ต้นแบบเครื่องทดสอบแบบหมุนเหวี่ยงเพื่องานวิจัยสาขาวิศวกรรมเทคนิคธรณี เครื่องแรกของประเทศ (ภาคระบบส่งกำลังและโครงสร้างหลัก)
Prototype of the First Geotechnical Centrifuge in Thailand, Driving System and Main Structure


ดร.กิติเดช สันติชัยอนันต์
Kitidech Santichaianant. (Lecturer)
ภาควิชาครุศาสตร์โยธา คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรม

ทุนหมวดเงินอุดหนุนประจำปี 2548 งบประมาณ 275,950 บาท

ความสำคัญและที่มาของการวิจัย

เครื่องมือทดสอบแบบหมุนเหวี่ยงทางวิศวกรรมเทคนิคธรณี (Geotechnical centrifuge) เป็นเครื่องมือสมัยใหม่ในการทดสอบแบบจำลองดินโดย การเพิ่มแรงเหวี่ยงให้กับตัวอย่างดินด้วยการหมุนเหวี่ยง ดังนั้นทางเทคนิคขนาดของสิ่งก่อสร้างที่มีขนาดเท่าของจริง (Prototype) สามารถถูกจำลองขนาดลงมาให้มีขนาดเล็กลง (Model) ซึ่งสามารถตรวจวัดค่าทางวิศวกรรมได้โดยง่ายในห้องทดลอง โดยพฤติกรรมต่างๆ ยังคงเดิมเช่นเดียวกับในสิ่งก่อสร้างต้นแบบ ตัวอย่างเช่น ถ้าต้องการศึกษาคันดินถมที่ออกแบบเฉพาะอันหนึ่งสูง 5 เมตร ตัวอย่างดินชนิดเดียวกันสามารถถูกนำมาทดสอบในเครื่องทดสอบแบบหมุนเหวี่ยง ที่สภาวะ 100 เท่าของแรงโน้มถ่วงปกติ คันดินดังกล่าวจะสามารถลดขนาดลงได้ถึง 100 เท่า เพื่อถูกทดสอบในห้องทดลอง หรือ สูงแค่ 5 เซนติเมตร เท่านั้น โดยที่พฤติกรรมต่างๆ ทางวิศวกรรมยังคงเดิมไม่มีการเปลี่ยนแปลง โครงสร้างเฉพาะที่ได้มีการออกแบบพร้อมที่จะก่อสร้าง สามารถนำมาออกแบบแบบจำลองและทดสอบเสถียรภาพจนวิกฤตจนเกิดการพังทลายด้านต่างๆในห้องทดลองก่อนที่จะมีการก่อสร้างจริง ตัวอย่างการใช้ประโยชน์เครื่องดังกล่าวมีดังนี้
1. ศึกษาพฤติกรรมโครงสร้างดินแบบต่างในงานวิศวกรรม
   - ดินถล่มเชิงเขา
   - เขื่อนดิน
   - กำแพงกันดินแบบถาวรและแบบชั่วคราว
   - งานฐานราก
   - งานอุโมงค์ใต้ดิน
2. ศึกษาพฤติกรรมของระเบิดที่มีต่อโครงสร้างดิน
   - การทดสอบหลุมหลบภัย
   - การทดสอบประสิทธิภาพของระเบิดที่มีต่อขนาดของหลุม
3. ศึกษาพฤติกรรมของโครงสร้างดินจากแผ่นดินไหว (จะต้องมีอุปกรณ์ประกอบเพิ่มพิเศษเพื่อสร้างแรงสั่น)
   - การทดสอบโครงสร้างดินแบบต่าง ๆ ในงานวิศวกรรม ในข้อ 1 เมื่อมีแผ่นดินไหว
นอกจากนี้ผลของแบบจำลองที่ถูกต้องแม่นยำจะสามารถนำมาทดสอบประเมินการวิเคราะห์ แบบจำลองเชิงตัวเลข (Numerical Model) เช่น Finite Element model ที่มีอยู่มากในปัจจุบัน เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของปัญหาได้ถูกต้องแม่นยำขึ้น
เนื่องจากเทคนิคและเทคโนโลยีทางด้านนี้ได้มีมามากกว่า 20 ปีแล้วในต่างประเทศ ซึ่งเป็นที่รู้จักกันในด้านการศึกษาปัญหาชั้นสูงทางวิศวกรรมเทคนิคธรณี แต่อย่างไรก็ตามยังไม่มีการริเริ่มที่จะนำเทคโนโลยีและความรู้ด้านนี้มาใช้ประโยชน์ภายในประเทศไทยเลย เนื่องจาก เครื่องมือทดสอบที่นำเข้าสำเร็จครบชุด มีราคาแพงมาก เนื่องจากมีผู้ผลิตน้อยมากในโลก เช่น Accutronic เป็นต้น และส่วนมากจะเป็นการสร้างแบบเฉพาะความต้องการของผู้ใช้เป็นรายๆไป
นอกจากนี้ ประเทศไทยยังขาดผู้เชี่ยวชาญด้านนี้อีกเป็นจำนวนมาก (น้อยกว่า 5 คน) ดังนั้นโครงการวิจัยนี้ จะเป็นโครงการนำร่องและในการนำเทคโนโลยีนี้มาประยุกต์ใช้ภายในประเทศโดยพึ่งพา เครื่องมือและความรู้ความสามารถของบุคลากรภายในประเทศเองทั้งหมด
โครงงานวิจัยนี้ เป็นโครงงานระยะที่ 2 ต่อเนื่องจาก ระยะที่ 1 ซึ่งเป็นการสร้าง "เครื่องต้นแบบเครื่องหมุนเหวี่ยงทางวิศวกรรมเทคนิคธรณีสำหรับการเรียนการสอนเครื่องแรกของประเทศ" ที่มีขนาดเล็ก และเน้นประโยชน์ในการศึกษา การเรียนการสอน การถ่ายทอดหลักการ ตลอดจนการเสนอแนวคิดของการใช้เทคนิคนี้สู่นักศึกษา

วัตถุประสงค์ของโครงการ

  1. เพื่อศึกษา วางแผนงาน และ ออกแบบเครื่องต้นแบบเครื่องทดสอบหมุนเหวี่ยงทางวิศวกรรมเทคนิคธรณีขนาด กลาง
  2. เพื่อสร้างและประกอบโครงสร้างหลักและระบบส่งกำลัง
  3. เพื่อทดสอบความสามารถในการหมุนและเสถียรภาพต่างๆ รวมถึงความปลอดภัย
  4. เพื่อประเมินการใช้งานร่วมระหว่างโครงสร้างใหม่และระบบไร้สายที่มีอยู่แล้ว

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับจากการวิจัย

  1. เป็นการริเริ่มและประชาสัมพันธ์แนวคิดในการใช้เทคนิคนี้เพื่อใช้ประโยชน์ในประเทศเป็นครั้งแรก และเพื่อเป็น การแข่งขันเชิงยุทธศาสตร์ทางการศึกษาและงานวิจัย ระดับภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
  2. ได้ต้นแบบโครงสร้างหลักและระบบส่งกำลังของเครื่องหมุนเหวี่ยงขนาดใหญ่เพื่อประโยชน์ทางงานวิจัยและการ แก้ปัญหาซับซ้อนทางวิศวกรรมเทคนิคธรณีเครื่องแรกของประเทศ โดยมีระดับต้นทุนที่ต่ำและใช้ทรัพยากรภายใน ประเทศทั้งหมด
  3. ปฏิวัติกระบวนการ การเรียนการสอนของประเทศในสาขาวิชาวิศวกรรมเทคนิคธรณี (เช่น วิชาวิศวกรรมฐานราก และกลศาสตร์ของดิน) อย่างสิ้นเชิง โดยการเรียนรู้จากการพังทลายของแบบจำลองที่เสมือนจริงมากที่สุดอย่างที่ ไม่เคยมีมาก่อน นอกจากนี้เครื่องทดสอบยังสามารถใช้เพื่อสร้างงานวิจัยและรองรับวิทยานิพนธ์ของนักศึกษา ระดับปริญญาโทและเอก ในแขนงวิชาวิศวกรรมเทคนิคธรณี สาขาวิศวกรรมโยธา ได้อย่างเข้มข้นและสามารถ แข่งขันได้ในระดับภูมิภาค
  4. เป็นต้นแบบที่จะก้าวไปสู่การพัฒนา เครื่องทดสอบดังกล่าวที่มีขนาดใหญ่มากขึ้น ทัดเทียมกับประเทศที่พัฒนา แล้ว เช่น ประเทศญี่ปุ่น และอเมริกา เป็นต้น
  5. สนับสนุนการใช้วัสดุ เทคโนโลยี และบุคลากรในประเทศทั้งหมด
  6. สามารถนำการศึกษานี้เป็นบรรทัดฐานในการสร้างเครื่องดังกล่าวสำหรับหน่วยงานต่างๆ ของภาครัฐและเอกชน เช่น มหาวิทยาลัย กรมทางหลวง กรมชลประทาน บริษัทก่อสร้างขนาดใหญ่ เป็นต้น
  7. สามารถลดอัตราการสูญเสียเงินตราในประเทศและงบประมาณแผ่นดิน ในการซื้อชุดเครื่องมือดังกล่าวจาก ผู้จำหน่ายในต่างประเทศ และช่วยลดค่าใช้จ่ายจากการนำปัญหาทางวิศวกรรมเทคนิคธรณีไปศึกษาในต่างประเทศ
  8. สามารถจดสิทธิบัตรและมีเอกสิทธิในการสร้างเครื่องทดสอบเพื่อการค้าระหว่างประเทศเพื่อนบ้านที่สนใจ
return topic

Revised: 15 July 2004/13:43:10
© 2004 by Research and Intellectual Property Promotion Center.