โลหะวิทยาของโครงสร้างเหล็กเสริมคอนกรีต เมื่อเกิดอัคคีภั
ครั้งก่อนเราเพิ่งพูดถึงอิทธิพลของการกัดกร่อนต่ออายุโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กไป
สำหรับวันนี้คงเป็นหัวข้อที่กำลังเป็นประเด็นอยู่ในตอนนี้ การพังถล่มของอาคารภายหลังจากการเกิดไฟไหม้
จากบทความที่แล้ว เราเข้าใจกันแล้วว่าเหล็กถูกเสริมลงไปในคอนกรีตเพื่อเสริมความสามารถในการรับแรงดึง แรงดัด และแรงเฉือน ที่คอนกรีตนั้นมีค่าต่ำ
สวนทางกับความสามารถในการรับแรงอัดหรือการกดทับ (Compressive) ที่มีค่าสูงมาก
การที่ต้องเสริมแรงดึง แรงเฉือน แรงดัด ให้กับโครงสร้าง นั้นก็เพราะชิ้นส่วนของโครงสร้างหรืออาคารไม่ได้รับแรงอัดเพียงอย่างเดียว
แต่ในส่วนของคาน หลังคา พื้น และเพดาน ของอาคารนั้น ต้องรับแรงดัด ที่เกิดขึ้นจาก น้ำหนักของตัวมันเอง หรือน้ำหนักของโหลดที่เกิดจากการใช้งาน
ดังนั้นหากเราสังเกตุสิ่งก่อสร้างในสมัยโบราณ ย้อนไปถึงสมัย กรีก-โรมัน ที่สร้างจากวัสดุชนิดเดียว เราจึงมักเห็นเพียง เสา และผนัง เท่านั้นที่ลงเหลืออยู่
เพราะแม้จะมีการใช้คอนกรีตกันตั้งแต่ยุคนี้แล้ว แต่ยังไม่การใช้เหล็กในการเสริมแรง โครงสร้างส่วนที่รับแรงดัด จึงมักเกิดความเสียหายก่อน โครงสร้างอื่น ๆ
กลับมาที่เรื่องไฟไหม้กันต่อ แม้คอนกรีตจะมีความสามารถในการทนต่อการรับความร้อนได้ดีระดับหนึ่ง
และไฟก็สามารถทำให้ความสามารถในการรับแรงของคอนกรีตลดลงได้ แต่สิ่งสำคัญอีกส่วนคือโครงสร้างเหล็กที่อยู่ในคอนกรีต
เพราะหล็กที่อยู่ภายในโครงสร้างคอนกรีต หากได้รับความร้อน ตั้งแต่ 426 องศาเซลเซียส หรือ ประมาณ 800 องศาฟาเรนไฮท์ ความสามารถในการรับแรงดึงอาจลดต่ำลงไปถึงครึ่งหนึ่งหรือ 50%
ดังนั้นในระหว่างที่เกิดไฟไหม้บริเวณที่รับแรงดึงและแรงดัด จึงเป็นตำแหน่งที่เสี่ยงต่อการเสียรูป Buckling และพังทลาย เนื่องจากความสามารถในการรับแรงที่น้อยลง
แม้ไฟจะสงบลงแล้ว แต่หากโครงสร้างเหล็กได้รับความร้อนสูงเป็นระยะเวลานาน
ก็อาจทำให้โครงสร้างเหล็กเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคได้ ทั้งจากกระบวนการเกิดเกรนใหม่ (Recrystallization) และ การขยายตัวเนื่องจากเกรนโต (Grain Growth)
โดยการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นนี้แม้ไม่สามารถสังเกตุเห็นความเสียหายของอาคารได้ด้วยสายตา
แต่ก็ควรมีการประเมินสมบัติของโครงสร้างทั้งในส่วนของคอนกรีตและเหล็กว่ายังสามารถใช้งานได้อยู่หรือเปล่า หรือไม่ควรจะใช้อาคารนี้ต่อ
สุดท้ายนี้ต้องขอแสดงความเสียใจกับผู้เสียชีวิตทุกท่านในเหตุการณ์ครั้งนี้ และชื่นชมในความเสียสละของทีมงานดับเพลิงทุกท่านครับ
#เหล็กไม่เอาถ่าน
Ref.
2. Linhai Han, Etc., Fire performance of steel-reinforced concrete (SRC) structures, Procedia Engineering 62 (2013 ) 46–55.
3. Long T. Phan, Etc., Best Practice Guidelines for Structural Fire Resistance Design of Concrete and Steel Buildings, NIST Technical Note 1681, November 2010.
4. David N. Bilow, Fire and Concrete Structures, ASCE, Structures 2008: Crossing Borders.
- 15
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
