นักศึกษา มจธ.เจ๋ง!! คิดค้นโครงสร้างต้านทานแผ่นดินไหว นวัตกรรมลดความเสียหายโครงสร้างหลัก

(10 มิ.ย.68) เมื่อแผ่นดินไหวไม่ใช่เรื่องไกลตัวคนไทยอีกต่อไป โดยเฉพาะหลังเหตุแผ่นดินไหวขนาด 8.2 แมกนิจูดในเมียนมาเมื่อวันที่ 28 มีนาคม 2568 ที่แรงสั่นสะเทือนรับรู้ได้ถึง 24 จังหวัดของไทย รวมถึงกรุงเทพฯ จนเกิดความสูญเสียครั้งใหญ่ เหตุการณ์นี้ตอกย้ำว่าประเทศไทยไม่ได้ปลอดภัยจากภัยแผ่นดินไหวอีกต่อไป และในหลายพื้นที่ของประเทศ โดยเฉพาะบริเวณใกล้แนวรอยเลื่อนหลัก กำลังเผชิญความเสี่ยงที่อาจก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรงทั้งต่อชีวิตและทรัพย์สิน การเสริมสร้างความแข็งแรงให้กับโครงสร้างอาคารจึงเป็นภารกิจเร่งด่วนที่ต้องดำเนินการอย่างเป็นระบบ

จากโจทย์ระดับประเทศนี้ นักศึกษาชั้นปีที่ 4 จากภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ได้แก่ นายศิรวิทย์ เทียนทอง (นัท) นายนภัสกร วงษ์หิรัญ (ฟาโรห์) และนายปาณทัช ทองอู๋ (ทัช) ได้ร่วมกันพัฒนาโครงการวิจัย “Seismic Performance of Self-Centering Column-Foundation Connections with Energy Dissipating Bolts” หรือ การศึกษาพฤติกรรมการต้านทานแผ่นดินไหวของรอยต่อเสา-ฐานราก ระบบคืนศูนย์ด้วยตนเองทำงานร่วมกับสลักเกลียวสลายพลังงาน” ซึ่งเป็นนวัตกรรมที่ออกแบบมาเพื่อจำกัดความเสียหายให้อยู่เฉพาะจุดเชื่อมต่อของโครงสร้างระบบสำเร็จรูป (Precast system) แทนที่จะกระจายไปสู่โครงสร้างหลักอย่างเสาและคาน ซึ่งซ่อมแซมได้ยากและมีค่าใช้จ่ายสูงกว่า โดยได้รับการดูแลอย่างใกล้ชิดจาก ผศ. ดร.เอกชัย อยู่ประเสริฐชัย อาจารย์ที่ปรึกษาผู้เชี่ยวชาญด้านโครงสร้าง

งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาระบบเชื่อมต่อระหว่างเสากับฐานรากแบบใหม่ เรียกว่า Hybrid Column Shoe Connection (HYSC) ซึ่งสามารถสลายพลังงานจากแผ่นดินไหว ลดความเสียหายของโครงสร้างหลัก และคืนตัวกลับสู่ตำแหน่งเดิมหลังการสั่นไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยใช้การเชื่อมต่อแบบแห้ง (dry connection) ร่วมกับลวดอัดแรงแบบดึงทีหลัง (post-tensioned tendons) และสลักเกลียวช่วยในการสลายพลังงาน (energy-dissipating bolts) ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่น ปลอดภัย และลดต้นทุนรวมถึงระยะเวลาก่อสร้าง

“ระบบ HYSC ได้รับการออกแบบให้สามารถควบคุมความเสียหายให้อยู่เฉพาะบริเวณรอยต่อระหว่างเสากับฐานรากเท่านั้น โดยไม่ส่งผลกระทบต่อองค์ประกอบโครงสร้างหลัก เช่น ตัวเสาหรือฐานราก การใช้ลวดอัดแรงแบบดึงทีหลังประมาณ 50% ของกำลังประลัยจะช่วยเพิ่มความสามารถในการคืนรูปของโครงสร้างหลังจากได้รับแรงแผ่นดินไหว เช่นเดียวกับการออกแบบสลักเกลียว (bolts) ให้มีขนาดหน้าตัดลดลงอย่างเหมาะสม เพื่อให้สามารถสลายพลังงานจากการสั่นไหวได้ก่อนที่จะเกิดความเสียหายต่อเสา โครงสร้างจึงสามารถฟื้นตัวได้โดยไม่ต้องรื้อถอนหรือซ่อมแซมในวงกว้าง ซึ่งเป็นการลดทั้งต้นทุนและเวลาสำหรับการก่อสร้างและการบำรุงรักษาในระยะยาว” นายปาณทัช ทองอู๋ เล่าถึงแนวคิดหลักของงานวิจัย

นายศิรวิทย์ เทียนทอง เสริมอีกว่า ระบบ HYSC ถูกพัฒนาขึ้นโดยอิงจากสถานการณ์จริงของอาคารพาณิชย์ขนาด 3 ชั้นในจังหวัดเชียงราย ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เคยประสบภัยแผ่นดินไหวในปี 2557 โดยในครั้งนั้นพบว่าอาคารส่วนใหญ่เกิดความเสียหายที่จุดต่อและไม่สามารถกลับมาใช้งานได้ทันที แม้โครงสร้างจะยังคงแข็งแรงอยู่ นวัตกรรมนี้จึงเป็นการยกระดับมาตรฐานความปลอดภัยของอาคารในพื้นที่เสี่ยง โดยเฉพาะอาคารที่มีข้อจำกัดด้านงบประมาณ ซึ่งอาจไม่สามารถใช้ระบบป้องกันแผ่นดินไหวที่มีต้นทุนสูงเช่นในต่างประเทศได้

“ตอนเราทดลองเทียบกับระบบเดิมที่ใช้อยู่ทั่วไป พบว่าระบบ HYSC ควบคุมความเสียหายให้อยู่แค่ตรงจุดต่อ ไม่ลามไปถึงเสาแบบระบบ Monolithic Shoe Connection (MOSC) ซึ่งเป็นระบบแบบเดิม และโครงสร้างยังสามารถคืนตัวได้หลังจากเกิดการเคลื่อนตัวทางข้างถึง ±4.5% ซึ่งระบบ MOSC ทำไม่ได้ ที่สำคัญคือ HYSC ดูดซับพลังงานได้มากขึ้น จากเดิมสลายพลังงานได้แค่ 12.5% เพิ่มเป็น 22.5% โดยที่ความแข็งแรงโดยรวมไม่ได้ลดลงเลย” นายนภัสกร วงษ์หิรัญ เสริมถึงผลการทดสอบที่เกิดขึ้น

ผศ. ดร.เอกชัย อยู่ประเสริฐชัย อาจารย์ที่ปรึกษา ได้กล่าวถึงอีกความสำคัญของนวัตกรรมนี้ว่า “สิ่งที่นักศึกษาได้เรียนรู้จากโครงการนี้ไม่ใช่แค่ทฤษฎีในตำรา แต่คือการนำความรู้ไปใช้แก้ปัญหาจริง ผ่านกระบวนการคิด ทดลอง และเรียนรู้จากความผิดพลาด ซึ่งนี่คือหัวใจของวิศวกรรมศาสตร์ และเป็นเป้าหมายของภาควิชาที่ต้องการสร้างบัณฑิตที่พร้อมทำงานจริงในภาคอุตสาหกรรม ที่สำคัญคือผลงานนี้แสดงให้เห็นว่า การออกแบบโครงสร้างที่รับแรงแผ่นดินไหวได้ดี ไม่จำเป็นต้องพึ่งพาเทคโนโลยีราคาแพงจากต่างประเทศเสมอไป แต่วิศวกรไทยควรมีทางเลือกในการออกแบบที่ยืดหยุ่น ใช้วัสดุในประเทศ ต้นทุนไม่สูง และเหมาะกับบริบทของพื้นที่เสี่ยงในประเทศไทย ซึ่งเป็นก้าวสำคัญสู่ความปลอดภัยและเป็นหลักประกันของคนไทยในอนาคต”

แม้งานวิจัยนี้ยังอยู่ในระดับการทดลองเชิงวิชาการ แต่ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการนำไปต่อยอดใช้จริงในอนาคต โดยเฉพาะเมื่อภาครัฐและเอกชนเริ่มให้ความสำคัญกับมาตรฐานความปลอดภัยทางโครงสร้างที่สามารถลดความเสียหายและความสูญเสียจากแผ่นดินไหวทั้งในด้านเศรษฐกิจและคุณภาพชีวิตของคนไทย นวัตกรรมที่พัฒนาโดยนักศึกษาวิศวกรรมโยธา มจธ. ในครั้งนี้ จึงไม่ใช่เพียงแค่การ “ออกแบบจุดเชื่อมต่อ” แต่คือการ “เชื่อมโยงสู่อนาคต” ที่ปลอดภัยของคนไทยจากภัยแผ่นไหวที่อาจเกิดขึ้นอีก