มาตรฐานประกอบการออกแบบอาคาร เพื่อต้านทานการสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว มยผ. 1301-50

รศ.ดร.อมร พิมานมาศ
ภาณุวัฒน์ จ้อยกลัด
ปรีดา ไชยมหาวัน

ดาวน์โหลดเอกสาร : มาตรฐานประกอบการออกแบบอาคาร เพื่อต้านทานการสั่นสะเทือนจากแผ่น่นดินไหว มยผ. 1301-50

ขอบข่าย

• มาตรฐานฉบับนี้เป็นข้อเพิ่มเติมมาจากกฎกระทรวงฉบับที่ 49 (พ.ศ.2540)
• ไม่ครอบคลุมงานก่อสร้างถนน สะพาน เขื่อน อุโมงค์และอาคารชั่วคราว
• ข้อกำหนดเรื่องลักษณะและรูปทรงโครงสร้างนำมาจาก UBC CODE ปี พ.ศ.2534 และพ.ศ.2540
• ข้อกำหนดเกี่ยวกับการเสริมเหล็กให้มีความเหนียวนำมาจาก ACI318
• การเสริมเหล็กให้มีความเหนียวไม่รวมถึง องค์อาคารที่ไม่ได้ออกแบบให้รับแรงทางข้าง
• การรวมน้ำหนักบรรทุกให้ใช้ตาม กฏกระทรวงฉบับที่ 6 โดยแทนผลของแรงลมด้วยแรงแผ่นดินไหวตามกฏกระทรวงฉบับที่ 49 (พ.ศ.2540)
• มาตรฐานนี้ใช้หน่วย SI เป็นหลัก (N, mm)

นิยามศัพท์

• กำแพงรับแรงเฉือน (shear wall) : กำแพงที่ออกแบบให้ต้านทานแรงทางข้าง (ในด้านที่ขนานกับระนาบของตัวกำแพง)

• โครงแกงแนง (Braced Frame) : ระบบที่ใช้โครงข้อหมุนในระนาบดิ่งทำหน้าที่ต้านทานแรงด้านข้างโดยรอบ

• โครงต้านแรงดัด (Moment Resisting Frame) : โครงที่มีองค์อาคารและรอยต่อซึ่งสามารถต้านทานแรงโดยการดัดเป็นหลัก
• โครงต้านทานแรงดัดที่มีความเหนียว (Ductile Moment ResistingFrame) : โครงต้านแรงดัดที่มีการจัดระบบโครงสร้างเป็นอย่างดีและมีการออกแบบให้เกิด การวิบัติเชิงดัด (Flexural Failure) โดยชิ้นส่วนคานเสามีความสามารถด้านความเหนียวเชิงโค้ง (Curvature Ductility Capacity) ณตำแหน่งที่เกิดการวิบัติไม่น้อยกว่า 20
• โครงต้านทานแรงดัดทีี่มีความเหนียวจำากัด (Ductile MomentResisting Frame with Limited Ductility) : โครงต้านทานการดัดที่มีรายละเอียดเหล็กเสริมเพื่อให้โครงสร้างมีความเหนียว จำกัด
• โครงสร้างที่มีลักษณะไม่สม่ำเสมอ (Irregular Structure) : โครงสร้างที่ไม่มีความต่อเนื่องทางกายภาพของรูปทรง ลักษณะโครงสร้าง และมวลในแนวราบหรือแนวดิ่ง

• โครงสร้างที่มีลักษณะสม่ำเสมอ (Regular Structure) : โครงสร้างที่มีความต่อเนื่องทางกายภาพของรูปทรง ลักษณะโครงสร้าง และมวลในแนวราบหรือแนวดิ่ง

• ไดอะแฟรม (Diaphragm) : ระบบโครงสร้างในแนวราบหรือใกล้เคียง ซึ่งทำหน้าที่ถ่ายแรงทางข้างไปสู่ชิ้นส่วนในแนวดิ่ง

• ระบบต้านทานแรงด้านข้าง (Lateral-Force-Resisting System) :ระบบโครงสร้างหรือส่วนของระบบโครงสร้างที่ออกแบบให้ต้านทานแรงแผ่นดินไหว
• แรงบิดโดยบังเอิญ (Accidental Torsion) : แรงบิดที่เกิดจากแรงเฉือนในแต่ละชั้นที่กระทำเยื้องศูนย์จากจุดศูนย์กลาง ความแข็งแกร่ง (Center ofRigidity) โดยระยะเยื้องศูนย์ดังกล่าวจะต้องไม่น้อยกว่า ร้อยละ 5 ของมิติอาคารที่มากที่สุดในระดับชั้นนั้น

ลักษณะและรูปร่างของโครงสร้าง

• ความไม่สม่ำเสมอของโครงสร้างในแนวดิ่ง (Vertical StructuralIrregularities)
• ความไม่สม่ำเสมอของผังโครงสร้าง (Plan Structural Irregularities)

ความไม่สม่ำเสมอในแนวดิ่ง

ความไม่สม่ำเสมอของสติฟเนส (Stiffness irregularity) หรือชั้นที่อ่อน (Soft story) : เช่น ชั้นที่มีสติฟเนสทางข้างน้อยกว่าร้อยละ 70 ของชั้นที่เหนือขึ้นไปหรือน้อยกว่าร้อยละ 80 ของสติฟเนสเฉลี่ยของสามชั้นที่เหนือขึ้นไป

• ความไม่สม่ำความไม่สม่ำเสมอของมวล (Mass irregularity) : มวลประสิทธิผล(Effective mass) ของชั้นใดๆมีค่ามากกว่าร้อยละ 150 ของชั้นที่ติดกัน

• ความไม่สม่ำเสมอทางเรขาคณิตของรูปทรงในแนวดิ่ง (VerticalGeometrical Irregularity) : มิติในแนวราบของระบบต้านทานแรงด้านข้างของชั้นใดๆ มีค่ามากกว่าร้อยละ 130 ของชั้นที่ติดกัน (ยกเว้น penthouse)

• ความไม่ต่อเนื่องในระนาบขององค์อาคารต้านทานแรงด้านข้างในแนวดิ่ง (In-Plane Discontinuity in Vertical Lateral-Force-ResistingElement) : จะพิจารณาเมื่อระยะเยื้องในแนวระนาบขององค์อาคารต้านแรงทางข้างมีค่ามากกว่า ความยาวขององค์อาคารนั้นๆ

• ความไม่ต่อเนื่องของกำลัง (Discontinuity in Capacity) หรือชั้นที่อ่อนแอ (Weak Story): ชั้นที่มีผลรวมของกำลังของชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ร่วมกันรับแรงแผ่นดินไหวใน ทิศทางที่พิจารณาทั้งหมด มีค่าน้อยกว่าร้อยละ 80 ของชั้นที่เหนือถัดขึ้นไป

ความไม่สม่ำเสมอของผังโครงสร้าง

• ความไม่สม่ำเสมอในเชิงการบิด (Torsional Irregularity) ? กรณีที่ไดอะแฟรมเป็นประเภทไม่อ่อนตัว (Not Flexible) : เมื่อค่าสูงสุดของการเคลื่อนตัวด้านข้างระหว่างชั้นในแนวตั้งฉากกับแนวแกน ที่ปลายด้านหนึ่งมีค่ามากกว่า 1.2 เท่าของค่าเฉลี่ยที่ปลายทั้งสองด้าน

• ความไม่สม่ำเสมอจากการมีมุมหักเข้าข้างใน (Re-Entrant Corners) :เมื่อผังโครงสร้างและระบบต้านทานแรงด้านข้างมีลักษณะหักเข้าข้างใน ทำให้เกิดส่วนยื่น โดยที่ส่วนยื่นนั้นมีระยะฉายในแต่ละทิศทางมากกว่าร้อยละ 15ของมิติของผังในทิศทางนั้น

• ความไม่ต่อเนื่องของไดอะแฟรม (Diaphragm Discontinuity) :เมื่อไดอะแฟรมมีความไม่ต่อเนื่องหรือมีการเปลี่ยนแปลงสติฟเนสอย่างกระทัน หัน รวมถึงการเจาะช่องเปิดมากกว่าร้อยละ 50 ของพื้นที่ไดอะแฟรมหรือสติฟเนสประสิทธิผลของไดอะแฟรมของชั้นใดชั้นหนึ่งมี การเปลี่ยนแปลงมากกว่าร้อยละ 50 เมื่อเทียบกับชั้นถัดไป

• การเยื้องออกจากระนาบ (Out-of-Plane Offsets) : เมื่อเส้นทางการถ่ายแรงของแรงด้านข้างมีความไม่ต่อเนื่อง เช่น การเยื้องของกำแพงรับแรงเฉือน

• ระบบที่ไม่ระบบที่ไม่ขนานกัน (Nonparallel System) : ระบบที่มีชิ้นส่วนแนวดิ่งที่ต้านแรงทางข้างวางตัวในแนวที่ไม่ขนานกันหรือไม่ สมมาตรกัน

รายละเอียดเหล็กเสริมโครงต้านแรงดัดที่มีความเหนียวจำกัด

• คานและเสา : องค์อาคารที่รับแรงดัดแต่มีแรงตามแนวแกนที่ปรับค่า(Factored Axial Load) แล้วไม่มากกว่า 0.1A_gf?_c และ เสา คือองค์อาคารที่มีแรงตามแนวแกนซึ่งปรับค่าแล้วมากกว่า 0.1A_gf?_c
• กำาลังต้านทานแรงเฉือน : ต้องมีค่าไม่น้อยไปกว่า

1. แรงเฉือนที่เกิดขึ้นเมื่อแรงดัดที่ปลายขององค์อาคารทั้งสองถึงค่าโมเมนต์กำลังระบุรวมกับแรงเฉือนจากน้ำหนักบรรทุกโน้มถ่วง
2. แรงเฉือนสูงสุดที่ได้จากการรวมน้ำหนักบรรทุกออกแบบ ที่พิจารณาแรงจากแผ่นดินไหวเป็น 2 เท่าของแรงที่กำหนดในกฎหมายควบคุมอาคารที่ว่าด้วยแรงแผ่นดินไหว

• เหล็กเสริมในคาน : มีข้อกำหนดดังนี้

1. กำลังต้านทานโมเมนต์บวกที่ขอบของข้อต่อจะต้องไม่น้อยกว่า 1 ใน 3 ของกำลังต้านทานโมเมนต์ลบที่ขอบของข้อต่อเดียวกัน นอกจากนี้กำลังต้านโมเมนต์บวกและโมเมนต์ลบที่หน้าตัดใดๆ ตลอดความยาวของคานจะต้องไม่น้อยกว่า 1 ใน 5 ของกำลังต้านทานโมเมนต์สูงสุดที่ขอบของข้อต่อที่ปลายทั้งสองด้านของคาน
2. ภายในบริเวณปลายคานที่ห่างจากขอบของจุดที่รองรับเป็นระยะ 2 เท่าของความลึกคานจะต้องเสริมเหล็กปลอกที่มีระยะ ไม่มากกว่า

- 1 ใน 4 ของความลึกประสิทธิผล
- 8 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของเหล็กเสริมตามแนวยาวที่มีขนาดเล็กสุด
- 24 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเหล็กปลอก
- 300 มิลลิเมตร

3. ระยะเรียงของเหล็กปลอกนอกเหนือจากข้อ 2 จะต้องไม่มากกว่าความลึกประสิทธิผล
4. ควรหลีกเลี่ยงการทาบเหล็กเสริมตามแนวยาวทั้งบนและล่างภายในระยะ 2 เท่าของความลึกคาน (เมื่อวัดออกจากขอบที่รองรับ)

• เหล็กเสริมในเสา : มีข้อกำหนดดังนี้

1. กรณีเหล็กปลอกเดี่ยวจะเสริมไม่มากกว่าระยะ s₀ ตลอดความยาว l₀ ที่วัดจากขอบของข้อต่อเสา โดยที่ระยะ s₀ จะต้องไม่มากไปกว่า

- 8 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของเหล็กเสริมตามแนวยาวที่มีขนาดเล็กสุด
- 24 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเหล็กปลอก
- ครึ่งหนึ่งของมิติที่เล็กสุดของหน้าตัดเสา
- 300 มิลลิเมตร

และเหล็กปลอกแรกจะต้องอยู่ห่างจากขอบของข้อต่อเป็นระยะไม่มากกว่า 0.5s₀

2. สำหรับความยาว l₀ ในข้อ 1 จะต้องไม่น้อยไปกว่า

- 1 ใน 6 ของความสูงจากขอบถึงขอบเสา
- มิติที่มากที่สุดของหน้าตัดเสา
- 500 มิลลิเมตร

3. เหล็กปลอกเกลียว ให้ใช้ตามข้อแนะนำในมาตรฐาน วสท.
4. ยกเว้นในข้อต่อระหว่างเสาคานที่ไม่ได้เป็นส่วนหลักของระบบรับแรงแผ่นดินไหว และมีการยึดโยงโคนเสาทั้ง 4 ด้านด้วยพื้นหรือคานที่มีความลึกเท่ากันตลอด ข้อต่อต้องเสริมเหล็กไม่ต่ำกว่า A_v = (1/3)b_cs/f_y
5. ระยะเรียงของเหล็กปลอกเดี่ยวในส่วนที่นอกเหนอจากข้อ 1 จะต้องไม่มากกว่า2 เท่าของระยะ s₀
6. พื้นที่หน้าตัดของเหล็กเสริมตามยาวของเสาต้องไม่น้อยกว่า 0.01 และไม่มากกว่า 0.06 ของพื้นที่หน้าตัดเสาทั้งหมด
7. การต่อทาบเหล็กเสริมเสาให้ต่อบริเวณช่วงกลางความสูงเสา

• การออกแบบเหล็กเสริมในข้การออกแบบเหล็กเสริมในขอ้อต่อ่อเสาคาน : มีข้อกำหนดดังนี้

1. แรงเฉือนในแนวนอนสูงสุดที่กระทำต่อข้อต่อ (V_j) ต้องไม่มากไปกว่ากำลังต้านทานแรงเฉือนที่ออกแบบ (?V_n)
2. แรงเฉือน V_j คำนวณจาก

3. กำลังรับแรงเฉือนระบุ มีค่าดังต่อไปนี้

- ข้อต่อได้รับการยึดรั้งจากคานทั้ง 4 ด้าน
- ข้อต่อได้รับการยึดรั้งจากคานทั้ง 2 หรือ 3 ด้าน
- ข้อต่ออื่นๆ

เมื่อ A_j เป็นพื้นที่ต้านทานแรงเฉือนในแนวนอนประสิทธิผลของข้อต่อ
 การออกแบบเหล็กเสริมในแผ่นพื้นการออกแบบเหล็กเสริมในแผ่นพื้นไร้คาน : สำหรับแผ่นพื้นที่พิจารณาเป็นส่วนหนึ่งของระบบโครงสร้าง

1. ปริมาณเหล็กเสริมที่คำนวณได้จากโมเมนต์ดัด (M_s) ที่แผ่นพื้นถ่ายให้กับจุดรองรับจะต้องอยู่ในแถบเสาทั้งหมด
2. ปริมาณเหล็กเสริมสำหรับต้านทานสัดส่วนโมเมนต์ ?_fM_sจะต้องอยู่ในความกว้างประสิทธิผล
3. ปริมาณเหล็กเสริมไม่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของเหล็กเสริมในแถบเสาบริเวณจุดรองรับจะต้องวางอยู่ภายในความกว้างประสิทธิผลของแผ่นพื้น

4. ปริมาณเหล็กเสริมต้องไม่น้อยกว่า 1 ใน 4 ของเหล็กเสริมบนในแถบเสาบริเวณจุดรองรับจะต้องต่อเนื่องตลอดความยาวช่วงและ จะต้องมีเหล็กเสริมบนไม่น้อยกว่า 2 เส้นวางผ่านแนวเสาในแต่ละทิศทาง
5. เหล็กเสริมล่างในแถบเสาที่มีความต่อเนื่องจะต้องมีปริมาณไม่น้อยกว่า 1 ใน 3 ของเหล็กเสริมบนในแถบเสาบริเวณจุดรองรับ
6. ปริมาณเหล็กเสริมไม่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของเหล็กเสริมล่างที่กึ่งกลางช่วงจะ ต้องยื่นต่อเนื่องและสามารถพัฒนาให้เกิดกำลังครากที่ขอบของจุดรองรับได้
7. ที่ขอบของแผ่นพื้นที่ไม่ต่อเนื่อง เหล็กเสริมบนและเหล็กเสริมล่างที่จุดรองรับจะต้องสามารถพัฒนากำลังครากที่ขอบของจุดรองรับได้

แรงเฉือนทะลุแผ่นพื้นไรค้าน :

1. การคำนวณให้มาตรฐานการออกแบบของ วสท. โดยวิธีกำลัง
2. แรงเฉือนที่เกิดจากน้ำหนักแนวดิ่งซึ่งเท่ากับ 1.2D+1.0L จะต้องไม่เกิน 0.4?V_c โดยตัวคูณเพิ่มสำหรับ L สามารถลดจาก 1.0 เป็น 0.5 ได้ ยกเว้นในกรณีที่จอดรถ พื้นที่ชุมชนและพื้นที่ๆรับน้ำหนักบรรทุกจรมากกว่า 4.90 กิโลนิวตันต่อตารางเมตร เมื่อ ? ใช้เท่ากับ 0.75และ V_c คำนวณดังนี้

โดยที่ ?_s = 40 สำหรับเสาภายใน 30 สำหรับเสาภายนอกและ 20 สำหรับเสามุม

โดยที่ ?_p = Min{0.29, (?_sd/b₀+ 1.5)/12}

3. ข้อกำหนดสำหรับ Vc ข้างต้น ไม่จำเป็นต้องพิจารณาหาก Factored Two-Wayshear stress ณ ตำแหน่งที่ให้ค่าสูงสุดมีค่าไม่เกินครึ่งหนึ่งของหน่วยแรงเฉือน?Vn ซึ่งคำนวณดังนี้

 (ก) สำหรับองค์อาคารที่ไม่ได้เสริมเหล็กรับแรงเฉือน

(ข) สำหรับองค์อาคารที่เสริมเหล็กรับแรงเฉือนอกเหนือจาก Shearhead

• การวิบัติอย่างต่อเนื่การวิบัติอย่างต่อเนื่อง (Progressive Collapse) : เพื่อป้องกันการวิบัติอย่างต่อเนื่องจุดรองรับในแต่ละทิศทางต้องมีเหล็ก เสริมอย่างน้อย

1. เมื่อ wu เป็นน้ำหนักบรรทุกปรับค่า แต่ทั้งนี้จะต้องไม่น้อยกว่า 2 เท่าของน้ำหนักบรรทุกใช้งาน
2. จุดรองรับที่ขอบหรือที่มุม เหล็กเสริมล่างที่จัดวางผ่านหรือฝังเข้าไปในแกนเสาจะต้องมากกว่า 1 ใน 2ของปริมาณ ที่กำหนดไว้ข้างต้น
3. เหล็กเสริมดังกล่าวจะต้องวางผ่านเข้าไปในเสา ทั้งนี้สามารถนำเหล็กเสริมตามข้อ 5 (การออกแบบเหล็กเสริมในแผ่นพื้นไร้คาน) มาเป็นส่วนหนึ่งของ Asm ได้

ของอ (Hook) : จะตอ้ งใช้ของอ 90 องศาและ 135 องศา สำหรับอาคารทั่วไปและอาคารสาธารณะตามลำดับ

ที่มาบทความและรูปภาพ : สมาคมวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์

ดาวน์โหลดเอกสาร : มาตรฐานประกอบการออกแบบอาคาร เพื่อต้านทานการสั่นสะเทือนจากแผ่น่นดินไหว มยผ. 1301-50

ชอบกด Like & Share เป็นกำลังใจให้ด้วยน่ะจ๊ะ

Create Date : 18 สิงหาคม 2557
Last Update : 21 สิงหาคม 2557 14:06:52 น.		0 comments
Counter : 973 Pageviews.
Share Tweet