มจธ. คิดค้นระบบ HYSC โครงสร้างต้านทานแผ่นดินไหว ลดความเสียหายและคืนตัวได้

สำนักข่าวบริคอินโฟ – จากสถานการณ์แผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งในประเทศไทย โดยเฉพาะเหตุการณ์แผ่นดินไหวขนาด 8.2 แมกนิจูดในเมียนมาเมื่อวันที่ 28 มีนาคม 2568 ซึ่งส่งผลกระทบถึง 24 จังหวัดในไทย รวมถึงกรุงเทพฯ ทำให้นักศึกษาจากภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ได้แก่ นายศิรวิทย์ เทียนทอง, นายนภัสกร วงษ์หิรัญ, และ นายปาณทัช ทองอู๋ ได้ร่วมกันพัฒนาโครงการวิจัยเรื่อง “Seismic Performance of Self-Centering Column-Foundation Connections with Energy Dissipating Bolts” หรือ “การศึกษาพฤติกรรมการต้านทานแผ่นดินไหวของรอยต่อเสา-ฐานราก ระบบคืนศูนย์ด้วยตนเองทำงานร่วมกับสลักเกลียวสลายพลังงาน” โดยมี ผศ. ดร.เอกชัย อยู่ประเสริฐชัย เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการจำกัดความเสียหายให้อยู่เฉพาะจุดเชื่อมต่อของโครงสร้างระบบสำเร็จรูป (Precast system) เพื่อลดความเสียหายต่อโครงสร้างหลักและค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซม

งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาระบบเชื่อมต่อระหว่างเสากับฐานรากแบบใหม่ที่เรียกว่า Hybrid Column Shoe Connection (HYSC) ซึ่งมีคุณสมบัติในการสลายพลังงานจากแผ่นดินไหว ลดความเสียหายของโครงสร้างหลัก และสามารถคืนตัวกลับสู่ตำแหน่งเดิมหลังการสั่นไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพ ระบบ HYSC ใช้การเชื่อมต่อแบบแห้ง (dry connection) ร่วมกับลวดอัดแรงแบบดึงทีหลัง (post-tensioned tendons) และสลักเกลียวช่วยในการสลายพลังงาน (energy-dissipating bolts) ซึ่งช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและความปลอดภัยของโครงสร้าง รวมถึงช่วยลดต้นทุนและระยะเวลาในการก่อสร้าง

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

นายศิรวิทย์ เทียนทอง เสริมว่า ระบบ HYSC ได้รับการพัฒนาโดยอิงจากสถานการณ์จริงของอาคารพาณิชย์ขนาด 3 ชั้นในจังหวัดเชียงราย ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เคยประสบภัยแผ่นดินไหวในปี 2557 และพบว่าอาคารส่วนใหญ่เสียหายที่จุดต่อและไม่สามารถใช้งานได้ทันที แม้โครงสร้างจะยังคงแข็งแรง นวัตกรรมนี้จึงเป็นการยกระดับมาตรฐานความปลอดภัยของอาคารในพื้นที่เสี่ยง โดยเฉพาะอาคารที่มีข้อจำกัดด้านงบประมาณ และไม่สามารถใช้ระบบป้องกันแผ่นดินไหวที่มีต้นทุนสูงจากต่างประเทศได้

นายนภัสกร วงษ์หิรัญ ได้กล่าวถึงผลการทดสอบที่น่าสนใจว่า “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”

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