แม้ว่าภัยพิบัติทางธรรมชาติที่ร้ายแรงจะมีมากมายหลายอย่าง แต่หนึ่งในภัยที่กำลังเป็นข่าวชวนเครียดในโลกและในภูมิภาคอย่างยิ่งคือภัยแผ่นดินไหว เพราะไม่ใช่แค่จะทำให้แผ่นดินแยกหรือโยก แต่อาจทำให้เกิดสึนามิและอื่นๆตามมาอีกหลายรายการการเทคโนโลยีออกแบบก่อสร้างอาคารรับมือกับแผ่นดินไหวในประเทศไทยนั้น ไม่ใช่ปัญหาด้านสถาปัตยกรรมหรือวิศวกรรมเพียงอย่างเดียว แต่เกี่ยวพันทางด้านเศรษฐกิจและสังคมด้วย หากออกกฎหมายให้อาคารในเมืองไทยต้องต้านทานภัยที่เกิดจากแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ ก็จะมีผลกระทบต่อค่าก่อสร้างค่อนข้างมาก อีกทั้งมีปัญหาในทางปฏิบัติหลายประการ เช่น ปัญหาการขาดแคลนวิศวกรผู้มีความสามารถออกแบบอาคารต้านแผ่นดินไหว ปัญหาการก่อสร้าง ฯลฯ รวมทั้งการยอมรับจากประชาชน ที่สำคัญคือ ผลการศึกษาระบุตัวเลขความรุนแรง มีความน่าจะเป็นที่จะเกิดน้อยมากราว 1 ครั้งใน 2000 ปี หรือน้อยกว่านั้น และความไม่แน่นอนในการทำนายเหตุการณ์ประเภทนี้ก็มีสูงมาก เนื่องจากความไม่แน่นอนในการประเมินความยาวของรอยเลื่อน การประเมินคาบการเกิดซ้ำ (recurrence interval) ของเหตุการณ์ และความน่าเชื่อถือและความถูกต้องของทฤษฎีในการประเมินความน่าจะเป็นของเหตุการณ์ที่มีโอกาสเกิดขึ้นได้น้อยมากก็ยังปัญหาที่ต้องตรวจสอบ
เกี่ยวกับปัญหานี้ มีข้อมูลวิชาการที่น่าสนใจจาก ‘โยธาสาร’ ซึ่งเขียนโดย ศาสตราจารย์ ดร.ปณิธาน ลักคุณะประสิทธิ์ คณะกรรมการแผ่นดินไหวแห่งชาติ ระบุว่า ผลการสำรวจอาคารจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวต่าง ๆ กว่า 12 เหตุการณ์ทั่วโลกเป็นเวลา 30 ปี (1963-1993) รายงานว่าไม่เคยพบอาคารที่ออกแบบด้วยระบบผนังแรงเฉือน (shear wall system) พังทลายแม้แต่อาคารเดียว ถึงแม้จะเกิดความเสียหายมากบ้างน้อยบ้างแล้วแต่กรณี ในขณะที่อาคารที่ไม่ได้ใช้ระบบผนังแรงเฉือนพังพินาศมากมาย ดังเห็นได้จากตัวอย่างแผ่นดินไหวในมานากัว, ชิลี, เม็กซิโก เป็นต้น เป็นที่น่าสังเกตว่าถึงแม้ความรุนแรงของแผ่นดินไหวใน ชิลีเมื่อ ค.ศ. 1985 จะรุนแรงในระดับใกล้เคียงกับที่กรุงเม็กซิโกในปีเดียวกัน แต่ความเสียหายระดับพังทลายก็เกิดขึ้นน้อยกว่ากันมากจนทำให้เหตุการณ์ครั้งนั้นได้รับการสนใจจากวิศวกรน้อยมาก สาเหตุสำคัญอันหนึ่ง คือ การใช้ระบบผนังแรงเฉือนคอนกรีตอย่างกว้างขวางในชิลีในการควบคุมการโยกตัวของอาคาร (drift control) เป็นที่น่าสังเกตว่า โดยทั่วๆ ไปการให้รายละเอียดเหล็กเสริมผนังคอนกรีตในชิลีในขณะนั้นเป็นไปตามมาตรฐานทั่วไปของ ACI-318 เท่านั้น ไม่ได้ปฏิบัติตามมาตรฐานการให้รายละเอียดประเภทเหนียว (ductile detailing) สำหรับต้านแผ่นดินไหวรุนแรงในสหรัฐฯ ด้วยซ้ำไป พฤติกรรมที่ดีเป็นพิเศษของอาคารที่ใช้ระบบผนังแรงเฉือนในชิลีเป็นเครื่องพิสูจน์อย่างดีถึงประสิทธิภาพของระบบผนังแรงเฉือนในการป้องกันชีวิตและทรัพย์สินในอาคาร จึงสมควรใช้อย่างยิ่งในการออกแบบอาคาร
หากจะพูดกันง่ายๆก็คือ อาคารที่มีรูปแบบและระบบโครงสร้างไม่ดี ย่อมจะเสียหายได้มากกว่าอาคารที่มีระบบโครงสร้างถูกต้องตามหลักการออกแบบอาคารต้านแผ่นดินไหว ตัวอย่างระบบโครงสร้างที่เสียหายจากแผ่นดินไหวได้ง่าย ได้แก่ อาคารที่มีลักษณะไม่สม่ำเสมอ (irregularity) อาคารที่มีเสาเล็กเกินไปหรือเสาประเภทเสาสั้น อาคารที่มีส่วนที่สติฟ เช่น ปล่องลิฟต์วางเยื้องศูนย์มาก หรืออาคารที่มีชั้นที่อ่อนมากเมื่อเทียบกับชั้นถัดไป เป็นต้น อาคารที่มีลักษณะไม่ดีดังกล่าวเสียหายได้แม้ในแผ่นดินไหวไม่รุนแรงมากนัก ดังที่เคยเกิดขึ้นแล้วในแผ่นดินไหวอำเภอพาน จังหวัดเชียงราย เมื่อ พ.ศ. 2537 ซึ่งมีขนาดเพียง 5.1 หน่วยริคเตอร์
อย่างไรก็ตาม มักมีความเข้าใจคลาดเคลื่อนเสมอว่า แผ่นดินไหวจะมีผลต่ออาคารสูงมากกว่าอาคารเตี้ย หากดูความ เสียหายที่เกิดขึ้นในต่างประเทศประกอบจะพบว่าอาคารเตี้ยหรือสูงไม่มากนัก (เช่น ต่ำกว่า 15 ชั้นโดยประมาณ) ได้พังทลายมากมายในคราวแผ่นดินไหวที่เม็กซิโก (พ.ศ. 2528 ขนาด 8.1 ตามมาตราริคเตอร์) แผ่นดินไหวที่ Newcastle ประเทศออสเตรเลีย (พ.ศ. 2532 ขนาด 5.6 ริคเตอร์) โกเบ ประเทศญี่ปุ่น (พ.ศ. 2538 ขนาด 6.9 ริคเตอร์) อาคารที่สูงไม่มากนักในประเทศไทย เช่น อาคารชุดที่สูงกว่าตึกแถวแต่ก่อสร้างด้วยมาตรฐานตึกแถว เป็นอาคารประเภทมีความเสี่ยงสูงมากเนื่องจาก มาตรฐานการก่อสร้างมักจะต่ำ อีกทั้งยังอาจเสี่ยงต่อการสั่นพ้อง (resonance) หากคาบการสั่นไหวที่สำคัญของพื้นดิน (predominant period of ground motion) ใกล้เคียงกับคาบการสั่นไหวธรรมชาติ (natural period of vibration) ของอาคาร ในประเด็นนี้มีข้อที่น่าสังเกตว่า แผ่นดินไหวที่ Newcastle มีขนาดกลางเพียง 5.6 หน่วยริคเตอร์ แต่เกิดที่ระดับตื้น มีอำนาจทำลายถึงกับทำให้อาคารเสียหายถึงขั้นพังทลายลงได้ ในจำนวนนั้นมีอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กสมัยใหม่รวมอยู่ด้วย 2 หลัง ซึ่งเป็นอาคารที่ไม่ได้รับการออกแบบให้ต้านแผ่นดินไหว
ข้อมูลเกี่ยวกับแผ่นดินไหวในประเทศไทยซึ่งเกิดที่อำเภอพาน จังหวัดเชียงราย ทำให้ได้ข้อสรุปเกี่ยวกับลักษณะอาคารบางประเภทที่จะได้รับความเสียหายจากแผ่นดินไหวได้ง่ายกว่า เช่น (1)อาคารที่มีเสาช่วงสั้นกับเสาช่วงยาวอยู่ในชั้นเดียวกัน เมื่อพื้นอาคารโยกไปเนื่องจากผลของแผ่นดินไหวทำให้หัวเสาที่สั้นและเสายาวโยก เกิดโมเมนต์ภายในไม่เท่ากัน ทำให้เสาช่วงสั้นแตกร้าว (2)อาคารที่มีการกระจายขององค์อาคารไม่ดี เมื่อเกิดแผ่นดินไหวส่วนของอาคารซึ่งแข็งแรงกว่าจะรับแรงจากแผ่นดินไหวมาก อีกทั้งจะเกิดการบิด (torsion) ขึ้นด้วย ทำให้เกิดความเสียหายขึ้นในอาคารส่วนนั้นได้ รวมทั้งเสาต้นอื่นด้วยโดยเฉพาะต้นมุม ควรหลีกเลี่ยงระบบโครงสร้างลักษณะนี้ หากหลีกเลี่ยงไม่ได้ จะต้องวิเคราะห์อาคาร เพื่อคำนวณผลของการบิด และต้องเสริมเหล็กเสาเป็นพิเศษ (3) อาคารที่ใต้ถุนโล่ง เข้าลักษณะที่เรียกว่า อาคารที่มีชั้นอ่อน (soft story building) และมีมวลมากๆ ที่อยู่เหนือชั้นนี้ เมื่อโยกตัวไปมาจากแผ่นดินไหว จะทำให้เกิดแรงในเสามาก สมควรหลีกเลี่ยงการใช้ระบบอาคารนี้ โดยอาจเพิ่มผนังเพื่อช่วยรับแรงจากแผ่นดินไหว มิเช่นนั้นก็จะต้องเพิ่มขนาดของเสาให้โตขึ้น และเสริมเหล็กปลอกให้มากขึ้น
และเนื่องจากเสาเป็นส่วนสำคัญที่สุดของอาคาร ถ้าเสาวิบัติหรือหักพังอาคารทั้งหลังก็จะพังทลายลงมา ในบ้านเรามีค่านิยมผิดๆ ที่นิยมออกแบบเสาค่อนข้างเล็ก ซึ่งไม่ปลอดภัยในบริเวณที่มีความเสี่ยงภัยแผ่นดินไหว เช่น เชียงราย เชียงใหม่ ฯลฯ จึงควรเพิ่มขนาดของเสาให้โตขึ้นกว่าที่ปฏิบัติกันมา นอกจากนี้ผนังอิฐก่อควรมีเหล็กเสริมยึดเข้ากับเสาและคานเพื่อความแข็งแรง สำหรับผนังที่อยู่ในที่สูงหรืออยู่นอกอาคาร ควรมีเสาเอ็นและคานทับหลังยึดเป็นระยะๆ ถี่ขึ้นกว่าที่ปฏิบัติกันทั่วไป เพื่อป้องกันไม่ให้ผนังล้มพังลงมาได้เมื่อเกิดรอยร้าวขึ้นในผนัง
อย่างไรก็ดี ข้อมูลที่ยกตัวอย่างมานี้ เป็นเพียงผลการศึกษาที่ได้จากการวิเคราะห์ความเสียหายของอาคารหลังเกิดแผ่นดินไหว ซึ่งก็ไม่มีการรับประกันว่าการก่อสร้างตามแนวทางที่ได้จากผลการวิเคราะห์จะเป็นคำตอบที่ใช้ได้เสมอไปหรือไม่ เพราะพลังธรรมชาตินั้นยิ่งใหญ่และมีพลังมากกว่าที่มนุษย์จะต่อกรได้
……………..
เรียบเรียงโดย
อ. วรรณศิริ ศรีวราธนบูลย์
dp@dp-studio.com
