จากเหตุการณ์แผ่นดินไหวเมื่อวันที่ 28 มีนาคม พ.ศ. 2568 ที่ผ่านมา ที่มีจุดศูนย์กลางที่ประเทศเมียนมามีความรุนแรงขนาด 7.7 แมกนิจูด และอาฟเตอร์ช็อกตามมาอีกหลายครั้ง ได้ส่งกระทบต่อหลายพื้นที่ในประเทศไทย โดยเฉพาะในเขตกรุงเทพมหานคร ประชาชนที่อยู่บนอาคารสูงรู้สึกถึงการสั่นไหวอย่างชัดเจน โครงสร้างพื้นฐานทางคมนาคมได้รับผลกระทบ รวมถึงมีเหตุอาคารถล่มและอาคารอีกหลายหลังเกิดความเสียหายตามที่เราได้เห็นภาพในโลกอินเทอร์เน็ต นับเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของประเทศไทยที่เกิดเหตุการณ์ดังกล่าว ผู้คนทั่วไปต่างตื่นตระหนกเนื่องจากเป็นสิ่งที่ไม่เคยพบเจอมาก่อนในช่วงชีวิต (ประเทศไทยไม่ได้อยู่ในแนวแผ่นดินไหว
ในอดีตถึงมีก็น้อยมากจนไม่รับรู้ถึงแรงสะเทือน) ผู้คนรีบอพยพลงมาที่ถนนในเขตกรุงเทพชั้นใน ระบบขนส่งทางรางได้ถูกยกเลิก การจราจรทั่วกรุงเทพเป็นอัมพาต เหมือนกับภาพที่เราเห็นได้ตามหนังวิกฤตการณ์ในจอภาพยนต์ (2012 หรือ The Day After Tomorrow) และไม่ได้คิดว่าจะได้พบในเจนเนอเรชั่นของเรา (ตั้งแต่ Gen X ไปจนถึง Gen Z Gen / Alpha) สิ่งที่เกิดขึ้นทั้งหมดทำให้เราต้องอาจจะต้องกลับมาทบทวนถึงมาตรฐานความปลอดภัยของการออกแบบอาคารสูงเพื่อรองรับภัยพิบัติ และการรับมือต่อไปในอนาคตอีกครั้ง
การเกิดแผ่นดินไหวเป็นปรากฎการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลก (Tectonic Activity) เนื่องจากแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ตลอดเวลา (เหตุการครั้งนี้ เกิดจากรอยเลื่อนสะกาย ในประเทศพม่า) นอกจากนี้ ยังสังเกตได้ว่าเหตุวิกฤติการณ์ทางธรรมชาติอื่นๆ อย่างเช่น เฮอริเคน น้ำท่วม ไฟป่า จะมีความถี่ในการเกิดขึ้นมากกว่าปรกติในรอบทศวรรษที่ผ่านมา อันเนื่องมาจากความเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล รวมถึงวิกฤตการณ์เอลนีโญ – ลานีญา
หลายต่อหลายสื่อออกมาเน้นย้ำถึง ข้อมูลที่น่าสนใจในการออกแบบโครงสร้างวิศวกรรม สถาปัตยกรรม และกฎหมายอาคารที่รองรับ ถึงการออกแบบอาคารให้อยู่รอดปลอดภัยจากวิกฤตการณ์ทางธรรมชาติ วันนี้ Dsign Something จะขอมาสรุปรวมและอธิบายองค์ประกอบของอาคารสูง และปัจจัยต่างๆที่เกิดขึ้นเมื่อเกิดเหตุการณ์แผ่นดินไหวให้เข้าใจง่ายมาให้ฟังกัน
ก่อนอื่นใด ต้องมาทำความเข้าใจเรื่องระบบการก่อสร้างอาคารสูงในเขตกรุงเทพชั้นในก่อน ซึ่งโดยทั่วไปส่วนใหญ่ใช้ โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก (Reinforced Concrete Structure) เป็นหลัก เนื่องจากคอนกรีตมีความแข็งแรง ทนทาน และเหมาะกับการก่อสร้างในเขตเมืองที่มีข้อจำกัดเรื่องพื้นที่และการขนส่งวัสดุ รวมถึงใช้ระบบโครงสร้างหลักแบบ Shear Wall โครงสร้างพื้นแบบ Post-Tension
ทีนี้กลับมาที่คำถามคือ Shear Wall คืออะไร? Post-Tension คืออะไรกันแน่ สำหรับคนที่ไม่ได้อยู่ในสายเทคโนโลยีงานก่อสร้าง วิศวกรรม และสถาปัตยกรรม อาจจะเกิดคำถามขึ้นมา ซึ่งหากสรุปโดยย่อ Shear Wall เป็นโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กแนวตั้งหนาๆ ที่มักจะรอบลิฟต์และบันไดหนีไฟ เพื่อเป็นแกนของอาคารและช่วยรับแรงลมและแรงจากแผ่นดินไหวซึ่งมีความแข็งแรงมาก เมื่อเกิดแผ่นดินไหว Shear Wall จะช่วยกระจายแรงสั่นสะเทือนไปทั่วอาคารแทนที่จะปล่อยให้จุดใดจุดหนึ่งรับแรงเต็มๆ ซึ่งช่วยลดโอกาสที่โครงสร้างจะพังถล่มลงมา (เวลาเกิดเหตุแผ่นดินไหว ถ้าอยู่ในตึก แนะนำให้วิ่งรีบเข้าไปปล่องทางหนีไฟ เพราะมีโอกาสที่จะปลอดภัยแม้โครงสร้างอื่นจะพัง) ส่วนระบบพื้น Post-Tension ใช้ลวดหรือเหล็กแรงดึงสูงภายในคอนกรีต แล้วดึงให้ตึงหลังจากคอนกรีตแข็งตัว เพิ่มความแข็งแรงของพื้นและโครงสร้าง ช่วยลดความหนาของพื้น ลดน้ำหนักอาคาร มีความยืดหยุ่นสูง ทนต่อแรงกระแทกจากแผ่นดินไหวได้ดี
ส่วนระบบการก่อสร้างอื่นๆที่มีคือ ระบบ Precast (คอนกรีตสำเร็จรูป) ซึ่งเป็นชิ้นส่วนคอนกรีตที่ผลิตจากโรงงานแล้วนำมาติดตั้งหน้างาน ช่วยลดเวลาและต้นทุนในการก่อสร้างแข็งแรงและมีคุณภาพสม่ำเสมอ แต่รอยต่อระหว่างแผ่น Precast อาจเป็นจุดอ่อน ในกรณีที่เกิดแผ่นดินไหว รวมถึงเทคนิคการก่อสร้างแบบก่ออิฐฉาบปูนดั้งเดิม ซึ่งไม่สามารถรับแรงด้านข้างได้ดี เท่าโครงสร้างคอนกรีตเมื่อเกิดแผ่นดินไหว มักแตกร้าวและถล่มได้ง่ายไม่เหมาะกับอาคารสูงที่ต้องรับแรงสั่นสะเทือน แต่โดยทั่วไปอาคารสูงในเขตปรุงเทพมหานครมักจะไม่ใช้วิธีการก่อสร้างแบบก่ออิฐดั้งเดิม
ทีนี้กลับมาถึงคำถามที่ว่า เพราะเหตุใด เมื่อเกิดเหตุการณ์แผ่นดินไหว ทำไมอาคารสูงบางอาคารได้รับผลกระทบมาก เสียหายไปถึงโครงสร้างงานวิศวกรรมของอาคาร บางอาคารได้รับผลกระทบนิดเดียวแค่เกิดรอยแยกแตกตามผนัง บางอาคารไม่ได้รับผลกระทบเลย ซึ่งสิ่งดังกล่าวต้องพิจารณาถึงปัจจัยเสริมต่างๆ อย่างเช่น ความสูงของอาคาร รูปแบบอาคาร เทคโนโลยีการก่อสร้าง งานระบบวิศวกรรมอาคาร การออกแบบตรงตามกฎหมายอาคารสูงหรือไม่ มีการลดสเปกวัสดุ หรือลดขนาดเสาหรือคานรับน้ำหนักมั้ย
อย่างแรกเลย ทำไมความสูงของอาคารถึงมีผลกระทบต่อความเสียหายเป็นอันดับแรก? และทำไมถึงส่งผลกระทบเฉพาะอาคารสูงในกรุงเทพมากกว่าอาคารเตี้ย? อันนี้ ต้องโยงกลับไปถึงทฤษฎีวิศวกรรมธรณีเทคนิค หรือ วิศวกรรมปฐพี ที่พื้นที่กรุงเทพมหานครน่าจะประสบกับปรากฎการณ์ คลื่นระยะไกล (Long-Period Seismic Waves) ที่เกิดขึ้นเมื่อแผ่นดินไหวเกิดขึ้นที่พม่าซึ่งอยู่ห่างจากไทย
คลื่นแผ่นดินไหวที่เดินทางมาไกลมักจะเป็นคลื่นที่มีช่วงคลื่นยาว (Long-Period Waves) ประกอบกับสภาพทางภูมิศาสตร์ของกรุงเทพมหานครเป็นชั้นดินอ่อน ส่งผลกระทบต่ออาคารสูงมีความถี่ธรรมชาติ (Natural Frequency) ต่ำ ทำให้เกิด ภาวะเรโซแนนซ์ (Resonance) ที่ทำให้อาคารสั่นไหวรุนแรงขึ้น ซึ่งเหตุการณ์ดำกล่าวจะไม่เกิดขึ้นกับอาคารแนวราบ ทำให้อาคารสูงหลายๆที่ในกรุงเทพมหานคร เกิดการโยกและเกิดรอยร้าวทั่วอาคาร ตามการทดลองโยกอาคาร 3 ชนิด ทั้งขนาด เตี้ย กลาง และสูง ในรูปแบบการเขย่าที่ในความถี่ต่างๆกัน (ภาพประกอบ ตามที่เราพบเห็นในโลกโซเชียลที่แชร์กันอย่างมากมาย) ความเสียหายที่เกิดขึ้นในอาคารทั้งสามชนิดจะต่างกันเป็นไปตามรูปแบบของความถี่คลื่น
ซึ่งสิ่งที่เกิดขึ้นต่อมาหลังจากอาคารรับแรกเฉือน แรงอัด และแรงกระแทก ทำให้โครงสร้างอาคารบิดตัวเคลื่อนที่เป็นแนวราบและแนวดิ่งพร้อมกัน ก่อให้เกิดความเสียหายกับอาคาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอาคารสูงและในชั้นสูงๆ บางอาคารเสียหายเฉพาะส่วนวัสดุตกแต่งภายใน กระเบื้อง ผนังตกแต่ง ที่มีรอยแตกเล็กน้อย อาจจะไม่อันตรายมาก บางโครงการเสียหายไปถึงโครงสร้างสถาปัตยกรรม ที่ผนังภายในอาคารเกิดการแตก
โครงสร้างพื้นร้าว หรือรอยต่อโครงสร้างเกิดการเคลื่อนตัว ต้องอาศัยวิศวกรในการประเมินอาคารต่อไป ส่วนบางโครงการเกิดความเสียหายสูงสุดไปถึงโครงสร้างสถาปัตยกรรมและวิศวกรรมอาคาร ที่ส่วนรับน้ำหนักหรือระบบเสาคานเกิดความเสียหาย (ระเบิดแตกออกมา) จนเห็นโครงสร้างเหล็กภายใน รวมถึงบางเคสผนังอาคารภายนอก (รวมถึง Shear Wall) เกิดการแตกหักเป็นแนวยาวเผยให้เห็นโครงสร้างเหล็กภายในที่บิดงอ ซึ่งอาจมีความอันตรายอย่างมาก ทำให้ต้องงดการใช้อาคารเนื่องจากปัจจัยเรื่องความปลอดภัย จนกว่าจะมีการตรวจสอบอาคารโดยละเอียดจากวิศวกรชำนาญการ
แต่โดยทั่วไป การเกิดรอยแตกร้าว อาจใช่ว่าจะอันตรายเสมอไป (รวมถึงที่เราเห็นการแชร์ในคลิปที่ตึกโยก) เพรากฎหมายการสร้างอาคารสูงก่อนปี 2550 ได้เพิ่มข้อกำหนดมาตรฐานการออกแบบอาคารต้านแผ่นดินไหว ล่าสุดตามกฎกระทรวง ฉบับที่ 72 (พ.ศ. 2559) กำหนดให้ทุกอาคารขนาดใหญ่ รวมถึงโรงพยาบาลและสถานที่สำคัญ ต้องออกแบบตามมาตรฐานการออกแบบโครงสร้างต้านแผ่นดินไหวที่ต้องผ่านการคำนวณและออกแบบโดยวิศวกรโครงสร้าง (รายละเอียด ดูได้ตามหนังสือมาตรฐานการออกแบบต้านแผ่นดินไหว สำหรับสถาปนิก โดยสภาสถาปนิก)
จากข้อกำหนดดังกล่าว ทำให้อาคารสูงทุกอาคาร จะต้องออกแบบให้มีโครงสร้างที่สามารถดูดซับและกระจายพลังงานจากแผ่นดินไหวโดยไม่เกิดการพังทลายทันที อย่างเช่น ระบบโครงสร้างรับแรงด้านข้าง รวมถึงระบบกรอบเสาและคานที่มีความสามารถในการเสียรูปได้สูง ทำให้อาคารมีความยืดหยุ่นต่อแรกกระแทกแผ่นดินไหว (นั่นเป็นเป็นผลที่ทำให้ผนังอาคารบางส่วนเกิดรอยร้าวเนื่องจากการบิดตัวในข้างต้น แต่โครงสร้างหลักไม่ได้รับความเสียหาย รวมถึงอาคารสูงอย่างเช่นอาคารมหานครที่ใช้เทคโนโลยีการก่อสร้างสุดล้ำเกี่ยวกับการป้องกันแผ่นดินไหว แต่มีการโยกตัวตามที่แชร์กันในโลกโซเชียล)
ซึ่งระบบการต่อต้านแผ่นดินไหว มีอยู่หลายประเภท ตัวอย่างเช่นการใช้โครงสร้างเหล็กที่มีความเหนียวและมีความแข็งแรงต่อแรงดึงสูง (หรือการติดตั้งโครงสร้างค้ำยันประเภท X-Bracing, K-Bracing, หรือ V shape เพื่อเสริมให้อาคารมีความแข็งแรงยิ่งขึ้น ) รวมถึงระบบฐานรากต้านแผ่นดินไหว ที่ใช้ฐานรองรับแบบยืดหยุ่น อุปกรณ์แยกแรงแผ่นดินไหว การติดตั้งตุ้มเหล็กบริเวณส่วนบนสุดเพื่อลดแรงแกว่งของอาคาร (แบบเดียวกับในอาคารไทเป 101) ตลอดจน Damping System ที่ช่วยลดการเสียหายจากแรกกระแทกแผ่นดินไหวได้ (ในหนังสือหนังสือมาตรฐานการออกแบบต้านแผ่นดินไหว ยังมีรายละปลีกย่อยในการมาตรฐานการออกแบบที่ในทุกๆองค์ประกอบของการออกแบบอาคารสูง จำแนกเป็น พื้น ผนัง ฝ้า ฟาซาดอาคาร เฟอร์นิเจอร์ การตกแต่งภายใน งานระบบ ลิฟต์ บันไดหนีไฟ และรูปแบบอาคารที่มีความสมดุลต่อแรงกระแทกแผ่นดินไหว ไว้อย่างละเอียด ผู้สนใจเชิญโหลดไว้อ่านโดยพลัน)
ซึ่งโดยทั่วไป ต้นทุนในการออกแบบระบบป้องกันแผ่นดินไหว จะทำให้มูลค่าการก่อสร้างเพิ่มขึ้นประมาณ 5–20% ของงบประมาณทั้งหมด ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง และคุณภาพของระบบอาคารที่นำมาใช้ โดยหากใช้ระบบการออกแบบต้านแผ่นดินไหวแบบพื้นฐาน อาจจะเพิ่มขึ้นมา 5-10% แต่หากใช้ ถ้าใช้ระบบหน่วงแรงขั้นสูง ต้นทุนอาจจะเพิ่มขึ้น 10-20% (คิดง่ายๆ ถ้าอาคารสูง 30 ชั้น ที่มีงบประมาณก่อสร้าง 1,000 ล้านบาท หากใช้ระบบต้านแผ่นดินไหวขั้นสูง จะมีต้นทุนเพิ่ม 100-200 ล้านบาทเลยทีเดียว) แต่จากเหตุการณ์ความเสียหายที่เกิดขึ้น การก่อสร้างอาคารสูงใหม่ๆในกรุงเทพมหานครหลังจากนี้ อาจจะต้องกลับมาทบทวนอีกครั้ง ซึ่งแม้ต้นทุนจะสูงขึ้น แต่จะช่วยลดความเสียหายจากแผ่นดินไหว ลดค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซม (การซ่อมแซมเมื่อเกิดความเสียหายจะทำได้ยากและแพงกว่าตอนก่อสร้างอีก) และช่วยเพิ่มความปลอดภัยของผู้ใช้อาคาร ซึ่งอาจคุ้มค่ากว่าในระยะยาว
จากกันที่แชร์กันในโลโซเชียล มีผู้คนตั้งคำถามว่าทำไมอาคารร้าง สาธรยูนีคทาวเวอร์ หรือ “ตึกร้างสาทร” ที่เป็นอาคารสูง 49 ชั้นที่ถูกปล่อยทิ้งร้างตั้งแต่ช่วงวิกฤตเศรษฐกิจปี 2540 (วิกฤตต้มยำกุ้ง) ถูกทิ้งร้างมานาน ทำไมไม่ได้รับผลกระทบจากแผ่นดินไหว เหตุเป็นเพราะเป็นอาคารดังกล่าวสร้างด้วยระบบคอนกรีตเสริมเหล็กแบบดั้งเดิมที่แข็งแรงมาก มีการออกแบบ Shear Wall และ Core Wall ขนาดใหญ่บริเวณกึ่งกลางอาคาร ทำให้อาคารสามารถรับแรงสั่นสะเทือนได้ดี รวมถึงมีเสาเข็มขนาดใหญ่ที่ตอกฝังลึกในชั้นดินแข็ง ทำให้ตัวอาคารไม่แกว่งมากเมื่อเกิดแผ่นดินไหว แรงสั่นสะเทือนจากพื้นดินถูกดูดซับผ่านเสาเข็มก่อนที่จะส่งต่อไปยังโครงสร้างหลัก รวมถึงการออกแบบรูปทรงอาคารช่วยกระจายแรงแผ่นดินไหว ไม่มีส่วนที่ยื่นออกมามากเกินไป ซึ่งช่วยลดการเกิดแรงบิดและแรกกระแทกจากแผ่นดินไหว สิ่งเหล่านี้เป็นปัจจัยเสริมทั้งหมดที่ทำให้อาคารดังกล่าวไม่ได้รับผลกระทบจากเหตุแผ่นดินไหวในครั้งนี้
การซ่อมแซมอาคารและการตรวจสอบอาคาร ตามมาตรฐานสภาวิศวกรรม หลังเกิดความเสียหายในอาคารสูง ควรจะมีทีมวิศวกรเข้าไปตรวจสอบอาคาร ทั้งการตรวจสอบเชิงลึกและการประเมินความเสียหายของโครงสร้าง และจากนั้นจะเป็นการซ่อมแซมอาคาร ซึ่งมีหลายวิธีหลายระดับตามความเสียหายที่เกิดขึ้น ทั้งการซ่อมแซมรอยร้าวทั่วไป การเสริมกำลังเพื่อลดการแตกร้าวและเพิ่มความแข็งแรง รวมถึงการติดตั้งโครงสร้างค้ำยันเพื่อช่วยเสริมความแข็งแรงในส่วนที่เสียหาย หรือการติดตั้งระบบเสริมกำลังโครงสร้างเพื่อต้านแผ่นดินไหวภายหลัง ซึ่งเป็นขั้นตอนที่มีความซับซ้อนและมูลค่าสูงเป็นอย่างมากหากทำหลักจากอาคารเกิดความเสียหายไปแล้ว นั่นเป็นเหตุผลที่ว่าทำไม โครงการใหม่ๆที่กำลังจะเกิดขึ้น ต้องกลับมาทบทวนอีกครั้งถึงการเลือกใช้ระบบต้านแผ่นดินไหวตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบโครงการ
เนื่องจากในปัจจุบัน มีการค้นคว้าวิจัยเกี่ยวกับแนวคิดการออกแบบสถาปัตยกรรม วัสดุศาสตร์ หรือวิทยาการเทคโนโลยีที่เกี่ยวเนื่องกับการออกแบบอาคารเพื่อรองรับวิกฤตการณ์แผ่นดินไหวในอนาคต (หลายๆโครงการยังอยู่ในขั้นตอนพัฒนาในห้องแล็บ) อย่างเช่น Self-Healing Structures หรือ แนวคิดอาคารชีวภาพที่สามารถซ่อมแซมรอยร้าวได้ด้วยตัวเอง โดยใช้วัสดุพิเศษ อย่างเช่น Bio-Concrete หรือคอนกรีตที่มีแบคทีเรียช่วยเติมเต็มรอยร้าวเมื่อเกิดความเสียหาย หรือ Shape Memory Alloys ที่เป็นโลหะที่สามารถคืนรูปได้หลังจากเสียรูป หรือแนวคิด Morphing Structures building อาคารที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างหรือเคลื่อนที่เพื่อลดแรงกระทำจากแผ่นดินไหว รวมถึงแนวคิดการใช้แม่เหล็กแรงสูงในการยกอาคารขึ้นเมื่อเกิดเหตุภัยพิบัติ
วิทยาการทั้งหมดนี้ ถ้าหากได้ถูกพัฒนามาจนสุดทางและประยุกต์เข้ากับเทคโนโลยีการก่อสร้างอาคารสูงในอนาคต อาจทำให้ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและลดความเสียหายของอาคารที่มีต่อภัยพิบัติและภัยธรรมชาติที่จะเกิดขึ้นในอนาคตได้อย่างแน่นอน
ข้อมูลจาก
