STEEL CONSTRUCTIONTODAY & TOMORROW(ฉบับที่ 51 เดือนสิงหาคม 2017)
A Joint Publication of the Japan Iron and Steel Federation andJapanese Society of Steel Constructionฉบับภาษาไทย
หนังสือ Steel Construction Today & Tomorrow เวอร์ชั่นภาษาอังกฤษ จะมีการจัดพิมพ์ปีละ 3 ครั้ง และ และมีการกระจายไปยังผู้บริหาร และบุคลากรของบริษัท
ในกลุ่ มอุ ตสาหกรรม และองค์ก รต่ างๆ ทั่ว โลก วัต ถุประสงค์ข องหนั งสื อนี้ คื อการน าเสนอถึ ง มาตรฐานและข้ อ ก าหนดที่ เ กี่ ยวข้ อ งกั บการโครงสร้ า งเหล็ ก ตั ว อย่ า งโครงการก่อสร้างยุคใหม่ เทคโนโลยีงานก่อสร้างอันทันสมัย และหัวข้ออื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง
กับงานก่อสร้างอาคาร และงานวิศวกรรมโยธา

ฉบับที่ 51 เดือนสิงหาคม 2017: สารบัญ
หัวข้อหลัก: การพัฒนาปรับปรุงระบบต้านทานแผ่นดินไหวและป้องกันความ
เสียหายให้กับโครงสร้างฐานราก
มาตรการในการพัฒนาความต้านทานแผ่นดินไหวให้กับนิคมอุตสาหกรรมในบริเวณหน้า
อ่าว
1การป้องกันความเสียหายต่อสะพาน อันเนือ่ งจากปรากฏการณ์ทรายเหลว
4การประเมินความสามารถในการรับแรงกดของเสาเข็ม
7การประเมินกาลังรับน้าหนักสูงสุดของเสาเข็มท่อเหล็กบนชัน้ ดินที่มีความเสี่ยงต่อ
ปรากฏการณ์ทรายเหลว
10การศึกษาวิธกี ารประเมินหน่วยแรงที่เกิดขึน้ กับเสาเข็มในช่วงการเกิดแผ่นดินไหว
- การพัฒนาวิธกี ารคานวนออกแบบแบบทุติยภูมิสาหรับฐานรากเสาเข็มท่อเหล็ก
13เพื่อให้ผู้อ่านชาวไทย ได้เข้าใจบทความในหนังสือนี้ได้ดียิ่งขึ้น ก็ได้มีการดาเนินการ
จัดเตรียมเวอร์ชั่นภาษาไทย เพื่อแนบไปกับหนังสือเวอร์ชั่นภาษาอังกฤษ ในส่วนของรูป
ถ่าย ภาพและตาราง จะแสดงในเวอร์ชั่นภาษาไทยเฉพาะชื่อภาพและชื่อตาราง ซึ่งควรต้ อ งดู เ วอร์ ชั่ น ภาษาอั ง กฤษประกอบไปด้ ว ยเพื่ อ ความสมบู ร ณ์ ชั ด เจนของเนื้ อ หานอกจากนี้หากต้องการอ้างอิงรายละเอียดในเชิงเทคนิค ก็โปรดอ้างอิงจากหนังสือเวอร์
ชั่นภาษาอังกฤษเป็นหลัก

หัวข้อพิเศษ:การพัฒนาปรับปรุงโครงสร้างสาธารณูปโภคในบริเวณที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดภัยพิบตั ิ- การเพิ่มขีดความสามารถภายในช่วงการเกิดภัยพิบัติและบทเรียนที่ได้รับจาก
แผ่นดินไหว Kumamoto ในปี 201616การดาเนินการของสมาคมเหล็กก่อสร้างแห่งประเทศญี่ปุ่น

หน้าที่ระบุแสดงตามวารสารฉบับภาษาอังกฤษเล่มที่ 51
ฉบับภาษาไทย: © สมาพันธ์เหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศญี่ปุ่น 2017
The Japan Iron and Steel Federation
3-2-10 Nihonbashi-Kayabacho, Chuo-ku, Tokyo 103-0025, Japanโทรสาร: 81-3-3667-0245
โทรศัพท์ : 81-3-3669-4815
ที่อยู่อเี มล: sunpou@jisf.or.jpเว็บไซต์: http://www.jisf.or.jp1ปกหลัง การทรุดตัวและการเอียงเทของถั งเก็บน้้ามันอันเกิดจากปรากฏการณ์
ทรายไหลที่เกิดกับพื้นดินที่รองรับ

หัวข้อหลัก:การพัฒนาปรับปรุงระบบต้านทานแผ่นดินไหวและป้องกันความ
เสียหายให้กับโครงสร้างฐานราก

ภาพที่ 3 แสดงการเอียงเทของถังเก็บน้ามัน อันเกิดจากกาลังรับแรงของพื้นดินที่
ลดลงอันเนื่องจากปรากฏการณ์ทรายเหลว ในช่วงการเกิดแผ่นดินไหวโกเบในปี 1995(หน้า 1~3)

 การแตกของท่อส่งก๊าซและท่อส่งน้้ามัน และเสาเข็ม อันเนื่องมาจาก
ปรากฎการณ์ทรายเหลวซึ่งเกิลให้เกิดการสุดตัวอย่างมหาศาล

มาตรการในการพั ฒ นาความต้ า นทานแผ่ น ดิ น ไหวให้ กั บ นิ ค มอุตสาหกรรมในบริเวณหน้าอ่าว
โดย Masanori Hamadaประธาน ศูนย์ลดภัยพิบัติแห่งเอเชีย

รูป 1(a) เป็นภาพถ่ายทางอากาศเหนือพื้นที่ก่อสร้างถังในเมืองโกเบ ภายหลังจาก
การเกิดแผ่นดินไหวสองวัน จะสังเกตุเห็นได้ถึง "ทรายผุด" เกิดขึ้นทั่วบริเวณ ซึ่งแสดงให้
เห็นว่าทั่วทั้ง บริเวณดังกล่ าวเกิดปรากฏการณ์ทรายเหลว (สี เหลืองดังรู ป) เกิดแก๊ สรั่วไหลอันเนื่องจากท่อส่งก๊าซเกิดการแตกร้าว รูป 1(b) แสดงการเคลื่อนตัวทั้งใน
แนวราบและในแนวดิ่งของพื้นดิน บริเวณพื้นที่ก่อสร้างถัง ซึ่งบ่งชี้ว่าแนวผนังเขื่อนกัน
คลื่นได้เคลื่อนตัวออกไปทางทะเลสูงสุดถึงราว 3.6 เมตร และพื้นที่ก่อสร้างถังโดยรวม
ขนาด 400*400 เมตร เคลื่อนตัวออกสู่ทะเลราว 2-3 เมตรจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวในอดีต นิคมอุตสาหกรรมหลายหลายแห่งได้เกิดความ
เสียหายขึ้นอย่างต่อเนื่องจากการสั่นของพื้นดินที่เกิดการขยายความรุนแรงขึ้นจากชั้น
ดินที่อ่อนตลอดจนการเกิดปรากฏการณ์ทรายเหลว ส่งผลให้เกิดการไหลล้นของน้ามัน
ในถังอันเกิดจากการสั่นของแผ่นดินไหวคาบยาวและจากการเกิดคลื่นยักษ์สึนามิ ซึ่งทั้งนี้ มีความเสี่ยงที่จะเกิดแผ่นดินไหวและคลื่นยักษ์สึนามิที่รุนแรงขึ้นในอนาคตอัน
ส่งผลต่อความเสียหายต่อนิคมอุตสาหกรรมและต่อความปลอดภัยของประชาชน รวมไปถึง ความมั่นคงของสังคมตลอดจนระบบเศรษฐกิจทั่วโลก ดังนั้นการพัฒนาปรับปรุง
ระบบต้ านทานแผ่ น ดิน ไหวและคลื่ น ยัก ษ์ สึน ามิ ข องนิ คมอุต สาหกรรมจึ ง เป็ น ความจาเป็นเร่งด่วนต่อเสถียรภาพของประเทศญี่ปุ่น ซึ่งมีความเสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหว
และคลื่นยักษ์สึนามิ การยกตัวและการถูกซัดพัดไปของถังน้้ามัน
การซัด ของคลื่น สึน ามิ ได้ซัด พพัดพาถั งน้ามัน ให้ ลงสู่ทะเล ซึ่ งเป็นเชื้อ เพลิง ที่ก่อให้เกิดไฟลุกไหม้เป็นวงกว้างในช่วงของการเกิด แผ่นดินไหว East Japan ในปี 2011ดังแสดงในภาพที่ 4รัฐบาลญี่ปุ่นได้มีดาริริเริ่มโครงการการเสริมกาลังอาคารในนิคมอุตสาหกรรมรอบ
อ่าวโตเกียว อิเซะ และโอซาก้าตั้งแต่ปี 2014 โดยใช้งบประมาณราว 15,000 ล้านเยน
ต่อปีกับกลุ่มอุตสาหกรรมโรงกลั่นน้ามัน โดยรายงานฉบับนี้ได้แสดงให้เห็นถึงความ
เสียหายที่เกิดขึ้นกับอาคารนิคมอุตสาหกรรมซึ่งมีสาเหตุจากแผ่นดินไหวที่ผ่านมา และการนาเสนอถึงแนวทางการปรับปรุงเสริมความปลอดภัยในลาดับถัดไป

ภาพที่ 1 การระเบิดและการเกิดเพลิงไหม้ของถัง LPG ทรงกลม (ในช่วงของการเกิด
แผ่นดินไหว East Japan ในปี 2011)ภาพที่ 2 การเกิด ไฟไหม้ถัง น้ามัน ดิบและแนฟทา จากการเกิ ดแผ่ นดินไหวคาบยาว
(ในช่วงของการเกิด แผ่นดินไหวโทกาชิ-โอกิ ในปี 2003)
ภาพที่ 3 การเกิดการทรุดตัวและเอียงเทของถังเก็บน้ามัน จากการเกิดปรากฏการณ์
ทรายเหลว (ในช่วงของการเกิด แผ่นดินไหวโกเบ ในปี 2011)รูปที่ 1 ปรากฏการณ์ทรายเหลวและการทรุดตัวของดิน ณ บริเวณที่เป็นพื้นที่ถมทะเล
ให้เป็นอ่าวโอซาก้า (ในช่วงของการเกิด แผ่นดินไหวโกเบ ในปี 2011)ภาพที่ 4 การถูกซัดพัดไปของถังน้ามันลงสูทะเลโดยคลื่นสึนามิ (ในช่วงของการเกิด
แผ่นดินไหว East Japan ในปี 2011)ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับอาคารนิคมอุตสาหกรรมซึ่งเกิด จากแผ่นดิน ไหวและคลื่นยักษ์สึนามิ
ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับอาคารนิคมอุตสาหกรรมซึ่งเกิดจากแผ่นดินไหวและคลื่น
ยักษ์สึนามิที่ผ่านมา สามารถสรุปได้ดังนี้

ประมาณการความเสียหายของนิคมอุตสาหกรรมในบริเวณอ่าวโตเกียว การแตกของถังน้้ามันจากการสั่นไหวของถังอันเนื่องจากการสั่นของ
พื้นดิน

เกาะรอบบริเวณอ่าวโตเกียว มีเกาะหลายแห่งที่เป็นพื้นที่ถมทะเลซึ่งดาเนินการ
แล้วเสร็จก่อนปี 1964 อันเป็นปีที่เกิดดินไหวนิอิกาตะ ซึ่งเป็นเหตุการณ์แรกที่ทาให้เกิด
ความเข้าใจถึงปรากฏการณ์ทรายเหลว ส่งผลให้เกาะเหล่านี้รวมไปจนถึงกาแพงกันคลื่น
ไม่มีความสามารถในการต้านทานต่อปรากฏการณ์ทรายเหลวส่งผลต่อเนื่องไปยังระบบ
วิศวกรรมอื่นๆ รูปที่ 2 แสดง ตัวอย่างการประเมินผลกระทบจากปรากฏการณ์ทราย
เหลวต่อผนังกันคลื่น และการเคลื่อนตัวของดินในแนวราบ ณ บริเวณเกาะที่เป็นพื้นที่
ถมทะเลแห่งหนึ่งในบริเวณอ่าวโตเกียว ในช่วงการเกิดแผ่นดินไหว Northern Tokyobay ซึ่งเป็นแผ่นดินไหวขั้นรุนแรงที่คาดการณ์ว่าจะเกิดขึ้นอีกในอนาคต โดยคาดการณ์
ว่าความหนาของชั้นทรายที่จะเกิดปรากฏการณ์ทรายเหลวและการเคลื่อนตัวของผนัง
กั้นคลื่นในแนวราบจะมี ค่าประมาณ 10 เมตร และ 7 เมตร ตามล าดับ นอกจากนี้
บริเวณพื้นที่ถมทะเลรอบอ่าวโตเกียว พบว่ามีถังที่เก็บน้ามัน ผลิตภัณฑ์จากการกลั่นน้ ามั น ก๊ า ซแรงดั น สู ง และสารเคมี ที่ มี พิ ษ มากกว่ า 5,000 ถั ง ที่ มี ค วามเสี่ ย งต่ อปรากฏการณ์ทรายเหลวและการเคลื่อนตัวของดินในแนวราบและแนวดิ่ง

ภาพที่ 1 แสดงให้เห็นถึงการระเบิดและการเกิดเพลิงไหม้ของถังเก็บก๊าซ LPG ทรงกลม ที่ โรงกลั่ นน้ ามัน แห่ งหนึ่งในอ่ าวโตเกียว ในเหตุ การณ์ Great East Japan
Earthquake ในปี 2011 สาเหตุของความเสียหายเกิดจากแผ่นดินไหวที่รุนแรงซึ่งทวี
ความรุนแรงขึ้นจากชั้นดินที่เกิดจากการถมทะเลที่อ่อนตัว การไหลล้นของน้้ามันจากถังเก็บ อันส่งผลต่ออัคคีภัยที่ตามมา
จากที่ได้แสดงในภาพที่ 2 อันเป็นเหตุการณ์แผ่นดินไหวโทกาชิ-โอกิในปี 2003 ถังเก็บน้ามันดิบและแนฟทาได้เกิดเพลิงไหม้ขึ้นอันเนื่องจากการสั่นของถังที่เก็บน้ามันจน
ล้นกระฉอก อันเป็นผลมาจากแผ่นดินไหวคาบยาว

2นอกจากนี้ ยังมี ยังพบว่ ามีถั งที่ฝ าถั งเปิ ดออกได้สาหรับเก็ บน้ามันดิ บ รอบอ่า วโตเกี ยวกว่ า 600 ถั ง ซึ่ ง มี ค วามเสี่ ย งต่ อ การไหลล้ น กระฉอกออกอั น เนื่ อ งมาจาก
แผ่นดินไหวคาบยาว จากแผ่นดินไหวร่องนันไคตามแนวชายฝั่งมหาสมุทรแปซิฟิกทาง
ทิศตะวันตกของประเทศญี่ปุ่น

ผู้เ ขี ยนให้ ค าแนะน ากั บหน่ ว ยงานที่ เ กี่ ยวข้ อ งซึ่ ง รวมถึ ง รั ฐบาลญี่ ปุ่น ในส่ ว นที่เกี่ ย วข้ อ งกั บ แนวทางการปรั บ ปรุ ง สิ่ ง ก่ อ สร้ า งในนิ ค มอุ ต สาหกรรมเพื่ อ ต้ า นทานแผ่นดินไหวและคลื่นยักษ์สึนามิ
ข้อเสนอแนะประการแรกคือนอกเหนือจากการเสริมกาลังให้สิ่งก่อสร้างในนิคม
อุตสาหกรรมเพื่อต้านทานแผ่นดินไหวและคลื่นยักษ์สึนามิแล้ว พื้นที่โดยรอบ หรือเกาะ
ที่ได้จากการถมทะเล รวมไปจนถึงพื้นที่ในทะเลก็ควรจะให้ความสาคัญเช่นกันเนื่องจาก
ภัยพิบัติที่เกิดกับโรงงานแห่งหนึ่งอาจจะขยายตัวไปยังโรงงานข้างเคียงจนส่งผลกระทบ
เป็นวงกว้าง แนวทางการดาเนินงานเพื่อบรรลุข้อเสนอแนะดังกล่าวนี้มี ความจาเป็น
อย่างยิ่งที่จะต้องมีผู้นาที่เข็มแข็งจากรัฐบาลกลางและรัฐบาลท้องถิ่นของประเทศญี่ปุ่น
และสาหรับการป้ องกั นภั ยพิบัติ ที่อ าจจะเกิ ด ขึ้น กั บพื้น ที่ในบริ เ วณโดยรอบมี ความจาเป็นที่จะต้อ งได้รับการสนับสนุนด้านงบประมาณจากภาครัฐ โดยเฉพาะอย่างยิ่ งโรงงานขนาดเล็กซึ่งส่วนใหญ่แล้วไม่ได้มีพื้นฐานทางด้านการเงินที่แข็งแกร่งมากนัก

รูปที่ 3 แสดงตัว อย่ างแบบจ าลองคอมพิว เตอร์ ของการแผ่ก ระจายของน้ ามั นปริ ม าณ 22,000 กิ โ ลลิ ต ร อั น เนื่ อ งมาจากความเสี ย หายของถั ง เก็ บ จากการเกิ ดปรากฏการณ์ ท รายเหลว และการไหลกระฉอกออกของน้ ามั น อั น เกิ ด จากคลื่ นแผ่นดินไหวคาบยาว น้ามันที่ไหลล้นออกจากบริเวณชายฝั่งทางทิศตะวันออกลงสู่ทะเลนี้ โดยพบว่าหากน้ามันไหลลงสูทะเลทางทิศตะวันออก จะเคลื่อนตัวไปสูชายฝั่งทางทิศ
ตะวันตกภายใน 3 วัน ภายใต้เงื่อนไขความเร็วลม 5 เมตรต่อวินาทีในช่วงฤดูร้อน ซึ่งจะ
ส่งผลโดยตรงต่อการเดินเรืออันเป็นผลทาให้กิจกรรมทางเศรษฐกิจในกรุงโตเกียวได้รับ
ผลกระทบอย่างรุนแรง
รูปที่ 2 การประเมินผลกระทบจากปรากฏการณ์ทรายเหลวอันส่งผลต่อการทรุดตัวของ
ดิน (จากผลของแผ่นดินไหว Northern Tokyo Bay)รูปที่ 3 การแพร่กระจายของน้ามันดิบในอ่าวโตเกียว (ช่วงฤดูร้อน ความเร็วลม 5 เมตรต่อวินาที ในทิศตะวันตกเฉียงใต้)การสื่อสารข้อมูลระหว่างภาครัฐ โรงงานอุตสากรรม และประชาชนในพื้นที่ถือเป็น
สิ่งที่มีความจาเป็นอย่างยิ่ง เพื่อช่วยให้ประสิทธิภาพในมาตรการต่างๆ ที่ได้เตรียมไว้
สาหรับปกป้องชีวิตและทรัพย์สินภายในนิคมอุตสาหกรรมและประชาชนในพื้นทีจ่ ากภัย
พิบัติอั นเกิ ดจากแผ่ นดินไหวและคลื่นยั กษ์สึน ามิเ พิ่มสู งขึ้น นอกจากนี้ยัง ควรต้องมี
การศึกษาผลกระทบจากความเสียหาอันเกิดขึ้นกับนิคมอุตสาหกรรมต่อระบบเศรษฐกิจ
ในภาพรวมของประเทศและของโลก เพื่อ ประโยชน์ ในการก าหนดมาตรการและ
นโยบายรองรับที่มีประสิทธิภาพต่อไป

มาตรการ ในการปรับ ปรุง ความสามารถในการต้านทานแผ่นดินไหวของ
อาคารและสิ่งก่อสร้างภายในนิคมอุตสาหกรรม
การเสริมกาลังให้กับผนังกันคลื่น ถือเป็นสิ่งจาเป็นที่ใช้ในการป้องกันความเสียหาย
ให้กับอาคารและสิ่งก่อสร้างภายในนิคมอุตสาหกรรมที่อยู่ไม่ไกลจากแนวผนัง ดังแสดง
ในรูปที่ 4 มาตรการต่างๆ ทั้งสิ้น 3 มาตรการได้ถูกนามาใช้ในการป้องกันเสริมกาลัง
ผนังกันคลื่นที่ก่อสร้างไว้เดิม วิธีการแรกเป็นการติดตั้งเข็มพืดชุดใหม่ด้านหลังผนังกัน
คลื่ น เดิ ม วิ ธี ก ารที่ ส องเป็ น การปรั บ ปรุ ง ชั้ น ดิ น ที่ ร องรั บ เพื่ อ บรรเทาปั ญ หาจาก
ปรากฏการณ์ทรายเหลว และวิธีที่สามเป็นการติดตั้งเข็มพืดเป็นแนวด้านหลังผนังกัน
คลื่นจานวนทั้งสิ้น 2 แนว โดยวิธีการนี้เป็นวิธีการที่ใช้ป้องกันการไหลของทรายเหลว
โดยได้มี ก ารตรวจสอบประสิ ท ธิ ภ าพของแต่ ล ะวิธี โดยการทดลองภายใต้ สภาวะที่
เรียกว่า centrifugalรูปที่ 6 การสารวจและแนวทางการปฏิบัติในการเพิ่มความสามารถในการต้านทาน
แผ่นดินไหวและคลื่นสึนามิให้กับนิคมอุตสาหกรรม: นโยบายจากกระทรวงเศรษฐกิจ
การค้า และอุตสาหกรรม (ปี 2013)รูปที่ 5 แสดงตัวอย่างของการป้องกันทั้ งเก็บน้ามันเมื่อเกิดปรากฏการณ์ทราย
เหลวและคลื่นยักษ์สึนามิ เข็มพืดที่ติดตั้งโดยรอบถังจะช่วยป้องกันการไหลตัวออกของ
ทรายเหลวที่อยู่ด้านใต้ซึ่งช่วยลดปัญหาการทรุดตัวและการเอียงของถังเก็บน้ามัน ท่อเหล็กกลวงที่อยู่เหนือพื้นดินจะช่วยป้องกันการชนกระแทกจากสิ่งที่ลอยมากับคลื่น
รูปที่ 4 การเสริมกาลังให้ผนังกันคลื่นจากทะเล ต่อปรากฏการณ์ทรายเหลวและการ
ทรุดตัวของพื้นดินอันเนื่องจากปรากฏการณ์ดังกล่าว
รูปที่ 5 มาตรการป้องกันถังเก็บน้ามันต่อการเกิดทรายเหลวและคลื่นยักษ์สึนามิข้อ เสนอแนะในการต้า นทานแผ่ น ดิน ไหวและคลื่ น ยั กษ์ สึ นามิ ใ ห้ กั บ นิ ค มอุตสาหกรรม
ในปี 2013 กระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรม (METI) ได้ริเริ่มนโยบาย
การเสริมความแข็งแรงให้กับนิคมอุตสาหกรรมต่อภัยจากแผ่นดินไหวและคลื่นสึนามิ
โดยโรงงานปิโตรเคมีจานวนทั้งสิ้น 24 แห่ง ที่อยู่ในบริเวณที่มีความเสี่ยงสูงจากการเกิด
แผ่นดินไหวขั้นรุนแรงและคลื่นยักษ์สึนามิในอนาคตอันใกล้ ได้ถูกคัดเลือกเพื่อเข้าร่วม
โครงการ (ดังรูปที่ 6)3

Masanori Hamada: After graduating from theFaculty of Science and Engineering, Waseda
University, he entered Taisei Corporation in 1968.
Then he served as professor of Tokai University
and Waseda University, and filled the post of
professor emeritus at Waseda University in 2014.
He assumed his current position as Chairman of
Asian Disaster Reduction Center in 2014.
Photo: Tokyo Fire Department

Fig. 1 Soil Liquefaction and Ground Displacement of a Man-made Island
Reclaimed form the Osaka Bay (1995 Kobe Earthquake)

Photo 1 Explosion and fire of 17 spherical LPG
tanks (2011 East Japan earthquake)0

Photo 2 Fire of crude and naphtha tanks by longperiod seismic motion (2003 Tokachi-oki
earthquake)(a) Soil liquefaction (The yellow coloredground surface shows the thick depositby the boiling of liqueﬁed sand)

100 m(b) Ground surface displacements (The vectors show thehorizontal displacements, and the numerals in theparentheses are the vertical displacements, unit: cm)

Photo 4 Floating out of oil tanks into the sea by thetsunami (2011 East Japan earthquake)

Fig. 2 Assessment of Soil Liquefaction and Its Induced Ground Displacement(Northern Tokyo Bay Earthquake)
Thickness ofliqueﬁed soil
5~
6~

Photo 3 Settlement and inclination of oil producttank by soil liquefaction (1995 Kobe
earthquake)

7~
8~
9~
10~11 m11~12 m12~13 m4 m Horizontal
displacement ofseawalls
Ground disp.
4 m Displacement of≒ 7.0 mgroundThickness of liqueﬁed soil: 10 m

4

Continuous wall

Existing
wall

Diffusion area on the third day

Fig. 4 Reinforcement of Seawalls against Soil Liquefaction and Its-Induced
Ground Displacement

10 m

Oil ﬂowing-out point

Soil improvement

Sheet pilewall

Fig. 3 Diffusion of Crude Oil in Tokyo
Bay (summer season, the windspeed of 5.0 m/s in southernwest direction)

5m

Pile group

14 m

10 m

4D* (pile space) 6D (pile space)*D: Diameter of pile
(Model for experiment)

Daily wakes ofships (about 200
ships per day)Fig. 5 Measures of Oil Tanks against
Soil Liquefaction and Tsunamis
Steel pipe pile
Steel sheet pile

Tank

Fig. 6 Survey and Practice of Earthquake and Tsunami Resistance Enhancement of Industrial Complexes-Policy by
Ministry of Economy, Trade and Industry (2013~)
Northern Tokyo Bay earthquake, earthquake resources along the Nankai Trench, and location of petroleum complexes: Industrial complexes

100 kmNorthern Tokyo Bay earthquake

The earthquake resources along
the Nankai Trench

Evaluation of tsunami height of ﬂood

Flow of survey on damage to petroleum complexes by future earthquakes and tsunamis
Soil condition
survey forassessment ofsoil liquefaction

Assessment of soilliquefaction ofartiﬁcial islands

Assessment ofstability anddeformation of
quaywalls

Assessment ofgrounddisplacement

24 petroleum industries, 16 billion yen/year (public fund)5

Assessment of disasters to petroleum
complexes due to earthquake motion,soil liquefaction, ground displacement
and tsunamis

(หน้า 4~6)

ภาพที่ 1 ความเสียหายที่เกิดกับตอม่อสะพานเมื่อพื้นดินโดยรอบเกิดปรากฏการณ์
ทรายเหลว
รูปที่ 1 ตัวอย่างการเสริมกาลังตอม่อสะพาน (ใช้เข็มพืดท่อเหล็กชนิดเชื่อมต่อกันทาง
ด้านข้าง)การป้องกันความเสียหายต่อสะพาน อันเนื่องจากปรากฏการณ์
ทรายเหลว
- พัฒนาการของวิธกี ารที่ใช้ประเมินความสามารถในการต้านทาน
แผ่นดินไหว และเทคโนโลยีส้าหรับต้านแผ่นดินไหวให้กับฐานราก
สะพาน -

 การตรวจสอบพฤติ ก รรมต้ า นทานแผ่ น ดิ น ไหวของฐานรากและ
เทคโนโลยีต้า นทานแผ่นดินไหว ด้ว ยการการทดสอบด้ว ยเครื่ องสั่ น(Shaking Table Test)

โดย Toshiaki Nanazawa และ Michio Ohsumiสถาบันวิจัยงานโยธา

ในการตรวจสอบเพื่อยืนยันสภาพของพฤติกรรมการเกิดทรายเหลวใต้ฐานรากของ
สิ่งก่อสร้างตลอดจนประสิทธิภาพของระบบการเสริมกาลังที่ได้นาเสนอ จาเป็นต้องมี
การดาเนินการตรวจสอบพฤติกรรมต่างๆ เหล่านี้บนโต๊ะสั่นขนาดใหญ่ในห้องปฏิบัติการ
ของสถาบันวิจัยงานโยธา ภาพที่ 2 แสดงตัวอย่างที่จะนาไปทดสอบบนโต๊ะสั่น

มุ่งหน้าสู่เส้นทางหลวงที่ปลอดภัย
สะพานที่ก่อสร้างบนพื้นดินที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดปรากฏการณ์ทรายเหลวจะมี
แนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายอย่างรุนแรงเมื่อเกิดแผ่นดินไหว เพื่อให้ระบบโครงข่าย
การคมนาคมขนส่งมี ความปลอดภัยมากยิ่ งขึ้น มี ความจ าเป็น อย่างยิ่ งที่จะต้ องแยก
ระบบการประเมิน ตรวจสิบความปลอดภัย และหาแนวทางที่มีประสิทธิภาพในการ
บรรเทาปัญหาที่อาจะเกิดขึ้นจากแผ่นดินไหวให้กับแต่ละสะพานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เพื่อให้สามารถบรรลุถึงแนวทางดังกล่าว ศูนย์การวิจัยและการประเมินทางวิศวกรรม
โครงสร้าง หรือ Center for Advanced Engineering Structural Assessment andResearch (CAESAR) ซึ่งอยู่ภายใต้สถาบันวิจัยงานโยธา ก็ได้ดาเนินโครงการมาตั้งแต่ปี
2014 โดยมีวัตถุประสงค์ในการที่จะพัฒนากระบวนการตรวจสอบความสามารถในการ
ต้านทานแผ่นดินไหวและการพัฒนาเทคโนโลยีต้านทานแผ่นดินไหวให้ กับฐานรากของ
สะพานที่อยู่บนพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดปรากฏการณ์ทรายเหลว โดยบทความนี้
เป็นการนาเสนอถึงสถานะความก้าวหน้าของโครงการดังกล่าว

การทดสอบแบ่งเป็นสองกรณีคือ กรณีที่ 1 ตอม่อไม่ได้ถูกออกแบบเพื่อรองรับการ
เกิดปรากฏการณ์ทรายเหลว กรณีที่ 5 เป็นกรณีที่มีการติดตั้งเข็มพืดท่อเหล็กที่บริเวณ
ฐานราก (ดังตารางที่ 1 และรูปที่ 2) การจาลองขนาดตัวอย่างทดสอบย่อขนาดลงเหลือ
1 ใน 10 ส่วนจากขนาดจริง โดยสมมติให้ตอม่อมีความสูง 8 เมตร และชั้นทรายเหลว
หนา 10 เมตร โดยในการทดสอบได้ มีการจาลองคลื่นแผ่นดินไหวไปในทิ ศทางตาม
แนวแกนของสะพานและคลื่นแผ่นดินไหวที่ใช้ในการทดสอบเป็นคลื่นที่กาหนดไว้ใน
ข้อกาหนดงานสะพานทางหลวงของสมาคมการทางแห่งประเทศญี่ปุ่น (Japan Road
Association)ภาพที่ 3 แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงสภาพของพื้นดินภายหลังจากการใส่คลืน่
แผ่น ดิน ไหวให้ กับตั ว อย่างในกรณี ที่ 1 จากภาพพบว่ าด้า นหลังตอม่ อมีก ารเกิด การเคลื่อนตัวน้อยมากแต่ด้านหน้าจะเกิดการเคลื่อนตัว มากจนสังเกตเห็นได้อย่างชัดเจน
รูปที่ 3 แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงของแรงดันน้าส่วนเกิน (excess pore waterpressure) ที่ด้านหลังบริเวณขอบมุมตอม่อ โดยสาหรับทั้งสองกรณีนั้น เมื่ออัตราส่วน
แรงดันน้าส่วนเกินมีค่าเข้าใกล้ 1 ที่บริเวณขอบมุม ตอม่อก็จะเกิดปรากฏการณ์ทราย
เหลวขึ้น โดยปรากฏการทรายเหลวนี้จะเกิดขึ้นบริเวณด้านหลังของตอม่อ

ขอบเขตการศึกษาวิจัย การวิเคราะห์ตัวอย่างความเสียหายที่เกิดขึ้นจากแผ่นดินไหวครั้งใหญ่
ในอดีต
ได้มีการดาเนินการวิเคราะห์ตัวอย่างความเสียหายต่อสะพานที่กอ่ สร้างบนพืน้ ทีท่ มี่ ีความเสี่ยงต่อปรากฏการณ์ทรายเหลวจานวนทั้งสิ้น 38 กรณีศึกษา โดยพบว่ารูปแบบ
ความเสียหายที่ส่งผลกระทบต่อระบบต้านทานแผ่นดินไหวของสะพานสามารถแบ่งได้
เป็น 3 ประเภท โดยสาหรับงานวิจัยนี้จะให้ความสาคัญเฉพาะกับความเสียหายที่เกิด
ขึ้นกับตอม่อรองรับสะพาน ซึ่งพบว่าก่อให้เกิดผลกระทบต่อระบบการคมนาคมขนส่ง
โดยทั้งนี้งานวิจัยในอดีตก็มิได้กล่าวถึงมากนัก ซึ่งงานวิจัยนี้นั้นได้มีการดาเนินการทั้ง
การทดสอบในห้ อ งปฏิ บัติ ก ารและการวิ เ คราะห์ ท างคณิ ต ศาสตร์ ภาพที่ 1 แสดงตัวอย่างความเสียหายที่เกิดขึ้นกับตอม่อสะพาน

รูปที่ 4 แสดงลักษณะการกระจายของความเครียดจากการดัดตัวของเสาเข็มที่รูป
ตัด I-I ดังรูปที่ 2 ณ จุดที่ความเครียดจากการดัดตัวของเสาเข็มและการเคลื่อนตัวของ
ตอม่ อ ถึ ง ค่ า สู ง สุ ด โดยทั้ ง สองกรณี หากพิจ ารณาที่ ต าแหน่ ง หั ว เข็ ม และที่ ต าแหน่ งกึ่งกลางของเสาเข็มที่ติดตั้งไว้แล้ว พบว่าความเครียดจากการดัดตัวที่เกิดขึ้นนี้มีค่าเกิน
กว่าความเครียดที่จุ ดครากค่อนข้างมาก ในทางกลับกันสาหรับกรณีที่ 5 ด้วยเหตุ ที่ความเครียดจากการดั ดตัวของเสาเข็มท่อเหล็กที่ใช้ ในการเสริมกาลังยังคงสภาพอยู่
ในช่วงอิลาสติก และกาลังรับแรงเฉือนของท่อเสริมกาลังนี้มีค่าค่อนข้างมาก จึงสามารถ
ประเมิ น ได้ ว่ า ความสามารถในการต้ า นทานแผ่ น ดิ น ไหวให้ กั บฐานรากโดยวิ ธี ก ารดังกล่าวนี้มีความปลอดภัยค่อนข้างสูง ข้อเสนอแนะในการเสริมก้าลังโครงสร้างฐานราก
ข้อเสนอแนะในการเสริมกาลังโครงสร้างฐานราก เป็นงานวิจัยที่ได้จัดทาขึ้นร่วมกับ
สมาคมเข็มท่อเหล็กแห่งประเทศญี่ปุ่น หรือ Japanese Association for Steel Pipe
Piles (JASPP) กระบวนการในการเสริมกาลังเป็นการนาเข็มท่อเหล็กและเข็มพืดเข้ามา
ใช้ในการศึกษาวิจัย ในประเด็นต่างๆ ดังนี้ ประสิทธิภาพที่ส่งผลต่อพฤติกรรมโครงสร้างฐานรากเมื่อเกิดแผ่นดินไหว ผลกระทบต่อผิวการจราจรในระหว่างการเสริมกาลัง การประยุกต์ใช้กับเครื่องจักรที่ใช้กันทั่วไปกับบริเวณที่พื้นที่ทางานไม่มากนัก
เช่น บริเวณใต้คานสะพาน
รูปที่ 1 แสดงให้เห็นถึงตัวอย่างการเสริมกาลังตอม่อสะพาน

รูปที่ 5 แสดงการเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนตัวในแนวราบและมุมการหมุนที่ใต้
ฐานราก โดยทั้งสองกรณีนี้แม้ว่าการเคลื่อนตัวของตอม่อจะไม่ปรากฏว่าแตกต่างกัน
มากนั กแต่หากว่า เสาเข็มเดิมที่ติ ดตั้งอยู่เกิด การเสียรู ปจนเข้าสู่พฤติกรรมพลาสติ กพอจะประมาณได้ว่าความแตกต่างของการเคลื่อนตัวจะเกิดขึ้นอย่างมีนัยยะสาคัญ
ในอนาคตเพื่อที่จะเข้าใจถึงพฤติกรรมฐานรากภายหลังจากการเปลี่ยนพฤติกรรม
เข้าสู่ช่วงพลาสติก การทดสอบด้วยตัวอย่างทดสอบขนาดใหญ่ย่อขนาดลงเหลือ 1:4.5
จึงได้ถูกวางแผนเพื่อจะดาเนินการในลาดับถัดไป

6ภาพที่ 2 ตัวอย่างทดสอบบนโต๊ะสั้น
ตารางที่ 1 ก็รณีศึกษาของการทดสอบความสามารถต้านทานแผ่นดินไหวของตอม่อ
รูปที่ 2 ลักษณะการจาลองตอม่อ
รูปที่ 3 การเปลี่ยนแปลงของแรงดันน้าส่วนเกิน
รูปที่ 4 การกระจายตัวของความเครียดจากการดัดตัวของเสาเข็มเมื่อเกิดผลตอบสนอง
สูงสุด
รูปที่ 5 การเปลี่ยนแปลงของการเสียรูปทางด้านข้างและมุมการหมุนที่ใต้ฐานราก การก้าหนดแนวทางการวิเคราะห์ขั้นสูง
โครงการวิจัยร่วมที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการวิเคราะห์ได้มีการผลักดันให้เกิดขึ้น
ร่วมกันระหว่าง CAESAR และสถาบันเทคโนโลยีแห่งโตเกียว วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อ
พัฒนาเทคโนโลยีการวิเคราะห์ฐานรากที่อยู่บนชั้นดินที่มีความเสี่ยงต่อปรากฏการณ์
ทรายเหลวผ่านการทดสอบตัวอย่างที่จาลองขึ้นบนโต๊ะสั่น โดยสาหรับวัตถุประสงค์
ดังกล่าวนี้ได้มีการนาการวิเคราะห์แบบจาลอง finite element ด้วยวิธีไดนามิค 3 มิติโดยที่ได้มีการจาลองพื้ นดินและตอม่อให้เป็น solid element และเสาเข็มให้เป็น
beam element (ดังรูปที่ 6)รูปที่ 6 การวิเคราะห์แบบจาลอง finite element 3 มิติด้วยวิธีไดนามิค สาหรับ
กรณีศึกษาที่ 3 (สถาบันเทคโนโลยีแห่งโตเกียว)การเผยแพร่สู่สาธารณะCAESAR ได้ พยายามอย่า งเต็ ม ที่ที่ จ ะน าผลการศึ กษาจากงานวิจั ยที่ได้ รับไป
เผยแพร่สู่สาธารณะด้วยแนวทางต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการนาผลการวิจัยพัฒนาไปสู่
มาตรฐานการออกแบบสะพานและข้อมูลสนับสนุนทางเทคนิคในการเสริมกาลังเพื่อ
ต้านทานแผ่นดินไหว และนาเสนอสู่สาธารณะถึงแนวทางและมาตรการดังกล่าว

กิตติกรรมประกาศ
งานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการสนับสนุนจากสภาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และนวัตกรรม
หรือ Council for Science, Technology and Innovation (CSTI) ภายใต้โปรแกรม
ส่งเสริมนวัตกรรมเชิงกลยุทธ์ระหว่างกระทรวง หรือ Cross-ministerial Strategic
Innovation Promotion Program (SIP) โครงการส่งเสริมความปลอดภัยสาธารณะต่ อ ภั ย พิ บั ติ ต ามธรรมชาติ (สนั บ สนุ น งบประมาณโดย JST) ทางคณะผู้ วิ จั ยขอขอบพระคุณสภาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และนวัตกรรมมา ณ โอกาสนี้

7

Toshiaki Nanazawa: After finishing the master’scourse of Graduate School of Engineering, Tohoku
University, he entered the Ministry of Construction in
1994. In 2010, he became Researcher at the Public
Works Research Institute, and assumed his current
position as Chief Researcher at the Public Works
Research Institute in 2012.

Michio Ohsumi: After finishing the master’s courseof Graduate School of Engineering, The Universityof Tokyo, he entered the Ministry of Constructionin 1996. In 2010, he served as Director of Naniwa
National Road Works Office, Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism. He assumed his
current position as Chief Researcher at the Public
Works Research Institute in 2016.

Fig. 1 Example of Reinforcing Structure
for Abutment Foundation(Steel Pipe Sheet Pile Wall:
Side-integrated Type)
Filling
Occurrenceof lateral
movement
force

Steel pipe
sheet pilewall

Photo 1 Damage to bridge abutment located in
the ground where liquefaction occurred2)

Photo 2 Specimens on the shaking table

Liqueﬁed layer

Existing
pile

Supporting layer

Table 1 Test Cases for Seismic Countermeasures for
Abutments
Case

Standard
appliedCase 1Case 5

Detail offoundation

Countermeasure
structure

Configuration of
backfill

FormerPrefabricatedstandards* RC pile:φ450 mm
8×3 rows

No countermeasure

River
dike

FormerPrefabricatedstandards* RC pile:
φ450mm 8
×3 rows

Steel pipe sheet pile
wall: Side-integrated
type φ600×8 piles(one side: 4 piles)

River
dike

Photo 3 Ground deformation after excitation (Case 1)* Design of Pile Foundations-Guidelines to Design of Substructuresof Highway Bridges (Mar. 1964, Japan Road Association)

8

Fig. 2 Outline of Abutment Model
Accelerometer
Pore water pressure meter

Earth pressure gauge
Displacement sensor

Accelerometer
Pore water pressure meter

Strut

Vertical wall
BackﬁllFooting

Gravel layer

Pin

Strut

Vertical wall
BackﬁllFooting
Existing
pile
Liqueﬁable layer

Existing
pile
Liqueﬁable layer

Gravel layer

1-1 section

Pin

Earth pressure gauge
Displacement sensor

1-1 section

Steel pipe sheet pile wall

Existing pile

Strut(unit: mm)

Ground plan(a) Case 1

Existing pile

ExcessExcesspore waterpore waterpressure ratio pressure ratio

Fig. 3 Secular Change of Excess Pore Water Pressure
Rear of abutment (container bottom surface +0.6 m)

Slope toe (container bottom surface +0.6 m)

Time (seconds)

Fig. 4 Distribution of Bending Strains of Pile at the Time of Maximum Response

Height from container bottom surface (m)Bending strain/Yielding strain

At the time of
maximum response(38.20 seconds)

Bending strain/Yielding strain

At the time of
maximum response(38.22 seconds)

Bending strain/Yielding strain

At the time of
maximum response(38.22 seconds)

Back-row pile
Intermediate-row pile
Front-row pile

Back-row pile
Intermediate-row pile
Front-row pile

Back-row pipe
Intermediate-row pipe
Intermediate-row pipe
Front-row pipe

Case 1: Existing pile

Case 5: Existing pile

Case 5: Reinforcing pipe

9Ground plan(b) Case 5

Strut(unit: mm)

Rotation angle
at the bottomof footing (rad.)Lateraldisplacement
at the bottomof footing (mm)Fig. 5 Secular Change of Lateral Displacement and Rotation Angle at the
Bottom of Footing
Case 1Case 5

Case 1Case 5Time (seconds)

Fig. 6 Dynamic Analysis Using
Three-dimensional Finite
Element Model in Case 3(Tokyo Institute of Technology)1)10

(หน้า 7~9)สะพานทางหลวงตามแนวชายฝั่ง บริเวณท่าเรือ Mizushima จังหวัด Okayama รูปที่
1 แสดงตาแหน่งพื้นที่ทดสอบ และรูปที่ 2 แสดงภาพตัดตามแนวยาวของชั้นดินที่ได้รับ
ก่อนการทดสอบ สะพานแห่งนี้ก่ อสร้างข้ามปากแม่น้า Takahashi บริเวณท่าเรือ
Mizushima มี จ านวนเสาตอม่ อ ทั้ ง สิ้ น 19 ต้ น ความยาวสะพานรวม 1,400 เมตรสาหรับชั้นดินที่รองรับนั้น รูปที่ 2 แสดงให้เห็นถึงความสม่าเสมอของชั้นดินตามแนว
ยาวของสะพาน โดยจะมีการก่อสร้างชั้นหินกรวด Dg2 เพื่อรองรับเสาเข็มอีกด้วย การทดสอบการรั บน้ าหนั ก ด้ ว ยวิ ธี ไดนามิ คได้ ก าหนดน ามาใช้ กั บเสาเข็ ม ที่ ถู ก ติ ด ตั้ ง ยั งตาแหน่งต่างๆ (แสดงกากับไว้ด้วย P1~P19 ดังรูปที่ 2) ในขณะที่ได้ออกแบบให้ปลาย
เสาเข็มมีลักษณะทีเ่ ปลี่ยนแปลงไปจากเดิม (เป็นเสาเข็มที่ปลายเปิด หรือปลายที่มีเหล็ก
แผ่นมาเชื่อมให้เป็นรู ป กากบาท) ตลอดจนกาหนดวันที่ ใช้ในการบ่มคอนกรีต (ให้ มีระยะเวลารวมภายหลังจากการติดตั้งเสาเข็มที่ 28 วัน) เสาเข็มมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง
1000 มิลลิเมตร และมีระยะการตอกลึกที่แตกต่างกันไปตามตาแหน่งของเสาตอม่อ
โดยมีระยะความลึกตั้งแต่ 18 เมตรไปจนถึง 24 เมตรการประเมินความสามารถในการรับแรงกดของเสาเข็ม
- แนวทางการพัฒนาวิธีการเพิ่มความแม่นย้าในการประเมินด้วย
วิธีแรงกระท้าแบบไดนามิค โดย Takaaki Mizutaniสถาบันวิจัยท่าเรือและอากาศยาน สถาบันเทคโนโลยีแห่งชาติเพื่อเทคโนโลยีการเดินเรือ การท่าเรือ และการอากาศยานมุ่ ง หน้ า สู่ ก ารประเมิ นความสามารถการรั บ แรงกดของเสาเข็ ม ที่ มี ค วามแม่นย้าสูง
การประยุกต์ใช้วิธีการออกแบบตามสมรรถนะ (performance-based design)เป็น มาตรฐานทางเทคนิ คที่ เป็ นที่แ พร่ หลายส าหรับมาตรฐานสากลทั่ วไป ทั้ งนี้ การออกแบบตามสมรรถนะ และการออกแบบตามความน่าจะเป็น (reliability-based
design) ได้มีการนามาใช้เป็นส่วนหนึ่งของ มาตรฐานทางเทคนิคและข้อแนะนาสาหรับ
การก่ อ สร้ า งท่ า เรื อ และสิ่ ง ปลู ก สร้ า งริ ม ชายฝั่ ง ในประเทศญี่ ปุ่ น (TechnicalStandards and Commentaries for Port and Habor Facilities in Japan)ตั้งแต่ได้มีการปรับแก้มาตรฐานในปี 2007 การใช้วิธีการออกแบบตามความน่าจะเป็น
ส่งผลให้เกิดประสิทธิภาพในการออกแบบโครงสร้างและการพิจารณาความต้านทาน
แรงจากแผ่นดินไหวที่ดียิ่งขึ้นอย่างไรก็ดีบทความที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการรับ
แรงกดของเสาเข็ม (ความต้านทานแรงอัด) ที่มีการระบุอยู่ในมาตรฐานการออกแบบ
ยังคงเป็นวิธีการที่ใช้สัดส่วนความปลอดภัย (safety factor) ในการพิจารณา ซึ่งเป็น
แนวทางที่ไม่สอดคล้องกับวิธีการสมัยใหม่ที่ได้กล่าวถึงข้างต้น ดังนั้นเพื่อให้สามารถพัฒ นาวิ ธี การในการประเมิ นความสามารถในการรั บแรงกดของเสาเข็ มโดยมี ก ารพิจารณาความน่าจะเป็นเข้ามาประกอบด้วย จึงมีความจาเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการ
เก็บข้อมูลในเชิงสถิติที่เกี่ยวข้องทั้งหมด

กระบวนการที่ใช้ในการทดสอบอ้างอิงมาตรฐานการทดสอบตามสมาคมปฐพีแห่ง
ประเทศญี่ปุ่นได้กาหนดไว้ คลื่นที่เข้ามากระทาได้มีการพิจารณาด้วยการใช้ CAPWAPและใช้ PDA ในการคานวณความสามารถในการรับแรงกดของเสาเข็ม ภาพที่ 1 แสดงสภาพการทดสอบการรับน้าหนักแบบไดนามิค และภาพที่ 2 แสดงการติดตั้งเซ็นเซอร์
บนเสาเข็ ม ที่ จะทดสอบ (รู ปตั ด ที่ ว งด้ ว ยเส้ น สี ข าว) โดยส าหรั บสภาพทั่ ว ไปในการ
ทดสอบสามารถอ้างอิงได้จากบทความที่อ้างอิง
รูปที่ 1 ตาแหน่งที่ตั้งของบริเวณที่จะทดสอบ
รูปที่ 2 ภาพตัดของชั้นดิน
ภาพที่ 1 สภาพการทดสอบการรับน้าหนักแบบไดนามิค
ภาพที่ 2 สภาพการทดสอบ ณ ตาแหน่งที่มีการติดตั้งเซ็นเซอร์ที่ปลายเสาเข็ม

การประมวลผลความสามารถในการรับแรงกดของเสาเข็ม
ผลการทดสอบการรับน้าหนักแบบไดนามิคจากตัวอย่างจานวนทั้งสิ้น 53 ตัวอย่างได้ มี ก ารน าไปประมวลผลในเชิ ง สถิ ติ ในล าดั บ ถั ด ไปจากเป็ น การน าเสนอถึ ง การประมวลผลความสามารถในการรับแรงกดของเสาเข็ม

โดยเพื่อ ให้ ส ามารถบรรลุ วั ต ถุ ประสงค์ ดั ง กล่ า ว จึ ง มี ค วามจ าเป็ น ที่ จ ะต้ อ งดาเนินการทดสอบความสามารถในการรับน้าหนักของเสาเข็มเพื่อเป็นข้อมูลในเชิงสถิติ
สาหรั บใช้ ประกอบการพิจารณาการออกแบบตามความน่า จะเป็น อย่ างไรก็ ดีก ารทดสอบเสาเข็มที่ใช้ตัวอย่างทดสอบขนาดใหญ่จะส่งผลต่อต้นทุนในการก่อสร้างและ
ระยะเวลาในการก่อสร้างอันเป็นข้อจากัดที่สาคัญในการดาเนินการศึกษา อย่างไรก็ดี
การทดสอบเสาเข็มด้วยวิธีไดนามิ คเป็นวิธีการที่ได้มีการนามาใช้อย่างแพร่หลายเพิ่ม
มากขึ้นด้วยเหตุที่เป็นวิธีการทดสอบที่ไม่ซับซ้อน โดยสาหรับการก่อสร้างท่าเรือและสิ่ง
ปลูกสร้างเป็นใช้ฟังในประเทศญี่ปุ่นพบว่ามีหลายกรณีที่มีการใช้เสาเข็มท่อเหล็กเข้ามา
ติดตั้งด้วยการใช้เครื่องตอกไฮโดรลิค ด้วยเป็นวิธีที่มีความคล้ายคลึงกับการทดสอบ
เสาเข็ ม ด้ ว ยวิ ธี ไ ดนามิ ค เพราะอุ ป กรณ์ ใ นการตอกเสาเข็ ม มี ลั ก ษณะการท างานเช่นเดียวกับอุปกรณ์การทดสอบ

รูปที่ 3 แสดงให้เห็นถึงการกระจายตัวของความสามารถในการรับแรงของเสาเข็ม
ที่เป็นไปตามตาแหน่งของตอม่อ เมื่อพิจารณาจากรูปจะเห็นว่าความสามารถในการรับ
แรงของเสาเข็มแต่ละต้นจะมีการกระจายตัวและความแปรปรวนในระดับหนึ่ง ถึงแม้ว่า
เสาเข็มแต่ละต้นจะติดตั้งในชั้นดินเดียวกัน โดยหากพิจารณาจากข้อมูลที่ได้รับจะพบว่า
ลักษณะปลายเสาเข็มและจ านวนวันที่ใช้ ในการบ่มคอนกรีตจะมีค่าที่ ใกล้เคียงกัน ที่ตาแหน่งตอม่อเดียวกัน (รูปที่ 3) ความสามารถในการรับแรงเสาเข็มไม่มีความแตกต่างกัน มากนั ก ข้อ มู ลทางสถิ ติที่ ได้ รั บจากการทดสอบได้ถู กจั ดหมวดหมู่ ให้ เป็ นไปตาม
ลักษณะทั่วไปของการทดสอบและแสดงผลดังตารางที่ 1 จากที่ปรากฏในตารางพบว่า
ค่าสัมประสิทธิ์ของความแปรปรวน (C.V.) มีค่าไม่เกิน 20% หากพิจารณาภาพรวมการ
ทดสอบทั้งหมด และมีค่าไม่เกิน 10% เมื่อพิจารณาเฉพาะเสาเข็มที่ตอม่อตัวหนึ่งๆ

โดยเพื่อให้เกิดความมั่นใจถึงความแม่นยาในการประเมินความสามารถการรับแรง
กดของเสาเข็มโดยการทดสอบด้วยวิธีไดนามิค จึงได้มีการดาเนินการทดสอบเสาเข็ม
จานวนมากเพื่อหาแนวทางการประเมินที่เหมาะสมซึ่งสามารถเห็นค่าความแปรปรวน
ของความสามารถในการรับแรงกดของเสาเข็มและนาผลที่ได้ไปประยุกต์ใช้กับการ
บริหารจัดการการก่อสร้างในส่วนของการติดตั้งเสาเข็ม ซึ่งจะมีการนาเสนอถึงตัวอย่าง
ในลาดับถัดไป

ผลการทดสอบที่ได้พบว่าความสามารถในการรับแรงกดของเสาเข็มที่ได้จากการ
ทดสอบ จะสัมพันธ์กับค่าค่าหนึ่งซึ่งจะนาไปใช้ในการหาสัดส่วนความปลอดภัย (safety
factor) หากเจาะจงลงไปในรายละเอียดเพิ่มเติม จะสรุปได้ว่าตัวคูณความต้านทานที่ใช้
ในการออกแบบตามความเชื่อมั่นจะมีค่าที่เพิ่มขึ้น (ลดการเผื่อลง) หากมีการทดสอบ
การรับน้าหนักของเสาเข็ม ซึ่งทาให้สามารถออกแบบได้อย่างประหยัดขึ้นเมื่อเทียบกับ
การออกแบบโดยวิ ธี ปกติ ทั่ ว ไป ซึ่ ง ในท้ ายที่ สุ ด ผลงานวิ จั ยที่ ได้ ก็ จ ะมี ก ารพิจ ารณานาไปใช้ในการปรับปรุงมาตรฐานเชิงเทคนิคสาหรับท่าเรือและอาคารริมชายฝั่งต่อไป

แนวทางการทดสอบการรับน้้าหนักด้วยวิธีไดนามิค
การทดสอบการรับน้าหนักด้วยวิธีไดนามิคเป็นวิธีการทดสอบที่ใช้กับการก่อสร้าง

11นิยมมากยิ่งขึ้น
รูปที่ 3 ความสามารถในการรับแรงของเสาเข็มที่ได้รับจากการทดสอบการรับน้าหนัก
ด้วยวิธีไดนามิค
ตารางที่ 1 ข้อมูลสถิติแสดงความสามารถในการรับแรงของเสาเข็ม

จากภาพที่ 3 แสดงให้เห็นงานก่อสร้างสะพาน Kurashiki Minato (เปิดให้บริการ
ในเดือนมีนาคม 2017) ซึ่งจากรูปยังอยู่ในขั้นตอนของการดาเนินการก่อสร้าง ซึ่งทั้งนี้ได้
มีการนาการทดสอบความสามารถการรับน้าหนักโดยวิธีไดนามิคเข้ามาใช้ในโครงการ
ด้วยการประยุกต์ใ ช้ผลการทดสอบการรั บ น้้า หนักโดยวิ ธี ไดนามิ คส้ า หรั บ การบริหารจัดการงานเสาเข็ม

ภาพที่ 3 สะพาน Kurashiki Minato ที่อยู่ในระหว่างการก่อสร้าง โดยเปิดให้บริการใน
เดือนมีนาคม 2017เมื่อมีการติดตั้งเสาเข็มท่อเหล็กโดยวิธีการตอกเข็มสาหรับการก่อสร้างท่าเรือและ
โครงสร้างริมชายฝั่งในประเทศญี่ปุ่น โดยในหลายกรณีนั้นได้มีการพิจารณาการติดตั้ง
เสาเข็มด้วยการใช้หลักการคานวนของ Hiley โดยเป้าหมายของการคานวนดังกล่าวนี้
เพื่อการประเมินไม่แต่เฉพาะแรงต้านที่เกิดขึ้นจากความลึกของการตอกเข็มแต่ปริมาณ
การสะท้อนกลับเมื่อตอกเข็มเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสามารถในการต้านทานแรงกด
ของเสาเข็มซึ่งให้ความแม่นยาที่ค่อนข้างต่า เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าวจึงได้มีการเสนอให้
มีการปรับแก้สมการ Hiley ด้วยการใช้ค่าความสามารถในการต้านทานแรงกดของ
เสาเข็มซึ่งได้จากการทดสอบการรับน้าหนักโดยวิธีไดนามิค
รูปที่ 4 แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างความสามารถในการรับแรงกดของ
เสาเข็มที่ได้รับจากการทดสอบหรือวิธีไดนามิค Rt และความสามารถในการรับแรงกด
ของเสาเข็มที่คานวณจากสมการ Hiley Rth โดยจากรูปจะเห็นความสัมพันธ์ระหว่าง
ค่าที่ได้รับจากผลการทดสอบการรับน้าหนักและจากการคานวณตามสมการ Hileyพบว่าค่าสัมประสิทธิ์ของความแปรปรวน (Rt/Rth) มีค่าเกินกว่า 20% ซึ่งแสดงให้เห็นถึง ข้ อมู ล ที่แ ปรปรวนค่อ นข้ า งมาก หรื ออาจเก้ าได้ ว่ าการน าสัม ประสิ ท ธิ์ข องความ
แปรปรวนไปใช้กับการพิจารณาเสาตอม่อสะพานจะทาได้ค่อนข้างยาก
ในทางกลับกันเมื่อพิจารณาถึงการผลทดสอบเสาเข็ม ที่ตอม่อหนึ่งๆ พบว่าจะมี
ข้อมูลจานวนมากดังปรากฏในรูปที่ 4 ซึ่งจะเห็นได้ว่า มีความเป็นไปได้ที่จะสามารถใช้
ค่าสัมประสิทธิความแปรปรวนปรับค่า กับเสาเข็มที่ตอม่อที่มีลักษณะเดียวกันได้ หรืออาจกล่าวได้ว่า ในกรณีที่ได้มีการทดสอบการรับน้าหนักของเสาเข็ม ณ ตาแหน่งหนึ่ง ๆก็มี ความเป็ นไปได้ที่ จะใช้ ข้อ มูล การทดสอบการรั บน้ าหนัก ส าหรับการจั ดการงาน
เสาเข็มได้อย่างแม่นยา
รูปที่ 4 การเปรียบเทียบระหว่างผลการทดสอบการรับน้าหนักหรือวิธีไดนามิคกับผล
จากการคานวณด้วยการใช้สมการ Hileyการพัฒนาวิธีการทดสอบเสาเข็ม
สาหรับบทความนี้ได้มีการนาเสนอถึงวิธีการต่างๆ มากมายในการพัฒนาความ
แม่นยาในการประเมินความสามารถการรับแรงกดของเสาเข็ม และการจัดการงานเข็ม
ด้วยการใช้ข้อมูลการทดสอบซึ่งจะนาไปใช้ในการปรับปรุงแก้ไขมาตรฐานเทคนิคสาหรับ
ท่าเรือและโครงสร้างริมชายฝั่งในประเทศญี่ปุ่นต่อไป โดยเพื่อเป็นการเพิ่มความแม่นยา
ของการดาเนินการ มีความจาเป็นที่จะต้องเก็บข้อมูลจานวนมากที่ได้จากการทดสอบ
การรับน้าหนักเสาเข็ม และถึงแม้ว่าเราจะสามารถเพิ่มความแม่นยาในการประเมิน
ความสามารถในการรับแรงกดของเสาเข็มได้ก็ตาม แต่ เราต้องไม่ลืมว่าไม่มีวิธีการอื่นใด
ที่จะสามารถยืนยันความสามารถในการรับแรงกดของเสาเข็มได้ดีเท่ากับการทดสอบ
การรับน้าหนักจริง ณ ตาแหน่งที่ตอกเข็มจริง
ทั้งนี้พัฒนาการของการทดสอบยกตัวอย่างเช่นการทดสอบการรับน้าหนักจริงด้วย
วิธีไดนามิคจะช่วยให้งานออกแบบและก่อสร้ างเสาเข็มทาได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก
ยิ่งขึ้น อันส่งผลให้การทดสอบโดยวิธีดังกล่าวหรือวิธีการอื่นที่ไม่ซับซ้อนจะได้รับความ

12

Fig. 2 Longitudinal Profile of Soil

Fig. 1 Location of Testing Site
Shin-Kurashiki
StationP1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 T.P. -(m)0Asc1
Asc1N=1
5
AcAc qu=52kPa
10As N=1As
15
Ag N=31
Ag20
Dg2
Dg2 N=59
25
Tamashima
Mizushima
Asc2
N=4

Kurashiki City

Tamashimaarea
Bridgeconstruction site
TakahashiRiver
Mizushima Port

Photo 1 Condition of dynamic loading testing

Photo 2 Condition in which sensors are pasted on
test pileFig. 3 Pile Point Resistance Obtained from Dynamic Loading Tests
4.0
3.5
3.0

Rp/MN

2.5
2.0

Open-ended 0-1 day
6-7 days

1.5

9-12 days
13-14 days

1.0

28 days
Other piles 0-1 day

0.5
0.0

5-7 days
9-12 days
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19Pier #

13

Table 1 Statistical Amount of Pile Point ResistancePier #

Pile type

Curing days

Sample size

Mean (kN)

C.V. (%)

Standard errorAll

All cases

All cases

53

2650

19.2

69.9

All

Open-ended

All cases

33

2570

18.4

82.2

All

Cross-shaped

All cases

20

2790

19.6

122

11

Open-ended

6

4

3040

9.93

151

14

Open-ended

7

4

2310

5.02

58.0

17

Open-ended

6

4

2670

4.91

65.5

13

Open-ended

14

4

2760

1.18

16.4

16

Open-ended

14

4

3200

7.34

118

6

Cross-shaped

6

4

2220

7.75

86.0

7

Cross-shaped

6

4

3370

0.190

3.20

Photo 3 The Kurashiki Minato Bridge under construction at the testing site was completed and opened to traffic in March 2017 (foreground)Fig. 4 Comparison between Dynamic Loading Test Resultsand Calculation Results Employing Hiley’s Equation
12000

NH open
10000

IHC

Rt/kN

8000

6000

4000

2000

0

NH cross

0

2000

4000

6000
Rth/kN

8000

10000

12000

14

(หน้า 10~12)ซึ่งปรับให้มีความหนืดราว 40 เท่า ของความหนืดของน้า

การประเมินก้าลังรับน้้าหนักสูงสุดของเสาเข็มท่อเหล็กบนชัน้ ดินที่
มีความเสี่ยงต่อปรากฏการณ์ทรายเหลว

มีการสร้างคลื่นที่เข้ามากระทา 2 ค่า ที่เป็นเสมือนคลื่นแผ่นดินไหว ที่กระทาที่แนว
ชายฝั่ง และคลื่นแผ่นดินไหวที่ได้จาก Urayasu อันเนื่องมาจากแผ่นดินไหว Great
East Japan ในปี 2011 การทดสอบด้วยแรงกระทาเข้าสู่ศูนย์กลาง (centrifugal
loading experiment) ได้ดาเนินการ ณ 40g site โดยการใช้อุปกรณ์ทดสอบจาก
สถาบันวิจัยเพื่อป้องกันภัยพิบัติของมหาวิทยาลัยเกียวโต (ดังภาพที่ 1)

โดย Yoshihiro Kimuraอาจารย์ มหาวิทยาลัย Tohokuรายละเอียดเกี่ยวกับปรากฏการณ์โก่งเดาะแบบไดนามิคของเสาเข็ม

รูปที่ 3 แสดงให้เห็นถึงตัวอย่างของการทดสอบด้วยแรงกระทาเข้าสู่ศูนย์กลางมีผล
การทดสอบดั ง แสดงในรู ปคือ (a) ความเร่ งตอบสนองของโครงสร้ า งส่ วนบน (b)ผลตอบสนองของสัดส่วนอัตราแรงดันน้าใต้ดินส่วนเกิน (c) ผลตอบสนองของแรงที่
กระทากับเสาเข็ม และ (d) ผลตอบสนองของความเครียดจากการดัดตัวของเสาเข็ม

ภายหลังจากการเกิดแผ่นดินไหว Great East Japan Earthquake ในปี 2011 ได้เกิดปรากฏการณ์ทรายเหลวเป็นบริเวณกว้างในพื้นที่ชายฝั่งอ่าวโตเกียวซึ่งอยู่ห่างจาก
ศูนย์กลางแผ่นดินไหวมากกว่า 500 กิโลเมตร ส่งผลทาให้อาคารจานวนมากได้รับความ
เสียหายอันเนื่องมาจากการเอียงเพราะเกิดการทรุดตัวขึ้น และในขณะเดียวกันนั้ นอาคารสูงเป็นจานวนมากก็เกิดการสั่นส่ายตัวอย่างรุนแรง โดยมีระยะการสั่นส่ายตัวใน
แนวราบที่ระดับชั้นบนๆ ของอาคาร 2-3 เมตร นอกจากนี้ยังเกิดโมเมนต์พลิกคว่ากับ
อาคารสูงที่กล่าวถึงอันเนื่องจากแรงเฉื่อยที่เกิดขึ้นซึ่งมากกว่าแรงเฉื่อยที่เกิดขึ้นกับ
อาคารเตี้ยและอาคารสูงปานกลาง 2-3 เท่า ซึ่งหมายความว่าจะเกิดแรงในแนวแกน
กลับทิศ (reversed axial force) ซึ่งไม่ได้คาดการณ์เอาไว้ในช่วงของการออกแบบ
กระทากับเสาเข็มของฐานรากของอาคารสูง

จากรูป 3-(b) สามารถวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จากเกจวัดแรงดันน้าใต้ดินที่ติดตั้ง ณความลึก 3 ระดับ ในชั้นที่เกิดปรากฏการณ์ทรายเหลวทั้งชั้น ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงราววินาที
ที่ 16 จากรูป 3-(c) แรงกระทาสูงสุดที่เสาเข็มเพิ่มสูงขึ้นถึง 1,582 กิโลนิวตันในช่วงวิ น าที ที่ 22 (ค่ า การโก่ ง เดาะจากการดั ด ตั ว ที่ ร าว 307 กิ โ ลนิ ว ตั น อั น เนื่ อ งมาจาก
ผลตอบสนองของโครงสร้างส่วนบน) จากรูป 3-(d) พิจารณาความเครียดจากการดัดตัว
ของหัวเสาเข็มพบว่าความเครียดจากการดัดตัวที่เพิ่มขึ้นนั้นเพิ่มไปถึงระดับค่าสูงสุดราว
วินาทีที่ 21 หลังจากนั้นความเครียดจากการดัดตัวแสดงแนวโน้มที่เพิ่มขึ้นจนไปถึ งระดับสูงสุดที่เสาเข็มสามารถรับได้ ณ วินาทีที่ 26 ส่งผลให้เสาเข็มเกิดการวิบัติขึ้น

สาหรับบริเวณริมชายฝั่งของเมืองใหญ่ๆ ได้มีการก่อสร้างอาคารสูงบนพื้นที่ถม
ทะเลตลอดจนพื้นที่ดินอ่อนใกล้แม่น้า โดยหากอาคารเหล่านี้ได้รับแรงแผ่นดินไหวขนาด
ใหญ่ที่มีลักษณะของคลื่นเป็นคาบช่วงยาวดังเช่นกรณีที่ได้กล่าวถึงข้างต้น ก็จะส่งผลให้เกิ ด ปรากฏการณ์ สั่ น พ้อ ง หรื อ ก าทอน (resonance) ขึ้ น ซึ่ ง ส่ ง ผลให้ เ กิ ด แรงใน
แนวแกนกลับทิศกระทากับเสาเข็ม (ดังรูปที่ 1) และเมื่อเสาเข็มซึ่งติดตั้งอยู่บนชั้นดินทีม่ ีความเสี่ยงต่อปรากฏการณ์ทรายเหลวเกิดสูญเสียสติฟเนสในแนวราบอันเนื่องมาจาก
ชั้นดินเกิดปรากฏการณ์ทรายเหลว โอกาสที่เสาเข็มจะเกิดการโก่งเดาะแบบดัด ก็จะมี
โอกาสเกิดขึ้นได้มากตามไปด้วย

ภาพที่ 2 แสดงสภาพของการเสียรูป ณ จุดสุดท้ายของตัวอย่างเสาเข็มทดสอบ
พบว่าเสาเข็มท่อเหล็กเกิดการเสียรูปอันเนื่องจากการปรับตัวค่อนข้างมากและหน้าตัด
ของเสาเข็มเกิดการครากขึ้น โดยไม่มีผลอันเนื่องจากความยาวของแผ่นสปริงโครงสร้าง
ส่วนบนและความแตกต่างของความหนาแน่นสัมพัทธ์ของชั้นดิน
จากผลการทดสอบในข้างต้น แสดงให้เห็นว่ าเสาเข็ม ท่อเหล็กที่ร องรับอาคารมี
ความเสี่ยงต่อการวิบัติอันเนื่องมาจากปรากฏการณ์ทรายเหลวที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิด
แผ่นดินไหวขนาดใหญ่

งานวิจัยฉบับนี้ได้มีการศึก ษาถึงพฤติ กรรมการโก่งเดาะแบบดัดของเสาเข็มท่ อเหล็กที่รองรับอาคารสูงซึ่งก่อสร้างอยู่บนชั้นดินที่มีความเสี่ยงต่อปรากฏการณ์ทราย
เหลวเมื่อเกิดแผ่นดินไหวขึ้น โดยการทดสอบด้วยการใส่แรงแบบ centrifugal ตลอดจน
นาเสนอถึงการประเมินความแข็งแรงหรือความสามารถในการรับน้าหนักสูงสุดของ
เสาเข็มโดยการใช้กราฟการโก่งเดาะที่ได้มีการปรับค่าสติฟเนสแล้ว

รูปที่ 2 ตัวอย่างทดสอบและการติดตั้งอุปกรณ์วัด
รูปที่ 3 ผลตอบสนองเชิงประวัติเวลาของกรณีทดสอบที่ 1-1ภาพที่ 1 อุปกรณ์การทดสอบที่สามารถใส่แรงเข้าสู่ศูนย์กลาง
ภาพที่ 2 การเสียรูปจากการปรับตัวของเสาเข็ม
ตารางที่ 1 ตัวแปรที่ได้จากการทดสอบ

รูปที่ 1 หลักการการโก่งเดาะแบบดัด ของเสาเข็มท่อเหล็กในชั้นดินที่มีความเสี่ยงต่อ
ปรากฏการณ์ทรายเหลว

การประเมินความสามารถในการรับน้้าหนักสูงสุดของเสาเข็มท่อเหล็ก

การศึกษาพฤติกรรมเสาเข็ม ท่ อเหล็กที่ ร องรั บอาคารสู งที่ อยู่บนชั้นดินที่ มีความเสี่ ย งต่ อ ปรากฏการณ์ ท รายเหลว ด้ ว ยแรงกระท้ า เข้ า สู่ ศู น ย์ ก ลาง(centrifugal loading)เพื่อให้สามารถประเมินหาความสามารถในการรับน้าหนักสูงสุดของเสาเข็มท่อ
เหล็กในช่วงของการเกิดการโก่งเดาะแบบไดนามิคได้นั้น ลาดับแรกต้องมีการพิจารณา
สมการสาหรับการคานวณแรงโก่งเดาะที่เสาเข็มท่อเหล็กที่รับแรงตามแนวแกนซึ่งติด
ตั้งอยู่ในชั้นดินที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดปรากฏการณ์ทรายเหลวสามารถรับได้ โดยใช้
หลักของความแปรปรวนโดยวิธีพลังงาน ลาดับต่อมาพิจารณาอัตราส่วนความชะลูด
เทียบเท่าแบบปรับค่าจากสมการการคานวณแรงวิกฤตจากการโก่งเดาะแบบดัดในช่วงอิ
ลาสติกเพื่อใช้สาหรับการประเมินหาความสามารถในการรับแรงสูงสุด

ตัวอย่างหรือโมเดลที่ใช้ในการทดลองประกอบไปด้วยโครงสร้างส่วนบน เสาเข็ม
ท่อเหล็ก และชั้นดิน โดยมีขนาดมิติและตาแหน่งพิกัด ดังแสดงในรูปที่ 2 ความยาวของ
เสาเข็มของตัวอย่างมีความยาวทั้งสิ้น 265 มิลลิเมตร (อ้างอิงขนาดความยาวจริงที่
10.6 เมตร) ลักษณะของการทดสอบได้มีการใส่แรงในแนวแกนให้กลับเสาเข็มเสมือน
ดังเช่นพฤติกรรมจริง The plate spring length of the superstructure คลื่นแรง
แผ่นดินไหว และค่าสูงสุด (ดังตารางที่ 1) ตัวอย่างของชั้นดินได้ถูกเตรียมโดยวิธีการ
สร้างโพรงอากาศด้วยการใช้สารซิลิก้าจาก Toyoura แบบแห้ง และเพื่อให้ดินมีสภาพ
อิ่มตัวก็ได้มีการใช้สารละลาย Metolose (เซลลูโลสที่มีน้าไร้ประจุเป็นตัวทาละลาย)หลังจากนั้นจึงทาการประเมินหาความสามารถในการรับแรงวิกฤตของพฤติกรรม
การโก่งเดาะแบบดัดของเสาเข็มท่อเหล็กซึ่งได้มี การใช้อัตราส่วนความชะลูดเทียบเท่า
แบบปรับค่าเข้ามาประกอบ ด้วยการใช้กราฟการโก่งเดาะ (ดังรูปที่ 4) อันได้จากการ

15วิเคราะห์การเสียรูปขนาดใหญ่ของวัสดุแบบอิลาสติก-พลาสติกโดยวิธี finite elementควบคู่ไปกับการทดสอบการใส่แรงเข้าสู่ศูนย์กลางดังที่ได้นาเสนอข้างต้น นอกเหนือจาก
นั้นแล้วในการประเมินหาความสามารถในการรับแรงสูงสุดข้างต้นก็ได้มีการวิเคราะห์
แบบจาลองคอมพิว เตอร์ ข องเสาเข็ ม ท่อ เหล็ก เดี่ ยวๆ และเสาเข็ม ท่ อ เหล็ ก ที่ติ ด ตั้ งร่วมกับโครงสร้างส่วนบน เข้ามาประกอบผลการทดสอบตัวอย่างที่มีการใส่แรงเข้าสู่
ศูนย์กลางด้วย
โดยจากการวิ เ คราะห์ แ ละการประเมิ น ที่ ไ ด้ ก ล่ า วถึ ง ทั้ ง หมดในครั้ ง ต้ น พบว่ าเส้นกราฟหน่วยแรงดัดที่พิจารณาอัตราส่วนความชะลูดเทียบเท่าแบบปรับค่าสามารถ
นามาใช้เป็นขีดจากัดล่าง (lower limit) ในการประเมินความสามารถในการรับการโก่ง
เดาะแบบไดนามิค
นอกจากนี้ดังแสดงในรูปที่ 5 ยังได้มีการประเมินหาความสามารถในการรับแรง
สูงสุดของเสาเข็มท่อเหล็กที่ติดตั้งในชั้นดินที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดปรากฏการณ์ทราย
เหลวซึ่งได้รับทั้งแรงในแนวราบและแรงอัดควบคู่กันไปด้วย แกนในแนวตั้งแสดงให้เห็น
ถึงอัตราส่วนแรงอัดสูงสุดต่อความสามารถในการรับแรงอัดของการโก่งเดาะแบตอีลา
สติก-พลาสติกที่ได้จากกราฟหน่วยแรงโก่งเดาะในรูปที่ 4 ในขณะที่แกนในแนวนอน
แสดงอัตราส่ วนของโมเมนต์ดัดสูงสุ ดต่อความสามารถในการรับโมเมนต์ดัดสูงสุด ที่ระดับพลาสติก
กราฟที่แสดงดังรูปแสดงให้เห็นถึงปฏิสัมพันธ์ของโมเมนต์และแรงในแนวแกน ซึ่งเป็ น ค่ า ที่ ย อมให้ ใ ช้ ไ ด้ ใ นการออกแบบตามคู่ มื อ ที่ ป รากฏในประเทศญี่ ปุ่ น โดยความสามารถในการรับน้าหนักสูงสุดจะหาได้จากผลการวิจัยในปัจจุบัน สัญลักษณ์ +แสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์ที่ได้จากการวิเคราะห์ด้วยแบบจาลองคอมพิวเตอร์ของเสาเข็ม
ท่อเดี่ยว และในอีกเส้นกราฟเป็นผลการทดสอบด้วยแรงเข้าสู่ศู นย์กลาง โดยเป็นการ
พิจารณาค่า ผลตอบสนองประวัติเวลาของเสาเข็มจนกระทั่งเกิดการวิบัติโดยพิจารณา
จากแนวทางการออกแบบและผลการทดสอบที่ได้รับ ทั้งนี้เส้นครับสีเขียวเป็นค่าแรงใน
แนวแกนและโมเมนต์ดัดในกรณีที่พบว่าค่าความเครียดที่เพิ่มขึ้นมีค่าเพิ่มขึ้นสูงถึงระดับ
ความเครียดจากการดัดสูงสุดซึ่งวัดได้จากเกจวัดค่าความเครียดที่ติดอยู่ที่หัวเสาเข็ม
ในขณะที่ เส้น สีแดงเป็นค่าแรงในแนวแกนและค่า โมเมนต์ ดัด ของก็รณี ที่ได้ จากการ
คานวนค่าความเครียดจากการดัดตัวสูงสุด (อ้างอิงรูปที่ 5)ความสามารถในการรับน้าหนักในกรณีที่ความเครียดที่เพิ่มขึ้นจากการดัดตัวสูงสุด
(เส้นสีเขียว) นั้นพบว่าจะอยู่ภายในแนวเส้นปฏิสัมพันธ์ระหว่างค่าโมเมนต์และแรงใน
แนวแกนที่ยอมให้ใช้ในการออกแบบ รักพบว่าความสามารถในการรับน้าหนักสูงสุดใน
กรณีที่ความเครียดที่เพิ่มขึ้นจากการดัดตัวสูงสุด (เส้นแดง) พบว่าจะอยู่ภายในแนวเส้น
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างค่าโมเมนต์และแรงในแนวแกนสูงสุดที่ได้จากผลงานวิจัยทดสอบ
หรืออาจสรุปในท้ายที่สุดได้ว่า ความสามารถในการรับน้าหนักของเสาเข็มท่อเหล็กที่ใช้
ในการออกแบบ และความสามารถในการรับน้าหนักสูงสุดนั้น สามารถที่จะประเมินได้
โดยใช้กราฟปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเมนต์และแรงในแนวแกนที่ใช้ในการออกแบบ
รูปที่ 4 ความสามารถในการต้านทานการโก่งเดาะแบบไดนามิกและเส้นกราฟแสดง
หน่วยแรงการโก่งเดาะ
รูปที่ 5 การประเมินแรงในแนวแกนและโมเมนต์ดัดของเสาเข็มโดยการใช้เส้นกราฟปฎิ
สัมพันธ์ระหว่างโมเมนต์ดัดแรงในแนวแกน และเส้นกราฟความแข็งแรงสูงสุด

16

Yoshihiro Kimura: After finishing the doctor’s course at the Tokyo Institute of Technology in 1995, he served as professor at the Nagasaki
University and the Tohoku University. He assumed his current position as Professor, Tohoku University (New Industry Creation Hatchery Center) in 2012. Among his recent awarding are Paper Awardsof JSSC (Japanese Society of Steel Construction) 2009, 2014, Best
Paper Award and Keynote Paper Award of GEOMATE 2012, 2016 and
The Prize of AIJ (Architectural Institute of Japan) 2017.

Fig. 2 Specimen and Instrumentation

Fig. 1 Concept for Flexural Buckling of Steel Pile in Liquefied Soil
Inertial force

Dead load

Steel piles are believed to be able to sustain strong
lateral and compressive forces and to feature that no
pile experiences ﬂexural buckling because of soil
resistance against lateral deformation of piles.
Design codes have no prescription for
limitations of piles’ slenderness ratio.
The horizontal stiffness of the grounddecreases drastically when liquefaction occurs
during an earthquake.
Moreover, slender steel piles beneathbuildings experience high axial compression
forces caused by the overturning moment of
the superstructure, which are generated by theinertial force of the building.

Force couple due tooverturning moment
Horizontal force due
to inertia force
Liqueﬁed
soil

Soil reaction

Flexural buckling of piles may occur.

Strain gauge
Accelerometer
Water pressuregaugeSuperstructure
Bending plate
Pile cap

Laminar box

Piles A, C
Piles B, D
Unit: mm(a) Side
Laminar box Superstructure
Pile C

Pile D

Pile A

Pile B(b) Top

Table 1 Specimen Parameters
Specimen Initial axial force, Plate length
N0 (kN) (N0 /Ny)h (mm)
Case1-1
Case1-2
Case1-3
Case1-435
1275(0.33)

55
70

Case1-5
Case1-6856(0.33)

Case1-9Input wave

30

Maximum input
wave (m/s2)
4.5

60
30
60

Coastal wave

3.0

4.5
35

Case1-7
Case1-8

Relative density
Dr (%)

1275(0.49)

45
35

Case1-10

3.0

30

45

Urayasu wave

6.0

Coastal wave

3.0

Possible to work thecentrifugal force(40~60 g) by rotating
the arm
Shear soil tank
Photo 1 Centrifugal loading apparatus

h=35 mm
Dr=30%

h=35 mm
Dr=60%

h=70 mm
Dr=30%

Case 1-1

Case 1-2

Case 1-4

Photo 2 Bending deformation of piles17Fig. 3 Response Time History of Case 1-1
Soil liquefaction(a) Superstructure acceleration
Soil liquefaction

Water pressuregauges(b) Excess pore water pressure ratio
Soil liquefaction
Reversed axial force
307 kN

Maximumcompressiveforce(c) Pile's axial force
Soil liquefaction

Maximum bending
increment strain
Maximum bendingstrain(d) Bending strain of piles

Fig. 4 Dynamic Buckling Strength and Buckling Stress Curves
Nc/Ny

Design Standard for
Steel Structures in Japan4)

1
0.8
0.6

Limit State Design Standard for
Steel Structures in Japan5)

0.4

Static analyses results

Numerical analysis
Piles with
Experiment
Piles
superstructures
No soil

0.2
0

Soil
0

0.5

1

1.5
λc

18

Fig. 5 Estimation of Axial Force and Bending Moment of Piles Using
M-N Interaction Curves and Ultimate Strength Curves

Nc/Ny

Maximum bending increment strain
Maximum bending strain

1

0.8

Ultimate strengthof Steel Piles in Ref. 6)

0.6

0.4
Limit State Design Standard
for Steel Structures in Japan5)0.2

0Recommendation for Designof Building Foundation7)
Static analyses results
0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

M/Np

19

 การศึกษาพฤติกรรมของดินรอบเสาเข็มที่มีลักษณะเหมือนสปริง

(หน้า 13~15)

การศึกษาวิธีการประเมินหน่วยแรงที่เกิดขึ้นกับเสาเข็มในช่วงการ
เกิดแผ่นดินไหว
- การพัฒนาวิธีการค้านวนออกแบบแบบทุติยภูมิส้าหรับฐานราก
เสาเข็มท่อเหล็ก -ในการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างแรงและการเสียรูปของสปริงจาลองที่กล่าวถึงซึ่ง
เป็น คุณสมบัติ เชิ งพฤติกรรมของดินที่ อยู่โ ดยรอบเสาเข็ มนี้ ได้มี การนาวิธีที่ เรียกว่ า
Kishida-Nakaiเข้ามาใช้ในการศึกษา โดยสาหรับวิธีการศึกษานี้นั้น ได้มีการ
ประเมินความแข็งแรงของพื้นดินที่อยู่รอบเสาเข็มด้วยการประยุกต์ใช้ Francis groundspring โดยค่าโมดุลัสการเสียรูปได้ถูกกาหนดมาเป็นค่าตั้งต้น และได้มีการคานวณ
ค่าแรงปฏิกิริยาสูงสุดของดิน หรือ Pmax ด้วยสมการที่เรียกว่า "wedge formula"โดย Katsuichirou Hijikataอาจารย์มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Shibauraสาหรับการคานวณโดยวิธี Kishida-Nakai นั้น ได้มีการนาผลการตรวจวัดคลื่นอิลา
สติกจากวิธีการที่เรียกว่า PS logging เข้ามาใช้ในการคานวณหาพฤติกรรมของชั้นดิน
แบบไดนามิคได้อย่างแม่นยา และคานวณหาค่าโมดุลัสการเสียรูปของดินสาหรับการ
พิจารณา Francis ground spring (อ้างอิง Design Standards of Railway
Structures and Commentaries - Foundation Structures) โดยเป้าหมายของการศึกษา
ในงานก่อสร้างสิ่งปลูกสร้างสาหรับอุตสาหกรรมพลังงานและสิ่งปลูกสร้างอื่นที่มี
ความสาคัญใกล้เคียงกัน ได้มีการนาเสาเข็มท่อเหล็กเข้ามาใช้เพิ่มมากยิ่งขึ้นเนื่องจากมี
ความแข็งแกร่งสูงและให้ความสามารถในการรับน้าหนักที่ดี โดยสาหรับการออกแบบ
เสาเข็มเพื่อรองรับสิ่งปลูกสร้างที่สาคัญเหล่านี้ให้ต้านทานต่อแผ่นดินไหวได้นั้น มีความ
จาเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจสอบความปลอดภัยในการใช้งานเพื่อต้านทานแผ่นดินไหว
ทั้งสองระดับคือ (1) แผ่นดินไหวที่มีความรุนแรงในระดับที่มีโอกาสเกิดได้หนึ่งถึงสอง
ครั้งตลอดอายุการใช้งานของสิ่งปลูกสร้าง และ (2) แผ่นดินไหวขั้นรุนแรงที่มีโอกาส
เกิดขึ้นได้ยาก และสาหรับการตรวจสอบความปลอดภัยของสิ่งปลูกสร้างเพื่อต้านทาน
แผ่นดินไหวระดับที่สองมีความจาเป็นต้องพิจารณาความแข็งแรงที่ขีดจากัดสูงสุด จึงมี
ความจาเป็นที่จะต้องทาการประเมินพฤติกรรมในช่วง nonlinear ที่เกิดขึ้นจากการเสีย
รูปขนาดใหญ่ของทั้งพื้นดินและเสาเข็ม แต่อย่างไรก็ดี ณ ปัจจุบันนี้ยังอาจกล่าวได้ว่า
วิธีการที่ ใช้ในการประเมินยัง ไม่ได้รั บการพัฒ นาจนสมบูรณ์ การศึก ษาในครั้งนี้จึง มีเป้าหมายในการพัฒนาวิธีการในการประเมินหน่วยแรงที่เกิดขึ้นกับเสาเข็มระหว่างการ
เกิดแผ่นดินไหวตลอดจนผลตอบสนองของโครงสร้างจากแผ่นดินไหวด้วยวิธี seismic
response analysis“ค่าโมดุลัสการเสียรูปของดินที่มีค่าประมาณ E50 (ค่าความแข็งแรงที่ตาแหน่ง
50% ของหน่วยแรงสูงสุด) มี่ค่าเท่ากับ 0.1 * โมดุลัสการเสียรูปที่ได้จาก PS
logging”หากพิจารณากลุ่มเสาเข็ม เป็นที่เข้าใจกันดีว่าความแข็งแรงของเสาเข็มจะลดลงอัน
เนื่ อ งมาจากผลกระทบที่ เ กิ ด ขึ้ น ระหว่ า งเสาเข็ ม ด้ ว ยกั น เอง หรื อ เรี ย กว่ า เป็ นปรากฏการณ์เสาเข็มกลุ่ม โดยผลกระทบที่เกิดขึ้นสามารถประเมินได้โดยการใช้สมการ
สัมประสิทธิ์เสาเข็มกลุ่ม ซึ่งหาได้จาก (1) การใช้สมการประมาณ ซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้ใน
การศึกษาวิจัยในครั้งนี้ และ (2) การใช้สมการที่แทนค่าสัมประสิทธิ์เสาเข็มกลุ่มซึ่งได้
จากการวิเคราะห์แบบ nonlinear สามมิติซึ่งดาเนินการกับเสาเข็มกลุ่มที่หน้างาน
ก่อสร้างจริง โดยสาหรับสมการนี้ N แสดงถึงจานวนเสาเข็ม B แสดงถึงเส้นผ่าน
ศูนย์กลางของเสาเข็ม และ S แสดงถึงระยะห่างระหว่างเสาเข็ม

องค์ประกอบของแบบจ้าลองที่น้ามาใช้ในการวิเคราะห์ แนวทางการวิเคราะห์ด้วยวิธี seismic response analysis……….... (1)รู ป ที่ 1 แสดงแนวทางการวิ เ คราะห์ ส าหรั บการศึ ก ษาในโครงการนี้ ด้ ว ยวิ ธี
seismic response analysis ส าหรั บ กลุ่ ม เสาเข็ ม หรื อ เรี ย กกั น ว่ า วิ ธี
EENA-Multi-PILE วิธีการนี้ได้มีการประยุกต์ใช้แบบจาลองซึ่งสามารถที่จะประเมินผล
กระทบที่เกิดร่วมกันระหว่างพื้นดิน เสาเข็มกลุ่ม และโครงสร้างโดยรวมได้ โดยสาหรับ
เสาเข็มกลุ่มจะเป็นการจาลองเสาเข็มแต่ละต้นในลักษณะที่เป็น beam element ซึ่งมี
สปริงในแนวราบที่สะท้อนแรงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นอันเนื่องมาจากดินที่อยู่โดยรอบเสาเข็ม

e = 1/NB/S＋0.2 (e≤1.0) ……….... (2)รูปที่ 2 แสดงตัวอย่า งของการเปรียบเทียบค่าสัมประสิทธิ์เ สาเข็มกลุ่มที่ได้จาก
สมการ (2) และได้จากผลการวิเคราะห์แบบ nonlinear สามมิติในกรณีที่ค่า S/B =2.5 จากรูปจะพบว่าค่าสัมประสิทธิ์เสาเข็มกลุ่มที่ได้จากสมการ (2) มีลักษณะที่ซ้อนทับ
สอดคล้องกับผลการศึกษาวิจัยที่ปรากฏ

สปริงที่อยู่ในแนวราบในแบบจาลองนี้ใช้ในการประเมินผลกระทบต่อพื้นดินใน
สภาพที่เป็น nonlinear อันเกิดจากการเสียรูปขนาดใหญ่ของเสาเข็มได้ การสั่นของ
พื้นดินที่ความลึกตาแหน่งต่างๆ จะถูกคานวณขึ้น และผลตอบสนองของเสาเข็มก็จะ
สามารถคานวณได้จากค่าการสั่นของพื้นดินที่คานวณไว้นี้ โดยสาหรับพฤติกรรมของ
เสาเข็มกลุ่มจะมีผลที่เกิดขึ้นไปมาระหว่างเสาเข็มและพื้นดิน อันมีผลทาให้หน่วยแรงที่
เกิดขึ้นกับเสาเข็มต้นที่อยู่ด้านใน (ด้านหลัง) มีค่ามากกว่าหน่วยแรงที่เกิดขึ้นกับเสาเข็ม
ต้นที่อยู่ด้านหน้า พิจารณาอ้างอิงจากแนวการสั่นไหวของพื้นดิน

นอกจากนี้ยังพบว่าความแตกต่างของค่าแรงปฏิกิริยาของดินสูงสุด หรือ Pmaxขึ้นกับตาแหน่งของเสาเข็ม ซึ่งหากพิจารณาเสาเข็มกลุ่มที่มีการจัดวางเสาเข็มให้ห่างกัน
และเรียงตัวกันแบบจัตุรสั โดยอ้างอิงผลการวิเคราะห์เสาเข็มกลุ่มแบบ nonlinear สามมิติ ก็สามารถใช้สมการที่ (3) ในการคานวณได้โดยค่า h แสดงถึงแรงปฏิกิริยามาตรฐาน
ซึ่งหากพิจารณาวิธีการประเมินดังกล่าวข้างต้นจะพบว่าจะสามารถประเมินหาค่าความ
แตกต่างของของ Pmax ของเสาเข็มที่อยู่ด้านหลังตามแนวทิศทางการสั่นและของ
Pmax ของเสาเข็มที่อยู่ด้านหน้า

และส าหรั บการวิ เ คราะห์ ด้ ว ยวิ ธี ที่ เ รี ยกว่ า EENA-Multi-PILE นั้ น จะมี ก ารพิจารณาหน่วยแรงที่เกิดขึ้นกับเสาเข็มที่แตกต่างกันตามตาแหน่งของเสาเข็มแต่ละต้น
ด้วยการใส่สปริงในแบบจาลอง ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันตามเสาเข็มแต่ละต้น

รูปที่ 3 แสดงตัวอย่างการประเมินค่า h20ผลตอบสนองต่อโครงสร้างได้อย่างเหมาะสม โดยในอนาคตคณะผู้วิจัยมีแผนการที่จะ
ดาเนินการศึกษาในรายละเอียดที่เพิ่มมากยิ่งขึ้นเพื่อนามาใช้ในการปรับปรุงมาตรฐานที่
เกี่ยวข้องต่อไป

……….... (3) พฤติกรรมแบบจ้าลองสปริงของดินรอบเสาเข็ม

รูปที่ 5 หน่วยแรงที่เกิดขึ้นกับเสาเข็มซึ่งประเมินด้วยวิธี EENA-Multi-PILEจากข้อมูลในข้างต้นแบบจาลองสปริงของดินรอบเสาเข็มนาเสนอไว้ในรูปที่ 4 และการประเมินขึ้นกับเงื่อนไขต่างๆ ดังนี้: เส้นกราฟของเสาเข็มต้นเดี่ยวสามารถหาได้จากวิธีการคานวน Kishida-Nakaiโดยพิจารณาปรับค่าลักษณะกลุ่มเสาเข็มด้วย ξ และ h ค่าโมดุลัสการเสียรูปสาหรับ Francis ground spring ใช่ค่า 0.1´EPS ซึ่งหา
ได้จาก PS logging
 ปรับค่าความแข็งแรงของแบบจาลองสปริงของดินสาหรับกลุ่มเสาเข็มให้ลดลง
ด้วยการใช้สมการ ξ = (1/NB/S＋0.2)4/3
 ตาแหน่งของเสาเข็มในกลุ่มเสาเข็มที่แตกต่างกันส่งผลให้ค่ า Pmax แตกต่างกั น โดยการพิ จ ารณาจากสมการประเมิ น ค่ า h ส าหรั บ กลุ่ ม เสาเข็ ม ที่เหมือนกัน ค่า Pmax จะมีค่าแตกต่างกันตามทิศทางของการเคลื่อนที่ของ
คลื่นแผ่นดินไหว: ค่าที่เกิดกับเสาเข็มที่อยู่ด้านใน (h+) และเสาเข็มที่อ ยู่ด้านหน้า (h-)รูปที่ 1 แนวทางการวิเคราะห์โดยวิธี EENA-Multi-PILEรูปที่ 2 สมการที่ใช้ประเมินสัมประสิทธิ์เสาเข็มกลุ่ม (S/B = 2.5)
รูปที่ 3 การเปรียบเทียบค่าสัมประสิทธิ์มาตรฐาน h ที่ได้จากสมการคานวณ และจาก
ผลการวิเคราะห์สามมิติ
รูปที่ 4 เส้นกราฟที่พิจารณาผลกระทบของเสาเข็มกลุ่ม

ผลการวิเคราะห์ด้วยวิธี EENA-Multi-PILEการวิ เ คราะห์ ผ ลตอบสนองจากแผ่ น ดิ น ไหวของอาคารหรื อ สิ่ ง ปลู ก สร้ า งในอุตสาหกรรมพลังงานที่ก่อสร้างด้วยโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กซึ่งมีความสูง 8 เมตรอาคารแห่งนี้ตั้งอยู่บนฐานรากที่ทาจากเสาเข็มท่อเหล็กจานวน 25 ต้นเส้นผ่าศูนย์กลาง
600 มิลลิเมตร จัดวางเรียงตัวเป็นจัตุรัส โดยมีอัตราส่วน S/B = 3.3 ชั้นดินมีลักษณะ
เป็นเป็นทราย โดยฉันที่อยู่ติดผิวดินหนา 22 เมตรและมีค่า Vs ราว 200 เมตรต่อวินาที
และอีกชั้นเป็นชั้นดินแข็งที่รองรับเสาเข็ม
โดยส าหรั บ แรงที่ เ กิ ด จากการสั่ น ไหวของพื้ น ดิ น นั้ น ได้ มี ก ารน าคลื่ น
Ofunato-bochi-S ที่เกิดขึ้นในช่วงการเกิดแผ่นดินไหว Miyagiken-Oki (1978.6.12)
ซึ่งสารวจโดยสถาบันวิจัยท่าเรือและท่าอากาศยาน: หน่วยศึกษาแผ่นดินไหวขั้นรุนแรงที่
กระทากับท่าเรือ/พื้นที่แนวชายฝั่ง
รูปที่ 5 แสดงแรงเฉือนสูงสุดและโมเมนต์สูงสุดตามลาดับสาหรับเสาเข็มต้นกลาง
และต้นมุม โดยหากพิจารณาจากรูปจะสามารถยืนยันได้ว่าค่า Moment แตกต่างไป
ตามตาแหน่งของเสาเข็ม

การประเมินหน่วยแรงของเสาเข็มที่เหมาะสมด้วยวิธี EENA-Multi-PILEจากการศึ ก ษาในครั้ ง นี้ ค ณะผู้ วิ จั ย ได้ พั ฒ นาวิ ธี ก ารค านวณผลตอบสนองจาก
แผ่นดินไหว หรือ EENA-Multi-PILE สาหรับฐานรากเสาเข็มกลุ่มวิ ธี ก ารนี้ ส ามารถน ามาใช้ ใ นการประเมิ น หน่ ว ยแรงที่ เ กิ ด ขึ้ น กั บ เสาเข็ ม และ

21

Katsuichirou Hijikata: He graduated from the
Department of Architecture of Graduate School ofEngineering, The University of Tokyo in 1981, andin 1991 received a doctor’s degree (engineering)from The University of Tokyo. He assumed his
current position as professor at the Department ofArchitecture and Building Engineering, Shibaura
Institute of Technology in 2013.

Fig. 1 Outline of EENA-Multi-PILE (Seismic Response Analysis Method)

Structure

Base matHorizontal
soil spring

Input motion
Pile

Fig. 2 Evaluation Formula for Pile Group Coefficient (S/B=2.5)
1.2e

S/B=2.5

3-D nonlinear analysis
× Sandy soil
◯ Clay soil
△ Intermediate soil

1
0.8

The proposed formula

0.6
0.4
0.2
0

1/N0.5

0

20

40

60

80

100 N

22

Fig. 3 Comparison of Standardized Coefficient η between Proposed
Evaluation Formula and 3-D Analysis

Standardized coefﬁcient ηη
1.2

3‐D nonlinear analysis:

S/B2.5

S/B4.0S/B6.0The current study:

S/B2.5

S/B4.0S/B6.0Vibration direction

1.0
0.8
Aft pile

0.6
0.4

Anterior pile

0.2
0.0

0

1

2

3
Pile position

4

5

6

Fig. 4 Skeleton Curve Considering Group Effects of PilesP
K０: Francis (0.1 EPS)
Pmax: Wedge formula

Skeleton curve of a single pile
K０

Pmax
Pmax＋
K０

η+

Pmax－

0

η−

Skeleton curve of a group pile

Pmax

23

δ

Fig. 5 Stress of Piles Evaluated Using EENA-Multi-PILE
0

10

20

tonf
30

0

0.00

0.00

−5.00

−5.00

−10.00−10.00−15.00−15.002040Corner pile
Center pile−20.00−20.00
Shear force−25.00m

Moment−25.00m

24

tonf×m60

(หน้า 16~18)

คาว่า "การสร้างภูมิคุ้มกันจากภัยพิบัติ (disaster resilience)" ได้ถูกแปลความโดย
รัฐบาลญี่ปุ่น ไปเป็น “Building National Resilience" ซึ่งอาจจะไม่เหมาะสมนัก โดยคาว่า การสร้างภูมิคุ้มกันจากภัยพิบัตินี้มีทั้งสิ้น 8 ความหมาย และมีบริบทโดยรอบที่
ค่อนข้างกว้างซึ่งรวมถึงการปรับปรุงระบบโครงสร้างสาธารณูปโภคในพื้นที่ที่มีความ
เสี่ ย งต่ อ ภั ย พิ บั ติ รู ป ที่ 2 แสดงให้ เ ห็ น ถึ ง องค์ ป ระกอบทั้ ง แปดส่ ว นที่ ค รอบคลุ มความหมายดังกล่าว

หัวข้อพิเศษ

การพัฒนาปรับปรุงโครงสร้างสาธารณูปโภคในบริเวณที่มีความ
เสี่ยงต่อการเกิดภัยพิบัติ
- การเพิ่ ม ขี ด ความสามารถภายในช่ ว งการเกิ ด ภั ย พิ บั ติ แ ละบทเรียนที่ได้รับจากแผ่นดินไหว Kumamoto ในปี 2016 -ทั้งนี้สิ่งที่สาคัญคือแนวทางการดาเนินการเพื่อทาให้องค์ประกอบทั้ง 8 ส่วนมีความ
ครบถ้วนสมบูรณ์ ซึ่งหากองค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่ง สามารถถูกจัดการให้เป็นไป
ตามเกณฑ์ ที่ ก าหนดได้ ก็ จ ะกล่ า วได้ ว่ า การสร้ า งภู มิ คุ้ม กั น จากภั ยพิบั ติ นั้ น มี ความสมบูรณ์บางส่วน แต่หากองค์ประกอบทั้ง 8 ส่วนสามารถถูกจัดการให้เป็นไปตามเกณฑ์
ที่กาหนดได้ ก็จะกล่าวได้ว่าการสร้างภูมิคุ้มกันจากภัยพิบัตินั้นมีความครบถ้วนบริบู รณ์โดยในการประเมินคุณค่าที่ได้รับจะดาเนินการในรูปของ สัดส่วนระหว่างคุณประโยชน์
ที่ได้รับต่อค่าใช้จ่ายที่ต้องเสียไปในการลงทุนด้านโครงสร้างพื้นฐาน ซึ่งมีความจาเป็นที่
จะต้องประเมินประโยชน์ของโครงสร้างพื้นฐานในมิติอื่นๆ ทั้ง 8 มิติด้วย

โดย Yoshiaki Kawataผู้อานวยการศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์ความปลอดภัยแก่สังคม มหาวิทยาลัย Kansaiสถานภาพของระบบโครงสร้ า งสาธารณู ป โภคที่ เ กิ ด ความเสี ย หายอั นเนื่องมาจากแผ่นดินไหว Kumamoto ล่าสุด
เมื่อเกิดภัยพิบัติขึ้นมาตรการสาคัญที่สุดคือการฟื้นฟูและการก่อสร้างแก้ไขสิ่งปลูก
สร้างที่ได้รับความเสียหายไม่สามารถกลับนามาใช้ใหม่ได้อย่างปลอดภัย รูปที่ 1 แสดงให้เห็นภาพของระบบโครงสร้างสาธารณูปโภคขั้นพื้นฐานที่มีความจาเป็นอย่างยิ่งต่อ
ชีวิตของผู้คนในสังคมเช่นโครงสร้างเพื่อการสื่อสาร การขนส่ง การให้บริการสาธารณะ
และการเงิน

นอกเหนือจากนั้นแล้วมีความจาเป็นที่จะต้องให้ความตระหนักว่าประเทศญี่ปุ่นนั้น
ได้ก้าวเข้าสู่บริบทใหม่ของการสร้างภูมิคุ้มกันจากภัยพิบัติ ในส่วนของภัยพิบัติจากพายุ
ฝนและน้าท่วม ลักษณะของพายุไต้ฝุ่นและพายุฝนได้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด
อันเนื่องมาจากภาวะโลกร้อน ลักษณะหรือรูปแบบของการเกิดแผ่นดินไหวก็มีความ
เปลี่ยนแปลงเช่นเดียวกัน

สาหรับแผ่นดินไหว Kumamoto ที่เกิดขึ้นล่าสุดที่เกิดขึ้นในเดือนมีนาคม 2016หลายภาคส่ ว นได้ แสดงความเป็น กั งวลเกี่ ยวกั บระบบการขนส่ง โดยอ้า งอิง ถึ งจากมาตรการเยียวยาให้กับผู้ประสบภัยอันเนื่องจากแผ่นดินไหว Great East Japan ในเดื อนมีน าคมปี 2011 ในคราวนี้ รัฐ บาลญี่ปุ่นได้ข ยายความช่ วยเหลือ โดยการมอบ
อาหารจานวน 2.62 ล้านชุดไปยังเมือง Tosu จังหวัด Saga ซึ่งอยู่ถัดจากจังหวัด
Kumamoto ซึ่งจากแผนการที่เตรียมไว้นั้นอาหารและของยังชีพเหล่านี้จะต้องถูก
ส่งออกไปจากเมือง Tosu ไปยังสถานที่อพยพราว 855 แห่งในจังหวัด Kumamotoด้ ว ยวิ ธี ก ารขนส่ ง ปกติ ท างถนน แต่ อ ย่ า งไรก็ ดี แ ผนการดั ง กล่ า วก็ ไ ม่ ร าบรื่ น อั นเนื่องมาจากผลกระทบที่เกิดขึ้นจากการจราจรที่ติดขัดบนท้องถนน

ถึงแม้ว่าความเปลี่ยนแปลงที่กล่าวถึงนี้ จะยังไม่มีความสัมพันธ์กับเวลา แต่ยัง มีปั จ จั ย หลายประการที่ ยั ง ไม่ ชั ด เจนนั ก ถึ ง ปรากฏการณ์ ก ารเกิ ด แผ่ น ดิ น ไหวที่
เปลี่ยนแปลงไปจากเดิม ซึ่งในทุกครั้งที่มีการเกิดแผ่นดินไหวขึ้นก็ มักจะมีข้อเท็จจริง
ใหม่ๆ เกิดขึ้นตามมาด้วย ตัวอย่างเช่นในกรณีการเกิดแผ่นดินไหว Kumamoto ได้พบว่ามีการเกิดอาฟเตอร์ช็อกที่มีความรุนแรงในระดับ 1+ ตามเกณฑ์วัดความรุนแรง
ของประเทศญี่ปุ่นโดยเกิดขึ้นถึงราว 4,200 ครั้ง ตลอดปีที่เกิดการสั่นไหวรุนแรงที่สุด ที่ได้เกิดขึ้นในวันที่ 16 เมษายน 2016 ซึ่งสาเหตุว่าทาไมถึงมีการสั่นจานวนครัง้ มากขนาด
นั้นก็ยังไม่อาจจะทราบได้ และก็เชื่อได้ว่าจะมีเหตุการณ์แผ่นดินไหวครั้งต่อๆ ไปที่มี
เรื่องราวใหม่ๆ เกิดขึ้นตามมา

สาเหตุสาคัญที่สุดที่ส่งผลให้เกิดเหตุการณ์ดังกล่าว เกิดขึ้นจากทางด่วนที่เชื่อมต่อ
จากพื้นที่ทางทิศเหนือไปยังทิศใต้ และอุโมงค์ที่เชื่อมต่อจากพื้นที่ทางทิศตะวันออกไป
ยังทิศตะวันตกนั้นได้รับความเสียหายอย่างรุนแรงจนส่งผลให้เกิดการปิดการจราจรใน
บางพื้นที่ โครงข่ายทางหลวงบาง. ถูกตัดขาดสะพานบางแห่งได้รับความเสียหายอัน
เนื่องจากการพังถล่มของเชิงลาดบริเวณภูเขาไฟ Aso ซึ่งอยู่ในเขตจังหวัด Kumamoto(ดังภาพที่ 1) ปัจจัยดังกล่าวเป็นอุปสรรคสาคัญที่ส่งผลต่อมาตรการการบรรเทาสา
ธารณภัยอันเนื่องมาจากภัยพิบัติขั้นรุนแรงที่ได้เตรียมการเอาไว้

จากเหตุ ก ารณ์ ทั้ ง หมดที่ ก ล่ า วถึ ง ก็ มี คาถามว่ า เราควรจะปรั บ ปรุ ง โครงสร้ า งสาธารณูปโภคในบริเวณที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดภัยพิบัติอย่างไรให้มีประสิทธิภาพ
มาตรการต่างๆในการจัดการกับประเด็นที่กล่าวถึงได้แสดงในรูปที่ 3อันดับแรกในการสร้างภูมิคุ้มกันต่อภัยพิบัติที่อาจเกิดขึ้น มาตรการต่างๆ ในการ
ป้องกันความเสียหายต่อโครงสร้างสาธารณูปโภคอันเกิดจากภัยพิบัติ ควรจะต้องมีการ
ดาเนินการอย่างเคร่งครัด โดยเพื่อให้สามารถบรรลุถึงวัตถุประสงค์ดังกล่าว ก็ควรต้อง
ส่งเสริมหลักการของการสร้างภูมิคุ้มกันจากภัยพิบัติ ซึ่งเป็นสิ่งที่ได้เรียนรู้จากเหตุการณ์
แผ่นดินไหว Great East Japan Earthquake ในปี 2011นอกจากนี้ ในช่วงของเหตุการณ์แผ่นดินไหว การจราจรตามท้องถนนทั่วไป และระบบ GPS ที่ติดมากับรถจะยังสามารถใช้งานได้ แต่อย่างไรก็ตามภายหลังเหตุการณ์
แผ่นดินไหวการจราจรติดขัดมากกว่าทีค่ าดการณ์เอาไว้ ส่งผลให้รถบรรทุกทีบ่ รรทุกของ
ยังชีพที่เตรียมไว้นั้นไม่สามารถขนส่งตามกาหนดเวลาเนื่องจากสภาพการจราจรที่ติดขัด
บนท้องถนนที่ยาวนาน

หลักการของการสร้างภูมคิ ุ้มกันจากภัยพิบัตินั้นในท้ายที่สุดแล้วเป็นสิ่งที่เตรียมการ
ไว้เนื่องจากการเชื่อมโยงของมิติต่างๆ ในโลก เช่นทั้งกองทุนการเงินระหว่างประเทศ
และธนาคารโลกยินดีที่จะให้การสนับสนุนการพัฒนาเศรษฐกิจของประเทศที่กาลั งพัฒนาเพื่อสนับสนุนการสร้างภูมิคุ้มกัน จากภัยพิบัติ เหตุผลที่สาคัญคือ แม้ว่าระบบ
เศรษฐกิจจะพัฒนาขึ้นจากการสนับสนุนขององค์กรเหล่านี้แต่ปัญหาที่ยังไม่ได้รับการ
แก้ไขก็ยังซ่อนเร้นอยู่ กล่าวคืองบประมาณสนับสนุนจะไร้ซึ่งความหมายในที่สุดเมื่อเกิด
เหตุการณ์ภัยพิบัติขึ้น

รูปที่ 1 ระบบโครงสร้างสาธารณูปโภคประเภทต่างๆ
ภาพที่ 1 การระงับการให้บริการเส้นทางหลวงหมายเลข 57 และหมายเลข 325 และทางรถไฟ Hohi-honsen ในช่วงของการเกิดแผ่นดินไหว Kumamotoหลั ก ในการสร้ า งภู มิ คุ้ ม กั น และบรรเทาผลกระทบจากภั ย พิ บั ติ และการ
คาดการณ์ถึงเหตุการณ์ความเสียหายขั้นรุนแรงที่อาจเกิดขึ้น

25

ในการป้องกันปัญหาดังกล่าว ควรต้องให้ความสาคัญกับการพิจารณางบประมาณ
เพื่อลดผลกระทบจากภัยพิบัติตั้งแต่ขั้นตอนของการวางแผน ได้มีการนาเสนอในระดับ
นานาชาติว่างบประมาณลงทุน 1 ดอลล่าร์ในการป้องกันภัยพิบัติจะก่อให้เกิดประโยชน์
เป็นผลกาไรเป็นมูลค่า 6 ดอลล่าร์

เมื่อเกิดเหตุการณ์ภัยพิบัติขั้นรุนแรงขึ้น การฟื้นฟูสิ่งก่อสร้างเดิมและงานก่อสร้าง
ใหม่เพื่อทดแทนของเดิมที่เสียหายมีความจาเป็นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งในหลายกรณี
จะพบว่าทรัพยากรบุคคลและงบประมาณสนับสนุนมีไม่เพียงพอ แม้ว่าโอกาสในการเกิ ด ภั ยพิ บัติ ขั้ น รุ น แรงดั ง กล่ า วน่ า จะเกิ ด ขึ้ น อย่ า งหลี ก เลี่ ยงไม่ ได้ เพื่อ แก้ ไขปั ญ หาดังกล่าวนี้จึงมีความจาเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการแนะนามาตรการช่วยเหลือตัวเอง
มาตรการช่วยเหลือเพื่อน หรือการช่วยเหลือจากภาคอุตสาหกรรมอย่างสม่าเสมอ โดยพึงตระหนักไว้ว่าไม่ควรที่จะพึ่งการสนับสนุนหรือการช่วยเหลือจากภาครัฐแต่เพียง
อย่างเดียว

นอกเหนือ จากนั้ นแล้ วก็ มี ความจ าเป็ น ที่จ ะต้ อ งมี ก ารจั ดเสวนาโดยชัก ชวนผู้ ที่เกี่ยวข้องในการพัฒนาปรับปรุงระบบสาธารณูปโภค เพื่อหารือถึงเหตุการณ์ภัยพิบัติที่มี
โอกาสเกิดอย่างรุนแรงที่สุดรวมไปจนถึงการ ระงับหรือบรรเทาความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น
ได้ดังกล่าว ตัวอย่างเช่น การทาประกันภัย ซึ่งเพื่อให้บรรลุถึงเป้าหมายที่กล่าวถึงก็มี
ความจาเป็นที่จะต้องประเมินความเสี่ยงออกมาอย่างเป็นรูปธรรม

จากที่กล่าวมาแล้วในข้างต้น การสร้างภูมิคุ้มกันต่อภัยพิบัติเป็นแนวคิดที่อยู่บน
พื้นฐานว่า ภัยพิบัติจะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ โดยในท้ายที่สุดแล้วมีความจาเป็นที่
จะต้องประเมินความเสี่ยงต่อภัยพิบัติโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่เกิดภัยพิบัติอย่าง
ต่อเนื่องในอดีต นอกจากนี้แนวทางที่สาคัญอีกประการคือต้องขจัดปัญหาคอขวดทิก
ขัดขวางการติหานจัดการระบบโครงสร้างสาธารณูปโภคภายหลังจากการเกิดภัยพิบัติ

ในท้ายที่สุดนั้นมีความจาเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องประสานกับทุกภาคส่วนที่เกี่ยวข้อง
ในการแบ่งปันข้อมูลด้านความเสี่ยง ตลอดจนการประเมินระดับความเสี่ยงภายหลังจาก
การนามาตรการป้องกันภัยพิบัติเ ข้ามาใช้เพื่อให้เกิดความมั่นใจต่อการพัฒนาอย่างยัง
ยืนของชุมชนและสังคมต่อไป

ภาพที่ 4 ตัวอย่างของการเสริมกาลังให้กับทางด่วนในบริเวณพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อการ
เกิดภัยพิบัติ เช่นเขตพื้นที่ภูเขาไฟ และเขตพื้นที่เสี่ยงต่อภัยจากคลื่นยักษ์สึนามิ
ภาพที่ 5 แนวทางในการปรับปรุงระบบโครงสร้างสาธารณูปโภคบนสมมติฐานว่าเกิดภัย
พิบัติระดับชาติขั้นรุนแรง

รูปที่ 2 อะไรคือ "การสร้างภูมิคุ้มกันต่อภัยพิบัติ"รูปที่ 3 การให้คาปรึกษาก่อนการพัฒนาและปรับปรุงระบบสาธารณูปโภคในบริเวณ
พื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดภัยพิบัติ

หลักการที่จ้าเป็นส้าหรับการปรับปรุงระบบสาธารณูปโภคในบริเวณที่เกิดภัย
พิบัติต่อเนื่อง
มาตรการดังต่อไปนี้เป็นสิ่งจาเป็น สาหรับการคงสภาพการใช้งานของแนวเส้นทาง
ด่วนในบริเวณพื้นที่ภูเขาไฟหรือในบริเวณพื้นที่เสี่ยงต่อการได้รับผลกระทบจากคลื่นสึ
นามิเมื่อเกิดแผ่นดินไหวดังเช่นที่ได้เกิดขึ้นในช่วงเหตุการณ์แผ่นดินไหว Kumamoto: สมมุติฐ านที่เกี่ ยวกับระดับความรุนแรงจากภัยพิบัติ เช่นความเสี ยหายต่ อพื้นดินตามแนวเส้นทางที่มีโอกาสเกิดได้มาก การเปลี่ยนแปลงเส้นทางการขนส่งในกรณีที่เกิดความเสียหายคันรุนแรงขึ้น การเตรียมการในกรณีที่เกิดภัยพิบัติระดับปานกลางถึงเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น
การเพิ่มจุดเชื่อมต่อสถานีขนส่ง การแยกเส้นทางขาเข้าและขาออก การติดตั้ง
ถนนชั่วคราวในกรณีภัยพิบัติฉุกเฉิน การก่อสร้างถนนเส้นใหม่ที่มีช่องการจราจรหลายช่องเพื่อทดแทนเส้นทาง
หลวงที่มีอยู่เดิม พร้อมไปกับการบารุงรักษาและการจัดการถนนเส้นใหม่และ
เส้นที่มีอยู่เดิม โดยมีมาตรการรองรับที่สอดคล้องกัน
โดยสาหรับในบริเวณที่มีความเสี่ยงสูงต่อการเกิดภัยพิบัติ มาตรการทั้งหมดข้างต้น
เป็นสิ่งจาเป็นที่จะรักษาระดับการให้บริการและสมรรถนะในการขนส่งในบริเวณที่มี
การจราจรหนาแน่น (สาหรับรายละเอียดเพิ่มเติม อ้างถึงรูปที่ 4)รูปที่ 5 แสดงวิธีการปรับปรุงระบบสาธารณูปโภคพื้นฐานบนสมมติฐานที่ว่าภัย
พิบัติขั้นรุนแรงจะเกิดขึ้น ยกตัวอย่างเช่นในกรณีที่เกิดแผ่นดินไหวในบริเวณกรุงโตเกียว
และการเกิดแผ่นดินไหวขนาดยักษ์ร่องนันไค (Nankai Trough mega earthquake) ที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้ โดยหากภัยพิบัติดังกล่าวเกิดขึ้นก็เป็นที่ยอมรับกันว่า
กฎระเบียบข้อบังคับด้านการบรรเทาสาธารณภัยที่บังคับใช้มากว่า 70 ปีจะล้มเหลว
กฎระเบียบข้อบังคับที่กล่าวถึงนี้ได้ระบุถึงมาตรการที่รัฐบาลหรือเทศบาลท้องถิ่นจะ
นามาใช้กับคนที่พักอยู่ชั่วคราวในสถานที่หลบภั ยภายหลังจากการเกิดภัยพิบัติขนาด
ใหญ่ ซึ่งไม่ได้สนองตอบต่อบริบทที่มีความเป็นกังวลที่กล่าวถึงในบทความนี้

26

Yoshiaki Kawata: After finishing the doctor’scourse at the Graduate School of Engineering, Kyoto University in 1971, he became
Professor in 1993 and Director of Disaster
Prevention Research Institute in 2005, Kyoto
University. He assumed his current position
as Director of Research Center for Societal
Safety Science, Kansai University in 2012.

Fig. 1 Kinds of Social Infrastructure (once suffered from disasters,social functions come to a standstill.)
The following items are cited as social infrastructure:● Lifelines (critical infrastructure)
Electricity, gas, waterworks, sewage, garbage, fossil fuel, transport(expressway, ordinary road, railway and air route)● Communications
Communication (telephone, Internet), broadcasting, social network service● Logistics
Supply of food, water and daily necessities● Public service
Education, medical treatment, administration, crime prevention● Financial service
Electronic transactions

Photo: Geographical Information Authority of Japan

After earthquake

Before earthquake

Hohi-honsen
Railway

Hohi-honsen
RailwayAso
BridgeAso
BridgeNational Highway
Route 57
National Highway
Route 325

Photo 1 Suspension of traffic services at National Highway Routes 57 and 325 and Hohi-honsen
Railway during Kumamoto Earthquake

27

Fig. 2 What Is “Disaster
Resilience”?
“Disaster resilience” means not only
the disaster control that reduces
damages but an earlier recovery fromdisasters. The resilience relates to thefollowing eight specific terms.
Flexibility

Responsiveness

Adaptability

Redundancy

Innovation

Rapidity

Robustness

ResourcefulnessFig. 3 Prior Consultations Required for Promoting Social Infrastructure
Improvement in Disaster-prone Areas● In the disaster resilience conceived by assuming that disasters will occur,

disaster-preventive measures aiming to improve social infrastructure are
implemented right from the start of the planning stage (mainstreaming of disaster
reduction).

● Not only the worst damage scenario but also all the scenarios of damages thatare likely to occur are extracted to prepare specific damage images (scenario
writing).

● Examinations are made of how a risk can be avoided, mitigated or passed to,for example, insurance (quantification of risks).

● A roundtable conference is held with the participation of all stakeholders to sharerisk information and to guarantee the sustainable development of local
communities (identification of risks).

Fig. 4 Example of Expressway Reinforcement in Areas Vulnerable toDisasters such as Volcanic Area and Tsunami Attacking Area
The scale of ground damages and other disasters that are likely to occur isassumed.
When large-scale disasters occur, the transportation route is changed.
When medium- and small-scale disasters occur, transition section is provided.
To illustrate: increase of interchanges, passing separation of the in and out
bound lanes, advance installation of temporary roads on the assumption ofdisaster occurrenceInstead of expressways, ordinary roads with plural routes are newly constructedto substitute for expressways.
These newly-constructed roads and the ordinary roads with back-up functions
are maintained and managed in a compatible system.

28

Fig. 5 How to Improve Social Infrastructure on the Assumption of National
Crisis-scale Disasters
1 The spirit of the Disaster Relief Act established 70 years ago has failed, andwhen disasters occur, it is no longer the times in which all these disasters arerestored by the use of public assistance.

2 Even if restoration of great disasters are planned by the use of public assistance,

all of financial resources, human resources and information are entirely scarce.

3 However, national crisis-scale disasters will certainly occur in the near future.
4 Given such situations, a mechanism for applying self-help, mutual assistanceand industry assistance (enterprise cooperation) systems should be routinely
introduced in the improvement of social infrastructure.

5 Disaster resilience denotes a measure devised on the assumption of disasteroccurrence.

6 It is indispensable to evaluate disaster risks especially in areas frequently

attacked by disasters and vulnerable to disasters.

7 During disaster attacks, it is necessary to dispel the bottlenecks that lead tohindrance in management of social infrastructure facilities.

8 If these bottlenecks are to be dispelled, it is necessary to promote tie-ups andcoordination among related administrative organs, but at the current stage it isnearly impossible to promote them and further new financial resources areunavailable.

9 It is therefore inevitable that those who will benefit should, as a basic principle,

bear the expense to dispel the bottlenecks.

10 For expressways responsible for logistics in particular, it is inevitable to extend

an industry assistance (private enterprise cooperation), but the current toll
system is very political. To this end, a new benefit/cost concept is introduced.

11 The above can also be applied to the case of home delivery services in which

highways are utilized as a virtual warehouse (because the road of an area
equivalent to the size of a truck is occupied by a truck).

12 Further, because the delivery tax for light oil is cheaper than that for gasoline(a policy peculiar to Japan), truck transport becomes profitable in terms of cost.

13 An extremely high dependence (maldistribution) of logistics on highway transportoffers a great risk during disasters.

14 It is necessary to change the policy so that the logistics be appropriately shiftedto aviation, railway and shipping transport (uniform sharing of transport cost).
However, the current application condition does not conform to a move toimprove social infrastructure (ship transport particularly by means of coastal
shipping is in a slump).

15 Currently, the increased cost required to pursue convenience is covered by anincreased transport volume. It is necessary for us to recognize that this situation
ultimately brings about an excess over-concentration in Tokyo.

29การจั ด อบรมสั ม มนาด้ า นโครงสร้ า งเหล็ ก ครั้ ง ที่ 4 ที่ ป ระเทศ
กัมพูชา

(ปกหลัง)การปฏิบัติงานของสมาพันธ์เหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศญี่ปุ่น

สมาพันธ์เหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศญี่ปุ่นได้มีการจัดอบรมสัมมนาภายใต้
หัวข้อ "เทคโนโลยีล่าสุดสาหรับงานโครงสร้างเหล็ก 2016" ที่กรุงพนมเปญ ประเทศ
กัมพูชา เมื่อวันที่ 9 ธันวาคม 2016 โดยเป็นความร่วมมือกันระหว่างกระทรวงโยธาธิ
การและการขนส่งของประเทศกัมพูชา และสถาบันเทคโนโลยีแห่งประเทศกัมพูชาซึ่ง
ได้รั บการสนั บสนุ นจากการจั ดงานจากสถานทูตญี่ ปุ่นประจ าประเทศกั มพูช า JICA
สานักงานกัมพูชา JETRO พนมเปญ และสมาคมธุรกิจชาวญี่ปุ่นแห่งประเทศกัมพูชา

กิจกรรม 2 กิจกรรมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการความร่วมมือ
ระหว่างประเทศญี่ปุ่นและประเทศไทย
จากข้อตกลงความร่วมมือความเป็นหุ้นส่วนทางเศรษฐกิจระหว่างไทย-ญี่ปุ่น ในด้านงานเหล็ก สมาพันธ์เหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศญี่ปุ่น (JISF) ร่วมกับสถาบัน
เหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศไทย (ISIT) ได้ร่วมกันจัดกิจกรรม 2 กิจกรรมขึ้นในช่วง
ต้นปี 2017 ที่ประเทศญี่ปุ่น

ได้มีการกล่าวเปิดงานอบรมสัมมนาโดยรัฐมนตรีว่าการกระทรวงโยธาและการ
ขนส่ง ตลอดจนแขกผู้มีเกียรติอีกหลายท่าน กิจกรรมภายหลังจากการกล่าวเปิดงาน
ประกอบไปด้ว ยการบรรยาย 5 หั วข้อ ในส่ วนที่ เกี่ยวข้อ งกับท่ าเรื อและชายฝั่ง การก่อสร้างสะพานและอาคารโดยผู้เชี่ยวชาญจากทั้งประเทศกัมพูชาและประเทศญี่ปุ่นโดย
มีผู้ เ ข้ า ร่ว มกิ จ กรรมราว 160 ท่ า น ซึ่ ง เป็ นทั้ ง วิ ศวกรและนั ก ศึก ษามหาวิ ทยาลั ยในประเทศกัมพูชา กิจกรรมภายหลังจากการบรรยายได้มีการจัดประชุมกลุ่มย่อยระหว่าง
บุคลากรหลักของทั้งสองประเทศเพื่อแลกเปลี่ยนทัศนะและมุมมองทีเ่ กีย่ วข้องกับการใช้
โครงสร้างเหล็กในประเทศกัมพูชา ตลอดจนมีการเกริ่นถึงระบบการให้การสนับสนุน
นักศึกษาในมหาวิทยาลัยของประเทศญี่ปุ่น โปรแกรมส้าหรับการศึกษาความเชื่อมโยงระหว่างมาตรฐานงานเหล็ก
ตลอดจนกฎระเบียบหรือข้อบังคับทางด้านเทคโนโลยี
เพื่อเป็นการเสริมสร้างศักยภาพในการร่างและรับรองมาตรฐานในประเทศไทย
ตลอดจนการส่งเสริมการประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์เหล็กสมรรถนะสูงในด้านการก่อสร้าง
สะพาน JISF ได้มีการจัดกิจกรรมสองกิจกรรมตลอดระยะเวลาห้าวันเริ่มตั้งแต่วันที่ 6มีนาคม 2017: การบรรยายและการศึกษาดูงานที่โรงงานขึ้นรูปโครงสร้างเหล็กของ
Tokyo Tekkotsu Kyoryo สถาบันวิทยาศาสตร์วัสดุแห่งชาติ

การอบรมสัมมนานี้ ได้จัดขึ้นเป็นครั้งที่ 4 โดยมีการจัดในครั้งก่อนๆ ในปี 20122014 และ 2015.

ทั้ ง นี้ มี จ านวนผู้ เ ข้ า ร่ ว มกิ จ กรรมทั้ ง สิ้ น 16 ท่ า นซึ่ ง ประกอบไปด้ ว ยผู้ แ ทนจาก
สานักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมแห่งประเทศไทย ผู้แทนจากกรมทางหลวง
ชนบท ผู้แทนจากกรมทางหลวง ตลอดจนผู้แทนจากบริษัทเหล็กในประเทศไทย โดยผู้แทนจากประเทศไทยทั้งหมดที่กล่าวถึงนี้ได้แสดงความชื่นชมและความพึงพอใจต่อ
เนื้อหาขอกิจกรรมเป็นอย่างมากทั้งในส่วนของการบรรยายและการศึกษาดูงานนอก
สถานที่ที่เกี่ยวข้องกับมาตรฐานผลิตภัณฑ์เหล็กและการประยุก ต์ใช้ของประเทศญี่ปุ่น
ตลอดจนประโยชน์ของการนาผลิตภัณฑ์เหล็กไปใช้ในงานก่อสร้างสะพาน

ภาพ: การจัดอบรมสัมมนาด้านงานโครงสร้างเหล็กครั้งที่ 4 ในประเทศกัมพูชา

ภาพถ่าย: ภาพการจัดกิจกรรมส่งเสริมความเชื่อมโยงระหว่างมาตรฐานผลิตภัณฑ์เหล็ก
ตลอดจนกฎระเบียบหรือข้อบังคับทางด้านเทคโนโลยี โปรแกรมที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและการควบคุมความปลอดภัย
ตลอดระยะเวลา 10 วันเริ่มตั้งแต่วันที่ 22 กุมภาพันธ์ 2017 JISF ได้จัดกิจกรรม
เพื่อหารือถึ งมุมมองที่หลากหลายอั นเกี่ยวข้องกับอุต สาหกรรมการผลิ ตในประเทศ
ญี่ปุ่น: หลักแนวคิด monodzukuri (การพัฒนาผลิตภัณฑ์) การควบคุมอุปกรณ์ การควบคุมต้นทุน การลดต้นทุน และแนวทางด้านการจัดการสุขภาพและความปลอดภัยใน
โรงงาน ตลอดจนบริบทอื่นๆ ที่อยู่ในบริเวณพื้นที่การผลิตในโรงงาน โดยนอกเหนือจาก
การบรรยายแล้วยังมีการจัดการศึกษาดูงานนอกสถานที่ โดยมีวิศวกรจากโรงงานผู้ผลิต
เหล็กในประเทศไทยจานวน 10 ท่านเข้าร่วมกิจกรรม
ในช่วงสัปดาห์ที่สองได้มีการจัดดูงานจานวนทั้งสิ้น 2 วัน ณ โรงงานอุตสาหกรรม
แห่งหนึ่งในบริเวณเขต Kita-Kyushu ซึ่งผู้เข้าร่วมกิจกรรมก็ได้รับประสบการณ์ในการ
เข้าถึงพื้นที่การผลิตในโรงงานอุตสาหกรรมของประเทศญี่ปุ่นและในวันสุดท้ายได้มีการ
จัดเสวนากลุ่มตลอดจนการประชุมเพื่อสรุปถึงสิ่งที่ได้รับจากโปรแกรมดังกล่าว

30

Scenes of the Program for Linkage between Steel Standards and Technological Regulation/CodeScenes of the Fourth Steel Structure Conference in Cambodia

31