ผนัง เรียน สําคัญ สําหรับ การ ออกแบบ บ้าน ที่ กัน แผ่นดินไหว

ลองนึกภาพแผ่นดินไหวกะทันหัน เขย่าบ้านของคุณอย่างรุนแรง อะไรที่คุณกังวลมากที่สุด? เสาค้ำอันหนาพังทลายลงหรือบ้านทั้งหลังพังทลายเหมือนบ้านไพ่? เป็นเวลาหลายปีมาแล้วที่ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยเกิดขึ้น: เสาที่แข็งแรงเพียงอย่างเดียวเท่านั้นที่จะรับประกันความปลอดภัยจากแผ่นดินไหวของอาคาร แต่นี่เป็นเรื่องจริงเหรอ? วันนี้เราเปิดเผยตำนานและเปิดเผยฮีโร่ที่แท้จริงของการต้านทานแผ่นดินไหว นั่นก็คือ กำแพง

เสาทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบรับน้ำหนักในแนวตั้ง โดยถ่ายน้ำหนักของพื้น ผนัง และหลังคาไปยังฐานราก พวกมันต้านทานแรงกดดันในแนวดิ่งได้ดีเยี่ยม โดยทำหน้าที่เป็นยักษ์เงียบที่ยึดโครงสร้างไว้ด้วยกัน ในสถาปัตยกรรมญี่ปุ่นแบบดั้งเดิม เสาหลักหนา (ไดโกกุ-บาชิระ) ถือเป็นจิตวิญญาณของบ้าน อย่างไรก็ตาม วิศวกรรมสมัยใหม่ในปัจจุบันช่วยให้สามารถคำนวณโครงสร้างได้อย่างแม่นยำเพื่อกำหนดขนาดและตำแหน่งของเสาที่เหมาะสมที่สุด จึงมั่นใจในความปลอดภัยแม้ว่าจะไม่มีเสาขนาดใหญ่ก็ตาม

โดยทั่วไปการก่อสร้างสมัยใหม่จะใช้เสาสามประเภท:

• ผ่านเสา:ครอบคลุมหลายชั้นตั้งแต่ฐานรากจนถึงหลังคา สิ่งเหล่านี้มักถูกวางไว้ที่มุมวิกฤติ กลายเป็นกระดูกสันหลังของโครงสร้าง
• เสาท่อ:จำกัดเพียงชั้นเดียว รองรับเฉพาะพื้นและผนังที่อยู่ติดกันโดยไม่มีการจัดแนวแนวตั้งอย่างต่อเนื่อง
• เสากลาง:โดยวางอยู่ระหว่างเสาหลัก โดยส่วนใหญ่จะรองรับผนังภายในโดยไม่รับน้ำหนักโครงสร้างหลักของอาคาร

ความหนาของเสาจะแตกต่างกันไปตามสถานที่และความสูงของอาคาร โดยทั่วไปเสาทะลุจะมีความกว้างอย่างน้อย 120 มม. ในขณะที่เสาท่อเริ่มต้นที่ 105 มม. ในบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหวสูง เสาอาจขยายได้ถึง 135 มม.–180 มม. อย่างไรก็ตาม ความหนาเพียงอย่างเดียวไม่ได้รับประกันความต้านทานแผ่นดินไหว ตำแหน่งเชิงกลยุทธ์และการทำงานร่วมกันกับองค์ประกอบโครงสร้างอื่นๆ มีความสำคัญมากกว่านั้น เสาขนาดใหญ่อาจทำให้ต้นทุนสูงขึ้นโดยไม่มีผลประโยชน์ด้านความปลอดภัยตามสัดส่วน

ขณะที่เสารับน้ำหนักในแนวดิ่ง เสาจะสะดุดลงเมื่อเกิดแผ่นดินไหว ที่นี่,ผนังเฉือน(เทเรียวคุ-เฮกิ) กลายเป็นเรื่องวิพากษ์วิจารณ์ ผนังที่ออกแบบเป็นพิเศษเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นกำแพงกั้นเหมือนเหล็ก ดูดซับแรงกระแทกด้านข้างและป้องกันการพังทลาย เมื่อรวมกับเสา พวกมันจะสร้างระบบการป้องกันแบบคู่ต่อแรงเค้นทั้งแนวตั้งและแนวนอน

ระบบการจัดลำดับแผ่นดินไหวของญี่ปุ่นเปิดตัวในปี 2000 โดยจะประเมินอาคารผ่านการคำนวณเชิงโครงสร้างเพื่อประเมินปริมาณ/ความแข็งแรงของผนัง ความทนทานของส่วนประกอบ และความมั่นคงของฐานราก:

• ชั้นประถมศึกษาปีที่ 1:เป็นไปตามมาตรฐานทางกฎหมายขั้นต่ำ ทนต่อแผ่นดินไหวรุนแรงได้ถึง 6-7 (เหตุการณ์ 100 ปี)
• ชั้นประถมศึกษาปีที่ 2:แข็งแกร่งกว่าเกรด 1 1.25 เท่า
• ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3:แข็งแกร่งกว่าชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 1.5 เท่า ซึ่งแสดงถึงความต้านทานแผ่นดินไหวสูงสุด

ระบบการให้เกรดนี้ยืนยันว่าความหนาของเสาเพียงอย่างเดียวไม่สามารถรับประกันความปลอดภัยได้ ผนังรับแรงเฉือนที่เพียงพอเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้

โครงสร้างไม้แบบดั้งเดิมมักจะใช้เหล็กค้ำแนวทแยง (ซูคาชิโกอิ) ไว้ระหว่างเสา ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานแผ่นดินไหวและลมได้อย่างมาก เหล็กจัดฟันที่มากขึ้นหมายถึงความมั่นคงที่มากขึ้น อาคารเหล็กได้รับการเสริมแรงที่คล้ายกันผ่านโครงค้ำยัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วัดโบราณหลีกเลี่ยงการใช้เหล็กจัดฟันโดยใช้เสาที่มีความหนาเป็นพิเศษแทน

"อัตราการจัดแนวแนวตั้ง" จะวัดว่าเสาและผนังรับแรงจัดตำแหน่งสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นอย่างไร ผู้เชี่ยวชาญแนะนำให้จัดแนว ≥50% สำหรับเสา และ ≥60% สำหรับผนัง อัตราที่สูงขึ้นจะทำให้แรงแผ่นดินไหวส่งผ่านไปยังฐานรากได้อย่างราบรื่น

ผนังที่ไม่รับแรงเฉือน (เช่น ผนังที่มีหน้าต่าง) จะต้องกระจายอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการสร้างโซนที่อ่อนแอ การวางตำแหน่งเชิงกลยุทธ์ช่วยรักษาประสิทธิภาพของแผ่นดินไหวที่สม่ำเสมอทั่วทั้งโครงสร้าง

การเชื่อมต่อระหว่างเสา คาน และฐานรากจะทนทานต่อความเครียดที่รุนแรงระหว่างเกิดแผ่นดินไหว อาคารที่ทำจากเหล็กมักใช้รอยต่อแบบเชื่อมที่มีความแข็ง (เฟรมโมเมนต์) ในขณะที่โครงสร้างไม้แบบดั้งเดิมต้องใช้รอยต่อแบบร่องและเดือย ซึ่งเป็นการออกแบบที่เสี่ยงต่อการหลุดออก การก่อสร้างไม้สมัยใหม่ใช้ตัวเชื่อมต่อโลหะมากขึ้นเพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับจุดวิกฤติเหล่านี้

อาคารเก่าสามารถปรับปรุงความต้านทานแผ่นดินไหวได้ด้วยการเสริมโลหะที่ข้อต่อหลักที่คุ้มค่า ตัวเลือกที่มีราคาแพงกว่า ได้แก่ การเพิ่มผนังรับแรงเฉือนให้กับโครงสร้างที่มีอยู่

อาคารที่เบากว่าจะทำงานได้ดีกว่าในด้านแผ่นดินไหว ในระหว่างการเขย่า ความเฉื่อยจะสร้างแรงต้านตามสัดส่วนของน้ำหนักของโครงสร้าง ดังนั้นการลดมวลจะช่วยลดแรงแผ่นดินไหวที่ทำลายล้าง

แปลนพื้นสี่เหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัสจะกระจายพลังงานแผ่นดินไหวได้สม่ำเสมอมากกว่ารูปทรงที่ซับซ้อน ซึ่งเสี่ยงต่อการมุ่งเน้นความเครียดที่ทางแยกที่ไม่ปกติ

รากฐานทางธรณีวิทยาที่มั่นคงถือเป็นสิ่งสำคัญ พอร์ทัลแผนที่อันตรายของญี่ปุ่นช่วยประเมินความเสี่ยงจากแผ่นดินไหวในท้องถิ่นเมื่อเลือกสถานที่ก่อสร้าง

• ทนต่อแผ่นดินไหว:เสริมความแข็งแรงให้กับวัสดุ (ผนังรับแรงเฉือน, เหล็กค้ำยัน) ให้ทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนได้โดยตรง
• การหน่วงแผ่นดินไหว:ใช้ตัวดูดซับไฮดรอลิกเพื่อกระจายพลังงานแผ่นดินไหว
• การแยกฐาน:แยกอาคารออกจากพื้นดินโดยใช้ลูกปืนยาง ป้องกันการกระแทก (มีประสิทธิภาพสูงสุดแต่มีค่าใช้จ่ายสูง)

วิธี SE (Structural Engineered) บรรลุระดับแผ่นดินไหวระดับสูงสุด (เกรด 3) ในขณะที่ลดขนาดเสาและผนังให้เหลือน้อยที่สุด ทำให้มีรูปแบบที่ยืดหยุ่น การใช้ไม้น้ำหนักเบาพร้อมขั้วต่อโลหะทำให้เกิดโครงที่แข็งแรงซึ่งทำงานได้อย่างไร้ที่ติในระหว่างเกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ เช่น แผ่นดินไหวที่โทโฮกุปี 2011 และแผ่นดินไหวที่คุมาโมโตะปี 2016