สภาวิศวกรเผยความเสี่ยงของแผงกั้นรถยนต์ 4 ประเภท พร้อมเสนอ 3 มาตรการเร่งแก้ปัญหารีบด่วน

     จากเหตุรถยนต์ประสบอุบัติเหตุตกลงมาจากอาคารจอดรถภายในซอยไผ่สิงโต ถ.พระราม 4 จนมีผู้บาดเจ็บ 1 รายนั้น ศ.ดร.อมร พิมานมาศ เลขาธิการสภาวิศวกร ได้นำคณะผู้ชำนาญการสาขาโยธาสภาวิศวกร ลงพื้นที่เพื่อตรวจสอบความแข็งแรงของแผงกั้นรถยนต์เมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายน  ที่ผ่านมา ผลการลงพื้นที่ตรวจสอบพบว่า โครงสร้างแผนกั้นรถยนต์มีลักษณะเป็นโครงสร้างยื่น (Cantilever wall) ทำจากคอนกรีตเสริมเหล็ก มีความหนา 10 ซม. เสริมด้วยเหล็กตะแกรงชั้นเดียว เป็นเหล็กเส้นกลมขนาด 9 มม. วัดกำลังอัดของคอนกรีตได้ประมาณ 240-280 กิโลกรัมต่อตารางเซ็นติเมตร และมีความสูงของแผงประมาณ 1.0 ม.

     สาเหตุที่เกิดอุบัติเหตุเนื่องจาก แผงกั้นไม่สามารถต้านแรงกระแทกได้ ซึ่งอาจะเกิดจาก 1. แรงกระแทกมากเกินไปซึ่งเกิดจากการเร่งเครื่องยนต์ของผู้ขับขี่เอง และ 2. แผงกั้นอาจไม่ได้มาตรฐานในด้านความแข็งแรงต่อแรงกระแทก ซึ่งจากข้อมูลทางโครงสร้างและภาพเคลื่อนไหวที่บันทึกได้จากกล้องวงจรปิด จะทำให้ทราบความเร็วที่รถวิ่งเข้าปะทะ และคำนวณแรงกระแทกได้

     ศ.ดร. อมร พิมานมาศ เปิดเผยว่าปัจจุบันกฎหมายควบคุมอาคารยังไม่ได้กำหนดค่าแรงกระแทกที่ใช้ในการออกแบบแผงกั้นรถยนต์ จึงทำให้อาคารจอดรถยนต์จำนวนมากในประเทศไทยไม่มีมาตรฐานและอาจไม่แข็งแรงพอ โดยสำหรับอาคารจอดรถในประเทศไทย สามารถจัดกลุ่มแผงกั้นรถยนต์ที่มีความเสี่ยงอันตรายไว้ 4 ประเภทได้แก่ 1.แผงกั้นรถยนต์ที่ทำจากคอนกรีตเสริมเหล็กที่ออกแบบไม่ได้มาตรฐาน เช่น ผนังบางเกินไป หรือ เหล็กเสริมน้อยเกินไป 2. แผงกั้นรถยนต์ที่ทำจากผนังอิฐมอญ หรือ อิฐบล็อก หรืออิฐมวลเบาที่ไม่ได้เสริมเหล็ก 3. แผงกั้นรถยนต์ที่ทำจากผนังคอนกรีตสำเร็จรูป ที่ใช้จุดยึดเชื่อมต่อเพียงแค่ 2-3 ตำแหน่ง และ 4. แผงกั้นรถยนต์ชนิดเส้นหรือตาข่ายโลหะที่ไม่ได้มาตรฐานตามที่ผู้ผลิตกำหนดหรือไม่ผ่านการทดสอบ

    ศ.ดร.อมร พิมานมาศ เปิดเผยต่อว่าในต่างประเทศ เช่นประเทศออสเตรเลีย/นิวซีแลนด์ ได้มีการออกมาตรฐานมาตรฐาน AS/NZS2890.1  ซึ่งกำหนดว่าแผงกั้นรถยนต์ต้องมีความสูงไม่น้อยกว่า 1.3 ม. และต้องออกแบบให้ทนต่อแรงกระแทกได้อย่างน้อยเท่ากับ 3 ตันสำหรับแผงกั้นทั่วไป และ 24 ตันสำหรับแผงกั้นที่ปลายทางวิ่งที่มีระยะทางเกิน 20 ม. และที่มีการเคลื่อนที่ของยานพาหนะภายในอาคาร

    สำหรับปัญหารถยนต์ตกอาคารเป็นปัญหาที่ใหญ่มาก เนื่องจากกระทบต่อความปลอดภัยของผู้ขับขี่รถยนต์ภายในอาคาร ดังนั้นเพื่อเป็นการแก้ไขปัญหาอย่างเร่งด่วน จึงเสนอให้ภาครัฐดำเนินการ 3 มาตรการดังนี้

1. กรมโยธาธิการและผังเมือง ออกกฎกระทรวงหรือกฎหมายอื่นภายใต้ พรบ. ควบคุมอาคาร ระบุให้อาคารต้องออกแบบแผงกั้นรถยนต์รับแรงกระแทกจากรถยนต์ (โดยระบุค่าแรงกระแทกที่ใช้ออกแบบ)

2. สภาวิชาชีพ/สมาคมวิชาชีพ/หน่วยงานรัฐ เร่งออกมาตรฐานการออกแบบและก่อสร้างแผงกั้นรถยนต์ตกตาม มาตรฐานในต่างประเทศ

3. หน่วยงานท้องถิ่น เช่น กทม. สุ่มตรวจความแข็งแรงของแผงกั้นรถยนต์ในอาคารต่างๆที่อยู่ภายในท้องที่ของตัวเอง

หมายเหตุ

 แนวทางการออกแบบที่กั้นอาคารจอดรถ โดย ศาสตราจารย์ ดร. อมร พิมานมาศ แนวทางการออกแบบที่กั้นอาคารจอดรถ

โดย  ศาสตราจารย์ ดร. อมร พิมานมาศ

อาจารย์ประจำสถานบันเทคโนโลยีนานาชาติสิรินธร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์

คณะกรรมการอำนวยการ วสท. และรองเลขาธิการสภาวิศวกร

           เมื่อเร็วๆนี้ มีเหตุการณ์รถตกตึกจากอาคารจอดรถในห้างสรรพสินค้าแห่งหนึ่ง โดยจุดเริ่มต้นเกิดจากอุบัติเหตุรถชนกันภายในบริเวณชั้น 3 ของอาคารจอดรถ จากนั้นรถที่เกิดเหตุวิ่งด้วยความเร็วเข้าปะทะกับกำแพงคอนกรีตที่กั้นสุดทางวิ่ง ทำให้กำแพงหลุดออกเป็นแผง ดังรูปที่ 1 และรถพุ่งออกนอกอาคารตกลงไปกระแทกพื้นชั้นล่างและทำให้ผู้ขับขี่เสียชีวิต  สำหรับสาเหตุที่แท้จริงว่าเหตุใดจึงไม่สามารถหยุดรถได้ก่อนวิ่งเข้าชนปะทะกำแพงที่กั้นนั้น เป็นเรื่องของพนักงานสอบสวนที่จะดำเนินการสืบหาข้อเท็จจริง สำหรับในบทความนี้ผู้เขียนจะนำเสนอหลักการออกแบบทางโครงสร้างที่กั้นสำหรับอาคารจอดรถ เพื่อให้ใช้เป็นแนวทางในการออกแบบต่อไป

มาตรฐานการออกแบบที่กั้นรถยนต์ในอาคารจอดรถ

เมื่อรถวิ่งด้วยความเร็วมาปะทะกับที่กั้น จะเกิดแรงกระแทก (Impact force) ซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัม ดังรูปที่ 2 หากที่กั้นนั้นไม่สามารถต้านแรงกระแทกดังกล่าวได้ ก็จะพังทลาย และทำให้รถที่วิ่งมาปะทะนั้น หลุดร่วงออกมาภายนอกอาคารได้ สำหรับการออกแบบที่กั้นนั้นสามารถจำแนกได้เป็น 2 ชนิดหลักคือ 1. ที่กั้นชนิดยืดหยุ่น (Flexible barrier) และ 2. ที่กั้นชนิดเกร็ง (Rigid barrier)

สำหรับที่กั้นชนิดยืดหยุ่น (Flexible barrier) อาศัยหลักที่ว่าการยุบตัวของที่กั้น (Large deformation) จะสามารถสลายพลังงานจากการกระแทก และลดแรงกระแทกลงได้ ที่กั้นแบบยืดหยุ่นนี้มักทำจากโลหะซึ่งเป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่น และมีความเหนียวสามารถรองรับการเสียรูปได้ดี  สำหรับที่กั้นชนิดเกร็ง เป็นที่กั้นแบบที่ไม่เสียรูปมาก จึงต้องออกแบบรับแรงกระแทกขนาดใหญ่ได้ มักทำด้วยคอนกรีตเสริมเหล็ก

      สำหรับในประเทศไทย เท่าที่ผู้เขียนทราบยังไม่มีกฎระเบียบหรือมาตรฐานสำหรับการออกแบบที่กั้นรถยนต์ในอาคารจอดรถ ซึ่งจากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นและมีผู้เสียชีวิต บ่งชี้ให้เห็นว่ารัฐหรือหน่วยงานที่เกี่ยวข้องควรจะออกข้อกำหนดหรือมาตรฐานว่าด้วยการออกแบบที่กั้นรถยนต์ในอาคารจอดรถเพื่อให้เกิดความปลอดภัยในการขับขี่ภายในอาคาร อย่างไรก็ตามสำหรับในต่างประเทศได้มีข้อกำหนดหรือมาตรฐานการออกแบบที่กั้นรถยนต์ โดยผู้เขียนจะขอยกตัวอย่างประกอบสัก 2 มาตรฐานคือ

          

 

             1.มาตรฐาน IBC2006     มาตรฐาน IBC2006 (International building code, 2006) ระบุว่าที่กั้นรถยนต์จะต้องต้านแรงสถิตแนวนอนขนาด 6000 ปอนด์ (2721.55 กก.) กระทำที่ระดับความสูง 18 นิ้ว (45.72 ซม.) เหนือพื้นอาคารที่จอดรถ

ค่าแรงดังกล่าวมีข้อวิจารณ์ว่าแรงดังกล่าวมีขนาดคงที่ ไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วยานพาหนะ และค่าดังกล่าวอาจมีค่าน้อยเกินไปสำหรับกรณีที่รถยนต์ที่มีน้ำหนักมากและหรือที่ขับเคลื่อนด้วยความเร็วมาก ๆ

2. มาตรฐาน AS/NZS 2890.1     มาตรฐาน AS/NZS 2890.1 ระบุว่าจำเป็นต้องจัดให้มีเครื่องกั้นในอาคารจอดรถเมื่อไรก็ตามที่พื้นอาคารจอดรถมีระดับความสูงเกิน 60 ซม. จากพื้นดิน และเครื่องกั้นดังกล่าวจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดดังนี้

(1)      การออกแบบเครื่องกั้นให้พิจารณาน้ำหนักบรรทุกตามข้อกำหนด AS/NZS 1170.1

(2)      เครื่องกั้นที่ปลายของอาคารจอดรถควรมีความสูงอย่างน้อย 1.3 ม. เพื่อให้คนขับรถสามารถมองเห็นได้จากทางด้านหลังเครื่องกั้นต้องไม่ก่อสร้างจากผนังอิฐ หรือคอนกรีตที่ไม่ได้เสริมเหล็ก หรือวัสดุอื่นใดที่อาจแตกได้ง่าย

          สำหรับข้อกำหนด AS/NZS 1170.1 ได้ระบุค่าแรงแนวนอนที่จะกระทำต่อเครื่องกั้นเพื่อต้านทานต่อแรงกระแทกจากรถยนต์ระหว่างการจอดสำหรับบริเวณที่มีการจราจรเบา (บริเวณที่มีการจราจรเบาหมายถึงพื้นที่จอดรถที่น้ำหนักของยานพาหนะมีขนาดไม่เกิน 2500 กก.) ดังนี้

(1)   3 ตัน สำหรับเครื่องกั้น และ

(2)   24 ตัน สำหรับเครื่องกั้นที่ปลายของทางวิ่งที่มีความยาวเกิน 20 ม. และมีไว้สำหรับการ   เคลื่อนที่ลงอาคาร

          แรงกระแทกดังกล่าว จะสมมุติให้กระทำต่อระยะความยาว 1.5 ม. ที่ตำแหน่งใดๆ ตลอดแนวของเครื่องกั้น และกระทำที่ระดับความสูง 0.5 ม. เหนือพื้นชั้นจอดรถ

ค่าแรงดังกล่าวมีที่มาจากหลักการสมดุลของพลังงานดังสมการ

           

          ค่าแรง 3 ตัน (30 kN) ข้างต้นคำนวณโดยอาศัยสมมุติฐานที่ว่า รถยนต์หนัก 1500 กก. วิ่งด้วยความเร็ว 2 เมตรต่อวินาที และระยะยุบตัวรวม = 0.1 ม. เมื่อแทนค่าลงในสมการจะได้

          ส่วนค่าแรง 24 ตัน (240 kN) ข้างต้นคำนวณโดยอาศัยสมมุติฐานว่า รถยนต์หนัก 2000 กก. วิ่งด้วยความเร็ว 6 เมตรต่อวินาที และระยะยุบตัวรวม = 0.15 ม. เมื่อแทนค่าลงในสมการจะได้

หมายเหตุ สูตรหรือสมการที่นำมาแสดงนี้ เป็นกรณีการใช้งานตามปกติของอาคารจอดรถ ซึ่งเป็นเพียงข้อกำหนดขั้นต่ำ อาจไม่ครอบคลุมทุกกรณีเช่นการเกิดอุบัติเหตุ หรือรถที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วผิดปกติ ซึ่งอาจเกิดจากระบบเบรคไม่ทำงาน ดังนั้นผู้ออกแบบอาจจะต้องเผื่ออัตราส่วนความปลอดภัยเพิ่มเติม

การออกแบบโดยอาศัยหลักการพลังงาน

           รถที่มวล m กิโลกรัมขับเคลื่อนด้วยความเร็ว v เมตรต่อวินาทีย่อมจะมีพลังงานจลน์ดังสูตร

            เมื่อรถเคลื่อนที่เข้าชนเครื่องกัน พลังงานจลน์ดังกล่าวจะสลายไปเนื่องจากการยุบตัวของรถยนต์และการยุบตัวของเครื่องกั้น โดยอาศัยหลักการอนุรักษ์พลังงาน (Energy Conservation Law) สามารถคำนวณแรงกระแทกได้จากสมการ

ในสมการข้างต้นมีตัวแปรที่เกี่ยวข้องมากมาย ซึ่งมีความแปรผันไป เช่น ตัวแปร m หมายถึงมวลหรือน้ำหนักของรถ ขึ้นอยู่กับว่าเป็นรถยนต์นั่ง หรือรถกะบะ ที่มีขนาดและรุ่นต่าง ๆ มากมาย และพิจารณาในกรณีที่รถว่างหรือรถที่มีผู้โดยสารและบรรทุกสัมภาระในรถเต็มที่ อย่างไรก็ตามตัวแปร m สามารถกำหนดเป็นค่าต่ำสุด และค่าสูงสุดได้ทางหลักสถิติ สำหรับตัวแปรตัว v เป็นตัวแปรที่มีความสำคัญมากทีเดียวเนื่องจากเป็นตัวแปรที่ยกกำลังสองในสมการ ตัวแปร v หมายถึงความเร็วของรถ สามารถหาค่าได้ทั้งในสภาพการใช้งานตามปกติ ส่วนในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุอาจจะวิเคราะห์ได้ยากขึ้น ในที่นี้จะลองนำเสนอตัวอย่างการวิเคราะห์ความเร็วรถยนต์ในกรณีที่รถเคลื่อนที่ลงมาจากทางลาดลงอาคารดังแสดงในรูปที่ 3

            สมมุตว่ารถยนต์อยู่นิ่งที่จุด A และเคลื่อนที่มาตามทางลาดลงอาคารโดยมีระยะในแนวนอน = X ความเร็วของรถยนต์ที่จุด B คำนวณได้โดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์จากจุด A ไปเป็นพลังงานจลน์ที่จุด B และมีการสูญเสียพลังงานเนื่องจากแรงเสียดทานตลอดทางลาดที่รถยนต์เคลื่อนที่ไป

แก้สมการที่ 3 เพื่อหาค่า v จะได้

          ในสมการข้างต้น m เป็นค่าสัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทานระหว่างผิวทางลาด และยางรถยนต์ (แนะนำค่า = 0.017) ส่วน s เป็นระยะตามแนวทางลาด และ h เป็นความสูงของทางลาด  

          ตัวแปรถัดไปคือ การยุบตัวของเครื่องกั้น (d_b) ขึ้นอยู่กับชนิดและวัสดุที่ใช้ทำเครื่องกั้น เช่นเครื่องกั้นชนิดเกร็งที่ทำจากคอนกรีตเสริมเหล็ก จะมีระยะยุบตัวที่น้อยมาก ทำให้ได้ค่าแรงกระแทกสูงที่สุด (เนื่องจากระยะยุบตัวเป็นตัวหารในสมการที่ 2) แต่สำหรับเครื่องกั้นชนิดยืดหยุ่นเช่นที่ทำจากเหล็กหรือโลหะอื่น (เช่น Multi strand steel cables หรือ steel member and rails)  จะมีระยะยุบตัวที่มากขึ้นทำให้รองรับแรงกระแทกได้ดีกว่า

           สำหรับตัวแปรค่าการยุบตัวของรถยนต์หรือ d_c นั้น ขึ้นอยู่กับการผลิตรถยนต์รุ่นต่างๆ ซึ่งจะมีการทดสอบค่ายุบตัว  สำหรับค่าการยุบตัวของรถยนต์นั้น The National Highway Traffic Safety Administration ได้ทำการทดสอบยานพาหนะหลายพันคัน โดยทดสอบรถยนต์ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว  35 ไมล์ต่อชั่วโมง (หรือ 56.32 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) จากผลการทดสอบได้สมการสำหรับการคำนวณค่าประมาณของ d_c ในกรณีที่ปะทะกับเครื่องกั้นชนิดเกร็งดังนี้

โดยที่ v คือความเร็วของยานพาหนะ (หน่วย เมตรต่อวินาที) 

ตัวอย่างการคำนวณ

           ในที่นี้ ผู้เขียนจะยกตัวอย่างการคำนวณ

รถยนต์หนัก 2700 กก. วิ่งรถทางลาดและชนเข้ากับเครื่องกันชนิดเกร็ง กำหนดความยาวแนวนอนของทางลาดลง X = 60 ม. ความสูงของทางลาด H = 3.0 ม. สัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทาน m = 0.017 ให้คำนวณแรงกระแทกเครื่องกั้น

วิธีทำ

สมมุติรถยนต์เคลื่อนมาจากจุด A ดังนั้น ที่จุด B ความเร็วของรถยนต์คำนวณได้จากสมการ 4 ดังนี้ 

ข้อแนะนำอื่นๆสำหรับการออกแบบที่กั้นทำจากคอนกรีตเสริมเหล็ก

           

           สำหรับแนวทางการออกแบบและก่อสร้างที่กั้นที่ทำจากคอนกรีตเสริมเหล็กในอาคารจอดรถนั้น พอจะสรุปแนวทางได้ดังนี้

1. ที่กั้นควรมีความสูงไม่น้อยกว่า 1.3 ม.

2. การก่อสร้างควรเป็นคอนกรีตเทในที่ พร้อมทั้งฝังเหล็กเดือย (dowel) ยึดกับพื้นอย่างเพียงพอ

3. การก่อสร้างกำแพงไม่ควรใช้กำแพงทำจากอิฐก่อ หรือคอนกรีตบล๊อก เพราะไม่แข็งแรง ไม่สามารถต้านแรงกระแทกได้

4. ควรคำนวณแรงกระแทกตามมาตรฐานการออกแบบหรือโดยอาศัยหลักการพลังงาน แล้วออกแบบเป็นกำแพงยื่น (Cantilever wall)

5. สำหรับกำแพงที่ทำจากคอนกรีตหล่อในที่ ควรเสริมเหล็กยึนที่ฝังยึดเข้ากับพื้นโครงสร้างเป็น 2 ชั้นทั้งผิวด้านนอกและผิวด้านใน ห้ามเสริมเหล็กยืนชั้นเดียวตรงกลางผนัง

6. ควรใช้คอนกรีตที่มีกำลังรับแรงอัดสูงเกิน 280 ksc ขึ้นไป ซึ่งคอนกรีตที่มีกำลังรับแรงอัดสูงสามารถต้านทานแรงกระแทกได้ดีกว่า

เครดิต หมายเหตุ จาก http://eitprblog.blogspot.com/2015/02/blog-post_17.html?m=1