Dynamic Load Test (PDA Test) คืออะไร?

Dynamic Load Test หรือ PDA Test (ตั้งชื่อตามเครื่องมือ Pile Driving Analyzer) คือการทดสอบกำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มแบบ พลศาสตร์แรงกระแทกสูง (High Strain Dynamic Testing) ตามมาตรฐาน ASTM D4945 โดยปล่อยตุ้มน้ำหนักกระแทกหัวเสาเข็มเพื่อสร้างคลื่นความเค้น แล้ววัด แรง (Force) และ ความเร็ว (Velocity) ที่หัวเสาเข็มด้วยหัววัด เพื่อนำมาวิเคราะห์ตามทฤษฎีคลื่นความเค้น (Stress Wave Theory)

นอกจากกำลังรับน้ำหนักแล้ว ยังให้ข้อมูล ความสมบูรณ์ของเสาเข็ม หน่วยแรงขับ (Driving Stress) และพลังงานที่ส่งถ่าย ในการทดสอบครั้งเดียว จึงเป็นวิธีที่นิยมมากในการตรวจรับเสาเข็มจำนวนมาก

การทดสอบ Dynamic Load Test (PDA) ทดสอบกำลังรับน้ำหนักเสาเข็มด้วยแรงกระแทกสูง โดยทีมวิศวกร SPN
การทดสอบ Dynamic Load Test (PDA) — ปล่อยตุ้มกระแทกหัวเสาเข็มและวัดแรง/ความเร็วด้วยหัววัดที่ติดใกล้หัวเสาเข็ม (ภาพ: SPN Soil Engineering)
💡 สรุปสั้น ๆ

PDA Test = ปล่อยตุ้มกระแทกเสาเข็ม → วัดแรงและความเร็วของคลื่น → วิเคราะห์ (CASE ในสนาม / CAPWAP ในออฟฟิศ) → ได้กำลังรับน้ำหนัก ความสมบูรณ์ และหน่วยแรงขับ

หลักการ High Strain

เมื่อตุ้มกระแทกหัวเสาเข็ม จะเกิดคลื่นความเค้นเดินทางลงไปตามเสาเข็ม หัววัดความเครียด (Strain Transducer) และหัววัดความเร่ง (Accelerometer) ที่ติดใกล้หัวเสาเข็มจะวัดสัญญาณเพื่อแปลงเป็น "แรง" และ "ความเร็ว" ตามเวลา ในช่วงต้นก่อนเกิดการสะท้อน แรงและความเร็วจะแปรผันตรงกัน เมื่อดินรอบเสาเข็มและปลายเสาเข็มต้านทานคลื่น สัญญาณจะเปลี่ยนไป วิศวกรจึงใช้ความแตกต่างนี้ประเมินกำลังรับน้ำหนัก

สูตรและทฤษฎีที่สำคัญ

การวิเคราะห์อาศัยทฤษฎีคลื่นความเค้นและค่าอิมพีแดนซ์ของเสาเข็ม โดยมีสูตรหลักดังนี้:

แรงจากความเครียด:   F = E · A · ε E = โมดูลัสยืดหยุ่นของเสาเข็ม, A = พื้นที่หน้าตัด, ε = ความเครียดที่วัดได้
อิมพีแดนซ์ของเสาเข็ม:   Z = E · A / c c = ความเร็วคลื่นในเสาเข็ม — ช่วงต้นของสัญญาณ แรงจะสัมพันธ์กับความเร็วตาม F = Z·v
กำลังรวม (CASE Method):   Rtotal = ½ [ F(t1) + F(t2) ] + (Z/2) [ v(t1) − v(t2) ] t2 = t1 + 2L/c — กำลังสถิต = กำลังรวม − ส่วนหน่วงของดิน (ใช้ตัวประกอบหน่วง Jc)

CASE Method และ CAPWAP

ผล PDA วิเคราะห์ได้ 2 ระดับ:

  • CASE Method — การคำนวณอย่างรวดเร็วในสนามด้วยสูตรปิด ใช้ค่าตัวประกอบหน่วงของดิน (Damping Factor, Jc) ให้ค่ากำลังรับน้ำหนักโดยประมาณทันทีหน้างาน
  • CAPWAP (Signal Matching) — การวิเคราะห์เชิงลึกในออฟฟิศ โดยจับคู่สัญญาณที่วัดได้กับแบบจำลอง เพื่อให้กำลังรับน้ำหนักสถิตที่น่าเชื่อถือ พร้อม การกระจายแรงเสียดทานผิว แรงแบกปลาย และกราฟน้ำหนัก-การทรุดตัวจำลอง

สิ่งที่วัดได้จาก PDA

  • กำลังรับน้ำหนัก (Capacity) — ทั้งแรงเสียดทานผิวและแรงแบกปลาย
  • ความสมบูรณ์ของเสาเข็ม (Integrity, BTA) — ตรวจหารอยแตกหรือการลดหน้าตัด
  • หน่วยแรงขับ (Driving Stress) — แรงอัดและแรงดึงสูงสุด เพื่อป้องกันเสาเข็มเสียหายขณะตอก
  • พลังงานที่ส่งถ่าย (Transferred Energy) — ประเมินประสิทธิภาพของปั้นจั่น/ตุ้ม

ขั้นตอนการทดสอบ

  1. เตรียมหัวเสาเข็มให้เรียบตั้งฉาก เจาะรูยึดหัววัด และเตรียมตุ้มกระแทก
  2. ติดตั้งหัววัดความเครียด 2 ตัว และหัววัดความเร่ง 2 ตัว ที่ตำแหน่งตรงข้ามกันใกล้หัวเสาเข็ม
  3. ปล่อยตุ้มน้ำหนักกระแทกหัวเสาเข็ม (High Strain) ให้มีพลังงานเพียงพอระดมกำลังของดิน
  4. เครื่อง PDA บันทึกแรงและความเร็วตามเวลาในแต่ละครั้งที่กระแทก
  5. ประเมินผลเบื้องต้นในสนามด้วย CASE Method
  6. วิเคราะห์ CAPWAP ในออฟฟิศ และจัดทำรายงานรับรองโดยวิศวกร
📋 EOID และ Restrike

การทดสอบขณะตอกครั้งแรกเรียก End of Initial Drive (EOID) แต่กำลังของเสาเข็มในดินเหนียวมักเพิ่มขึ้นตามเวลา (Soil Setup) จึงนิยมทดสอบซ้ำหลังพักดิน 1–14 วัน (Restrike) เพื่อสะท้อนกำลังระยะยาว

ข้อดีและข้อจำกัด

✅ ข้อดี

รวดเร็วและประหยัดกว่า Static Load Test มาก ทดสอบได้หลายต้นต่อวัน ให้ข้อมูลครบทั้งกำลัง ความสมบูรณ์ หน่วยแรงขับ และพลังงาน รองรับเสาเข็มกำลังสูงได้

⚠️ ข้อจำกัด

ค่ากำลังรับน้ำหนักสถิตที่น่าเชื่อถือต้องอาศัยการวิเคราะห์ CAPWAP (CASE เป็นค่าประมาณ) ต้องมีพลังงานกระแทกเพียงพอเพื่อระดมกำลังเต็มที่ และเป็นการประเมินทางอ้อมจากพลศาสตร์ ควรสอบเทียบกับ Static Load Test ในโครงการสำคัญ ผลต้องตีความโดยวิศวกรที่มีประสบการณ์

เทียบกับวิธีทดสอบเสาเข็มอื่น

แต่ละวิธีตอบโจทย์ต่างกัน วิศวกรมักเลือกใช้ให้เหมาะกับวัตถุประสงค์และงบประมาณ:

วิธีทดสอบ / มาตรฐานวัดอะไร และลักษณะเด่น
Dynamic Load Test — PDA (ASTM D4945)กำลังรับน้ำหนัก + ความสมบูรณ์ + หน่วยแรงขับ ด้วยแรงกระแทกสูง รวดเร็ว ประหยัด ทดสอบได้จำนวนมาก
Static Load Test (ASTM D1143)กำลังรับน้ำหนักโดยตรงด้วยน้ำหนักจริง เป็นมาตรฐานอ้างอิงที่แม่นยำที่สุด แต่ช้าและต้นทุนสูง
Seismic / Low Strain (ASTM D5882)ความสมบูรณ์และความยาวเท่านั้น ด้วยแรงกระแทกต่ำ ไม่ประเมินกำลังรับน้ำหนัก

โดยทั่วไปใช้ PDA ทดสอบกำลังของเสาเข็มจำนวนมาก แล้วเลือกบางต้นไปสอบเทียบด้วย Static Load Test อ่านการเปรียบเทียบเชิงลึกได้ที่ Dynamic vs Static Load Test เลือกแบบไหนดี และดูวิธีอ่านค่าผลลัพธ์ได้ที่ การแปลผล PDA Test ส่วนการตรวจ "ความสมบูรณ์" ดูได้ที่ Seismic Test (Low Strain)

📌 หมายเหตุ

บทความนี้จัดทำเพื่อเป็นความรู้ทางวิศวกรรม การเลือกวิธีทดสอบ จำนวนเสาเข็มที่ต้องทดสอบ ค่าตัวประกอบหน่วง และการตีความผล ควรเป็นไปตามข้อกำหนดของโครงการและดุลยพินิจของวิศวกรผู้มีใบอนุญาต