การประเมินกำลังต้านแผ่นดินไหวของอาคารโดยคำนึงถึงโครงสร้างฐานรากเสาเข็มSeismic Evaluation of Building Considering Pile Foundation

Abstract

บทความนี้นำเสนอผลการศึกษาเปรียบเทียบผลการประเมิน และผลตอบสนองของโครงสร้างอาคารต้านแผ่นดินไหวโดยใช้สเปกตรัมในพื้นที่จังหวัดพะเยา ด้วยแบบจำลองโครงสร้างอาคารที่มีเฉพาะโครงสร้างด้านบนเพียงอย่างเดียว และแบบจำลองที่มีทั้งโครงสร้างด้านบนและโครงสร้างฐานรากพร้อมกัน โดยโครงสร้างฐานรากได้ใช้เสาเข็มและสปริงเพื่อแทนผลของดินที่อยู่ด้านข้างเสาเข็ม ผลการศึกษาพบว่า แบบจำลองอาคารที่มีทั้งโครงสร้างด้านบนและโครงสร้างเสาเข็มพร้อมกัน ทำให้คาบธรรมชาติในโหมดพื้นฐานเพิ่มขึ้น และมีรูปแบบและสัดส่วนการสั่นไหวที่แตกต่างจากแบบจำลองที่ไม่มีเสาเข็ม แบบจำลองที่มีเสาเข็มมีสติฟเนสการต้านแรงด้านข้างลดลงแต่ไม่ได้ลดแรงต้านสูงสุดของอาคาร และถูกประเมินด้วยแรงแผ่นดินไหวที่ลดลงจึงพบระดับความเสียหายที่ลดลงด้วย ผู้วิจัยได้ทดลองเปลี่ยนลักษณะชั้นดินให้มีความแตกต่างกันพบว่า การคำนึงถึงการวิเคราะห์โครงสร้างอาคารที่คำนึงถึงโครงสร้างฐานรากจะช่วยลดแรงแผ่นดินไหวที่ใช้ประเมินได้มากในกรณีดินที่อ่อน แต่โครงสร้างอาคารจะมีการเสียรูปที่มากขึ้น ดังนั้นการจำลองโครงสร้างอาคารจำเป็นต้องพิจารณาโครงสร้างฐานรากในกรณีที่อาคารอยู่บนดินอ่อนเพื่อให้ประเมินสมรรถนะของของอาคารได้อย่างเหมาะสม

This article presents a comparative study of the evaluation results and responses of the building under seismic load using Phayao Province spectrum. The comparisons are made from the two different building models consisting of the model with the only super structure and the one with both super structure and pile foundation. The foundation model is constructed with frame elements and springs representing pile embedded in soil under lateral load. Based on the study results, the building model with pile foundation has higher natural frequency in fundamental mode shape and has different mode shapes and modal participation ratios compared with the building model without pile. The building model with pile tend to reduce the lateral stiffness but does not reduce the maximum lateral resistance. It was also assessed by the reduced seismic force and the lower level of damage was also found. The parametric study of the building model with pile foundation embedded in various types of soil indicated that, the model will significantly reduce seismic evaluation force, especially in case of soft soil but the model has more deformation. The building model should consider sub structure, especially in case of soft soil, in order to evaluate the seismic performance of the building properly.