ตึกสูงโยกแรงแต่ไม่พัง! ความลับโครงสร้างรับแผ่นดินไหว

[รอบรู้ ไทย]

ตึกสูงโยกแรงแต่ไม่พัง! ความลับโครงสร้างรับแผ่นดินไหว

ภาพตึกสูงโยกไหวตามแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหวอาจดูน่ากลัวจนทำให้หลายคนกังวลเรื่องความปลอดภัย แต่ในทางวิศวกรรมการที่ตึกสามารถ "ยืดหยุ่นและเคลื่อนตัว" ได้นั้นคือหัวใจสำคัญที่ช่วยเซฟชีวิตคนนับพัน! หากอาคารแข็งกระด้างเกินไป แรงดันมหาศาลจากใต้ดินจะทำให้โครงสร้างหักร้าวและถล่มลงมาทันที ความลับทั้งหมดนี้ไม่ได้จบลงแค่การออกแบบตัวอาคารบนดินเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวโยงไปถึงความแข็งแรงของชั้นฐานรากใต้ตึก ซึ่งหากเกิดปัญหาเสาเข็มพังหรืออาคารเริ่มเอียง การเลือกใช้บริการจากผู้เชี่ยวชาญด้านการแก้ไขบ้านทรุดอย่างการยกอาคาร เสริมเสาเข็มไมโครไพล์ และฉีดสารกำลังสูงเพื่อปรับระดับฐานราก ก็ถือเป็นแนวทางสำคัญในการฟื้นฟูโครงสร้างให้กลับมารับแรงได้อย่างปลอดภัย

ทำไมยิ่งสูงยิ่งต้อง "โยก" วิศวกรรมสู้แผ่นดินไหวทำงานอย่างไร?
หลักการกระจายพลังงานแผ่นดินไหวไม่ได้หมายถึงการรักษาสภาพให้ตึกนิ่งที่สุด แต่เป็นการถ่ายโอนแรงสั่นสะเทือนให้ออกไปจากตัวอาคารอย่างควบคุมได้ โดยใช้นวัตกรรมและวิศวกรรมระดับสูงเข้ามาช่วยจัดการ
•   ระบบแยกกันสั่นที่ฐานราก (Base Isolation) เปรียบเสมือนการติดโช้คอัพขนาดใหญ่ไว้ใต้ตึก วิศวกรจะใช้วัสดุยางสังเคราะห์สลับชั้นกับแผ่นเหล็ก หรือลูกปืนเหล็กกล้าติดตั้งไว้ระหว่างฐานรากและตัวอาคาร เมื่อพื้นดินด้านล่างสั่นไหวอย่างรุนแรง ระบบนี้จะช่วยดูดซับแรงตัด และปล่อยให้ตัวตึกเคลื่อนที่ช้ากว่าแรงสั่นของดินข้างล่างอย่างเห็นได้ชัด
•   โช้คอัพยักษ์ชะลอการสั่น (Tuned Mass Damper) ในตึกสูงระฟ้าหลายแห่งมีการแขวนลูกบอลเหล็กขนาดมหึมาน้ำหนักหลายร้อยตันไว้บริเวณชั้นบนสุด เมื่อลมพัดแรงหรือเกิดแผ่นดินไหวจนตึกเริ่มเอียงไปทางขวา ลูกแกว่งนี้จะเคลื่อนที่สวนทางไปทางซ้ายด้วยแรงเหวี่ยง เพื่อคานน้ำหนักและลดระยะการโยกตัวของอาคารไม่ให้กวาดกว้างเกินไป
•   แกนกลางอาคารแบบเหนียวพิเศษ (Shear Wall & Core) วิศวกรเลือกใช้คอนกรีตเสริมเหล็กความหนาแน่นสูงทำเป็นแกนกลางอาคาร (Elevator Core) ควบคู่กับการออกแบบเหล็กเส้นให้มีความเหนียว (Ductility) สามารถดัดงอและยืดหยุ่นได้โดยไม่แตกหักง่าย ช่วยยึดโครงสร้างหลักไม่ให้วิกฤตเมื่อเกิดแรงบิด
•   การกระจายแรงผ่านโครงเหล็กเฉียง (Outrigger System) การเชื่อมต่อแกนกลางอาคารเข้ากับเสาขอบนอกด้วยโครงทรัสเหล็กขนาดใหญ่ ช่วยกระจายแรงดึงและแรงอัดจากยอดตึกกลายมาเป็นน้ำหนักกดลงบนเสาแต่ละต้นเท่าๆ กัน
•   การถอดรหัสความถี่ธรรมชาติ (Natural Frequency) การออกแบบตัวตึกจะไม่ปล่อยให้ความถี่การสั่นของอาคารไปตรงกับความถี่ของแผ่นดินไหวในพื้นที่นั้นๆ เพราะถ้าเกิดภาวะกำทอน (Resonance) ตึกจะยิ่งโยกแรงขึ้นจนเข้าขั้นอันตราย

จากตึกระฟ้าระดับประเทศ สู่การดูแลฐานรากอาคารทั่วไป
โครงสร้างบนดินจะรับแรงโยกได้ดีแค่ไหน บทสรุปสุดท้ายก็ตกไปอยู่ที่ความมั่นคงใต้ชั้นดิน หากโครงสร้างชั้นล่างสุดเริ่มบกพร่องหรือรับน้ำหนักได้ไม่เท่ากัน ปัญหาใหญ่จะตามมาแน่นอน
เมื่อฐานรากเริ่มมีปัญหา สัญญาณเตือนที่ไม่ควรมองข้าม
•   เกิดรอยแตกร้าวรุนแรงเป็นรูปเฉียง 45 องศาบริเวณผนังหรือมุมประตูหน้าต่าง
•   ประตูและหน้าต่างเริ่มตก บานเลื่อนฝืด เปิด-ปิดยากเนื่องจากวงกบเบี้ยวรูป
•   พื้นอาคารมีความเอียงอย่างเห็นได้ชัด ของลูกกลิ้งไหลไปข้างใดข้างหนึ่ง
•   มีรอยทรุดตัวแยกออกจากกันระหว่างตัวอาคารหลักกับส่วนต่อเติม

บริการฟื้นฟูโครงสร้างเมื่อดินใต้ฐานรากเกิดการเคลื่อนตัว
หากปล่อยให้อาคารเกิดการเอียงหรือทรุดตัวโดยไม่รีบแก้ไข โครงสร้างทั้งหมดจะสูญเสียความสามารถในการรับแรงสั่นสะเทือนทันที การมองหาบริษัทรับแก้ไขบ้านทรุดที่ให้บริการครบวงจร ตั้งแต่การดีดบ้าน ยกอาคาร เสริมเสาเข็มเหล็กไมโครไพล์ (Spun Micro Pile) เพื่อเพิ่มจุดรับน้ำหนักใหม่ ไปจนถึงการฉีดสารโพลียูรีเทนกำลังสูงเพื่อยกปรับระดับพื้นคอนกรีต จะช่วยกู้วิกฤตโครงสร้างและหยุดการทรุดตัวได้อย่างตรงจุด

สรุปความแข็งแรงที่แท้จริงของอาคารยุคใหม่
การที่ตึกสูงโยกไหวได้เมื่อเผชิญแผ่นดินไหว ไม่ใช่เรื่องน่ากลัวแต่เป็นความตั้งใจทางวิศวกรรมที่ออกแบบมาเพื่อความปลอดภัยสูงสุด แต่สิ่งที่ต้องให้ความสำคัญไม่แพ้กันคือความสมบูรณ์ของฐานรากด้านล่าง หากพบว่าอาคารเริ่มมีอาการเอียง พื้นเริ่มแยก หรือเข็มเดิมมีปัญหา การใช้บริการจากผู้เชี่ยวชาญด้านการแก้ไขบ้านทรุดที่มีทีมวิศวกรควบคุมงานอย่างถูกต้อง จะช่วยให้ทุกอาคารกลับมามั่นคงและพร้อมรับมือกับทุกสถานการณ์ทางธรรมชาติได้อย่างอุ่นใจ