STEEL CONSTRUCTIONTODAY & TOMORROW(ฉบับที่ 31 – เดือน พฤศจิกายน 2010)งานเผยแพร่ ร่วมกันของ สมาพันธ์ เหล็กและเหล็กกล้ าแห่ งประเทศญี่ปุ่นและ สมาคมโครงสร้ างเหล็กแห่ งประเทศญี่ปุ่น
ฉบับภาษาไทย
หนังสือ Steel Construction Today & Tomorrow ฉบับภาษา
อังกฤษได้ รับการตีพิมพ์ปีละสามครัง้ และเผยแพร่ ไปทั่วโลกให้ แก่ผู้ บริ หารและอ ง ค์ ก รอุ ต สาหกรรมที่ เกี่ ย วข้ อง หรื อสนใจ
วัตถุประสงค์หลักของการเผยแพร่ คือการนาเสนอมาตรฐานและข้ อ กาหนดที่เกี่ ยวเนื่ อ งกับงานโครงสร้ างเหล็ก ยกตัวอย่างเช่น
โครงการก่อสร้ างในรู ปแบบใหม่ ๆ เทคโนโลยีขนสูั ้ ง สาหรั บการก่อ สร้ างและการเลื อ กใช้ วัส ดุ รวมไปถึ งข่า วสารในแวดวงงาน
ก่อสร้ างอาคารและงานวิศวกรรมโยธา
เพื่อให้ ผ้ อู ่านชาวไทยเข้ าใจบทความในนิตยสารฉบับนี ้ได้ ง่ายขึน้ เราจึงได้ จัดทาฉบับภาษาไทยที่ มีเฉพาะส่วนของตัวหนังสื อแนบเอาไว้ กับ ฉบับ ภาษาอัง กฤษ ส่ว นภาพถ่ า ย ภาพตัว อย่ า งประกอบและตาราง จะถูกนามาแสดงไว้ ในฉบับภาษาไทยเฉพาะที่เป็ นชื่ อ หรื อ คาบรรยาย เพราะฉะนัน้ ในการอ่ า นควรอ้ า งอิ ง ถึ งเนือ้ หาของหนังสือฉบับภาษาอังกฤษควบคู่กันไป นอกจากนีเ้ มื่อต้ อ งการข้ อความหรื อคาศัพท์ ทางเทคนิคที่ถูกต้ อ ง หรื อ ต้ อ งการรายละเอี ยดทางเทคนิ ค เพิ่ม เติม กรุ ณ าอ้ า งอิ ง ถึ ง หนัง สื อ ฉบับภาษาอังกฤษ ด้ วยเช่นกัน

ฉบับที่ 31 – เดือนพฤศจิกายน 2010 : สารบัญ
แนวโน้ มทางเทคโนโลยีและพัฒนาการของโครงสร้ างประเภทโครง
เหล็ก (Steel Frame)
1~2บทความเด่น : Tokyo Sky Treeการสร้ างสรรค์ภมู ทิ ศั น์ที่เหนือกาลเวลา
ภาพรวมของโครงสร้ างการก่อสร้ างหอคอยสูงให้ เป็ นผลงานระดับโลก
ท่อเหล็กกาลังสูง

3~4
5~9
10~13
14~15

เสา CFT สาหรับโครงสร้ างอาคาร
16~18
การอบรมและสัมมนาเชิง ปฏิ บัติการเกี่ ย วกับเหล็ก ส าหรั บการก่อสร้ างในภูมภิ าคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ปก ห ลั ง

1

(หน้ า 1~2)แนวโน้ มทางเทคโนโลยี แ ละพั ฒ นาการของ
โครงสร้ างประเภทโครงเหล็ก (Steel Frame)ปรั บ ปรุ ง คุณ สมบัติใ นการต้ า นทานการสั่น ไหวของ
โครงสร้ างซึ่งถูกนามาใช้ โดยขึน้ อยู่กับการใช้ งานและ
ความสาคัญของอาคาร โดยสาหรั บอาคารที่ อยู่ในเขต
พืน้ ที่ เสี่ย งต่อ การเกิดแผ่นดินไหวขัน้ รุ นแรงก็ จ ะมีการ
กาหนดค่าตัวแปรในการออกแบบไว้ ในระดับที่ สูงกว่า
อาคารทั่วไป นอกจากนีใ้ นการพัฒนาวิธีอ อกแบบเพื่อ
ลดความระดับ ความเสี ย หายแก่ อ าคาร การติ ด ตัง้Hysteresis Dampers เพื่อที่ จะยับยัง้ ความเสียหายต่อ
โครงเหล็กนันได้้ รับการพิจารณาว่ามีประสิทธิภาพ และเพื่อส่งเสริมวิธีการออกแบบเพื่อต้ านทานแรงสัน่ สะเทือน
ในการก่อสร้ างอาคารที่มีความสูงระดับต่าถึงระดับปาน
กลาง การพัฒนา Dampers ที่มีความเหมาะสมสาหรับ
อาคารดัง กล่ า วจึ ง มี ค วามส าคัญ และต้ อ งสามารถ
ซ่อมแซมได้ ง่ายภายหลังการเกิดเหตุภัยพิบตั ิ อีกทัง้ การพัฒนาแบบรายละเอี ยดของการรอยต่อ ที่ จ ะช่วยเพิ่ม
ประสิทธิภาพของการทารอยต่อระหว่าง Dampers กับโครงสร้ างก็ถือเป็ นเรื่ องที่สาคัญเช่นกันโดย โคจิ โมริตะ
ศาสตราจารย์กิตติคณุ แห่งมหาวิทยาลัยโตเกียวเดนกิ ,ศาสตราจารย์แห่งคณะวิศวกรรมศาสตร์ , มหาวิทยาลัยชิบะก า ร เพิ่ ม ขึ ้น ข อ งก า รใ ช้ งา น โค รงส ร้ า ง ต้ า นแผ่ นดินไหว
รูปที่ 1 แสดงให้ เห็นถึงจานวนร้ อยละของอาคารโครง
เหล็กที่ เป็ นอาคารสูง (สูงตังแต่
้ 60 เมตรขึ ้นไป) ที่ออกแบบตัง้ แต่ ปี 2000 จนถึ ง ปี 2006 (คิ ด ตามปี งบประมาณ) ซึ่งได้ นาเอาอุปกรณ์ ควบคุมการสัน่ ไหวและฐานรองรับแบบ Base- Isolation มาใช้
รูปที่ 2 แสดงให้ เห็นอัตราส่วนอุปกรณ์ Dampers แบบต่าง ๆ ที่ถกู นามาใช้
โดยในหลัก การแล้ ว จะมี ก ารน าเอา Hysteresis
Dampers มาใช้ อยู่สามแบบ ได้ แก่ กาแพงแผ่นเหล็กต้ านทานแรงสัน่ สะเทื อนที่ก่อสร้ างโดยใช้ เหล็กที่มีกาลัง
รับน ้าหนักที่ จุดครากต่า (Low-Yield Point Steel) ซึ่งขี ด จ ากัด ต่ า สุด ของก าลัง รั บ น า้ หนัก ที่ จุด คราก หรื อ
Lower Yield Point Limit (ตัวเลขในวงเล็บแสดง กาลัง
รับแรงดึงต่าสุดของเหล็ก หรื อ Lower Limit for Tensile
Strength) ที่ 80 (200) N/mm2 และ 205 (300) N/mm2;
หรื อการใช้ แผ่นรับแรงเฉือนในค ้ายันและ สตัดรูปตัว Y;และการใช้ ค ้ายันไร้ การโก่งเดาะ (Buckling-Restrained
Brace) ซึ่งใช้ เหล็กกล้ าที่มีกาลังรับน ้าหนักที่จุดครากต่า
รวมถึงการใช้ เหล็กชนิด SN490B เป็ นวัสดุในการทาค ้ายัน โดยปริ มาณหรื อ อัตราการใช้ อุปกรณ์ Hysteresis
Dampers ในการก่อสร้ างอาคารอยู่ที่ระหว่าง 40% และ
65% ของอาคารทังหมด
้
Dampers แบบหนืด (Vicous-Type Damper) คือการใช้ วสั ดุที่มีคณุ สมบัติยืดหยุ่นและมีความหนืด โดยเป็ น Dampers ที่ดดู ซับพลังงานโดยให้ มีการเกิดการเสียรู ปแบบเฉื อ น (Shear Deformation) ของวัส ดุหนื ดภายใน และ Dampers แบบใช้ น ้ามัน ซึ่งใช้ กลไกลูกสูบ
ในการดูดซับพลังงาน ซึ่งอัตราส่วนของ Dampers แบบหนืดที่ถกู ใช้ ในแต่ละปี จะอยู่ในช่วงตังแต่้ น้อยกว่า 30 %จนถึงมากกว่า 40 % (อ้ างอิงจากรูปที่ 2)นอกจากนี ้ ในปั จ จุ บั น ยั ง มี ค วามพยายามที่ จ ะพัฒนานวัตกรรม Dampers แบบใหม่ ๆ สาหรับนาไช้ ในการออกแบบอาคาร เพิม่ มากขึ ้นอีกด้ วยสาหรับอาคารโครงสร้ างเหล็กที่มีความสูงในระดับต่ า และระดับ กลาง ยัง มี ก ารใช้ วิธี ที่ ห ลากหลายเพื่ อผลิตภัณฑ์ เหล็กชนิดต่ าง ๆ สาหรับงานโครงสร้ างนอกเหนื อ จากเหล็กกล้ าทั่วไปที่ มีจุ ด Lower Yield
Point Limit (Lower Limit for Tensile Strength) ที่ 235(400), 325 (490), 355 (520) และ 440 (590) N/mm2,รัฐบาลญี่ปนไดุ้่ อนุมตั ิให้ มีการผลิตเหล็ก ซึ่งมีกาลังของ
จุด Lower Yield Point Limit (Lower Limit for Tensile
Strength) ที่หลากหลาย อันได้ แก่ เหล็กกล้ าที่ ใช้ สาหรั บทาเหล็ก แผ่นและท่อ กลม: 385(550), 400 (490) (fHAZ≦0.58 สาหรับเหล็กแผ่น ),440 (590) (SA440 แบบดังเดิ้ ม สาหรับเหล็กแผ่น ),
500 (590), 630 (780) and 700 (780) (เฉพาะเหล็ก
แผ่น H-SA700)-N/mm2 และ เหล็กกล้ าที่ใช้ สาหรับทาท่อสี่เหลี่ยม: 385 (550), 400(490) (fHAZ≦0.58) และ 440 (590)-N/mm2.
ในขณะที่เหล็กบางชนิดจาเป็ นต้ องมีการขออนุมตั ิในขันตอนของการออกแบบโครงสร้
้าง เนื่องจากผลิตภัณฑ์
เหล็กที่ใช้ ในการก่อสร้ างในปั จ จุบนั มี การเพิ่มช่วงของ
กาลังรั บนา้ หนักที่ จุดครากจากเดิม ที่ อ ยู่ในช่วง 235
N/mm2 เป็ น 700 N/mm2 นอกจากนี ้ สาหรั บแผ่น
เหล็ก กล้ า ที่ มี จุด ครากตัง้ แต่ 325 N/mm2 ถึง 440
N/mm2 นัน้ ได้ มีการพัฒนาเป็ นเหล็กกล้ าเพื่อใช้ ในการ
เชื่อมด้ วยความร้ อนสูง
ในบรรดาผลิตภัณฑ์เหล็กทัง้ หลาย เหล็กแผ่นที่ มีจุด
ครากเท่ากับ 325 N/mm2 หรื อมากกว่า และมีความ
หนาที่ 40 mm หรื อ มากกว่า ได้ ถูกผลิตขึ ้นโดยอาศัย
กลไกอุณ หภูมิป ระเภทใช้ นา้ ในการระบายความร้ อน(Water Cooling - Type TMCP) และโดยกระบวนการ
QQ’T ซึ่ ง เกี่ ย วเนื่ อ งกับ การชุบ แข็ง ขัน้ ต้ น ตามด้ ว ย2ขันตอนการชุ
้บแข็งและการคืนตัว อย่างไรก็ตามสาหรับ
ผลิต ภัณ ฑ์ เ หล็ก กล้ า ที่ มี ก าลัง รั บ แรงดึง ต่ า กว่ า 780
N/mm2
นั น้ ได้ มี ก ารคาดการณ์ ว่ า เหล็ ก ที่ มีความสามารถในการเชื่ อมสูงจะถูกพัฒนาไปพร้ อ มกับวัสดุที่ใช้ เชื่ อ ม ที่ สามารถคงความแกร่ ง (Toughness)ในวัสดุที่ใช้ เชื่อมไว้ ได้ โดยที่ไม่ทาให้ ความแกร่ งในวัสดุ
หลักลดลง ยิ่งกว่านัน้ ยังต้ องมีการพิจารณาว่า มีความจ าเป็ นที่ ต้ อ งเก็ บข้ อ มูลทางสถิติ ที่เ กี่ ย วกับ คุณ สมบัติ
เชิงกลของผลิตภัณฑ์เหล็ก ที่ถูกผลิตขึ ้นโดยใช้ ชนิดของ
เหล็กที่หลากหลายร่ วมกับวิธี การเชื่อ มแบบต่าง ๆ เพื่อเป็ นข้ อมูลสาหรับการออกแบบต่อไป
รูปที่ 3 แสดงถึงอัตราส่วนของกาลังสูงสุด (จุดจ ากัดต่าสุดของกาลังต้ านทานแรงดึง) ของผลิตภัณฑ์เหล็กที่น ามาใช้ เป็ นเสาของโครงเหล็ ก ใน อาคารสูง เมื่ อผลิตภัณฑ์เหล่านี ้ได้ รับการแบ่งประเภทโดยกระบวนการ
ผลิต พบว่าเหล็กชนิด 325 (490) N/mm2 ที่ผลิตด้ วยการรี ดร้ อนมีจานวนถึงเกือบ 30% และชนิด 325 (490),
355 (520) และ 385 (550) N/mm2 ที่ ผลิตด้ วยวิธี
TMCP รวมถึ งเหล็ก ชนิด 440(590) N/mm2 ที่ ผ่า นกระบวนการ QQT มี สั ด ส่ ว นการใช้ งานเกื อ บ 70เปอร์ เซ็นต์ และเมื่อ เร็ ว ๆ นี ้เองผลิตภัณ ฑ์ เหล็กที่ ผ่านกระบวนการ QQT ได้ ถูกนาไปใช้ ในรูปแบบเหล็กแผ่น
ในโครงสร้ างกาแพงรับแรงสัน่ ในอาคารสูงหรื ออาคารที่
มีช่วงระหว่างเสามาก ๆ รวมถึง ในกาแพงขนาดใหญ่
และท่อ เหล็กกรอกคอนกรี ตที่ใช้ เป็ นเสา ซึ่ งใช้ เหล็กที่ มีขี ด จ ากัด ความยื ด หยุ่น (Elastic Limit) สูง ในการ
ออกแบบ
สาหรั บ Tokyo Sky Tree ซึ่ ง เป็ นหอคอยสูง ที่ออกแบบไว้ เพื่อการส่งสัญญาณคลื่นวิทยุในกรุงโตเกียว
นัน้ กาแพง Heavy Wall และท่อเหล็กขนาดใหญ่ ที่ใช้ ในการก่อสร้ างก่อสร้ างจะมีการนาเหล็กที่ มีจุดคราก 630(780) N/mm2 มาใช้ ต ามลัก ษณะของโครงสร้ างที่
เหมาะสมเป็ นที่ทราบกันว่าการออกแบบโครงสร้ างได้ ถูกขยาย
ขอบเขตให้ กว้ า งขวางขึน้ ด้ ว ยการเลื อ กใช้ ผ ลิตภัณ ฑ์เหล็ก ที่ กล่าวมาข้ างต้ นอย่ างเหมาะสม โดยค านึง ถึ งพฤติกรรมของแต่ละองค์อาคาร (Member) นอกจากนี ้โครงสร้ างแบบโครงเหล็ก ยัง เหมาะกับ การก่ อ สร้ างอาคารเพื่อ ให้ มีพื น้ ที่ ว่างมาก ๆ และอรรถประโยชน์
เหล่า นี จ้ ะน ามาซึ่ ง ความต้ อ งการและพัฒ นาไปสู่ยุค
สมัยใหม่ของโครงสร้ างเหล็กต่อไป

สาหรั บการขึ ้นรู ป องค์อาคารของ Heavy Wall หรื อผลิตภัณ ฑ์ เ หล็ก กาลัง สูงที่ มีหน้ า ตัด ขนาดใหญ่ ซึ่งท ารอยต่อกันแบบซับซ้ อนในลักษณะสามมิติ ขณะที่บริ ษัทอื่น ๆ จะให้ บริ การขึ ้นรูปโครงเหล็กข้ อแข็ง (Rigid SteelFrame) โดยใช้ เ สาเป็ นท่ อ เหล็ก หน้ าตัด สี่ เหลี่ย มและคานเป็ นเหล็กรู ปพรรณรูปตัว H เป็ นหลัก โดยผู้ผลิต
เหล่านี จ้ ะเรี ยนรู้ และพัฒนาความรู้ อย่างต่อเนื่อ งโดยมีพื ้นฐานจากเทคโนโลยี การขึ ้นรูปของตน เพื่อที่จะขยาย
ศักยภาพของตนและเป็ นการรั บ ประกัน คุณ ภาพของ
โครงเหล็ก นอกจากนี ย้ ังมี ค วามพยายามที่ จ ะพัฒนา
ทางเทคโนโลยี ทางด้ านนีอ้ ย่างต่อ เนื่อ งด้ วยกิจ กรรมที่
หลายหลาย รวมถึง กิจ กรรมด้ านการพัฒนาบุคคลากร
ซึ่งผลักดันโดย สมาคมผู้ขึน้ รู ปโครงเหล็กแห่งประเทศญี่ ปนุ่ (Japan Steel-rib Fabricating Association)และสมาคมผู้ก่ อ สร้ างงานเหล็ ก แห่ ง ประเทศญี่ ปุ่ น(Japan Steel Constructors Association)ปั จจุบนั ผู้ออกแบบโครงสร้ างได้ ขยายร่วมมือกับผู้ขึ ้นรูปโครงเหล็กผ่านการแลกเปลี่ยนข้ อมูลทางเทคโนโลยี
และการเลือกใช้ การออกแบบที่เน้ นให้ ผ้ ขู ึ ้นรูปทางานได้
สะดวก และสอดคล้ องกับเทคนิคและเครื่ อ งจักรของผู้ขึ ้นรูปโครงเหล็ก ซึ่งความร่วมมือต่าง ๆ เหล่านี ไ้ ด้ รับการ
คาดหมายว่ า จะน าไปสู่ ก ารพั ฒ นาต่ อ ไปแบบก้ าวกระโดด ของเทคโนโลยี ก ารออกแบบและขึน้ รู ป โครงเหล็กต่อไป
ยิ่ง ไปกว่า นัน้ ยัง มี ค วามพยายามที่ จ ะลดปริ ม าณแรงงานและพลัง งานที่ ใช้ ใ นโรงขึน้ รู ปลง รวมทัง้ การค านึ ง ถึ ง ปริ ม าณคาร์ บ อนที่ ป ล่อ ยสู่สิ่ง แวดล้ อ มด้ ว ยโดยเฉพาะในเรื่ องของการทารอยต่อโดยการเชื่อมนัน้ ได้มี ค วามพยายามที่ จ ะลดปริ ม าณงานเชื่ อ ม รวมถึ งปริมาณการแก้ ไขรอยเชื่อมให้ น้อยลง โดยการตรวจสอบ
และทบทวนมาตรฐานของร่องในการเชื่อม นอกจากนีย้ ังมีกิจกรรมอื่น ๆ ที่หลากหลายซึ่งถูกนามาใช้ เพื่อส่งเสริ มการประหยัดพลังงาน รวมถึงการควบคุมขัน้ ตอนการ
ผลิตที่ เหมาะสมและลดการเคลื่อนที่ ในระหว่างทางาน
ของพนั ก งานลง ซึ่ ง ในทางปฏิ บั ติ นั น้ ต้ องมี ก ารประสานงานอย่างใกล้ ชิดระหว่างผู้ออกแบบและผู้ขึ ้นรูป
โครงเหล็กนัน่ หมายความว่าทังผู้ ้ ออกแบบและผู้ก่อสร้ างจะต้ อ งทาการตกลงกันก่อ น ในเรื่ องการเปลี่ยนแปลง
แบบก่อสร้ าง การเปลี่ยนวิธีก่อ สร้ าง การเก็บงานและ
อุปกรณ์ เครื่ องมือที่ ต้อ งใช้ รวมถึงโครงสร้ างชั่วคราวที่ต้ องการ เพื่อให้ ผ้ ขู ึ ้นรูปสามารถทางานได้ อย่างราบรื่ นตั ว อย่ า งที่ ดี ใ นการ ประสานงานกั น ระหว่ า งผู้ออกแบบและวิ ศ วกรผู้ ขึ น้ รู ป โครงเหล็ ก คื อ การออกแบบรายละเอี ย ดโครงเหล็ก และการขึน้ รู ป โครงเหล็กสาหรับใช้ ในการก่อสร้ างอาคาร Tokyo Sky Treeซึ่งโครงการก่อสร้ างหอคอยโครงสร้ างเหล็กที่สงู ที่สดุ ในการประสานงานกันระหว่ างผู้ออกแบบโครงสร้ างและผู้ขนึ ้ รูปโครงเหล็กปั จ จุบัน นี ม้ ีบริ ษั ทผู้ขึ ้นรู ปโครงเหล็กจ านวนมาก แต่มี
เพียงไม่กี่แห่งที่มีกระบวนการขึ ้นรูปที่มีความงแม่นยาสูง
3โลกนี ส้ มามารถเกิดขึ ้นได้ ก็เนื่ องจากการผสมผสานกันขอ ง เทคโนโลยี ขั น้ สู ง ที่ ใช้ ใน การอ อ กแบบและ
กระบวนการขึ ้นรู ปโครงเหล็ก รวมไปถึงการรับประกัน
คุณภาพของโครงเหล็กจากผู้ขึ ้นรูปโครงเหล็กด้ วยรูปที่ 1 อัตราส่วนของอาคาร ที่ติดตังระบบควบคุ
้มการสัน่ สะเทือนและอุปกรณ์ Base – Isolation ของโครง
เหล็กสาหรับอาคารสูง
รูปที่ 2 อัตราส่วนของ Dampers แบบต่าง ๆ ที่ถกู นามาใช้รูปที่ 3 กาลังสูงสุดของผลิตภัณฑ์เหล็กที่นามาใช้ เป็ นองค์อาคารเสา
▄

▄

▄

▄

ตอบสนองความต้ อ งการเหล่ า นี เ้ อง จึ ง ต้ องมี ก ารดาเนินการศึกษาเกี่ ย วกับการออกแบบอาคารเพื่อ ให้มัน่ ใจว่าจะเป็ นสามารถผสมผสานคุณลักษณะของพื ้นที่ได้ อย่างกลมกลืนพื ้นที่ก่อสร้ างตัง้ อยู่บนภูมิประเทศที่ เป็ นศูนย์ กลางของพื น้ ที่ ส ามเหลี่ ย มที่ ส องด้ า นเป็ นเขตซุ มิ ด ะ และแม่นา้ อารากาว่า ทางด้ านทิศใต้ ติดกับรถรางและถนน
สายหลั ก ที่ วิ่ ง ในแนวทิ ศ ตะวั น ออก - ทิ ศ ตะวั น ตกนอกจากนันหอคอยนี
้้ยังตังอยู้ ่ในจุดยุทธศาสตร์ สาคัญ ที่ซึ่งเส้ นทางการคมนาคมสายต่าง ๆ ได้ มาบรรจบกัน ณรอยต่อของเขตเมืองทัง้ สาม ดังนัน้ ที่ฐานของหอคอยจึง
มีการพิจารณาเลือกใช้ โครงสร้ างเป็ นแบบโครงเหล็กรูป
สามเหลี่ ย ม เพื่ อ ที่ จ ะได้ ต้ อ นรั บ ผู้ม าเยื อ นได้ จ ากทุก
สารทิศ
โครงสร้ างส่วนล่างของหอคอยนัน้ ได้ แรงบันดาลใจ
มาจาก Chinese Kanae หรื อ กานา้ ชาสามขาแบบจีน
โบราณ (ที่ มี ข าตัง้ สามขา) ซึ่ ง ให้ ความรู้ สึ ก ที่ มั่น คงนอกจากนี ้ฐานรูปสามเหลี่ยมยังทาให้ ได้ ความกว้ างของ
ฐานมากที่ สุด ภายใต้ ข้อ จ ากัดของพื น้ ที่ ก่ อ สร้ างและ
การเลื อ กใช้ โครงสร้ างรู ป แบบนี ้ ยัง เป็ นการเปิ ดตัวรูปแบบของโครงสร้ างที่ใช้ องค์อาคารของโครงเหล็กน้ อยชิน้ ที่สดุ ยิ่งไปกว่านัน้ การออกแบบยังจะช่วยหลีกเลี่ยง
ความรู้สกึ ความแออัดต่อพื ้นที่โดยรอบได้ อีกด้ วยตัวหอคอยจะมีจุดชมวิวอยู่ 2 จุด ซึ่งถูกสร้ างเอาไว้
เพื่อให้ นักท่องเที่ยวที่ อาจต้ องการที่ จะมองหาบ้ านของตน ดังนันจึ้ งจะต้ องสร้ างให้ มองเห็นทัง้ 360 องศารอบ ๆเขตคันโตทัง้ หมด ด้ วยเหตุนี จ้ ึง พบว่ารู ป หน้ าตัด ขวางแบบวงกลมนันเหมาะสมที
้่สดุ ในการสร้ างจุดชมวิว และยังเป็ นที่ทราบว่ารูปหน้ าตัดวงกลมนี ้จะง่ายต่อการติดตัง้
เสาอากาศในทิศทางต่าง ๆ นอกจากนี ร้ ูปแบบหน้ าตัดวงกลมยังสามารถรักษาสมดุลให้ กับตัวหอคอย ในกรณีที่ ต้ อ งรั บ แรงภายนอกที่ ม ากระท าที่ จ ากหลากหลาย
ทิศทางได้ ดีกว่าหน้ าตัดแบบสามเหลี่ยม
ผลที่ ได้ คือหอคอยนี จ้ ะค่อ ย ๆ เปลี่ยนร่ างภายนอก
จากรู ปสามเหลี่ยมที่ บริ เวณฐานไปเป็ นรู ปวงกลมเมื่ อระดับความสูงมากขึน้ ซึ่ง ลักษณะนี เ้ องทาให้ หอคอย
แห่งนี ้มีลกั ษณะเด่นที่ไม่พบในอาคารอื่นใดในโลก

▄(หน้ า 3~4)
Tokyo Sky Tree- การสร้ างสรรค์ ภูมิทัศน์ ท่ เี หนือกาลเวลา โดย ชิเงรุ โยชิโนะ
ผู้ร่วมออกแบบ จากบริษัท นิคเคน เซกิ จากัดพื ้นที่ของ นาริฮิราบาชิ และ โอชิอาเกะ บริ เวณแม่นา้ ซุมิดะทางทิ ศ ตะวัน ออกของกรุ ง โตเกี ย ว ได้ ถื อ ว่า เป็ นศูนย์กลางของวัฒนธรรมสมัยเอโดะ (ปลายศตวรรษ ที่
17 ถึง 19) ซึ่งในเดือนกุมภาพันธ์ ปี 2006 บริ ษัท Tobu
Railway จากัด ได้ เสนอโครงการที่จะสร้ างอาคารเหล็ก
สูงที่เรี ยกว่า Tokyo Sky Tree ในบริเวณนี ้ ต่อสื่อท้ องถิ่น
และองค์การบริหารท้ องถิ่นของซุมดิ ะ โดยสิง่ แรกที่ ทางผู้
ก่อสร้ างให้ ความสาคัญ ตังแต่้ ริเริ่ มโครงการคือ “การสร้ างสรรค์ ภูมิทัศ น์ ที่ เ หนื อ กาลเวลา” ซึ่ ง การท างานออกแบบในช่วงต่อ ๆ มาก็ยังได้ มีความพยายามที่ จ ะรักษาหลักการดังกล่าวไว้ อย่างเหนียวแน่น
หอคอยระฟ้าในเขตชิตามาชิ
Tokyo Sky Tree จะตังสู้ งตระหง่านเหนือพื ้นที่นาริ ฮิราบาชิ - โอชิอาเกะ ในท้ องที่ของซุมดิ ะ และจะล้ อมรอบ
ไปด้ วยพื ้นที่ ต่าง ๆ ของตาบลชิตามาชิ (แหล่งซื อ้ ขายสินค้ าท้ องถิ่นและศูนย์รวมความบันเทิง) อย่างในเขตอา
ซากุส ะ และ มุโ คจิ ม่า นอกจากนี ม้ ันยังตัง้ อยู่ต รงจุด
ศูนย์ กลางของรถรางสายโทบุ , รถไฟใต้ ดิน และการสัญ จรทางนา้ Tokyo Sky Tree ไม่เ พีย งแต่เป็ นตัวกระจายสัญญาณวิทยุออกอากาศในระบบดิจิตอลและ
ระบบอื่น ๆ แต่มนั ยังเป็ นสัญ ลักษณ์ ของการฟื น้ ฟูและ
พัฒนาพื ้นที่ ข องเขตซุ มิด ะรวมถึ ง วัฒ นธรรมชิตามาชิด้ วย ในขณะเดียวกันก็ยังเป็ นการพัฒนาย่านอาซากุสะ
ซึ่งเป็ น แหล่งชมทัศนี ยภาพที่ มีชื่ อเสียงของกรุ งโตเกียว
ซที่ ยัง คงกลิ่ น อายของวัฒ นธรรมเอโดะไว้ และเพื่ อการเปลี่ยนรูปร่ างภายนอกของหอคอย
การออกแบบให้ หอคอยมี ก ารเปลี่ ย นรู ป ร่ า งจากสามเหลี่ ยมเป็ นวงกลมนัน้ ได้ ใ ช้ เทคนิ คการ Warpingและ Camper ซึ่งเป็ นรูปแบบที่ พบได้ ในวัฒนธรรมแบบ
ดังเดิ้ มของญี่ปนุ่ โดยส่วนที่เป็ นหน้ าตัดสามเหลี่ยมที่อยู่บริ เวณส่วนล่างของอาคารจะเริ่ มเปลี่ยนเป็ นหน้ าตัดวงกลมที่ความสูงประมาณ 300 เมตรเหนือพื ้นดิน
เมื่อมองจากมุมมองด้ านข้ างจะเห็นเป็ นลักษณะเส้ น
4แต่ เ ส้ นที่ ลาก ขึ น้ จ ากพื น้ ดิ น ไปตามแกน ขอ ง รู ปสามเหลี่ยมซึ่งเป็ นส่วนหนึ่งของตัวอาคารนัน้ จะถูกดัดเป็ นส่วนโค้ งอย่างค่อ ยเป็ นค่อ ยไป โดยส่วนโค้ งนี จ้ ะมีลัก ษณะคล้ า ยกับ Warping ในดาบคาตานะ (ดาบญี่ ปน)ุ่ และยังมีเส้ นทแยงซึ่ง คาดระหว่างด้ านทัง้ สามของหน้ าตัดสามเหลี่ยม ซึ่ง จะถูกทาให้ โค้ งออกมาแบบ
ค่อยเป็ นค่อยไปที่เรี ยกว่า Camper โดยได้ นาตัวอย่าง
มาจากการสร้ างระเบี ยงของศาลเจ้ า ญี่ ปุ่ น หากมอง
เผิน ๆ รูปแบบของหน้ าตัดหอคอยนี ้ดูเหมือนจะเป็ นแบบที่เรี ยบง่าย แต่ในความเป็ นจริ งแล้ วมันประกอบไปด้ วยเส้ นโค้ งเว้ าต่าง ๆ ที่ซบั ซ้ อนมาก

บริเวณรอบ ๆมุมมองทางด้ านข้ าง(Elevation View) ของ Tokyo Sky
Treeมุมมองจากเครื่ องบินของ Tokyo Sky Tree หลังจากสร้ างเสร็จ
▄

▄

▄

▄

▄

(หน้ า 5~9)
Tokyo Sky Tree-ภาพรวมด้ านโครงสร้ างของหอคอยส่ งถ่ ายสัญญาณการสื่อสารระบบดิจติ อลโดย มิชิโอะ เคอิ, อัคซูโอะ โคนนิชิ , ยาซูโอะ คากามิ ,คาซูนาริ วาตานาเบะ, โนริโอะ นาคานิชิและ โยชิชิกะ อีซะกะ
แผนกออกแบบโครงสร้ าง บริษัท นิคเคน เซกิ จากัด

การออกแบบหอคอยสูงที่เหนือกาลเวลา
อาคารสูงระดับโลกที่มีชื่อเสียงส่วนใหญ่จะตังอยู้ ่ในเขต
เมือง เช่น หอไอเฟลในปารี ส หรื อ อาคาร CN Tower ในโตรอนโต้ ที่ตงอยูั ้ ่ใกล้ ทะเลสาบหรื อแม่น ้าและ Oreintal
Pearl Tower (หอคอยส่งสัญญาณโทรทัศน์) ในเซี่ยงไฮ้
ทัศนียภาพของอาคารสูงเหล่านี จ้ ะสามารถแบ่งได้
สองมุมมอง หนึ่งคือมองจากระยะไกล ซึ่งจะเห็นอาคาร
สูงตังตระหง่
้านจากพื ้น และสองคือมองจากฐานของ
อาคารขึ ้นไปบนท้ องฟ้า ซึ่งทัง้ สองมุมมองมักจะเป็ นที่จดจาของเหล่านักท่องเที่ยวที่มาเยี่ยมชมอาคาร
มุมมองระยะไกลจากแม่น ้าซุมิดะจะเป็ นทัศนียภาพ
ที่น่าจดจามากที่ สดุ สาหรับ Tokyo Sky tree และจาก
หลากหลายเส้ นทางในละแวกชิตามาชิที่สญั จรมาจนถึง
ภายใต้ หอคอย นี ้ ผู้ ที่ มาเยี่ ย มช ม จะเห็ น ถึ ง การเปลี่ยนแปลงแบบค่อยเป็ นค่อยไปของรูปร่ างอาคารจากหน้ าตั ด สามเหลี่ ย มเป็ นหน้ าตั ด วงกลม ผ่ า นการWarping และ Camper อันโดดเด่นของหอคอยนี ้ การที่
หอคอยมีรูปลักษณ์ หลายแบบที่ แตกต่างกัน โดยขึน้ อยู่กับ จุด ที่ ใช้ ใ นการชม แสดงถึ ง การที่ ตัว หอคอยมี ก ารเชื่ อ มโยงกับ ธรรมชาติข องต าบลชิ ต ามาชิ และการ
เปลี่ยนแปลงไปสูอ่ ิสระภาพภายใต้ เอกลักษณ์ ในสมัยเอโดะ อาคารนี ้ไม่ใช่อาคารที่สร้ างขึ ้นมาเพียงโดดเดี่ยวแต่
รูปร่ างของมันนันได้้ แสดงถึงการรวมกันเป็ นหนึ่งเดียว
ของตัวอาคารและเอกลักษณ์ ของพื ้นที่ชิตามาชิ
Tokyo Sky Tree จะเป็ นสถาปั ตยกรรมในรูปแบบ
ใหม่ ที่ก่อสร้ างโดยใช้ เทคโนโลยีขนสูั ้ งและการออกแบบ
ที่ไม่เคยมีที่ไหนมาก่อน ในขณะเดียวกันมันยังเป็ นการรวมและส่งต่อ พื ้นฐานของวัฒนธรรมของบริ เวณพืน้ ที่ตัง้ ซึ่ ง พวกเราเชื่ อ ว่าทัศนี ยภาพที่ พวกเราสร้ างขึน้ จะแสดงให้ เห็น ถึงรู ปแบบของ “การสร้ างสรรค์ภูมิทัศน์ ที่เหนือกาลเวลา”การก่อ สร้ าง Tokyo Sky Tree ซึ่งเป็ น อาคารส่งถ่าย
สัญญาณการสื่อสารที่ซึ่งสูง 634 เมตรนัน้ เริ่ มต้ นขึ ้นในเดือนกรกฎาคม 2008 ในเมืองซูมดิ ะโตเกียว อาคารนีไ้ ม่เพียงแต่ใช้ ประโยชน์ในการส่งสัญญาณดิจิตอล (ที่จ ะเริ่ มใช้ ในฤดูใบไม้ ผลิ ปี 2012) เท่านัน้ แต่ยังทาหน้ าที่เป็ นสัญลักษณ์ ของความพยายามที่จะสร้ างความอุดม
สมบูรณ์ให้ แก่แหล่งชุมชนอีกด้ วยภาพรวมโครงสร้ างของ Tokyo Sky Tree แผนผั งพืน้ ที่ ก่ อ สร้ า งและการจัดเตรี ยมระบบ
ของสิ่งอานวยความสะดวกพื ้นที่รอบ ๆ สถานีโอชิอาเกะและนาริ ฮิบาราชิ ซึ่งอยู่ตรง
ใกล้ ๆ ศูนย์กลางของเขตซุมิดะ โตเกียว ได้ ถูกเลือกเป็ นพื ้นที่ก่อสร้ างของอาคาร Tokyo Sky Tree โดยพื ้นที่นี ้จะมีการตัดกันของเส้ นทางคมนาคมสองเส้ น คือเส้ นทางใน
แนวตะวันออก-ตะวันตกที่เริ่มจากเมือง อซูมาบาชิไปถึง
อูเอโนะและอาซากุสะ กับเส้ นทางในแนวเหนือ-ใต้ ที่จะ
นาไปสูพ่ ื ้นที่ สถานีฮิคฟิ นู ะกับสถานีคอนชิโค
สิง่ อานวยความสะดวกต่างๆได้ ถูกแบ่งออกเป็ นสามส่วน ในด้ านตะวันตกนัน้ จะเป็ นสิ่งอานวยความสะดวกด้ านการค้ า และธุร กิจ (เพื่ อ ประโยชน์ แ ก่ช าวท้ อ งถิ่น )และด้ านตะวันออกส่วนใหญ่จะเป็ นร้ านค้ า (สาหรับผู้มา
ชมทัศ นี ย ภาพ) และส านัก งาน (อ้ า งถึ ง รู ป ที่ 1) โดยหอคอยจะตังอยู้ ่ตรงส่วนกลางของพื ้นที่ ดงั กล่าว และจะเป็ นศูน ย์ ก ลางของการท่ อ งเที่ ย วและกิ จ กรรมต่า ง ๆต่อไป(รูปภาพ)แผนผังบริ เวณสถานที่ก่อสร้ าง Tokyo Sky Tree และรูปที่ 1 แผนผังการจัดระเบียบทังหมด
้

5นา้ หนักที่ใช้ และเป้าหมายในการออกแบบ แรงลม
- การรั บ มื อ กั บ ความสู ง ของอาคาร-ทิศ ทางและ
ลักษณะของกระแสลม
เนื่องจากTokyo Sky Tree ตังอยู้ ่ห่างจากอ่าวโตเกียว
เพียง 8 กิ โลเมตร และตัว หอคอยมี ความสูง ถึง 634
เมตร ดังนันในการพิ
้จารณาสภาพความขรุขระของพื ้นที่
(Ground Surface Boundary Layer) สาหรั บการคานวณแรงลมที่เกิดขึ ้นนัน้ ควรพิจารณาให้ เป็ น พื ้นที่ตงั ้ประเภท 2 (Terrain Category or Roughness
Classification II) ตามมาตรฐ านของ สถาบั นสถาปั ตยกรรมแห่ ง ประเทศญี่ ปุ่ น (Architectural
Institute of Japan, AIJ)
ค่าขอบเขตของชันความสู
้งนัน้ ได้ จากัดไว้ ที่มากกว่า
ความสูงของหอคอย ความเร็ วลมเฉลี่ยสามารถคานวณได้ จากเงื่อนไขที่ความเร็วลมสามารถหาได้ โดยการเทียบอัต ราส่ว นที่ ค วามสูง Zg หรื อ มากกว่ า ในกฎทรง
พลังงานซึ่งได้ ถูกนามาใช้ โดย หนังสือ Building Load
Guidelines and Commentary (สถาบันสถาปนิกแห่ง
ประเทศญี่ปนุ่ ปี 2004)
ใน Guidelines ของสถาบันสถาปนิกแห่ง ประเทศ
ญี่ปนุ่ ยังได้ แนะนาไว้ เกี่ยวกับการเปรี ยบเทียบสัดส่วนที่
ความสูง Zg หรื อมากกว่า ซึ่งเกี่ยวกับขนาดและทิศทาง
การกระจายของกระแสลมกระโชกตามที่ ไ ด้ ค านวนความเร็วลมเฉลี่ยไว้ อย่างไรก็ตามกระแสลมกระโชกได้
ถูกตังค่้ าไว้ อย่างต่าที่ 10 เปอร์ เซ็นต์เป็ นค่าต่าสุด
- การออกแบบรับแรงลมหรือในกรณีเกิดพายุ
ตารางที่ 1 แสดงถึ ง แรงของลมพายุที่ถูกกาหนดขึน้
สาหรั บออกแบบ โดยแรงจากกระแสลมจะกระทาต่อพื น้ ผิ ว ของอาคารในลัก ษณะแตกต่า งกัน ตามระดับ
ความรุนแรงของพายุ เช่นที่พายุระดับ 2 จะมีลกั ษณะเป็ นแรงสมดุลแบบสถิตย์ ตามกระบวนการออกแบบใน
รูปที่ 2 และพายุระดับ 1 และ 3 แรงลมจะเป็ นสัดส่วน
แปรผันกับค่ากาลังสองของแรงลมสถิตย์ (Static Wind
Load)ตารางที่ 1 แสดง Return Period และค่าเฉลี่ยของ
ความเร็ วลมเมื่อเทียบกับความเร็ วปรกติ (Basic Wind
Velocity) ของพายุแต่ละระดับรู ปที่ 2 แสดงขันตอนการออกแบบส
้าหรั บ ต้ านทาน
แรงลม (สาหรับแรงลมสถิตย์) แรงสั่นสะเทือน
- แนวทางการตรวจสอบความปลอดภั ย ของโครงสร้ างเมื่อเกิดแผ่ นดินไหว
เนื่องจากหอคอยมีความสูงถึง 634 เมตร การขยายตัว

ตามแนวแกนความสูงขององค์อาคารโครงสร้ างจึงส่งผล
กระทบอย่ า งมาก และเป็ นการยากที่ จะก าหนดแรงสัน่ สะเทือ นซึ่งใช้ ในออกแบบที่เหมาะสมในรูปของ
“แรงที่ ก ระท าต่ อ พื น้ ผิ ว อาคาร ซึ่ ง เกิ ด จาก Layer
Sheraring Force” ซึ่งมักจะถูกนามาใช้ ในการออกแบบ
อาคารสูงทั่วไป ความปลอดภัยของโครงสร้ างหอคอย
เมื่อ เกิดแผ่นดินไหวจะถูกตรวจสอบโดยการพิจ ารณาวิเคราะห์ จ ากองค์ประกอบโครงสร้ าง และประวัติการ
เกิดเหตุการณ์ ขึ ้นในอดีต มาทาการปรับใช้ ตามตารางที่
2 เพื่ อ ที่ จ ะพิสูจ น์ ค วามปลอดภัย ต่อ องค์ อ าคารใน
โครงสร้ างทังหมด้- รูปแบบการสั่นสะเทือนที่นามาใช้รู ป แบบการสั่น สะเทื อ นที่ น ามาใช้ ในการออกแบบ
หอคอยนี ้ ใช้ วิธี การจ าลองคลื่ น ความสั่น สะเทื อ นในบริ เวณสถานที่ก่อสร้ าง ในกรณี ที่ เกิดแผ่นดินไหวอย่างต่อ เนื่ อ งเป็ นเวลานาน และเกิดความเสียหายโดยตรงบริ เ วณใกล้ กั บ ตัว อาคาร โดยจะต้ อ งท าการสัง เกตลัก ษณะของคลื่ น ซึ่ ง ถูก ใช้ ในการออกแบบอาคารสูง
ทัว่ ไป รูปที่ 3 แสดงถึงส่วนที่โดนแรงสัน่ สะเทือนออกมาเป็ นแถบสี spectrum เป้าหมายในการออกแบบ
หอคอยได้ ถูกออกแบบไว้ โดยที่ความเค้ น (Stress) ของโครงสร้ าง (ไม่รวมถึง รอยต่อแบบเชื่ อม) จะอยู่ในช่วง
ความยื ดหยุ่น (Elastic Range) ที่สามารถต้ านทาน
แผ่นดินไหวระดับ 2 และแรงลมที่ แสดงในตารางที่ 3 ได้ในขณะเดียวกันมันยังต้ องเป็ นโครงสร้ างที่ต้องเหมาะสมกั บ การใช้ เป็ นสถานี อ อกอ ากาศคลื่ น วิ ท ยุ ด้ วยแต่
รายละเอียดนันเราจะยั
้งไม่กล่าวถึงในบทความนี ้ตารางที่ 2 คลื่นสัน่ สะเทือนที่ถกู นามาใช้
ตารางที่ 3 ขัน้ ตอนการออกแบบเพื่ อ ต้ า นทานแรงสัน่ สะเทือนและแรงลม
รูปที่ 3 รูปแสดงการเปรี ยบเทียบ Spectrumการออกแบบโครงสร้ างส่ วนบน แผนผังสาหรับโครงเหล็ก
ปล่องบันไดคอนกรี ตเสริมเหล็กทรงกระบอก (ชิมบาชิระหรื อ เสาแกนกลาง) จะตังอยู้ ่ตรงกลางของหอคอยและ
จะมีแกนโครงเหล็ก (หอคอยส่วนกลางและหอคอยส่วนใน) ที่ซึ่งใช้ เป็ นลิฟต์อยู่ข้างใน , ESP และ อุปกรณ์ อื่น ๆจะถูกติดตังรอบ
้ๆ ปล่อ งบันได โครงสร้ างภายนอกจะเป็ นโครงสร้ างแบบโครงข้ อ หมุน (Truss) โดยใช้ ท่ อเหล็กในการก่อสร้ าง โดยรูปตัดภายนอกของโครงเหล็กนี ้จะเปลี่ยนเป็ นรูปวงกลมเมื่อความสูงเพิม่ ขึ ้นโครงข้ อหมุนนีเ้ รี ยกว่า คานาเอะ (กานา้ สามขา) นี ้
6ประกอบไปด้ วยองค์อาคารหลักสี่ชิ ้นที่ตงอยูั ้ ่ที่แต่ละมุม
ของฐานสามเหลี่ ยมด้ านเท่าที่ ใช้ เ ป็ นฐานของอาคาร
และโครงเหล็กเหล่านี ไ้ ด้ เชื่ อ มต่อ เข้ ากับโครงสร้ างในแนวราบดังแสดงในรูปที่ 5 เสาคานาเอะและโครงสร้ างส่วนเปลือกหอคอยด้ านนอก (หอคอยส่วนนอก) จะเป็ นส่ว นต้ า นทานหลัก ส าหรั บ ต้ า นแรงสั่น สะเทื อ นและแรงลมรูปที่ 4 แบบร่างของโครงเหล็ก
รูปที่ 5 แบบแปลนของหอคอย ผลิตภัณฑ์ เหล็กที่เลือกใช้
ตารางที่ 4 แสดงถึง ผลิตภัณ ฑ์ เหล็ก ที่ใช้ ในองค์อ าคารหลัก ของโครงสร้ างหอคอย เนื่ อ งจากตัว หอคอยไม่
เพียงแต่มีความสูงมาก แต่ยังมีอัตราส่วนความชะลูด
(อัตราส่วนความสูงต่อความกว้ าง) ที่มากเช่นกัน เป็ นผลให้ แรงที่กระทาต่อ องค์อาคาร ระหว่างเกิดแผ่นดินไหว
และพายุใต้ ฝนมีุ่ ค่ามาก ดัง นัน้ องค์อ าคารโครงสร้ างจะต้ อ งมี ทั ง้ ก าลัง ที่ สูง และหน้ าขนาดใหญ่ เพื่ อ จะต้ านทานแรงเหล่านัน้ และด้ วยเหตุผลเดียวกันนัน่ เอง จึงทาให้ มีการเสนอวิธีทารอยต่อระหว่างโครงเหล็กโดยการ
เชื่ อ ม ยิ่ ง ไปกว่า นัน้ เนื่ อ งจากน า้ หนัก ของแต่ ล ะองค์
อาคารที่ ม าก ท าให้ ต้ อ งมี ก ารแบ่ง แต่ล ะองค์ อ าคารออกเป็ นชิ ้นส่วนที่มีขนาดเล็กลงเพื่อความสะดวกในการ
ขนส่งและการยกเพื่อติดตังด้้ วย โดยชิ ้นส่วนจะถูกส่งไป
ยังพื ้นที่ก่อสร้ างและนามาประกอบกันโดยวิธีการเชื่อมที่หน้ างานด้ วยสาเหตุทัง้ หลายข้ างต้ น จึงมี ความจ าเป็ นที่ ใ ช้วัสดุเหล็กที่ไม่เพียงแต่มีกาลังรับน ้าหนักและความแกร่ ง( Toughness) ที่ สู ง เ ท่ า นั ้น แ ต่ ยั ง ต้ อ ง ค า นึ ง ถึ งความสามารถในการเชื่อมและพฤติกรรมของวัสดุในการให้ ความร้ อนก่อนการเชื่อมอีกด้ วย โดยชนิดของเหล็กที่ใช้ ก่อ สร้ าง Tokyo Sky Tree นี ต้ ้ องมีจุดครากที่ 400
N/mm2 หรื อมากกว่า เพื่อที่จะสามารถให้ พฤติกรรมของ
โครงสร้ างเป็ นไปตามความต้ อ งการของผู้อ อกแบบ
นอกจากนี ้การเลือกใช้ ผลิตภัณฑ์ในการก่อสร้ างหอคอยแห่ ง นี ย้ ั ง จ ะต้ อ ง ขอ อ นุ มั ติ จ าก กระทรวง ที่ ดิ น ,สาธารณูปโภค, การขนส่งและการท่องเที่ยว (Ministryof Land, Infrastructure, Transport And Tourism)ของญี่ปนอีุ่ กด้ วยตารางที่ 4 ผลิตภัณ ฑ์ เหล็กที่ เลือ กใช้ ในการก่อ สร้ าง
Tokyo Sky Tree การออกแบบรอยต่ อแบบ Multi-Couplingโครงข้ อหมุนคานาเอะและโครงสร้ างอื่น ๆ เช่น เสาหรื อค ้ายันและองค์อาคารในแนวราบของหอคอยส่วนนอกได้ ถู ก สร้ างจากการน าท่ อ เหล็ ก มาท ารอยต่ อ กั น ในลักษณะสามมิติที่เรี ยกว่ารอยต่อ แบบ Multi-Coupling(รู ป ที่ 6) และเหตุ ผ ลที่ น าเอา รอยต่ อ แบบ MultiCoupling มาใช้ นัน้ ก็ เพื่ อ ที่ จ ะให้ ลัก ษณะโครงสร้ างภายนอกดูเรี ยบร้ อย มีจดุ อ่อนของโครงสร้ างน้ อยรวมถึง
ประโยชน์เกี่ยวกับป้องกันการสึกกร่อนด้ วยอย่างไรก็ตามกรณี ศึกษาที่ยืนยันถึงความปลอดภัย
ในใช้ รอยต่อแบบ Multi-Coupling กับท่อเหล็กกาลังสูง
ซึ่ง มี หน้ าตัด ขนาดใหญ่ นัน้ อยู่น อกเหนื อ ขอบเขตของ
แนวทางการออกแบบโครงข้ อหมุนจากท่อเหล็ก (SteelPipe Truss Design Guideline) ของสมาคมสถาปนิก
แห่งประเทศญี่ ปนุ่ แต่ถึงกระนัน้ ความแข็งแรงในการใช้
รอยต่อ แบบ Multi-coupling นัน้ ก็ยังได้ รับการยื นยันจากสถาบันปิ โตรเลียมแห่งประเทศอเมริ กา (American
Petroleum Institute) และถูกนามาปรับใช้ กับแนวทางของ สมาคมสถาปนิ ก แห่ ง ประเทศญี่ ปุ่ นและการ
วิเคราะห์ด้วย FEM
กาลังของรอยต่อเหล่านี ไ้ ด้ ถูกตรวจสอบตามกาลังส าหรั บ รั บ แรงลมด้ ว ยวิธี ก ารออกแบบเพื่ อ ต้ า นทานแรงลม (วิธีแรงคงที่ , Static Load) และเพราะการ
ออกแบบแรงสั่น สะเทื อ นแบบคงที่ ไม่ไ ด้ ถูก กาหนดไว้ดัง นัน้ ความแข็งแรงเพื่ อ รองรั บ แรงสั่นสะเทื อ นจะถูก
ตรวจสอบที ละขัน้ ตอนโดยวิธีการวิเคราะห์ ข้อ มูลจาก
ประวัติเหตุการณ์ ที่เคยเกิดขึน้ มาแล้ ว นอกจากนี จ้ ะมีการทดสอบความล้ า ที่ อ าจเกิดขึน้ แรงของจากลมและ
แผ่น ดิน ไหวในทุก ข้ อ ต่อ เพื่อ ที่ จ ะเป็ นตัว ยื น ยัน ความปลอดภัย รูปที่ 7 แสดง Flow Chart ของขันตอนการ
้ทดสอบความล้ ารูปที่ 6 วิธีการต่อท่อเหล็ก
รูปที่ 7 Flow Chart ของขันตอนการทดสอบความล้
้าของรอยต่อท่อเหล็ก
การออกแบบโครงสร้ างฐานราก ภาพรวมของลักษณะพืน้ ดินบริเวณที่ก่อสร้ างสถานที่ก่อสร้ างจะตังอยู้ ่บริเวณทางตอนล่างของโตเกียว
ที่ล้อมรอบด้ วยเขตซุมดิ ะและแม่น ้าอารากาว่าขณะที่ภูมิ
ประเทศในเขตก่อสร้ างมีลกั ษณะเป็ นสันดอนทราย และบริเวณรอบๆ ได้ ถกู พัฒนาที่ดนิ เพื่อใช้ ประโยชน์ลัก ษณะทางธรณี วิทยาของบริ เ วณใกล้ เ คี ยงของพื ้นที่ก่อสร้ างประกอบด้ วยซากตะกอนที่ถูกนา้ พัดพามา
ทับถม เช่น ชัน้ กรวดโตเกียวหรื อเนินชัน้ กรวดโตเกียว
และชันดิ้ นร่วนที่อยู่กบั ชันตะกอน
้เช่น ชัน้ หินยูรากูโชในบริ เวณใกล้ เคียงกับผิวดินกับ ชัน้ หินคาซูย่าและชัน้ หินเอโดกาว่าและชันหิ้ นโทเนรี่ เป็ นชันฐานล่
้
าง
7









ชันหิ
้ นยูรากูโชมีความหนาอยู่ที่ประมาณ 25-30 เมตรโดยส่วนบนจะประกอบด้ วยทรายหลวมเป็ นหลักหนา
ประมาณ 5 เมตร และส่ว นล่างจะประกอบด้ ว ยดินเหนียวเป็ นหลัก
การสารวจชันดิ้ นจะเป็ นไปตามลาดับดังนี ้การเจาะหลุมสารวจ
การทดสอบการซึมผ่านได้ ที่หน้ างานการทดสอบแรงในแนวราบของหลุมเจาะ
การทดสอบดินในห้ องทดลอง
การวัดค่า PSการวัดการเคลื่อนที่อย่างช้ าๆการค้ นหาการเคลื่อนที่ตามลาดับอย่างช้ าๆรูปที่ 8 แสดงข้ อมูลของดินที่ได้ จากการเจาะสารวจ- Predominant Period ของพืน้ ดินการทดสอบคุ ณ ภาพของชั น้ ผิ ว ดิ น ถู ก วั ด จากช่ ว งระยะเวลา 1 วินาทีหรื อมากกว่า ที่ 3-4 หรื อ 7-9 วินาที
และที่น้อยกว่า 1 วินาที คือ 0.6-0.7 หรื อ 0.4-0.5 วินาที
- ผลของการเคลื่อนที่ตามลาดับอย่ างช้ า ๆความลึ ก (VS >= 3,000 เมตร/วิ น าที ) ของการ
สัน่ สะเทือนที่หินชันล่้ างจะถูกสมมุติอ ยู่ที่ประมาณ 2.5
กิโลเมตร

10) และถ่ า ยแรงลงสู่แ ผงของเสาเหล็ก หุ้ม คอนกรี ตรวมถึงแผ่นเหล็กที่ใส่ไว้ บริ เวณโครงสร้ างฐานราก โดยความหนาของแผ่นเหล็กกล้ านีถ้ ูกตังอยู้ ่ที่ 40 มิลลิเมตร
และ 22 มิลลิเมตร และส่ว นที่ เป็ นคอนกรี ตนัน้ หนา
2,700 มิลลิเมตรและ 1,900 มิลลิเมตร
รูปที่ 10 โครงสร้ างฐานราก
ภาพรวมของการควบคุมความสั่นสะเทือนด้ วย เสาชิมบาชิระ
ระบบการควบคุม การสั่น สะเทื อ นส าหรั บ หอคอยซึ่ งแสดงไว้ ในรูปที่ 11 ได้ ถูกนามาใช้ เพื่อลดแรงสะท้ อนในขณะที่เกิดแผ่นดินไหว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เสาคอนกรี ตเสริมเหล็ก “ชิมบาชิระ” (เสาแกนกลาง) และโครงเหล็ก
ภายนอกนันได้้ ถกู แยกออกจากกันที่ความสูง 125 เมตรหรื อมากกว่า และระบบควบคุมการสัน่ สะเทือนโดยการใช้ กลไกการเพิม่ มวลซึ่งใช้ ประโยชน์จากนา้ หนักของเสา
ชิมบาชิระ (มวล) ในส่วนที่ถกู แยกออกจากโครงเหล็กนัน้ได้ ถูกคิดค้ นและนามาใช้ ซึ่งการเชื่อมต่อกันของเสาชิม
บาชิร ะและโครงเหล็ก ภายนอกนัน้ ทาโดยใช้ อุปกรณ์
เหล็กชนิดหนึ่งที่ระดับความสูงต่ากว่า 125 เมตร โดยจะ
มีการติดตัง้ Dampers แบบใช้ นา้ มันที่ ความสูง 125เมตรขึน้ ไปเพื่อ ที่จะควบคุมการเคลื่อนที่ของเสาชิมบาชิ ร ะ และเพิ่ ม ความหน่ ว งในการสั่น ให้ กับ โครงสร้ างหอคอย ซึ่ง การติดตัง้ Dampers ในอาคาร ทาให้ แรงเฉือ นลดลงไปได้ มากสุดถึง 40 เปอร์ เซ็นต์ ในระหว่าง
เกิดแผ่นดินไหวครัง้ ใหญ่ ๆรูปที่ 8 ข้ อมูลการเจาะสารวจชันดิ้ นบริเวณสถานที่
ก่อสร้ าง การออกแบบโครงสร้ างฐานราก
ฐานรากของหอคอยนี ถ้ ูกสร้ างอยู่บนชันของกรวดที้่ ทับถมกั น ที่ ร ะดับ -35 เมตรหรื อ ลึ ก กว่า ประกอบด้ ว ยเ ส า เ ข็ ม ค อ น ก รี ต เ ส ริ ม เ ห ล็ ก ก า ลั ง สู ง แ บ บ
Subterranean Pile Walls โดยส่วนฐานของหอคอยถูกสร้ างขึ ้นจากการเรี ยงตัวของ Subterranean Pile Wallsและที่ใต้ ของโครงข้ อหมุนคานาเอะ จะมี SRC (เสาเข็ม
เหล็กหุ้มคอนกรี ต) เรี ยงกันอยู่ตามในรูปที่ 9 โดยเสาเข็ม
เหล่านี ้จะมีลกั ษณะเป็ นตุ่มหรื อปุ่ ม ซึ่งจะถูก เจาะลงไป
ถึงระดับ -50 เมตรหรื อ มากกว่า เพื่อ ที่ จ ะเพิ่มความต้ านทานแรงถอน ซึ่งกาลังรับแรงถอนนี ้ได้ รับการยืนยัน
จากการทดสอบแบบเสมือนจริ ง (Full Scale Testing)ที่ หน้ างาน นอกจากนี แ้ กนรู ปตัว H ถูกจัดอยู่ใน Pile
Walls เพื่อให้ โครงสร้ างผนังมีกาลังแรงดึงสูงขึ ้นรูปที่ 11 แบบเบื ้องต้ นของระบบควบคุมการสัน่ สะเทือน
ในเสาชิมบาชิระ
▄

▄

▄

▄

▄

(หน้ า 10~13)
Tokyo Sky Treeการก่ อสร้ างหอคอยสูงให้ เป็ นผลงานระดับโลกโดย บริษัทโอบายาชิ
Tokyo Sky Tree เป็ นหอคอยซึ่งสามารถตังอยู้ ่ได้ ด้วยตัวเอง (Self Support) ที่สงู ที่สดุ ในโลก นัน้ ถูกสร้ างขึ ้นในโตเกียว มีความสูง 634 เมตร โดยหอคอยระฟ้าแห่งนี ้ถูกสร้ างไว้ เพื่อ ส่งถ่ายสัญ ญาณออกอากาศคลื่นวิท ยุระบบดิจิตอลและรวมถึงสัญญาณอื่น ๆ ซึ่งหน้ าที่ สาคัญที่ สุดของหอคอยนี ค้ ือ เป็ นหอสาหรั บติดตัง้ เสาอากาศ
และมีจุดชมวิว 2 แห่ง ที่ระดับความสูง 350 เมตรและ
450 เมตรตามลาดับ

รูปที่ 9 รูปแบบเสาเข็มที่นามาใช้ เสาเหล็กหุ้มคอนกรีต –โครงสร้ างฐานรากเพื่อเพิ่ม
กาลังต้ านแรงถอนในเสาเข็ม
แรงดัดและแรงเฉื อนที่ มีขนาดใหญ่จ ากโครงเหล็ กของหอคอยด้ านบน จะกระทาต่อ โครงสร้ างฐานราก (รูปที่
8ส่ ว นที่ ต่ า สุ ด ขอ ง อ าคารนี จ้ ะเป็ น รู ปตั ด ฐ านสามเหลี่ยม ซึ่งค ้าไว้ โดยขาตังทั้ งหมดสามขา
้รูปทรงของ
รูปตัดขวางจะค่อย ๆ เปลี่ยนแปลงจนกลายเป็ น วงกลม
อย่างสมบูรณ์ ที่ความสูง 300 เมตร ซึ่ง เทคโนโลยี ที่ลา้
สมัยในการก่อสร้ างรวมถึงเทคโนโลยีทางวัสดุศาสตร์ ที่นามาประยุกต์ใช้ ใช้ ในการก่อสร้ าง Tokyo Sky Tree จะถูกกล่าวถึงในลาดับต่อไป

การประกอบท่ อเหล็กขนาดยักษ์
หอคอยนี ป้ ระกอบไปด้ วยท่ อ เหล็กกล้ า กาลัง สูง ขนาดใหญ่ ที่ ย ากที่ จ ะพบในการสร้ างสิ่ ง ก่ อ สร้ าง ที่ อื่ นเนื่ อ งจากขนาดและนา้ หนักเสี่ ยงของท่อและข้ อ จ ากัดทางการขนส่ง ท่อเหล็กจะผ่านกระบวนการขึ ้นรูปโดยให้มีน ้าหนักต่ากว่า 30 ตัน ที่โรงขึ ้นรูปจากทัว่ ประเทศญี่ปนุ่
จากนันจึ้ งได้ สง่ ไปที่บริเวณหน้ างานก่อสร้ างเพื่อที่จะทา
การประกอบโดยใช้ Tower Crane ที่สามารถยกนา้ หนักได้ ราว 32 ตันขนาดหน้ าตัดของท่อเหล็ก ที่ใหญ่ที่สดุ ที่ใช้ ประกอบเป็ นโครงสร้ างบริ เ วณฐาน ของหอคอยนี ม้ ี ข นาดเส้ นผ่าศูนย์ กลางที่ 2.3 เมตรและสร้ างจากเหล็ก แผ่นหนา 10 เซนติเมตร (รูปที่ 4) เนื่องจากน ้าหนักที่มากของ
มันทาให้ ขนาดที่ใหญ่ที่สดุ ชิ ้นส่วนล็ก ๆ แต่ละชิน้ ในที่ใช้
ประกอบกันจะมีความยาวเพียง 4 เมตรเท่านัน้

การประกอบเสาอากาศของอาคารโดยวิธี การยก
ประกอบ
ส่วนบนสุดของหอคอยนี จ้ ะเป็ น หอเสาอากาศที วี ที่ถูก
การประกอบบนพื ้นดินแล้ วจะยกขึ ้นไปด้ วยสายเคเบิลด้ วยวิธีที่เรี ยกว่า ”การยกประกอบ” ผ่านทางข้ างในตัว
อาคารจนถึงความสูงสุดท้ ายที่ 634 เมตร การประกอบ
เสาอากาศบนพื ้นนัน้ จะเริ่ มต้ น จากการประกอบส่ว นยอดภายในแกนกลางของหอที่กลวงก่อนการสร้ างเสา
ชิมบาชิระ (เสาแกนกลาง) จากนันจึ้ งยกเสาอากาศขึ ้นและประกอบส่ว นต่ อ ไปจากด้ า นล่ า ง เสาอากาศที่
ประกอบเสร็จสมบูรณ์นนสูั ้ งมากกว่า 200 เมตรและส่วนที่ เ ป็ นปล่อ งบัน ไดภายในตัว อาคารจะวิ่ง ออกจากตัว
อาคารและไปสิ ้นสุด ที่ จุดบนสุดของหอคอย (ดูรูปที่ 1
และ 2 ประกอบ)วิธีการยกประกอบนันท้ าให้ สามารถข้ ามขันตอนที
้่ยุ่งยากของการประกอบชิน้ ส่วนที่ ระดับความสูง 500เมตรไปได้ และยั ง สามารถให้ ความมั่น ใจในความ
ปลอดภัยรวมถึงคุณภาพของการก่ อสร้ างได้ มากขึ ้น อีกทังท้ าให้ เวลาในการก่อสร้ างเสาอากาศนี ้ได้ ลดลงอย่าง
มากเนื่องจากเป็ นการประกอบที่พื ้นดิน ซึ่งดาเนินการไปพร้ อมๆกับการก่อสร้ างหอคอยตรงส่วนที่อยู่เหนือ จุดชม
วิวที่ 1โครงสร้ างที่เป็ นโครงข้ อหมุน
หอคอยมีลกั ษณะเป็ นโครงข้ อ หมุนที่มีพฤติกรรมคล้ ายกับคานวางตามแนวตัง้ แนวนอนและแนวทแยง ซึ่งองค์
อาคารเกื อ บทัง้ หมดเป็ นท่ อ เหล็ก ก าลัง สูงที่ ถูก เชื่ อ มติดกัน โดยวิธี "Multi-Coupling" ซึ่งเป็ นเทคนิคที่ ทาให้
รอยต่อโครงสร้ างมีความเรี ยบร้ อยและสะอาด (รูปที่ 5)
Knuckle Wall
“Knuckle Wall” ถูกพัฒนาขึ ้นโดยบริษัทโอบายาชิ และถูก ใช้ เป็ นเสาเข็ม ส าหรั บ การก่ อ สร้ างฐานรากของ
หอคอยนี ้ ยิ่งไปกว่านัน้ เพื่อให้ หอคอยสามารถต้ านทาน
แรงถอนและแรงกดอัดตามแนวดิง่ ที่เกิดจากแผ่นดินไหว
และกระแสลมแรงได้ เสาเข็มเหล่านีม้ ีจะตุ่มที่ยื่นออกมา
เพื่อที่ จะยึด เสาเข็มในพื ้นดินให้ มั่นคง เพื่อเป็ นการเพิ่ม
แรงยึ ด รั ง้ ของเสาเข็ ม ได้ อย่ า งมหาศาล (รู ป ที่ 6)นอกจากนี ร้ ู ปทรงทัง้ หมดของเสาเข็มนี ย้ ัง จะช่วยเพิ่ม
ความแข็งแกร่งและความต้ านทานต่อแรงในแนวระนาบ
ที่เกิดขึ ้นจากแผ่นดินไหวได้ อีกด้ วยการสร้ างเสาชิมบาชิระโดยวิธี Slipformบริเวณช่องว่างของตัวอาคารหลังจากที่ยกเสาอากาศขึ ้นประกอบเสร็ จเรี ยบร้ อยแล้ วนัน้ ได้ มีการสร้ างเสาชิมบา
ชิระ (เสาแกนกลาง) ขึ ้นโดยวิธี Slipform โดยคอนกรี ตจะถูกเทลงอย่างต่อเนื่องลงบนแบบหล่อที่ค่อยๆ เคลื่อน
ตัวขึ ้นด้ านบน โดยทิ ้งให้ คอนกรี ตที่เทไปก่อนหน้ าแข็งตัว
ที่ด้านล่าง (รูปที่ 3)ด้ วยเทคโนโลยีที่ได้ รับการจดสิทธิบตั รของบริ ษัทโอ
บายาชิ แกนคอนกรี ตรูปทรงกระบอกนี จ้ ึงสามารถสร้ างขึ ้นได้ ในช่วงเวลาสัน้ ๆ ภายใต้ พื ้นที่ จ ากัดที่ บริ เวณใจ
กลางของหอ ช่องว่างภายในของหอที่ซึ่งเคยใช้ เป็ นที่ยก
เสาอากาศนัน้ ได้ ถูก แทนที่ โ ดยเสาชิ ม บาชิ ร ะโดยวิ ธี
Slipform นี ้เอง(รูปภาพ)(หน้ า 10)สรุปภาพรวมโครงการ
รูปแสดงระดับของหอคอย
ฤดูใบไม้ ผลิปี 2009(หน้ า 11)รูปที่ 1 ภาพรวมโครงสร้ างของ Tokyo Sky Treeรูปที่ 2 วิธีการ Lift-upฤดูใบไม้ ร่วงปี 20099(หน้ า 12)รูปที่ 3 วิธี Slipformรูปที่ 4 ท่อเหล็กกล้ าขนาดยักษ์
รูปที่ 5 การทารอยต่อแบบ Multi-couplingขนาดท้ อ ให้ ได้ ตามที่ ต้อ งการโดยใช้ เครื่ อ ง Mechanic
Expander (ดังแสดงในรูปที่ 1)กระบวนการ Press-Bending หรื อ Roll-Bendingเป็ นกระบวนการผลิต หลักที่ ใ ช้ เ มื่อ ท่ อ เหล็ก กล้ ามี ค่าความหนาหรื อเส้ นผ่าศูนย์กลางภายนอกซึ่งมากเกินกว่า
ที่กระบวนการอื่น ๆ จะสามารถผลิตได้ โดยกระบวนการ
จะเริ่ มจากการเก็บ ความเรี ยบร้ อยของขอบแผ่นเหล็กก่อ น จากนัน้ จึงเริ่ มดัดขอบโดยใช้ เครื่ องกดและดัดให้เป็ นทรงกระบอกที่สมบูรณ์จากการม้ วนหรื อการกด แล้ วจึงทาการเชื่อมตะเข็บด้ วยวิธี Submerge Arc ดังแสดง
ในรูปที่ 2 ทัง้ นี ก้ ระบวนการขึ ้นรูปแบบเย็น แบบอุ่นและ
แบบร้ อนได้ ถูก น ามาปรั บ ใช้ ต ามความหนาของและ
ลักษณะรูปร่างภายนอกของท่อเหล็ก

(หน้ า 13)รูปที่ 6 Knuckle Wallฤดูหนาวปี 2010ฤดูใบไม้ ผลิปี 2011
▄

▄

▄

▄

▄

(หน้ า 14-15)
Tokyo Sky Treeผลิตภัณฑ์ ท่อเหล็กกาลังสูงสาหรับสร้ างหอคอยเสา
อากาศในการสร้ างหอคอยโครงสร้ างเหล็ ก ที่ ร้ ู จั ก กัน ในชื่ อ
Tokyo Sky Tree นี ้มีท่อเหล็กกาลังสูง 2 ชนิดที่ ใช้ กันมากคือ ชนิด 400 N/mm2 และชนิ ด 500 N/mm2นอกจากนี ย้ ังมีการใช้ ท่อ เหล็กชนิด 780 N/mm2 ซึ่งเป็ นชนิดที่ มีความแข็งแรงสูงที่ สุดในญี่ ปนุ่ โดยโครงการนี ้เป็ นแห่งแรกที่มีการใช้ เหล็กชนิด 780 N/mm2 ที่มีความ
หนามากที่สดุ ถึง 80 มิลลิเมตร ในการก่อสร้ างโครงสร้ างทางสถาปั ตยกรรม รายละเอียดของผลิตภัณฑ์ท่อเหล็ก
เหล่านี ้จะแสดงในตารางที่ 1ขนาดของท่อเหล็ก ที่นามาใช้ จะมีเส้ นผ่าศูนย์ กลางภายนอกอยู่ในช่วง 500 ถึง 2,300 มิลลิเมตรและมี
ความหนาที่ 19 ถึง 100 มิลลิเมตร โดยท่อเหล็กที่ใช้ เป็ นส่ ว นฐานล่ า งสุด ของหอคอยนี ม้ ี เ ส้ น ผ่ า ศู น ย์ ก ลายภายนอกอยู่ที่ 2,300 มิลลิเมตรและมีความหนาที่ 100มิลลิเมตร

รูปที่ 1 กระบวนการการผลิตท่อแบบ UOEรูปที่ 2 กระบวนการผลิตท่อแบบ Press-bending หรื อ
Roll-bendingแผ่ นเหล็กสาหรับผลิตท่ อกาลังสูง
แผ่นเหล็กที่ใช้ สาหรับผลิตท่อกาลังสูงนัน้ ถูกผลิตขึ ้นโดย
การคาดการณ์ ล่วงหน้ า ถึง ความเปลี่ยนแปลงที่ มักจะ
เกิดขึน้ ต่อ คุณสมบัติของแผ่นเหล็ก ในระหว่างขัน้ ตอนการผลิต แผ่นเหล็กเหล่านี จ้ ะถูกผลิตโดยกระบวนการ
TMCP และการทา Heat Treatment ที่ ใ ช้ เ ตาเผา
ประสิทธิภาพสูง
TMCP (Thermo-Mechanical Control Process)เป็ นกระบวนการผลิตเหล็กแผ่นให้ มีคณุ สมบัติทางวัสดุที่ เ หมาะสมโดยการควบคุม รู ป แบบในการรี ด และอุณหภูมใิ นระหว่างการรี ด รวมถึงการปรับวิธีในการทาให้ เย็นตัวลงทันทีหลังจากรี ดเสร็จตามความจาเป็ น โดยรูปที่ 3 จะแสดงถึงกระบวนการ TMPC ตามมาตรฐาน
JIS อนึ่ง ผู้ผลิตเหล็กรายใหญ่ 4 แห่งในญี่ ปนไดุ้่ ร่วมกัน
พัฒนาระบบ TMCP ของตนเองดังแสดงรายละเอี ยดตามตารางที่ 3เหล็กที่ ผ่านกระบวนการTMPC นัน้ นอกจากจะมี
กาลังที่ สงู แล้ ว ยังมีความแกร่ งที่มากด้ วย (ทัง้ วัสดุหลัก
และวัสดุที่ใช้ เชื่อม) ซึ่งโดยปกติแล้ วคุณสมบัติสองอย่าง
นีจ้ ะไม่พบในวัสดุชนิดเดียวกัน นอกจากนี ้ TMPC ยังช่วยให้ การผลิตแผ่นเหล็กมีความเหมาะสมต่อการเชื่อม
ในที่สงู เพื่อเพิม่ ความประสิทธิภาพในการเชื่อม เช่น การเชื่ อ มที่ ใช้ กระบวนการให้ ความร้ อ นก่ อ นเชื่ อ ม(Preheating) ในอุณหภูมทิ ี่ต่า
คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมเหล่านี ไ้ ม่เพียงตอบสนองต่อ
ความต้ อ งการของโครงสร้ างระฟ้าและโครงสร้ างที่ มีระยะห่างระหว่างช่วงเสามาก ๆ แต่มนั ยังเหมาะสาหรับ
องค์อาคารที่ มีหน้ าตัดขนาดเล็กและความหนาไม่มาก

ตารางที่ 1 รายละเอียดของผลิตภัณฑ์ท่อเหล็กกาลังสูง
กระบวนการการผลิตท่ อเหล็กกาลังสูง
ท่อเหล็กกาลังสูง อาจถูกผลิตโดยการผ่านกระบวนการ
UOE หรื อกระบวนการ Press-bending/Roll-bendingซึ่ง ตัวอย่างของกระบวนการเหล่านี แ้ สดงอยู่ในรู ปที่ 1และ 2ในกระบวนการ UOE แผ่นเหล็กจะถูกตัดตามขนาดที่ ก าหนด ต่อ มาจึง น าแผ่นเหล็ก นี ไ้ ปดัดเป็ นรู ป ตัว Uด้ วยเครื่ อง U-Press และดัดเป็ นรูปตัว O ด้ วยเครื่ อง Opress ตามลาดับ จากนัน้ จะนามาทาความสะอาด
บริเวณขอบและทาการเชื่อมแบบจุดก่อน แล้ วจึงทาการ
เชื่อมบริ เวณตะเข็บ ทังภายนอกและภายในโดยวิ
้ธีการเชื่อมแบบ Submerged Arc จากนันจึ้ งทาการปรั บ10นัก อี ก ด้ ว ย ซึ่ ง ในที่ สุด แล้ ว มัน ช่ ว ยให้ มี อิ ส ระในการก่ อ สร้ างและการออกแบบมากขึน้ รวมไปถึ ง การลด
ค่าใช้ จ่ายในการขนส่ง การขึ ้นรูป และการลดระยะเวลา
การทางานหน้ างานลง

ลดจานวนการใช้ วสั ดุเหล็กและลดน ้าหนักของโครงสร้ างลง อันจะนาไปสูก่ ารลดค่าใช้ จ่ายในงานก่อสร้ างในที่สดุ
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการก่อ สร้ างระบบโครงเหล็ก
โดยที่ต้องการให้ โครงสร้ างหลักยังมีพฤติกรรมอยู่ในช่วง
ความยืดหยุ่นแม้ เมื่อเกิดแผ่นดินไหวที่ระดับ 7 นัน้ จะมีการใช้ ประโยชน์ได้ อย่างเต็มที่จากการนาเสา CFT กาลังสูง มาปรั บ ใช้ นอกจากนี ย้ ัง ส่ง ผลให้ มี พื น้ ที่ ใ ช้ ส อยที่กว้ างขวางมากขึ ้นอีกด้ วยเหล็ก กล้ า ชนิ ด 800 N/mm2 นี ไ้ ด้ ถูก พัฒ นาในโครงการวิ จั ย และพัฒ นาด้ า นการออกแบบภายใต้
ขีดจ ากัดความยืดหยุ่นที่ความสัน่ ไหวระดับ 7 โดยการ
เพิ่ม กาลัง ต้ า นทานแรงดึง เป็ นสองเท่า ของผลิต ภัณ ฑ์เหล็กทัว่ ไป ผลิตภัณฑ์นี ้นอกจากจะมีกาลังต้ านทานแรงดึ ง สูง และมี ค วามเป็ นมิ ต รต่ อ สิ่ ง แวดล้ อมแล้ ว ยั งสามารถลดค่าใช้ จ่ายและตอบสนองความต้ องการของผู้ใช้ ได้ เป็ นอย่างดีโดยการลดปริ มาณของธาตุโลหะเจื อ(Alloy) ที่ จ ะต้ อ งใส่เ พิ่ม เข้ า ไปในเนื อ้ เหล็ก และลด
ขัน้ ตอนการผลิต โดยใช้ น วัตกรรมและเทคโนโลยี การผลิตแบบใหม่ที่มีประสิทธิภ าพสูง นอกจากนี ก้ ารเพิ่ม
กาลังของวัสดุนี ้จะช่วยลดภาระด้ านสิง่ แวดล้ อมด้ วยการ
ลดปริ มาณการใช้ ผลิตภัณ ฑ์เหล็ก ลง ตารางที่ 1 แสดงถึงข้ อ มูลจาเพาะขอเหล็กกล้ า ชนิด 800 N/mm2 (H SA700A และ 700B)

ตารางที่ 3 ผู้ผลิตเหล็กที่พฒั นากระบวนการ TMPC เป็ นของตัวเอง
รูปที่ 3 กระบวนการควบคุมความร้ อ นสาหรับการรี ดเหล็กแผ่น (JIS G201)
▄

▄

▄

▄

▄

(หน้ าที่16~18)
เสา CFT-เสาเชิงประกอบของเหล็กกาลังสูงและคอนกรีตจากโครงการด้ านการวิจัยและพัฒนาที่ได้ ถูกแนะนาใน
“ระบบโครงสร้ างแบบใหม่ ที่ ใ ช้ นวั ต กรรม ทางวัส ดุโครงสร้ าง” ซึ่ ง เป็ นหั ว ข้ อพิ เ ศษในนิ ต ยสาร Steel
Construction Today & Tomorrowฉบับที่ 29 (ตุลาคม
2009) ที่ ศึก ษาเกี่ ย วกับ เสา CFT (ท่ อ เหล็ก กรอกคอนกรี ต) ที่ ใช้ ทงเหล็ั ้ กกาลังสูงและคอนครี ตกาลังสูง
โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสารวจได้ ดาเนินการทดสอบเพื่อยื นยัน คุณ สมบัติ ของเสา CFT โดยสมการออกแบบ
โครงสร้ างที่ใช้ กนั อยู่เป้าหมายหลักของโครงการ ด้ านการวิจยั และพัฒนาที่ ได้ ถูกน ามาหารื อ ใน “ระบบโครงสร้ างแบบใหม่ที่ใ ช้นวัตกรรมทางวัส ดุโ ครงสร้ าง” คื อ การก่ อ สร้ างระบบ
อาคารโครงสร้ างเหล็ก ที่ใช้ วัสดุโครงสร้ างแบบใหม่ ซึ่งทาให้ โครงหลักของอาคารมีพฤติก รรมอยู่ภ ายในช่ว งความยื ด หยุ่ น (Elastic Range) ถึ ง แม้ จะเกิ ดแผ่นดินไหวในระดับ 7 (ระดับการสัน่ สะเทือนที่แรงที่สดุ
ของส านัก งานอุตุนิ ย มวิทยาของญี่ ปุ่ น) คุณ สมบัติ ที่ต้ อ งการของในวัส ดุ เ หล็ ก แบบใหม่ ที่ จ ะใช้ ในระบบ
โครงสร้ างแบบใหม่ นั น้ ได้ รวมไปถึ ง การลดการใช้ทรั พ ยากรหรื อ ลดภาระต่อ สิ่ง แวดล้ อ มและจะต้ อ งมีความทนทานต่อ แรงสัน่ สะเทือ นที่ ดี ทัง้ นี อ้ ีก เป้าหมาย
หนึ่ ง ของโครงการนี ค้ ื อ การพัฒ นาอาคารเหล็ ก ที่ มีโครงสร้ างที่ปลอดภัยและมีอายุการใช้ งานที่ยาวนาน
2เหล็กชนิด 800 N/mmระบบโครงสร้ างแบบใหม่ นีจ้ าเป็ นจะต้ อ งประยุกต์ใ ช้เหล็ ก ก าลัง สูง อย่ า งเหมาะสม แต่ทั ง้ นี ก้ ็ ไ ม่จ าเป็ นที่จะต้ อ งคงเงื่ อ นไขในช่ ว งพลาสติก ไว้ ค รบทุก ตัว (เช่ น
Yield Ratio) ในการที่ จ ะท าให้ โ ครงสร้ างหลัก นัน้ มีพฤติ ก รรมอยู่ ใ นช่ ว งความยื ด หยุ่ น ซึ่ ง การใช้ ความประโยชน์จากกาลังรับน ้าหนักที่สงู นี ้เองจะส่งผลถึงการ

ตารางที่ 1 โข้ อมูลจาเพาะของเหล็กกล้ า H - SA700A








11

พฤติกรรมของโครงสร้ างเสากาลังสูง CFTจากการการทดสอบของลักษณะโครงสร้ างของเสา CFT
ที่ ถู ก ผลิ ต โดยผ่ า นการรวมของเหล็ ก กล้ า ชนิ ด 800
N/mm2 และคอนกรี ตกาลัง สูงชนิด 100~150 N/mm2เพื่อ ที่ จ ะยี นยัน ความสัม พันธ์ กับสมการการออกแบบ
โครงสร้ าง (อ้ างถึงรูปที่ 1และ 2) ได้ ผลลัพธ์ดงั นี ้การทดสอบความแข็งแรงของเสา CFT สามารถประเมินได้ จากวิธีการคานวนที่มีอยู่
เมื่อขีดจากัดความยืดหยุ่น (จุดที่เกิด การคราก)เพิ่มขึน้
การเสียรูปของเสา CFT จะขึ ้นอยู่กับค่ากาลังรับนา้ หนักที่ยอมให้ (Allowable Strength) ของวัสดุ ซึ่งอยู่ในช่วงที่
มากกว่ากว่าผลิตภัณฑ์เหล็กทัว่ ไปข้ อ จ ากัด ของเสา CFT หน้ า ตัด สีเ หลี่ ยมคือ สามารถ
นามาใช้ ได้ เฉพาะในกรณี ที่ เป็ นเสาที่ ประกอบ (Build
Up Column) โดยการเชื่อมเท่านัน้
ภายใต้ เงื่อ นไขบางประการ (อัตราส่วนความกว้ างต่อ
ความหนาและแรงตามแนวแกนที่ ม าก) เราจ าเป็ นที่จะต้ องคานึงถึงการลดกาลังของคอนกรี ตลง (รูปที่ 1)ในกรณี ที่อ งค์อ าคารมี อัตราส่วนความกว้ างต่อ ความหนาที่ มากและทิศทางของแรงกระทาอยู่ที่ 45 องศา มีความจ าเป็ นที่ จ ะต้ อ งพิจ ารณารู ปทรงและคุณ สมบัติ
วัสดุของมุม R (รูปที่ 2)มี ค วามกว้ างถึ ง 22 เมตร ซึ่ ง สามารถใช้ งานได้
หลากหลาย

ภาพถ่ายที่ 1 การทดสอบความแข็งแรงของเสา CFTภาพถ่ายที่ 2 สภาพหลังการทดสอบความแข็งแรงของ
เสา CFTรู ป ที่ 1 การก าหนดค่า CγU โดยพิจ ารณาแรงตาม
แนวแกนและอัตราส่วนความกว้ างต่อความหนารู ปที่ 2 การก าหนดค่ามุม R โดยพิจ ารณาอัตราส่ว นความกว้ างต่อความหนารู ปที่ 4 รู ป ลักษณ์ ภ ายนอกของอาคารที่ ติดตัง้ ระบบต้ านทานแรงสั่น สะเทื อ นสาหรั บ อาคารสานักงานที่ มีความสูงปานกลางซึ่งก่อสร้ างอยู่บริเวณชานเมืองโดยใช้
ระบบโครงสร้ างแบบใหม่รู ป ที่ 5 ส่ว นประกอบของระบบโครงสร้ างที่ น ามาใช้ส าหรั บ ต้ า นแรงสั่น สะเทื อ นต่อ อาคารส านัก งานที่ มีความสูงปานกลาง
▄พฤติกรรมด้ านความล้ าของเสา CFT กาลังสูง
เนื่ อ งจากเสา CFT ถูกออกแบบให้ มีอ ายุการใช้ งานใน
ระยะยาว ดั ง นั น้ จึ ง ต้ อ งมี ก ารทดสอบการเปลี่ ย นพฤติกรรมของโครงสร้ างในช่วงความยืดหยุ่นโดยการใส่น ้าหนักกระทาซ ้า ๆ ลักษณะเดียวกันกับ ในขณะที่ เกิดแผ่นดินไหวขนาดเล็ก และขนาดกลาง รวมถึงนา้ หนักจากลมที่พดั แรงและยังจะต้ องมีการทดสอบเกี่ยวกับการ
เปลี่ยนแปลงต่อความแข็งแกร่ ง (Rigidity) ในแนวนอน
จากน ้าหนักกระทาซ ้า ๆ (รูปที่ 3) ผลการทดสอบแสดงให้ เห็นว่าความแข็งแกร่ งในแนวนอนและแนวแกนของ
เสา CFT ในโครงสร้ างอาคารทัง้ หมดถูก จ ากัด ด้ ว ยจานวนรอบของน ้าหนักที่กระทา

▄

▄

▄

▄

(ปกหลัง)การอบรมและสัมมนาเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับเหล็ก
สาหรั บการก่ อ สร้ างในภู มิ ภ าคเอเชีย ตะวัน ออกเฉียงใต้
คณะกรรมการส่ ง เสริ ม การตลาดต่ า งประเทศของ
สมาพันธ์เหล็กและเหล็กกล้ าแห่งประเทศญี่ ปนุ่ (JISF)ได้ จัดการอบรมและสัมมนาขึน้ ทัง้ หมด 8 ช่วงเกี่ ยวกับ
เหล็ก สาหรั บการก่อ สร้ างในภูมิภ าคเอเชี ย ตะวันออก
เฉียงใต้ ตงแต่ั ้ ปี 2002 โดยมีวตั ถุประสงค์ในการส่งเสริ มการใช้ โครงสร้ างเหล็ก ในการก่อ สร้ างภายในภูมิภาค
เอเชี ย ตะวั น ออกเฉี ย งและขยายพั ฒ นาการทาง
การตลาดของผลิตภัณฑ์เหล็กจากประเทศญี่ปนุ่ส าหรั บ ปี 2010 นัน้ การอบรมและสัม มนาเชิ งปฏิบตั ิการเกี่ยวกับเหล็ก สาหรับการก่อสร้ างในภูมิภาคเ อ เ ชี ย ต ะ วั น อ อ ก เ ฉี ย ง ใ ต้ ถู ก จั ด ขึ ้น ใ น เ ดื อ นพฤศจิกายน 2010 โดยมุง่ ประเด็นความสนใจไปยังสอง
ประเทศคืออินโดนีเซียและเวียดนาม ภาพรวมของงานนี ้ในปี 2010 จะมี ก ารจั ด การสั ม มนาและอบรมเชิ งปฏิบตั กิ ารดังนี ้รู ป ที่ 3 ความสั ม พั น ธ์ ร ะหว่ า ง อั ต ราการลดความแข็ ง แกร่ งของโครงสร้ างในแนวนอน (Horizontal
Rigidity ) ของเสา CFT กาลังสูงและจานวนรอบของน ้าหนักที่กระทา
การประยุกต์ ใช้ เทคโนโลยีโครงสร้ างและวัสดุแบบ
ใหม่อรรถประโยชน์ต่าง ๆ ของระบบโครงสร้ างแบบใหม่ ๆนันจะได้
้รับการพิสจู น์โดยการทดสอบการใช้ งานทัง้ หมดห้ าประเภทหลัก ๆ ซึ่งเป็ นรูปแบบที่ถูกใช้ งานมากที่สุด
ซึ่งการใช้ งานห้ าประเภทนี ้เสา CFT กาลังสูงจะถูกใช้ ในการศึกษาเกี่ ยวกับการต้ านแรงสั่นสะเทื อ นในอาคาร
สานักงานที่ มีความสูงปานกลางที่ตงอยูั ้ ่ แถบชานเมือ ง(รูปที่ 4 และ 5)ในตัวอาคารจะมี เสาหลัก ติดตังอยู้ ่ทงสองด้
ั้านของอาคารโดยมีส่วนค ้ายันที่ใช้ ควบคุมแรงสั่นสะเทื อน ถูกติดตังให้้ อยู่ในตาแหน่งที่ สามารถต้ านทานสัน่ สะเทือ นได้ มากที่สดุ เสา CFT กาลังสูงจะถูกวางตาแหน่งอยู่ตรง
กลางของตัว อาคารส่ว นเสาเหล็ก ก าลัง สูง ที่ มี ค วามชะลูดมากๆ จะถูก จัด ตาแหน่ งอยู่ที่ ต รงส่วนรอบนอก
ของอาคาร ผลที่ได้ คือจะเกิดพื ้นที่วา่ ง (Open Space) ที่ตาราง: ภาพรวมการสัมมนา

12