วิศวกรรมแผ่นดินไหว | Earthquake Engineering

Earthquake Engineering
วิศวกรรมแผ่นดินไหวเป็นสาขาหนึ่งในวิชาวิทยาศาสตร์ที่ว่าด้วยการป้องกันสังคมรวมถึงสิ่งแวดล้อมทั้งที่เป็นอยู่ตามธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้นให้รอดพ้นจากภัยอันตรายที่เกิดขึ้นจากแผ่นดินไหว ด้วยการพยายามลดหรือจำกัดแรงสั่นสะเทือนที่จะส่งผลเสียหายในเชิงเศรษฐกิจและสังคมให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้หรือไม่หนักหนาสาหัสจนเกินไป โดยพื้นฐานดั้งเดิมแล้ว สาขาวิชาวิศวกรรมแผ่นดินไหวนั้นได้รับการจำกัดความให้เป็นการศึกษาว่าด้วยพฤติกรรมของโครงสร้างต่างๆ และประเด็นเรื่องภูมิศาสตร์โครงสร้างที่มีต่อแรงกดของการสั่นสะเทือน วิศวกรรมแผ่นดินไหวจึงถือเป็นสาขาวิชาย่อยของทั้งวิศวกรรมโครงสร้างและวิศวกรรมธรณีเทคนิค อย่างไรก็ตาม ค่าเสียหายที่ต้องจ่ายจำนวนมหาศาลหลังจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวครั้งต่างๆ ที่ผ่านมาไม่นานนี้ได้นำไปสู่การขยายประเด็นของวิศวกรรมแผ่นดินไหวเพื่อให้ครอบคลุมทั้งพื้นที่สาขาวิชาของวิศวกรรมโยธาและพื้นที่สาขาวิชาของสังคมศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสังคมวิทยา รัฐศาสตร์ เศรษฐศาสตร์ และการเงินหรือบัญชี
เป้าประสงค์หลักๆ ของวิศวกรรมแผ่นดินไหวนั้นได้แก่
-ระบุอย่างกะเกณฑ์ได้ว่าผลกระทบที่เป็นไปได้จากเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่กำลังจะเกิดนั้นจะมีผลต่อพื้นที่เขตตัวเมืองและโครงสร้างส่วนล่างของเมืองมากน้อยเพียงใด
-ออกแบบวางแผน ก่อสร้าง และรักษาโครงสร้างหรือสิ่งก่อสร้างที่สามารถดำรงอยู่ได้ท่ามกลางเหตุการณ์แผ่นดินไหวโดยผ่านเกณฑ์ขั้นที่น่าพอใจของกฎหมายตรวจสอบอาคารหรือ building code
แต่ทั้งนี้ สิ่งปลูกสร้างที่ถูกออกแบบก่อสร้างอย่างเหมาะสมนั้นไม่จำเป็นจะต้องหมายถึงสิ่งปลูกสร้างที่มีราคาแพงหรือแข็งแรงเป็นพิเศษ เพียงแต่จะต้องเป็นสิ่งปลูกสร้างที่ถูกออกแบบมาให้สามารถรับมือกับแรงสั่นสะเทือนได้อย่างเหมาะสมในขณะที่สามารถรองรับความเสียหายในระดับที่ไม่มากเกินไปไว้กับตัวมันเองได้
การประยุกต์ใช้ในการก่อสร้างเพื่อรับมือสถานการณ์แผ่นดินไหว
การก่อสร้างโครงสร้างที่ต่อต้านแรงสั่นของแผ่นดินไหวนั้นหมายถึงการประยุกต์การออกแบบแรงสั่นเพื่อนำมาใช้ก่อสร้างอาคารจริง เพื่อให้ทั้งโครงสร้างทั้งที่เป็นอาคารและไม่ได้เป็นอาคารสารดำรงอยู่ได้หลังจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวและแรงสั่นสะเทือนในระดับที่ได้คาดคะเนไว้ล่วงหน้าได้ผ่านเลยไปแล้วโดยเป็นตามที่กฎหมายตรวจสอบอาคารหรือ building code ได้ระบุเอาไว้
การออกแบบและการก่อสร้างนั้นมีความสัมพันธ์อย่างล้ำลึก เพื่อที่จะได้งานก่อสร้างที่ดี การระบุรายละเอียดเกี่ยวกับสมาชิกและความสัมพันธ์ที่แต่ละฝ่ายมีต่อกันนั้นควรจะเป็นไปอย่างเรียบง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในกรณีการก่อสร้างโดยทั่วไปนั้น การวิศวกรรมแผ่นดินไหวนั้นเป็นกระบวนการที่ว่าด้วยการก่อสร้างตัวโครงสร้างและการจัดวางหรือสลับปรับเปลี่ยนวัสดุหรือองค์ประกอบในการก่อสร้างที่มีอยู่ได้อย่างเหมาะสม
ผลกระทบที่ก่อให้เกิดการเสียความเสถียรภาพที่เป็นผลมาจากแรงสั่นของแผ่นดินไหวที่มีต่อตัวสิ่งปลูกสร้างนั้นเป็นได้ทั้งแบบโดยตรง นั่นคือแรงสั่นดำเนินผ่านพื้นดิน หรือแบบโดยอ้อม นั่นคือแรงสั่นนำไปสู่ภัยพิบัติรูปแบบอื่นๆ เช่นดินถล่ม ชั้นดินเหลว และคลื่นยักษ์สึนามิ เป็นต้น ตัวโครงสร้างนั้นโดยในเบื้องแรกอาจดูมีความเสถียรและแข็งแรงมากพอ แต่ก็ยังสามารถก่อให้เกิดอันตรายที่คาดไม่ถึงได้หลังจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวเกิดขึ้น เพราะฉะนั้น ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับความปลอดภัยที่สำคัญอย่างยิ่งคือเทคนิคหรือวิธีการที่ใช้ในการต่อต้านแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหวนั้นมีความสำคัญไม่ยิ่งหย่อนไปกว่าการตรวจสอบคุณภาพของสิ่งปลูกสร้างและการเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมถูกต้อง เครื่องตรวจวัดแผ่นดินไหวนั้นควรได้รับการติดตั้งในบริเวณที่จำเป็นเหมาะสมและควรได้รับการตรวจสอบด้วยผู้เชียวชาญอย่างสม่ำเสมอ
เพื่อลดระดับความสูญเสียที่อาจจะเกิดขึ้นให้ต่ำลงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ กระบวนการก่อสร้างจึงควรดำเนินไปโดยตระหนักรู้อยู่เสมอว่าแผ่นดินไหวอาจเกิดขึ้นเมื่อใดก็ได้ เพราะฉะนั้น โครงการก่อสร้างใดๆ จึงต้องมีการจัดหาทีมผู้เชี่ยวชาญเฉพาะที่เป็นมืออาชีพที่สามารถเข้าใจปรากฏการณ์และภาวะแสดงออกของการสั่นสะเทือนต่อโครงสร้างแต่ละแบบที่แตกต่างกันรวมไปถึงการจัดการโครงสร้างเล่านั้นด้วย
การประเมินค่าความเสียหายจากแผ่นดินไหวนั้นมักถูกเรียกว่าอัตราค่าเสียหายหรือ Damage Ratio (DR) ที่หมายถึงอัตราส่วนของค่าใช้จ่ายในการเยียวยารักษาความเสียหายที่เกิดจากแผ่นดินไหวต่อราคารวมสนธิของตัวอาคารหรือสิ่งปลูกสร้างนั้นๆ ค่าความเสียหายสูงสุดที่เป็นไปได้หรือ Probable Maximum Loss (PML) นั้นโดยทั่วไปเป็นคำที่ใช้เรียกการประเมินความเสียหายที่จะเกิดขึ้นจากแผ่นดินไหว แต่ก็ยังเป็นปัญหาตรงที่ยังไม่มีการจำกัดนิยามอย่างเฉพาะเจาะจงลงไป