การศึกษาผลกระทบจากแรงแผ่นดินไหวต่อถังกักเก็บของเหลวหน้าตัดรูปวงกลม

ถังกักเก็บของเหลวหน้าตัดรูปวงกลมขนาดใหญ่เป็นหนึ่งในโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญในกิจการการประปา ในประเทศไทยโครงสร้างดังกล่าวจำนวนมากถูกก่อสร้างมาก่อนที่จะมีการเริ่มใช้ข้อบังคับที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบอาคารเพื่อต้านทานแผ่นดินไหว งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบจากแรงสั่นสะเทือนเนื่องจากแผ่นดินไหวต่อถังกักเก็บของเหลวหน้าตัดรูปวงกลมดังกล่าว โดยการศึกษานี้แบ่งออกเป็น 2 ส่วน ส่วนที่ 1 เป็นการวิเคราะห์โครงสร้างเพื่อหาแรงที่เกิดขึ้นเนื่องจากการกระเพื่อของของเหลว (Sloshing) จากแรงสั่นสะเทือนเนื่องจากแผ่นดินไหว โดยใช้โปรแกรมที่มีความสามารถในการวิเคราะห์ทางไฟไนต์วอลุม (Finite Volume Method, FVM) คู่ควบกับวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ (Finite Element Method, FEM) ทำการจำลองโครงสร้างในรูปแบบ 3 มิติ เพื่อศึกษาและวิเคราะห์แรงที่เกิดขึ้นจากการกระเพื่อมของของเหลว (Sloshing) และถ่ายแรงกระเพื่อมดังกล่าวสู่โครงสร้างโดยใช้ Penalty Contact Algorithm ทำการจำลองโครงสร้างในส่วนของเสาให้เป็นแบบเสาเดี่ยวที่มีสติฟเนสเทียบเท่า (Equivalent Stiffness) เท่ากับเสาของถังตกตะกอนที่ทำการศึกษา ส่วนที่ 2 วิเคราะห์ผลของแรงที่เกิดขึ้นเนื่องจากการกระเพื่อมของของเหลว (Sloshing) กับโครงสร้างโครงสร้าง โดยวิธีประวัติเวลาในช่วงพิกัดยืดหยุ่น สำหรับข้อมูลคลื่นแผ่นดินไหวที่ใช้ในการวิเคราะห์นั้น เป็นข้อมูลประวัติเวลาความเร่งของพื้นดิน (Ground Acceleration Time History) ตามมาตรฐานการออกแบบอาคารต้านทานการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว (มยผ. 1301/1302-61) ในพื้นที่โซน 5 โดยใช้คลื่นแผ่นดินไหวที่ผิวดินที่คาบการสั่นของอาคารเท่ากับ 0.2 วินาที 0.5 วินาที และ 3.0 วินาที ซึ่งการศึกษานี้เป็นการประยุกต์ใช้การวิเคราะห์ทางไฟไนต์วอลุมเพื่อถ่ายแรงเนื่องจากการกระเพื่อมของของเหลว (Sloshing) สู่เสาเดี่ยวที่มีสติฟเนสเทียบเท่า (Equivalent Stiffness) เพื่อประเมินโครงสร้างในการต้านทานแรงสั่นสะเทือนอันเนื่องมาจากแผ่นดินไหว