ญี่ปุ่นเตือน กทม. เสี่ยง 'คลื่นแผ่นดินไหวคาบยาว' จุดเปราะบางสะพาน-รถไฟฟ้า

ศูนย์วิจัยแผ่นดินไหวแห่งชาติ (EARTH) ร่วมกับสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ (วสท.) ได้ร่วมกันจัดงานประชุมวิชาการครั้งสำคัญในวาระครบรอบหนึ่งปีเหตุการณ์แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ ภายใต้หัวข้อ “หนึ่งปีเหตุการณ์แผ่นดินไหว 28 มีนาคม 2568: บทเรียนและอนาคตความปลอดภัยสำหรับประเทศไทย” เพื่อทบทวนมาตรการความปลอดภัยและเตรียมความพร้อมรับมือภัยพิบัติในอนาคต

ไฮไลต์สำคัญของงานคือการบรรยายพิเศษโดย ศ.โชจิ กาคุ (Prof. Shoji Gaku) ผู้เชี่ยวชาญจากมหาวิทยาลัยทสึคุบะ (University of Tsukuba) ประเทศญี่ปุ่น ในหัวข้อ "การวิเคราะห์การตอบสนองเชิงพลศาสตร์และการตรวจสอบสะพาน: จากการสังเกตการณ์สู่มาตรฐานการออกแบบ" (Dynamic Response Analysis and Monitoring of Bridges: From Observation to Design Code) ซึ่งได้นำเสนอข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความเปราะบางของโครงสร้างพื้นฐานในเมืองใหญ่ต่อปรากฏการณ์แผ่นดินไหว

คลื่นคาบยาวและอันตรายต่อกรุงเทพฯ

"ศ.กาคุ" เริ่มต้นด้วยการแสดงความเสียใจต่อผู้ได้รับผลกระทบจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวเมื่อวันที่ 28 มีนาคม 2568 พร้อมชี้ให้เห็นว่า แม้ศูนย์กลางแผ่นดินไหวจะอยู่ห่างจากกรุงเทพมหานครไปกว่า 1,000 กิโลเมตร แต่แรงสั่นสะเทือนกลับสามารถส่งผลกระทบต่อโครงสร้างขนาดใหญ่ในเมืองหลวงได้อย่างมีนัยสำคัญ ปรากฏการณ์นี้เกิดจาก “คลื่นแผ่นดินไหวคาบยาว” ซึ่งมักเกิดขึ้นในพื้นที่ที่เป็นชั้นดินตะกอนหนาและอ่อนนุ่ม เช่น แอ่งกรุงเทพฯ

จากการวิเคราะห์ ศาสตราจารย์กาคุระบุว่า โครงสร้างพื้นฐานประเภท "คาบยาว" มีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดการสั่นพ้องหรือเรโซแนนซ์ กับคลื่นประเภทนี้ ตัวอย่างโครงสร้างที่ต้องเฝ้าระวังเป็นพิเศษ ได้แก่

ระบบทางยกระดับและรถไฟฟ้า: เช่น รถไฟฟ้า MRT สายสีน้ำเงิน ซึ่งมีคาบธรรมชาติ (Natural period) อยู่ในช่วง 0.5 ถึง 1.2 วินาที
สะพานขึงขนาดใหญ่: เช่น สะพานพระราม 9 แห่งใหม่ ซึ่งมีคาบธรรมชาติในการแกว่งตัวสูงถึง 3.0 ถึง 5.0 วินาที
ถังเก็บน้ำมันและระบบบำบัดน้ำเสีย: ซึ่งการกระเพื่อมของของเหลวภายใน (Sloshing) อาจมีคาบยาวได้ตั้งแต่ 2.0 ไปจนถึง 30 วินาที ขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของถัง

บทเรียนราคาแพงจากญี่ปุ่น: เมื่อแรงเร่งต่ำแต่สร้างความเสียหายหนัก

เพื่อให้เห็นภาพอันตรายที่ชัดเจนขึ้น ศาสตราจารย์กาคุได้ยกตัวอย่างเหตุการณ์แผ่นดินไหวโทโฮคุ (Tohoku Earthquake) เมื่อปี 2011 ในประเทศญี่ปุ่น แม้พื้นที่บริเวณอ่าวโตเกียวและโยโกฮามาจะอยู่ห่างจากศูนย์กลางแผ่นดินไหวถึง 400 กิโลเมตร และตรวจวัดค่าแรงเร่งสูงสุดได้เพียงประมาณ 2.0 m/s² ซึ่งถือว่าค่อนข้างต่ำ แต่การที่การสั่นสะเทือนมีความต่อเนื่องยาวนานกว่า 5 นาที (300 วินาที) และมีองค์ประกอบของคลื่นคาบยาวเกิน 2 วินาที ส่งผลให้เกิดความเสียหายเชิงโครงสร้างระดับปานกลางถึงระดับน้อยต่อสะพานขึงและอาคารสูง เนื่องจากการตอบสนองเชิงพลศาสตร์ที่รุนแรง

"ความเสียหายไม่ได้เกิดจากแรงกระแทกที่รุนแรงในทันที แต่เกิดจากการสั่นสะเทือนที่ต่อเนื่องยาวนานจนโครงสร้างเกิดการสะสมพลังงานและสั่นพ้อง ซึ่งอาจนำไปสู่การหยุดชะงักของระบบคมนาคมขนส่งในวงกว้าง"

จาก 'การสังเกตการณ์' สู่ 'แบบจำลองเสมือน'

ในการรับมือกับความท้าทายนี้ "ศ.กาคุ" ได้นำเสนอแนวทางการตรวจสอบโครงสร้าง โดยใช้กรณีศึกษาของ สะพานสึรุมิ สึบาสะ ในกรุงโตเกียว ซึ่งเป็นสะพานขึงยาวกว่า 1,020 เมตรที่มีการติดตั้งระบบเซนเซอร์ตรวจวัดแผ่นดินไหวที่ทันสมัย

ระบบดังกล่าวช่วยให้นักวิศวกรสามารถทำ "การระบุระบบ" เพื่อหาค่าคุณลักษณะทางกายภาพที่แท้จริงของสะพานในขณะใช้งานจริง โดยมีขั้นตอนสำคัญ คือ

การเก็บข้อมูล: บันทึกการเคลื่อนที่ของโครงสร้างในแนวตั้ง แนวนอน และแนวบิด
การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์: การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ละเอียดสูง (ในกรณีศึกษาใช้โหนดมากกว่า 773 จุด) เพื่อจำลองพฤติกรรมของสะพาน
การตรวจสอบความถูกต้อง: นำข้อมูลที่วัดได้จริงมาเปรียบเทียบกับแบบจำลอง เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการคาดการณ์ความเสียหาย

"ศ.กาคุ" เผยว่า ข้อมูลจากการสังเกตการณ์จริงมีความสำคัญมาก เพราะช่วยให้ทราบถึงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ป้องกัน เช่น ลูกปืนรองรับสะพาน และอุปกรณ์ลดแรงสั่นสะเทือน ว่ายังทำงานได้ตามที่ออกแบบไว้หรือไม่

การจำลองสถานการณ์ในอนาคต

ทีมวิจัยได้ทำการจำลองสถานการณ์โดยใช้คลื่นแผ่นดินไหวจากเหตุการณ์จริงในกรุงเทพฯ และคลื่นแผ่นดินไหวที่คาดการณ์ในอนาคต มาทดสอบกับแบบจำลองสะพานขึง ผลการศึกษาพบสิ่งที่น่าสนใจ คือ

ภายใต้คลื่นแผ่นดินไหวระดับที่เคยเกิดขึ้นในกรุงเทพฯ โครงสร้างสะพานขึงที่ออกแบบตามมาตรฐานปัจจุบันยังคงมีความปลอดภัยในระดับที่เพียงพอ

อย่างไรก็ตาม หากเกิดแผ่นดินไหวในระดับรุนแรงสูงสุดตามที่คาดการณ์ไว้ (เช่น กรณีแผ่นดินไหวคันโตระดับ Magnitude 7.9) โครงสร้างอาจเริ่มแสดงพฤติกรรมไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งหมายถึงการเริ่มเกิดความเสียหายถาวรในบางจุดของโครงสร้าง

บทสรุปและข้อเสนอแนะ

ในตอนท้ายของการบรรยาย "ศ.กาคุ" ได้เสนอแนวทาง “Data-driven Infrastructure Resilience Design” เพื่อเป็นแม่แบบให้กับประเทศไทย โดยเน้นการบูรณาการระหว่างข้อมูลในโลกจริง และโลกจำลอง

การติดตั้งระบบเซนเซอร์บนสะพานและโครงสร้างพื้นฐานสำคัญในไทย ไม่ได้เป็นเพียงการเก็บข้อมูลเพื่อวิจัยเท่านั้น แต่เป็นเครื่องมือสำคัญในการทำ “การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน” ซึ่งจะช่วยให้หน่วยงานที่เกี่ยวข้องสามารถประเมินความเสียหายได้อย่างรวดเร็วหลังเกิดเหตุการณ์ และสามารถวางแผนเสริมความแข็งแรงให้กับโครงสร้าง ได้อย่างแม่นยำก่อนที่จะเกิดภัยพิบัติครั้งต่อไป

งานประชุมครั้งนี้ไม่เพียงแต่เป็นการรำลึกถึงเหตุการณ์ในอดีต แต่ยังเป็นการวางรากฐานทางวิศวกรรมที่สำคัญ เพื่อให้ประเทศไทยสามารถก้าวข้ามผ่านความท้าทายจากภัยแผ่นดินไหว และสร้างสังคมที่มีความยืดหยุ่นและปลอดภัยต่อโครงสร้างพื้นฐานในระยะยาวอย่างยั่งยืน