การสำรวจความเสียหายของโครงสร้างอาคารแต่ละประเภท : KOH

การสำรวจความเสียหายขั้นต้นของโครงสร้างอาคารหลังเหตุการณ์แผ่นดินไหว จำเป็นต้องมีแนวทางที่ชัดเจนและจำเพาะเจาะจงสำหรับอาคารแต่ละประเภท เนื่องจากลักษณะโครงสร้างและวัสดุที่แตกต่างกัน ส่งผลให้รูปแบบความเสียหายที่เกิดขึ้นก็แตกต่างกันไปด้วย คู่มือการสำรวจความเสียหายขั้นต้นฯ ได้สรุปจุดที่มักจะเกิดการวิบัติของโครงสร้างอาคารแต่ละประเภท เพื่อให้ผู้สำรวจสามารถทำการตรวจสอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ผู้สำรวจควรใช้วิจารณญาณในการประเมินสถานการณ์จริง เนื่องจากความเสียหายที่เกิดขึ้นจริง อาจแตกต่างไปจากรายละเอียดที่ได้กล่าวไว้ในคู่มือ

1. อาคารโครงสร้างไม้

อาคารโครงสร้างไม้มีลักษณะเด่นคือน้ำหนักที่เบาเมื่อเทียบกับโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กหรือโครงสร้างอิฐก่อ ด้วยเหตุนี้ เมื่อเกิดแผ่นดินไหว แรงสั่นสะเทือนจึงส่งผลกระทบต่ออาคารโครงสร้างไม้น้อยกว่าอาคารประเภทอื่น ๆ จากสถิติในเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่ผ่านมา อาคารโครงสร้างไม้ที่ได้รับความเสียหายอย่างหนักหรือพังทลายมีจำนวนน้อยมากเมื่อเทียบกับอาคารโครงสร้างประเภทอื่น

ความเสียหายที่เกิดขึ้นในโครงสร้างไม้มักจะจำกัดอยู่ที่บริเวณจุดต่อ (connection) ของชิ้นส่วนโครงสร้าง ตัวชิ้นส่วนโครงสร้างเองมักจะไม่ได้รับความเสียหาย ดังนั้น การสำรวจความเสียหายของโครงสร้างไม้จึงเน้นไปที่ การตรวจสอบความเสียหายที่จุดต่อเป็นหลัก หากพบการวิบัติที่ตัวชิ้นส่วนโครงสร้าง แสดงว่าอาคารได้รับความเสียหายอย่างรุนแรง

ลักษณะความเสียหายที่ผู้สำรวจควรสังเกตในอาคารโครงสร้างไม้ ได้แก่

ตัวอาคารหรือเสาของอาคารเคลื่อนหลุดออกจากฐานราก (รูปที่ 5)

การฉีกขาดของชิ้นส่วนโครงสร้างไม้บริเวณจุดต่อ (รูปที่ 6)

การวิบัติลักษณะต่างๆ ของชิ้นส่วนโครงสร้างไม้ เช่น การฉีกขนานเสี้ยน การฉีกตั้งฉากเสี้ยน การหัก (รูปที่ 7)

เนื่องจากไม้จัดเป็นวัสดุที่เปราะเพราะเมื่อเกิดการวิบัติแล้วจะไม่สามารถรับกำลังได้อีกต่อไป ดังนั้น การที่ผู้สำรวจตรวจพบความเสียหายไม่ว่าที่จุดต่อหรือที่ชิ้นส่วนโครงสร้างของอาคารโครงสร้างไม้จะแสดงว่า อาคารได้สูญเสียสมรรถนะในการรับกำลังไปอย่างมาก ซึ่งหากอาคารต้องรองรับแรงเพิ่มเติมในอนาคต เช่น แรงจากแผ่นดินไหวตามอาจส่งผลให้อาคารเกิดการพังถล่มได้ ดังนั้นหากพบความเสียหาย ของอาคารโครงสร้างไม้ในการสำรวจความเสียหายขั้นต้น จะพิจารณาว่าอาคารนั้นมีความเสียหายในระดับรุนแรง (สีแดง) เพื่อป้องกันอันตรายจากการพังถล่มของอาคารหากยังมีการใช้งานอาคารต่อไป และเพื่อให้มีการดำเนินการตรวจสอบความเสียหายอย่างละเอียดอีกครั้งเพื่อยืนยันความปลอดภัยในการใช้งานอาคาร โดยหลักเกณฑ์ดังที่กล่าวมานี้จะสอดคล้องกับหลักเกณฑ์ในการระบุระดับความเสียหายของอาคารโครงสร้างไม้ซึ่งอยู่ในข้อ 5 ของแบบสำรวจความเสียหายขั้นต้นฯ

2. อาคารโครงสร้างอิฐก่อ

อาคารโครงสร้างอิฐก่อส่วนใหญ่ในประเทศไทยจะเป็นชนิดไม่มีการเสริมเหล็กโดยมีผนังก่อสร้างด้วย อิฐมอญ อิฐบล็อก หรืออิฐบล็อกประสาน และทำหน้าที่รับน้ำหนักจากคาน พื้น หรือหลังคาที่ก่อสร้างด้วยวัสดุ ประเภทอื่น เช่น ไม้หรือเหล็กรูปพรรณ เป็นต้น การพังทลายของอาคารโครงสร้างอิฐก่อส่วนใหญ่จะเป็นผล เนื่องมาจากการเอนออกจากระนาบ (out-of-plane) ของผนังก่ออิฐ โดยความเสียหายเริ่มต้นจากผนังเกิดการแตกร้าวในแนวทแยง (diagonal cracks) เป็นรูปขั้นบันไดตามแนวของปูนก่อซึ่งเป็นผลจาก แรงสั่นสะเทือนในช่วงเริ่มต้น หากการสั่นสะเทียนมีความรุนแรงไม่มาก รอยแตกร้าวนี้จะไม่ส่งผลต่อเสถียรภาพของผนังเนื่องจากน้ำหนักของผนังยังคงสามารถยึดรั้งรอยแตกร้าวไว้ได้ แต่หากการสั่นสะเทือนมีความรุนแรงมากขึ้นจะส่งผลให้รอยแตกร้าวกว้างมากขึ้นจนผนังไม่สามารถคงสภาพอยู่ในระนาบต่อไปได้ ทำให้ผนังส่วนนั้นเกิดการพังถล่มลงมาซึ่งส่งผลให้อาคารบางส่วนหรือทั้งหมดพังถล่ม

ในการตรวจสอบความเสียหายขั้นต้นของอาคารโครงสร้างอิฐก่อ นอกจากจะพิจารณาจาก รอยแตกร้าวในแนวทแยงขนาดใหญ่ที่ผนังและการเคลื่อนหลุดออกจากระนาบผนังแล้ว ผู้สำรวจสามารถสังเกต จากลักษณะความเสียหายอื่นๆ ของอาคารโครงสร้างอิฐก่อได้ดังต่อไปนี้:

• รอยแตกร้าวในแนวนอนที่ฐานผนัง
• รอยแยกระหว่างโครงสร้างพื้นหรือหลังคาและผนังอิฐก่อ
• การถอนของอุปกรณ์ยึดต่างๆ ระหว่างโครงสร้างพื้นหรือหลังคาและผนังอิฐก่อ
• การเอนออกจากระนาบของผนังอิฐก่อ

เช่นเดียวกับอาคารโครงสร้างไม้ การตรวจพบความเสียหายของอาคารโครงสร้างอิฐก่อนั้น แสดงว่า อาคารได้สูญเสียสมรรถนะในการรับแรงไปอย่างมากและอาจพังถล่มได้หากเกิดแผ่นดินไหวตามหรือมีแรง กระทำอื่นๆ ในอนาคต ดังนั้น ในการสำรวจความเสียหายขั้นต้นหากพบความเสียหายของอาคารอิฐก่อตามที่ระบุข้างต้นควรระงับการใช้งานอาคารและให้มีดำเนินการตรวจสอบอย่างละเอียดเพื่อรับรองความปลอดภัย หากเจ้าของอาคารมีความประสงค์จะใช้งานอาคารต่อไป

หมายเหตุ: การใช้แบบสำรวจความเสียหายขั้นต้นฯ เพื่อระบุระดับความเสียหายของอาคารโครงสร้างอิฐก่อ จะใช้หลักเกณฑ์ของสภาพความเสียหายโดยรวมของอาคารเมื่อสังเกตจากภายนอก ดังนี้

ข้อ 4 ในแบบสำรวจความเสียหายขั้นต้นฯ จะอยู่ในการสำรวจความเสียหายของส่วนประกอบอาคาร ส่วนการระบุระดับความเสียหายของผนังอิฐก่อ (ข้อ 6 ในแบบสำรวจความเสียหายขั้นต้นฯ) จะใช้กับผนังอิฐก่อที่เป็นผนังกั้น ซึ่งไม่ใช่โครงสร้างของอาคาร

3. อาคารโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก

โดยทั่วไปอาคารโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กซึ่งส่วนใหญ่เป็นโครงข้อแข็งรับแรงดัด (rigid moment frame) จะมีคานเป็นโครงสร้างแนวราบ เสาเป็นโครงสร้างแนวดิ่ง และมีผนังอิฐก่อเป็นผนังกั้นทั้งภายนอกหรือ ภายนอกอาคาร โดยลักษณะความเสียหายที่มักจะตรวจพบซึ่งผู้ตรวจสอบควรนำมาพิจารณาในการสำรวจ ความเสียหายขั้นต้นของอาคารโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กจะประกอบด้วย (รูปที่ 8)

รูปที่ 8 ลักษณะความเสียหายทั่วไปที่มักตรวจพบในโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก

1. การเอนหลุดออกจากตำแหน่งของเสาหรืออาคารมีการโย้
2. รอยแตกร้าวทแยงเนื่องจากแรงเฉือนที่เสาหรือกำแพงรับแรงเฉือน
3. การโก่งเดาะของเหล็กเสริมในเสาหรือกำแพงรับแรงเฉือน
4. รอยแตกร้าวทแยงที่จุดต่อเสาและคาน
5. รอยแตกร้าวและการหลุดล่อนของเนื้อคอนกรีตที่บริเวณปลายคาน
6. รอยแตกร้าวที่พื้น
7. รอยแตกร้าวในผนังอิฐก่อ
8. การหลุดห้อยของผนังแผ่นคอนกรีต (ถ้ามี)

สำหรับโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กชนิดแผ่นพื้นท้องเรียบ (flat slab) ลักษณะความเสียหายที่ ผู้สำรวจควรนำมาพิจารณาในการสำรวจความเสียหายขั้นต้น คือ การวิบัติแบบเฉือนทะลุ และการฉีกขาดของ แผ่นพื้นบริเวณแนวคานหรือกำแพงรับน้ำหนัก

สำหรับโครงสร้างแผ่นพื้นสำเร็จรูป (precast slab) ความเสียหายเพียงเล็กน้อยที่แผ่นพื้น อาจก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อผู้ใช้อาคารได้ เนื่องจากการขาดโครงสร้างส่วนเผื่อ (redundancy) ในแนว การถ่ายเทแรง (load path) ของระบบโครงสร้าง โดยลักษณะความเสียหายที่ผู้สำรวจควรนำมาพิจารณาในการสำรวจความเสียหายขั้นต้นประกอบด้วย

1. ความเสียหายของแผ่นพื้นที่อยู่ขนานกับโครงของอาคาร
2. รอยแตกร้าวในแนวนอนตลอดความกว้างของปีกแผ่นพื้นชนิด double-tee
3. การฉีกขาดของแผ่นพื้นที่ปลายแผ่นบริเวณฐานรองรับ
4. รอยแตกร้าวในแนวนอนตลอดความยาวของส่วนเอวของแผ่นพื้นชนิด hollowcore
5. รอยแตกร้าวในแนวนอนตลอดความกว้างของปีกแผ่นพื้นชนิด hollowcore (โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นในช่วง 30-60 เซนติเมตรจากฐานรองรับ)
6. รอยแตกร้าวในแนวทแยงเนื่องจากแรงดัดหรือแรงเฉือนที่ส่วนเอวของแผ่นพื้นชนิด hollowcore
7. สำหรับโครงสร้างพื้นหล่อในที่รองรับด้วยแผ่นเหล็ก (steel decking) เป็นระบบพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กที่วางอยู่บนโครงสร้างเหล็กรูปพรรณ ซึ่งลักษณะความเสียหายที่ผู้สำรวจควรนำมาพิจารณาในการสำรวจความเสียหายขั้นต้น คือ การฉีกขาดของแผ่นพื้นและคานเหล็กรูปพรรณ

รายละเอียดความเสียหายของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กตามที่ได้กล่าวมาข้างต้นนี้จะใช้เป็นข้อมูล ของจุดที่ผู้สำรวจควรตรวจสอบเมื่อทำการสำรวจจริงในสนาม ส่วนการระบุความรุนแรงของความเสียหายจะ อธิบายในหัวข้อถัดไป

การระบุระดับความเสียหายของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก

เนื่องจากโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กส่วนใหญ่จะถูกออกแบบให้มีความเหนียว ทำให้โครงสร้าง สามารถรองรับความเสียหายได้มากจนกว่าจะเกิดการพังถล่ม ซึ่งแตกต่างกับโครงสร้างไม้หรือโครงสร้างอิฐก่อ ที่อาจเกิดการพังทลายได้หากตรวจพบความเสียหายที่เพียงเล็กน้อย ดังนั้น ในการตรวจสอบความเสียหายขั้นต้นของอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กจึงสามารแบ่งระดับความเสียหายของโครงสร้างออกเป็น 3 ระดับ ซึ่งสอดคล้องกับภัยที่อาจเกิดขึ้นได้ ดังนี้

• ระดับที่ 1: ไม่มีความเสียหายหรือเสียหายเพียงเล็กน้อย
  • ไม่ส่งผลต่อสมรรถนะในการรับน้ำหนักของอาคาร
  • ลักษณะ: ชิ้นส่วนโครงสร้างไม่มีรอยแตกร้าว หรือมีรอยแตกร้าวขนาดเล็กมาก (hair crack) เกิดที่ผิวของชิ้นส่วนโครงสร้าง
• ระดับที่ 2: มีความเสียหายปานกลาง
  • อาจไม่ส่งผลต่อสมรรถนะในการรับน้ำหนักของอาคาร เมื่อต้องรองรับแรงแผ่นดินไหวตามหรือแรงอื่นๆ ในอนาคต แต่อาจก่อให้เกิดอันตรายจากการร่วงหล่นของชิ้นส่วนวัสดุ
  • ลักษณะ: ชิ้นส่วนโครงสร้างที่เกิดรอยแตกร้าวที่เห็นได้ชัดเจนแต่ยังไม่เห็นเหล็กเสริมและรอยแตกร้าวอาจมีความลึกตลอดหน้าตัดได้ โดยโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีความเสียหายระดับนี้ยังคงสามารถใช้งานต่อไปได้แต่ควรได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียดอีกครั้งเพื่อยืนยันความปลอดภัยในการใช้งานอาคารต่อไป
• ระดับที่ 3: มีความเสียหายรุนแรง
  • ส่งผลต่อสมรรถนะในการรับน้ำหนักของอาคารและอาคารอาจเกิดการพังถล่มได้เมื่อต้องรองรับแรงแผ่นดินไหวตามหรือแรงอื่นๆ ในอนาคต
  • ลักษณะ: ชิ้นส่วนโครงสร้างที่มีรอยแตกร้าวขนาดใหญ่หรือมีการหลุดร่อนของเนื้อคอนกรีตขนาดใหญ่จนสามารถเห็นเหล็กเสริมได้อย่างชัดเจน รวมทั้งเหล็กเสริมอาจเกิดการโก่งเดาะด้วย ซึ่งบ่งบอกว่าชิ้นส่วนโครงสร้างนั้นๆ ได้สูญเสียกำลังในการรับแรงไปอย่างมาก โดยอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีความเสียหายระดับนี้จะถูกห้ามให้ใช้งานเพื่อป้องกันภัยจากการพังถล่ม และต้องได้รับการตรวจสอบโดยละเอียดอีกครั้งโดยวิศวกรเพื่อประเมินถึงความจำเป็นหากต้องรื้อถอนอาคารหรือกำหนดวิธีในการซ่อมแซมให้อาคารมีความปลอดภัยเพียงพอหากต้องการใช้งานอาคารต่อไป

หลักเกณฑ์ในการแบ่งระดับความเสียหายข้างบนนี้เป็นหลักเกณฑ์สำหรับโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กทั่วๆ ไป แต่ในแบบสำรวจความเสียหายขั้นต้นฯ จะมีรายละเอียดที่แตกต่างกันไปในการพิจารณาระดับความเสียหายของโครงสร้างประเภทต่างๆ ซึ่งประกอบด้วย พื้น คาน เสา และกำแพงรับแรง ซึ่งอยู่ในข้อ 5 ของแบบสำรวจความเสียหายขั้นต้นฯ 

เนื่องจากระดับความรุนแรงของรอยแตกร้าวจะพิจารณาจากขนาดความกว้างของ รอยแตกร้าวซึ่งจะแตกต่างกันไปตามชนิดของโครงสร้าง ได้แก่ พื้น คาน เสา และกำแพงรับแรง โดยชิ้นส่วน โครงสร้างรับแรงดัดจะมีขนาดของรอยแตกร้าวในแต่ละระดับความเสียหายมากกว่าชิ้นส่วนโครงสร้าง รับแรงอัดและรับแรงเฉือน แต่ขนาดความกว้างของรอยแตกร้าวตามที่ระบุในตารางข้างต้นนี้เป็นเพียงค่าที่ใช้อ้างอิงในกรณีที่ผู้สำรวจไม่สามารถตัดสินระดับความเสียหายของชิ้นส่วนโครงสร้างได้เท่านั้น ในกรณีที่รอยแตกร้าวมีเนื้อคอนกรีตหลุดร่วงออกมาเพียงเล็กน้อย หรือรอยปริแตกของเนื้อคอนกรีตมีความยาว น้อยกว่า 20 เซนติเมตร ผู้สำรวจจะไม่นำความเสียหายดังกล่าวมาพิจารณาในการประเมินระดับความเสียหาย ของโครงสร้างอาคารก็ได้

ในบางกรณี หากชิ้นส่วนโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กถูกปกปิดด้วยปูนฉาบหรือวัสดุปิดผิวอื่นๆ และผู้สำรวจไม่สามารถตรวจสอบความเสียหายของชิ้นส่วนโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กนั้นได้ ให้ผู้สำรวจ กะเทาะปูนฉาบหรือลอกวัสดุปิดผิวออกแล้วทำการประเมินความเสียหาย แต่ถ้าหากไม่สามารถกะเทาะปูนฉาบหรือลอกวัสดุปิดผิวได้ให้ผู้สำรวจประเมินความเสียหายของปูนฉาบและวัสดุปิดผิวแทน

4. อาคารโครงสร้างเหล็กรูปพรรณ

โดยทั่วไปอาคารโครงสร้างเหล็กรูปพรรณสามารถแบ่งได้ 2 ประเภท ได้แก่ อาคารโครงแกงแนง (braced frame) และอาคารโครงรับโมเมนต์ดัด (moment-resisting frame) โดยการตรวจสอบความเสียหายอาคารโครงแกงแนงจะพิจารณาจากความเสียหายที่ตำแหน่งต่างๆ ได้แก่ การฉีกขาดหรือการโก่งเดาะของแกงแนง การฉีกขาดของสลักยึดหรือรอยเชื่อมที่จุดต่อของแกงแนง และการโก่งเดาะของเสา

ส่วนอาคารโครงรับโมเมนต์ดัด เมื่อเกิดแผ่นดินไหวอาคารจะเกิดการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างชั้น (story drift) อย่างมากจนอาจส่งผลให้เกิดการคราก (yielding) การโก่งเดาะ (buckling) หรือการฉีกขาด (fracture) ที่ตัวชิ้นส่วนโครงสร้างเองหรือที่จุดต่อ (connection) ซึ่งโดยส่วนใหญ่มักจะพบความเสียหายที่คาน (girder) เสา (column) บริเวณถ่ายเทแรงระหว่างคาน-เสา (panel zone) รอยเชื่อมระหว่างคานและเสา (Weld) แผ่นเหล็กรับแรงเฉือน (shear tab) ที่ยึดระหว่างส่วนเอวของคานและส่วนปีกของเสา รอยเชื่อมต่อของชิ้นส่วนโครงสร้าง (splice) แผ่นเหล็กที่ฐานรองรับ (base plate) และจุดอื่นๆ ตามแสดงอยู่ในรูปที่ 17

โดยในการตรวจสอบความเสียหายขั้นต้นอาคารโครงสร้างเหล็กรับโมเมนต์ดัดจะมีรายละเอียดดังต่อไปนี้

ลักษณะความเสียหายเนื่องจากแผ่นดินไหวของโครงสร้างเหล็กรูปพรรณ

คานเหล็ก (Girder)

ความเสียหายของคานเหล็กรูปพรรณที่มักจะตรวจพบหลังเหตุการณ์แผ่นดินไหว ได้แก่ การคราก การโก่งเดาะ หรือการฉีกขาดที่ส่วนปีกของคานหรือใกล้กับจุดต่อระหว่างเสา - คาน โดยมีลักษณะของ ความเสียหายสรุปได้ตามตารางที่ 3 และรูปที่ 18

รูปที่ 18 ลักษณะความเสียหายของคานเหล็กรูปพรรณ (ที่มา: FEMA-352)

ในอาคารโครงสร้างเหล็กรูปพรรณที่ก่อสร้างอย่างมีคุณภาพ เมื่อเกิดแผ่นดินไหวความเสียหาย ของคานเหล็กอาจเริ่มต้นจากการโก่งเดาะที่ปีกคาน (G1) หรือการครากที่ปีกคาน (G2) หรือการโก่งเดาะ ด้านข้างเนื่องจากแรงบิด (G7) ของหน้าตัดคาน โดยเมื่อคานเกิดการโก่งเดาะที่ปีกคาน (G1) คานจะสูญเสียความสามารถในการพัฒนากำลังจนถึงขีดสูงสุดในช่วงพลาสติก (plastic strength) โดยเฉพาะอย่าง

เสาเหล็ก (Column)

ความเสียหายของเสาเหล็กจะส่งผลให้ความสามารถในการรับน้าหนักเนื่องจากแรงโน้มถ่วง และการต้านทานแรงทางข้างของโครงสร้างลดลง โดยทั่วไปลักษณะของความเสียหายเนื่องจากแรงแผ่นดินไหวของเสาเหล็กที่มักจะตรวจพบสามารถแบ่งได้ 7 ประเภท ตามรายละเอียดในตารางที่ 4 และใน

รูปที่ 19

รอยแตกร้าวที่ผิวของส่วนปีก (C1) เป็นรอยแตกร้าวขนาดเล็กและมีความลึกไม่ตลอดความหนาของส่วนปีกซึ่งมักจะพบบริเวณจุดที่คานเข้ามาเชื่อมต่อกับเสา รอยแตกร้าว C1 นี้จะไม่ส่งผลให้กาลังของ เสาเหล็กลดลงอย่างทันทีทันใด แต่รอยแตกร้าวอาจพัฒนาไปสู่ความเสียหายในระดับที่รุนแรงมากได้หากต้องรองรับแรงดึงปริมาณมากซึ่งเป็นผลจากการเกิดแผ่นดินไหวตาม

การฉีกขาดหลุดออกมาเป็นหลุม (C2) จะเป็นความเสียหายที่เกิดต่อเนื่องมาจากรอยแตกร้าว C1 โดยเมื่อรอยแตกร้าวมีความยาวมากขึ้นแต่ไม่ทะลุสู่ผิวอีกฝั่งหนึ่งของส่วนปีกทาให้เกิดระนาบโค้งของ รอยแตกร้าว จนเมื่อรอยแตกเพิ่มขึ้นถึงผิวเดิมของส่วนปีกเนื้อเหล็กจะหลุดออกมามีลักษณะเป็นหลุม (divot หรือ nugget) ความเสียหาย C2 นี้ถ้าเกิดบริเวณจุดต่อระหว่างเสาและปีกคานด้านล่างจะทาให้ประสิทธิภาพในการถ่ายเทแรงดัดจากคานสู่เสาลดลงเนื่องจากจุดเชื่อมต่อขาดความต่อเนื่อง และหากการฉีกขาด มีขนาดใหญ่จะส่งผลต่อกาลังรับแรงอัดและแรงดัดของเสาเหล็กเองด้วย

การฉีกขาดที่ส่วนปีกบริเวณใกล้รอยเชื่อม (C3) และบริเวณที่ติดกับรอยเชื่อม (C4) จะเป็น รอยแตกร้าวที่ลึกทะลุจากผิวด้านบนจนถึงผิวด้านล่างส่วนปีก โดยความเสียหาย C3 และ C4 นี้จะส่งผลให้กาลังรับแรงดึงของส่วนปีกลดลงและอาจพัฒนาไปสู่ความเสียหายที่รุนแรงกว่าได้เมื่อเกิดแผ่นดินไหวตาม

การฉีกขาดเป็นแผ่นที่ส่วนปีก (C5) เป็นการฉีกขาดที่มีความยาวขนานไปกับส่วนปีกทาให้มีลักษณะเป็นแผ่นๆ ซึ่งมักจะเกิดบริเวณแต่มีความเค้นคงค้าง (residual stresses) สูงและต้องรองรับแรงดึงสูงเช่นกัน ตัวอย่างเช่น บริเวณรอยเชื่อม เป็นต้น โดยปกติแล้วความเสียหาย C5 นี้จะไม่ได้เกิดจากแผ่นดินไหว แต่ส่วนใหญ่ที่พบจะเป็นการฉีกขาดที่ต่อเนื่องมากจากการฉีกขาดของรอยเชื่อม

การโก่งเดาะของส่วนปีก (C6) จะเป็นการโก่งเดาะเฉพาะจุดที่ส่วนปีกของเสา ส่วนใหญ่มักจะเกิดบริเวณใกล้จุดต่อระหว่างเสา-คานหรือบริเวณอื่นๆ ที่คาดว่าจะเกิดพฤติกรรมจุดหมุนพลาสติก (plastic hinge) เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขนาดรุนแรง โดยปกติการโก่งเดาะของปีกคานจะเกิดขึ้นเมื่อการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างชั้น (inter-story drift) มากกว่า 0.02 เรเดียน แต่สาหรับเสาซึ่งโดยทั่วไปจะมีการยึดรั้งทางข้างมากกว่าคานจึงมีโอกาสเกิดการโก่งเดาะ C6 ได้น้อยกว่า ยกเว้นกรณีของอาคารที่มีพฤติกรรมคานแข็ง-เสาอ่อน (strong beam weak column) หรือบริเวณฐานเสาของอาคารที่เกิดการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างชั้น อย่างมาก การโก่งเดาะ C6 นี้จะส่งผลให้กาลังรับแรงในแนวดิ่งของเสาลดลงไปอย่างมาก

การวิบัติบริเวณจุดต่อทาบเสาเหล็ก (C7) เกิดจากการฉีกขาดของรอยเชื่อมบริเวณจุดต่อทาบเสา โดยเนื่องมาจากการที่เสาต้องรองรับแรงดึงอย่างมากอันเนื่องมาจากการพลิกคว่า (overturning) ของอาคารหรือการเกิดแรงดัดที่สูงมากในเสา การวิบัติ C7 นี้จะส่งผลต่อเสถียรภาพโดยรวม (global stability) ของอาคารเป็นอย่างมากโดยเฉพาะอาคารที่ไม่ได้รับการออกแบบให้มีระบบโครงสร้างส่วนเผื่อที่เหมาะสมจึงทาให้โครงสร้างไม่สามารถถ่ายแรงสู่ฐานรากได้

การโก่งเดาะด้านข้างของเสา (C8) เกิดจากการขาดการค้ายันด้านข้างที่เพียงพอเมื่อเสาต้องรองรับแรงด้านข้างหรือแรงดัดที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเกิดแผ่นดินไหว การโก่งเดาะด้านข้าง C8 นี้ส่งผลให้กาลังรับแรงในแนวดิ่งของเสาลดลงไปอย่างมากและถ้าเกิดการโก่งเดาะด้านข้างอย่างมากอาจส่งผลต่อเสถียรภาพโดยรวม (global stability) ของอาคารอีกด้วย

แผ่นเหล็กรับแรงเฉือน (Shear Tab)

แผ่นเหล็กรับแรงเฉือนเป็นส่วนประกอบหนึ่งของจุดเชื่อมต่อระหว่างคานและเสาโดยทาหน้าที่ถ่ายทอดแรงเฉือนจากคานลงสู่เสา โดยปกติความเสียหายของแผ่นเหล็กรับแรงเฉือนนี้จะเกิดร่วมกับ ความเสียหายของส่วนประกอบอื่นๆ ในบริเวณจุดเชื่อมต่อ เช่น คาน เสา รอยเชื่อม และพื้นที่ถ่ายเทแรง (panel zone) โดยลักษณะความเสียหายเนื่องจากแรงแผ่นดินไหวของแผ่นเหล็กรับแรงเฉือนที่มักจะตรวจพบสามารถแบ่งได้ 6 ประเภท ตามรายละเอียดในตารางที่ 5 และในรูปที่ 20

ความเสียหายของแผ่นเหล็กรับแรงเฉือนจะส่งผลให้ความสามารถในการรับน้าหนักเนื่องจาก แรงโน้มถ่วงของคานเหล็กลดลงอย่างมากซึ่งอาจก่อให้เกิดการพังทลายบางส่วนได้ โดยแรงเฉือนที่เพิ่มขึ้น อย่างมากจนก่อให้เกิดความเสียหายต่อแผ่นเหล็กรับแรงเฉือนนี้เกิดจากการที่คานและเสามีการโก่งหมุน ที่ไม่เท่ากัน (differential rotation) ซึ่งเป็นผลจากความเสียหายอย่างหนักของจุดเชื่อมต่อ

บริเวณถ่ายเทแรงระหว่างเสา-คาน (Panel Zone)

ความเสียหายบริเวณถ่ายเทแรงระหว่างคาน-เสา (panel zone) เป็นหนึ่งในความเสียหาย ที่ตรวจสอบได้ยากเนื่องจากการกีดขวางของคานเหล็กในทิศทางแกนอ่อน (weak axis) ของเสา รวมทั้ง ความยากในการเข้าถึงและการเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนเสาโดยไม่กระทบต่อความสามารถในการรับน้าหนักคงที่ทั้งหมดของตัวอาคาร (gravity load) ทาให้ความเสียหายนี้มีค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมมากที่สุดในบรรดาความเสียหายทั้งหมด โดยลักษณะความเสียหายบริเวณถ่ายเทแรงระหว่างเสา-คานอันเนื่องมาจากแผ่นดินไหวที่มักจะตรวจพบสามารถแบ่งได้ 9 ประเภท ตามรายละเอียดในตารางที่ 6 และในรูปที่ 21

รอยฉีกขาดที่แผ่นเหล็กถ่ายแรง (P1) หรือที่รอยเชื่อมของแผ่นเหล็กถ่ายเทแรง (P2) อาจส่งผลกระทบต่อสมรรถนะของโครงสร้างเพียงเล็กน้อยตราบที่รอยฉีกขาดนั้นไม่เกิดต่อเนื่องจนเข้าไปถึงเนื้อวัสดุของตัวเสา ส่วนรอยฉีกขาดที่รอยเชื่อมของแผ่นเหล็กเสริมความหนา (P4) อาจส่งผลให้ประสิทธิภาพของแผ่นเหล็กเสริมความหนาลดลงและรอยฉีกขาดอาจขยายเข้าไปในเนื้อวัสดุของเสาได้ด้วย

ถึงแม้ว่าการครากเนื่องจากแรงเฉือนในบริเวณถ่ายเทแรงระหว่างเสา-คาน (P3) เป็นสิ่งที่ยอมให้เกิดขึ้นได้ แต่การครากภายใต้การยืดตัวอย่างมากของเสาอาจส่งผลให้เกิดการงอ (kinking) ที่ปีกเสาซึ่งเป็น การเพิ่มแรงเค้นในจุดต่อระหว่างเสา-คานอย่างมาก

ส่วนการฉีกขาดที่ส่วนเอวของเสาบริเวณถ่ายเทแรง (P5 P6 และ P7) หากเกิดแผ่นดินไหวตาม อาจพัฒนาเป็นการฉีกขาดตลอดหน้าตัดเสา (P9) ได้ซึ่งมีความรุนแรงเทียบเท่ากับการวิบัติของรอยต่อทาบ ของเสา (C7) โดยเมื่อเกิดการฉีกขาดตลอดหน้าตัดเสาแล้ว เสาจะสูญเสียความสามารถในการรับแรงดึงทั้งหมดและมีความสามารถในการถ่ายเทแรงเฉือนที่จากัด ซึ่งทาให้โครงสร้างสูญเสียความสามารถในการต้านทานแรงแผ่นดินไหว

การโก่งเดาะที่ส่วนเอวของเสาบริเวณถ่ายเทแรง (P8) อาจส่งผลให้ความต้านทานแรงเฉือนในบริเวณถ่ายเทแรงลดลงไปอย่างมากซึ่งส่งผลให้ความสามารถในการต้านทานแรงแผ่นดินไหวลดลงอย่างมากเช่นกัน โดยทั่วไปการโก่งเดาะในบริเวณถ่ายเทแรงนี้จะเกิดขึ้นได้ยากเนื่องจากเป็นบริเวณที่มีการเสริมความแข็งแรงอย่างแน่นหนา

การระบุระดับความเสียหายของโครงสร้างเหล็กรูปพรรณ

ในการสารวจความเสียหายขั้นต้นของอาคารโครงสร้างเหล็กรูปพรรณ ผู้สารวจควรสามารถพิจารณาในเบื้องต้นได้ว่าความเสียหายลักษณะไหนบ้างที่อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้ใช้อาคารและความเสียหาย ที่เกิดขึ้นมีความรุนแรงในระดับไหน โดยหลักเกณฑ์ในการพิจารณาระดับความเสียหายของอาคารโครงสร้างเหล็กรูปพรรณจะนาลักษณะความเสียหายของโครงสร้างเหล็กรูปพรรณตามที่ได้อธิบายข้างต้น เพียงบางลักษณะมาพิจารณา โดยดูจากลักษณะความเสียหายที่ส่งผลกระทบต่อความสามารถ ในการรับน้าหนักคงที่ทั้งหมดของตัวอาคารเป็นหลัก ซึ่งรายละเอียดของหลักเกณฑ์มีดังนี้

ระดับที่ 1 ไม่มีความเสียหายหรือมีความเสียหายเพียงเล็กน้อย

อาคารโครงสร้างเหล็กรูปพรรณที่จะพิจารณาว่าไม่มีความเสียหายหรือมีความเสียหาย เพียงเล็กน้อยคืออาคารที่ไม่ตรวจพบความเสียหายตามที่ระบุในเงื่อนไขของอาคารที่มีความเสียหายปานกลางและอาคารที่มีความเสียหายรุนแรง

ระดับที่ 2 มีความเสียหายปานกลาง

อาคารโครงสร้างเหล็กรูปพรรณที่จะพิจารณาว่ามีความเสียหายปานกลางคืออาคารที่มีส่วนประกอบอาคารได้รับความเสียหายอย่างหนักและปรากฏลักษณะความเสียหายของโครงสร้างดังต่อไปนี้ข้อใดข้อหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งข้อ โดยเป็นความเสียหายที่สามารถได้ด้วยตาเปล่าเท่านั้น

• จุดต่อของคานใดคานหนึ่งมีความเสียหายของแผ่นเหล็กรับแรงเฉือนประเภท S3 S5 และ S6
  
• คานเหล็กหลุดออกจากฐานรองรับ
  
• เสาเหล็กมีความเสียหายประเภท C7 และความเสียหายบริเวณถ่ายเทแรงประเภท P7

ระดับที่ 3 มีความเสียหายรุนแรง

อาคารโครงสร้างเหล็กรูปพรรณที่จะพิจารณาว่ามีความเสียหายรุนแรงคืออาคารปรากฏลักษณะความเสียหายของโครงสร้างดังต่อไปนี้

• อาคารมีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างชั้น (interstory drift) ที่ชั้นใดชั้นหนึ่งมากกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ หรือ
• อาคารปรากฏความเสียหายประเภท G7 C3 C6 C7 S3 S4 S5 S6 P6 P7 หรือ P9 ตั้งแต่สองตาแหน่งขึ้นไปที่ชั้นใดชั้นหนึ่ง

ในการระบุระดับความเสียหายด้วยแบบสารวจความเสียหายขั้นต้นฯ สาหรับโครงสร้างเหล็กรูปพรรณจะใช้หลักเกณฑ์ตามที่ได้อธิบายข้างต้นนี้ซึ่งจะอยู่ในข้อ 5 สาหรับโครงสร้างเหล็กรูปพรรณในแบบสารวจความเสียหายขั้นต้นฯ แต่ผู้สารวจควรตระหนักว่าหลักเกณฑ์ดังกล่าวเป็นเพียงหลักเกณฑ์ทั่วๆ ไปเพื่อให้ผู้สารวจที่ไม่ใช่วิศวกรโครงสร้างหรือผู้ที่ไม่มีประสบการณ์ในการสารวจความเสียหายของโครงสร้างเหล็กรูปพรรณสามารถทาการประเมินระดับความเสียหายในขั้นต้นได้ แต่หากผู้สารวจเป็นวิศวกรหรือเป็นผู้ที่มีความเชี่ยวชาญสามารถใช้วิจารณญาณประกอบหลักเกณฑ์ข้างต้นนี้เพื่อให้ผลการประเมินมีความปลอดภัยมากขึ้นได้

สาหรับอาคารโครงสร้างเหล็กรูปพรรณชนิดโครงแกงแนง สามารถใช้หลักเกณฑ์การระบุระดับ ความเสียหายตามที่กล่าวข้างต้นได้เช่นกัน

ข้อมูลจาก : กรมโยธาธิการและผังเมืองกระทรวงมหาดไทย พ.ศ.2560