล็ก สำหรับงานเหล็กรูปพรรณที่นิยมใช้กัน คืองานโครงสร้างหลังคา โดยใช้กันตั้งแต่งานขนาดเล็กจนถึงอาคารขนาดใหญ่ นอกจากนี้การปรับปรุงโครงสร้างเพื่อให้สามารถรับน้ำหนักได้มากขึ้น หรือเปลี่ยนแปลงวัตถุประสงค์การใช้งานของโครงสร้างมักใช้เหล็กรูปพรรณในการปรับปรุงโครงสร้างอีกด้วย สำหรับการทนทานต่อความร้อนของเหล็กรูปพรรณกรณีเพลิงไหม้นั้นอาจกล่าวได้ว่าน้อยมาก หากไม่มีการป้องกันเพลิงไหม้ด้วยฉนวนชนิดต่าง ๆ และอาจวิบัติได้ภายในระยะเวลาไม่เกิน 10 นาที เมื่อวิเคราะห์จากแบบจำลองของเพลิงไหม้รูปที่ 2 และกำลังของเหล็กรูปพรรณในรูปที่ 5 อย่างไรก็ตาม ในการออกแบบมักใช้วัสดุฉนวนหุ้มเสาและคานเหล็กเพื่อให้ทนเพลิงไหม้ได้ไม่น้อยกว่า 2 ชั่วโมง จึงจะทำให้เหล็กโครงสร้างนั้นมีอุณหภูมิประมาณ 600 องศาเซลเซียส โดยวัสดุฉนวนที่ใช้หุ้ม

สรุป

จะเห็นได้ว่าผลกระทบของไฟไหม้ต่อโครงสร้างอาคาร จะต้องพิจารณาเริ่มตั้งแต่วัสดุ จากนั้นพิจารณาถึงระบบของโครงสร้าง จึงจะสามารถจะวิเคราะห์ถึงผลกระทบขององค์อาคารโดยรวมได้ เพื่อประกอบกับการพิจารณาความเสียหาย หรือการป้องกันจากเหตุอัคคีภัย