การออกแบบชิ้นส่วนสำเร็จรูปและจุดต่อที่สามารถผลิตหน้างานเพื่อลดต้นทุนค่าขนส่งและแรงงาน
อุตสาหกรรมก่อสร้างเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการพัฒนาประเทศ ดังแสดงให้เห็นในอัตราการขยายตัวของอุตสาหกรรมก่อสร้างที่เพิ่มขึ้นตามการเติบโตประเทศในระยะเวลา 10 ปีที่ผ่านมา โดยประเทศไทยได้มีมาตรการกระตุ้นระบบเศรษฐกิจโดยรัฐบาลซึ่งหลายโครงการเป็นโครงการที่กระตุ้นภาคอุตสาหกรรมก่อสร้าง เช่น โครงการบ้านเอื้ออาทร ซึ่งการก่อสร้างมีลักษณะอาคารคล้าย ๆ กัน จำนวนมากประกอบกับความต้องการที่จะตอบสนองผู้ที่มีรายได้น้อยถึงปานกลางที่เป็นคนกลุ่มใหญ่ของประเทศ ส่งผลให้อุตสาหกรรมการก่อสร้างจำเป็นต้องมีการเสริมกลยุทธ์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการบริหารต้นทุนของงานก่อสร้างด้วยความก้าวหน้าทางด้านเทคโนโลยีการก่อสร้างในปัจจุบัน ในขณะเดียวกับปัญหาการขาดแคลนแรงงานและคุณภาพแรงงานในธุรกิจการก่อสร้าง ทำให้ระบบโครงสร้างสำเร็จรูปได้ถูกนำมาใช้ในก่อสร้างของโครงการหลาย ๆ แห่ง เนื่องจากสามารถลดการสูญเสียวัสดุ รวมถึงความต้องการด้านแรงงาน ทำให้การบริหารโครงการที่ดีสามารถควบคุมต้นทุนงานก่อสร้างให้อยู่ในวงเงินที่กำหนดได้ ในส่วนของผู้ประกอบการเอกชนได้มีการเปลี่ยนแปลงระบบการก่อสร้าง โครงสร้างจากรูปแบบเดิมที่ใช้วิธีการหล่อในที่เป็นระบบก่อสร้างโดยโครงสร้างสำเร็จรูปมากขึ้น ส่งผลให้ในภาวะปัจจุบันนี้ระบบโครงสร้างคอนกรีตสำเร็จรูปได้รับความนิยมมากขึ้น
ในสภาพแวดล้อมปัจจุบันที่แรงงานช่างก่อสร้างมีความขาดแคลน ผู้รับเหมาและผู้ประกอบการในธุรกิจก่อสร้างหลายรายจึงมีความจำเป็นต้องปรับตัว หันมาก่อสร้างด้วยระบบสำเร็จรูปที่ผลิตสำเร็จมาพร้อมประกอบที่หน้างานให้มากยิ่งขึ้น ระบบโครงสร้างที่เหมาะสมต่อการนำมาใช้เป็นโครงสร้างสำเร็จรูปดังกล่าวนี้คือ โครงสร้างเหล็ก (Steel Structure) ที่มีการนำสลักเกลียว (Bolt & Nut) มาช่วยในการต่อประกอบชิ้นส่วนโครงสร้าง เพื่อทดแทนการเชื่อม (Welding) ที่หน้างาน อันจะสามารถลดจำนวนคนงานและระยะเวลาดำเนินการที่หน้างานให้สั้นลง นอกจากนี้ยังสามารถจะช่วยลดความผิดพลาดจากการดำเนินงานของช่างก่อสร้าง (Human Error)
ปัจจุบันพบเจอเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่มีผลก่อให้เกิดความเสียหายขึ้นบ่อยครั้งมากขึ้น เนื่องจากการเจริญเติบโตของเมืองเทียบกับในอดีต รวมทั้งอาคารที่ไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อต้านทานแรงที่เกิดจากแผ่นดินไหวซึ่งพฤติกรรมของแรงกระทำที่เกิดจากแผ่นดินไหวนั้นแตกต่างจากแรงกระทำที่เกิดจากน้ำหนักของตัวอาคารเองคือแรงกระทำจากน้ำหนักของตัวอาคารนั้นจะกระทำต่อโครงสร้างในแนวดิ่งส่วนแรงจากแผ่นดินไหวนั้นจะกระทำต่อโครงสร้างในแนวด้านข้างและเป็นการกระทำแบบสลับทิศไปมาโดยแรงกระทำในลักษณะเช่นนี้จะส่งผลให้จุดต่อของโครงสร้างบริเวณคาน-เสานั้นต้องรับภาระอย่างหนักและเกิดความเสียหายอย่างมาก และเมื่อจุดต่อของโครงสร้างเกิดความเสียหายจนไม่สามารถรับแรงที่เกิดขึ้นได้แล้วนั้นย่อมส่งผลให้อาคารทั้งหลังเกิดความไม่ปลอดภัย หากเป็นกรณีที่โครงสร้างอ่อนแอก็อาจทำให้อาคารทั้งหลังพังถล่มลงมาได้ และย่อมส่งผลให้เกิดอันตรายต่อชีวิตและทรัพย์สินเป็นอย่างสูง
Pimanmas and Chaimahawan (2010) ได้ทดสอบตัวอย่างจุดต่อบริเวณคาน-เสาเพื่อศึกษา พฤติกรรมการรับแรงและลักษณะการวิบัติของจุดต่อบริเวณคาน-เสา โดยตัวอย่างทดสอบนั้นประกอบด้วยจุดต่อที่ออกแบบตามมาตรฐานของ ACI 318 โดยไม่ได้พิจารณาถึงผลของแรงแผ่นดินไหว และตัวอย่างที่มีการขยายพื้นที่บริเวณจุดต่อโดยมีรูปแบบการขยายพื้นที่จุดต่ออยู่ทั้งสิ้น 4 รูปแบบดังแสดงในรูป
การทดสอบนี้ได้ให้รูปแบบแรงที่กระทำต่อชิ้นส่วนแบบแรงกระทำวนซ้ำ (cyclic load) โดยพบว่า ตัวอย่างที่ออกแบบตามมาตรฐาน ACI318 โดยไม่พิจารณาแรงของแผ่นดินไหวนั้นมีรูปแบบความเสียหายเมื่อรับแรงกระทำแบบวนซ้ำที่บริเวณจุดต่อโดยความเสียเกิดจากการวิบัติด้วยแรงเฉือนบริเวณ พื้นที่จุดต่อตามรูปที่ 1.16 โดยสาเหตุที่บริเวณจุดต่อเกิดรูปแบบความเสียหายดังนี้เนื่องจากเมื่อคานและเสาได้รับแรงดัด (moment) ชิ้นส่วนจะส่งแรงผ่านบริเวณจุดต่อซึ่งแรงดังกล่าวจะทำให้จุดต่อเกิดรอยแตกแนวทแยง (diagonal crack) และคอนกรีตบริเวณจุดต่อหลุดออกเนื่องจากการอัดแตกในที่สุดจุดต่อดังกล่าวก็จะสูญเสียแรงต้านทาน
Supaviriyakit and Pimanmas (2008) ได้ศึกษาเกี่ยวกับประสิทธิภาพของจุดต่อของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กบริเวณคาน-เสาที่ออกแบบตามมาตรฐาน ACI เทียบกับจุดต่อที่มีรายละเอียดเหล็กเสริมที่ต่างกันออกไปโดยตัวอย่างที่ทดสอบเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพนั้นมีทั้งหมด 5 ตัวอย่างซึ่งมีรายละเอียดที่แตกต่างกันดังนี้ a) จุดต่อที่ออกแบบตามมาตรฐาน ACI b) เหล็กตามยาวของคานที่ผ่านจุดต่อถูกทำให้ไม่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างคอนกรีตและเหล็กตามยาว (un-boned beam bar) c),d) เพิ่มเติมเหล็กปลอกบริเวณจุดต่อให้มากกว่าที่แนะนำ โดยมาตรฐาน ACI e) ขยายขนาดของเสาให้โตกว่าตัวอย่าง a โดยรายละเอียดของเหล็กเสริมในจุดต่อเหมือนกัน ซึ่งรูปแบบการวางเหล็กเสริมในตัวอย่างต่างๆดูได้จากรูป