‘ตึกระฟ้า’ ไหนบ้างในโลกนี้ที่ทั้งสวยและแข็งแรงทนทานต่อ ‘แผ่นดินไหว’

กำลังกลายเป็นประเด็นร้อนในหมู่คนไทยสำหรับกรณีตึกสำนักงานตรวจเงินแผ่นดิน (สตง.) 30 ชั้นถล่มหลังจากเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงขนาด 8.2 ในเมียนมาจนสะเทือนถึงไทยเกือบทั้งประเทศเมื่อวันที่ 28 มี.ค.ที่ผ่านมา ท่ามกลางการตั้งคำถามของสังคมว่า “ทำไมตึก สตง.30 ชั้นจึงถล่มอยู่แค่ตึกเดียว?” “ตัวโครงสร้างตึกใช้วัสดุก่อสร้างได้มาตรฐานหรือเปล่า?” “แล้วทำไมตึกเก่า 49 ชั้นอย่างสาธร ยูนีค ทาวเวอร์ อายุ 35 ปีถึงไม่มีวี่แววที่จะถล่มลงมาเลย?”  

มีหลายประเทศที่ประสบเหตุแผ่นดินไหวบ่อยครั้งอย่างญี่ปุ่น จีน ไต้หวัน เป็นต้น เพราะฉะนั้นตัวตึกอาคารส่วนใหญ่จึงถูกออกแบบให้ทนทานต่อแผ่นดินไหวเป็นพิเศษ SPACEBAR พาสำรวจตึกสูงระฟ้าชวนทึ่งที่แม้แต่แผ่นดินไหวก็ทำอะไรไม่ได้!!! 

ตึกไทเป 101, ไต้หวัน

ไทเป 101 (TAIPEI 101) สร้างเสร็จเมื่อปี 2004 หนึ่งในตึกระฟ้าที่สูงที่สุดในโลก ด้วยความสูง 508 เมตร 101 ชั้นแห่งนี้ไม่เพียงแต่มีขนาดใหญ่โตและทนต่อแผ่นดินไหวเท่านั้น แต่ยังได้รับการรับรองจาก ‘LEED’ มาตรฐานอาคารสีเขียวในปี 2011 ทำให้ไทเป 101 เป็นตึกสีเขียวที่สูงที่สุดในโลก   

เนื่องจากไต้หวันมีแผ่นดินไหวเฉลี่ยปีละประมาณ 2,200 ครั้ง โดยสามารถรับรู้ได้ถึงแผ่นดินไหวประมาณ 214 ครั้ง เมื่อตระหนักแล้วว่าดินแดนแห่งนี้เกิดเหตุแผ่นดินไหวบ่อยครั้งในแต่ละปี ตั้งแต่นั้นมา ไต้หวันจึงให้ความสำคัญกับการสร้างตึกให้ทนทานต่อแผ่นดินไหวได้ 

ตึกไทเป 101 ได้รับการออกแบบโดยใช้เทคโนโลยีที่ทนทานต่อแผ่นดินไหวและสภาพอากาศ รวมถึงระบบกันสะเทือนภายใน (internal damper) ด้วยการติดตั้ง ‘ลูกตุ้มเหล็กทรงกลมสีทองหนัก 728 ตัน’ หรือที่เรียกว่า ‘แดมเปอร์ปรับมวล’ (Tuned Mass Dampers / TMD) ไว้ระหว่างชั้น 87-92 เหนือพื้นดินมากกว่า 1 พันฟุต (304 เมตร) ซึ่งช่วยรักษาเสถียรภาพ และควบคุมการแกว่งของตึกแห่งนี้เพื่อลดความเสี่ยงไม่ให้โครงสร้างตึกถล่มลง

เมื่อตึกเคลื่อนที่ไปในทิศทางหนึ่ง ลูกตุ้มเหล็กนี้จะแกว่งไปในทิศทางอื่นและรักษาสมดุลโดยรวมของตึก หากลมหรือแรงแผ่นดินไหวผลักตึกระฟ้าแห่งนี้ไปทางขวา ลูกตุ้มเหล็กจะผลักแรงไปทางซ้ายทันทีเพื่อให้แรงสมดุลกัน ซึ่งจะทำให้แรงไปฉุดการเคลื่อนไหวของตึกในรอบแรก   

ที่สำคัญกว่านั้น ตึกไทเป 101 เคยประสบเหตุแผ่นดินไหวมาตั้งแต่เนิ่นๆ เนื่องจากในระหว่างการก่อสร้างในปี 2002 ตึกนี้สามารถทนทานต่อแผ่นดินไหวขนาด 6.8 ได้โดยไม่ได้รับความเสียหายใดๆ นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ตึกนี้ได้รับการทดสอบ แต่ 1 ปีหลังจากที่ตึกเปิดให้บริการในปี 2004 ระบบกันสะเทือนภายในอาคารก็สามารถต้านทานแผ่นดินไหวและลมแรงที่ความเร็ว 160-233 กิโลเมตรต่อชั่วโมงได้ แสดงให้เห็นว่าตึกระฟ้าแห่งนี้สามารถทนต่อสภาพอากาศที่รุนแรงได้ 

เท่านั้นไม่พอ เหตุแผ่นดินไหวครั้งรุนแรงขนาด 7.4 เมื่อปี 2024 ตัวตึกไทเป 101 ก็แทบจะไม่ได้รับผลกระทบใดๆ เลยนอกจากแกว่งไปมาเบาๆ ราวกับกิ่งไม้ในสายลม   

เซี่ยงไฮ้ทาวเวอร์, จีน

ประเทศจีนเป็นอีกหนึ่งประเทศที่ประสบเหตุแผ่นดินไหวบ่อยแต่น้อยกว่าไต้หวัน เฉลี่ยประมาณ 15 ครั้งต่อปี และต่ำสุดเกิด 5 ครั้งในปี 2020 แน่นอนว่า ‘เซี่ยงไฮ้’ เป็นเมืองที่เกิดแผ่นดินไหวบ่อยที่สุดในจีน ดังนั้น ตึกระฟ้าส่วนใหญ่จึงมักจะถูกออกแบบให้ทนต่อสภาพอากาศที่รุนแรงได้  

เซี่ยงไฮ้ทาวเวอร์ (Shanghai Tower) ตึกสูงกว่า 632 เมตร 128 ชั้นทรงกระบอกแห่งนี้ได้ชื่อว่าเป็นตึกที่สูงเป็นอันดับ 3 ของโลก ก่อสร้างแล้วเสร็จในปี 2015 สำหรับตัวตึกถูกสร้างขึ้นบนพื้นที่ดินเหนียวอ่อน ดังนั้นเพื่อให้พื้นดินแน่นหนา วิศวกรจึงวางเสาเข็มมากกว่า 980 ต้นในการสร้างฐานรากที่ลึกถึง 91 เมตร จากนั้นจึงเทคอนกรีตเพื่อยึดตัวตึกซึ่งมีน้ำหนัก 850,000 ตัน 

โซลูชันเหล่านี้ ทำให้เซี่ยงไฮ้ทาวเวอร์ทนทานต่อแผ่นดินไหวได้ถึงขนาด 9 ซึ่งถูกจัดว่าเป็น ‘ระดับที่สร้างความเสียหายในพื้นที่หลายพันไมล์’

ข้างในตึกมีระบบกันสะเทือนภายในเพื่อควบคุมการแกว่งเช่นเดียวกับตึกไทเป 101 โดยมีการติดตั้งลูกตุ้มแดมเปอร์ปรับมวล หรือ TMD หนัก 1,000 ตันบนหอคอยตึก ซึ่งฐานลูกตุ้มจะติดตั้งด้วยแม่เหล็กนีโอไดเมียมโบรอนเหล็กขนาดเท่าอิฐ 1,800 ชิ้น นวัตกรรมดังกล่าวช่วยลดอัตราเร่งของอาคารลง 45% ภายใต้สภาวะลมแรง นอกจากนี้ ยังมีการติดตั้งโช้คอัพเพื่อป้องกันไม่ให้ตัวตึกแกว่งไปไกลหรือเร็วเกินไป  

พีระมิดทรานส์อเมริกา, สหรัฐฯ

เมืองซานฟรานซิสโก รัฐแคลิฟอร์เนียเป็นหนึ่งในภูมิภาคของสหรัฐฯ ที่เกิดแผ่นดินไหวบ่อยที่สุด จึงไม่ใช่เรื่องแปลกที่ทางการแคลิฟอร์เนียจะมีกฎหมายควบคุมอาคารที่เข้มงวดที่สุดแห่งหนึ่งของโลก แถมผลการศึกษาทางวิทยาศาสตร์โดย เจเน็ต วัตต์, เดวิด พอนซ์และ ทอม พาร์สันส์ ได้ทำนายไว้ว่าจะมีแผ่นดินไหวครั้งใหญ่เกิดขึ้นอีกครั้งที่ซานฟรานซิสโก ซึ่งคาดว่าแผ่นดินไหวในอนาคตครั้งนี้จะรุนแรงถึงขนาด 6.7  

พีระมิดทรานส์อเมริกา (Transamerica Pyramid) ตึกระฟ้าโมเดิร์นนิสต์สูง 260 เมตร 48 ชั้นรูปร่างเหมือนพีระมิดแห่งนี้สร้างแล้วเสร็จเมื่อปี 1972 ตัวฐานรากสร้างด้วยคอนกรีตและเหล็กลึก 15 เมตร ออกแบบมาเพื่อให้เคลื่อนตัวไปกับพื้นหากเกิดแผ่นดินไหว นอกจากนี้ตัวฐานตึกยังเป็นระบบโครงถักรองรับน้ำหนักตึกทั้งแนวตั้งและแนวนอน ตัวตึกได้รับการออกแบบมาอย่างพิถีพิถันเพื่อรองรับแรงเฉือนฐานแนวนอนขนาดใหญ่ และมีระบบป้องกันแผ่นดินไหวหลายชั้น 

สำหรับโครงสร้างภายนอกได้รับการเสริมความแข็งแรงด้วยโครงภายในเพิ่มเติมที่สูงตั้งแต่ชั้น 17-45 เพื่อให้ทนทานต่อการเคลื่อนไหวแบบบิดเบี้ยว 

ทว่าตึกดังกล่าวก็ถูกท้าทายระบบป้องกันแผ่นดินไหวหลังจากสร้างเสร็จได้ 17 ปีก็เกิดเหตุแผ่นดินไหวขนาด 6.9 ที่ซานฟรานซิสโกในปี 1989 ซึ่งทำให้ตัวตึกโคลงเคลงไปมานานกว่า 1 นาที แต่ส่วนประกอบโครงสร้างตึกกลับยังคงสภาพเดิมและไม่มีความเสียหายเกิดขึ้น 

โมริทาวเวอร์, ญี่ปุ่น

ญี่ปุ่นเกิดแผ่นดินไหวมากกว่า 2,000 ครั้งต่อปีเช่นเดียวกับไต้หวัน โดยเฉลี่ยแล้วใน 200 ครั้งจะมีแผ่นดินไหวขนาด 1 ขึ้นไป และเนื่องด้วยแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นเป็นประจำทุกปี ทางการจึงให้ความสำคัญกับการสร้างตึกสูงที่ทนต่อแรงแผ่นดินไหวได้เป็นพิเศษ พร้อมทั้งออกกฎหมายควบคุมอาคารฉบับใหม่เพื่อรับมือกับสภาพอากาศเลวร้าย 

โมริทาวเวอร์ (Mori Tower) ตึกระฟ้าแบบผสมผสานสูง 238 เมตร 54 ชั้น เป็นหนึ่งในตึกที่ใหญ่ที่สุดในโลก สร้างแล้วเสร็จในปี 2003 และได้ชื่อว่าเป็นตึกที่มีเทคโนโลยีป้องกันแผ่นดินไหวที่ล้ำสมัยที่สุด ตัวตึกมีระบบแดมเปอร์ภายใน แต่ต่างตรงที่เป็นแดมเปอร์น้ำมันซึ่งติดตั้งอยู่ในตึก 192 ตัว เมื่อตึกเริ่มแกว่งเนื่องจากสภาพอากาศเลวร้าย น้ำมันจะเคลื่อนไปในทิศทางตรงข้ามของลมเพื่อลดการแกว่ง 

อย่างไรก็ดี ตึกแห่งนี้ยังไม่เคยประสบเหตุแผ่นดินไหวเลย แต่ด้วยเทคโนโลยีอันล้ำสมัยที่ชาวญี่ปุ่นติดตั้งไว้ ทางการจึงมั่นใจว่าตึกนี้จะรักษาความสมดุลของโครงสร้างตึกไว้ได้ 

วิลเชียร์แกรนด์เซ็นเตอร์, สหรัฐฯ

เมืองลอสแองเจลิส รัฐแคลิฟอร์เนียเกิดแผ่นดินไหวเฉลี่ยปีละ 59 ครั้ง ความรุนแรงขนาด 2.0-3.4 และยังมีรายงานว่าจะเกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ระดับ 7.4 อีกครั้งในเร็วๆ นี้ ลอสแองเจลิสจึงสร้างอาคารต้านทานแผ่นดินไหวจำนวนมากเพื่อรับมือกับเหตุการณ์นี้  

วิลเชียร์แกรนด์เซ็นเตอร์ (Wilshire Grand Center) ตึกสูงใจกลางลอสแองเจลิส 335 เมตร 73 ชั้น สร้างแล้วเสร็จเมื่อปี 2017 เป็นอีกหนึ่งตึกที่ถูกออกแบบมาเพื่อรองรับแผ่นดินไหวครั้งใหญ่บริเวณแถบลอสแองเจลิส  

ก่อนเริ่มก่อสร้าง ตึกที่สูงที่สุดบนชายฝั่งแปซิฟิกแห่งนี้ได้รับการทดสอบด้วยการจำลองแผ่นดินไหวหลายรูปแบบจำนวน 11 ครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าตึกจะทนทานต่อแผ่นดินไหวขนาด 7.4 ได้ ทั้งนี้พบว่าอาจเกิดแรงเหวี่ยงที่ชั้นบนสุดของตึก วิศวกรจึงได้เสริมแกนคอนกรีต พร้อมโครงเหล็กรอบนอกเชื่อมด้วยโครงค้ำยันที่ยื่นจากใจกลางตึกไปยังภายนอก โดยโครงนี้จะช่วยจำกัดการเคลื่อนไหวของตึกทั้งในแนวตั้งและแนวนอนได้ 

นอกจากนี้ วิศวกรยังได้เพิ่มโครงค้ำยัน (BRB) ที่ป้องกันการบิดงอและเอียงตามแรงลมของตึก ซึ่งโครงจะยืดออกเมื่อเกิดแรงกระแทก “มันโค้งงอได้เหมือนต้นกกที่ถูกลมพัดในเหตุการณ์แผ่นดินไหว แต่การโค้งงอจะถูกชะลอไว้ด้วยโครงยึด BRB ขนาดใหญ่ถึง 35 ฟุต (10.6 เมตร) พร้อมกับโช้คอัพยาวที่ช่วยดูดซับพลังงานและความล่าช้า ซึ่งเปรียบเหมือนกับนักสกีที่ลงเนินแล้วต้องพึ่งไม้สกีเพื่อเด้งออกจากเนินและดูดซับพลังงานด้วยแขนของพวกเขา” คริสโตเฟอร์ ซี มาร์ติน ซีอีโอของบริษัทสถาปัตยกรรม ‘AC Martin Partners Inc.’ อธิบาย 

ทั้งนี้ ตึกวิลเชียร์แกรนด์เซ็นเตอร์ยังไม่เคยประสบเหตุแผ่นดินไหวมาก่อน แต่ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ทางการจึงแน่ใจว่าเสถียรภาพภายในตึกนี้จะทนต่อสภาพอากาศที่รุนแรงได้ 

เบิร์จคาลิฟา / สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์

เบิร์จคาลิฟา (Burj Khalifa) ตึกระฟ้าแห่งมหานครดูไบสูง 828 เมตร 163 ชั้นแห่งนี้ ก่อสร้างแล้วเสร็จเมื่อปี 2009 ได้ชื่อว่าเป็น ‘ตึกที่สูงที่สุดในโลก’ และถือเป็น ‘สิ่งมหัศจรรย์ทางวิศวกรรม’ อย่างแท้จริง แม้ว่าสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์จะไม่ขึ้นชื่อเรื่องความเสี่ยงต่อเหตุแผ่นดินไหว แต่เบิร์จคาลิฟาก็ถูกสร้างขึ้นโดยใช้หลักวิศวกรรมแผ่นดินไหวสมัยใหม่ 

ตัวฐานตึกลงคอนกรีตหนา 3.7 เมตร รองรับเสาเข็มคอนกรีตเจาะหล่อในที่ (bored cast-in-place piles) 194 ต้น ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 เมตรและยาว 43 เมตร ถือเป็นเสาเข็มที่ใหญ่ที่สุดในประเภทเดียวกันที่ใช้งานในสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ในปัจจุบัน โดยเสาเข็มเหล่านี้จะช่วยให้โครงสร้างตึกทนต่อแผ่นดินไหวขนาด 7.0 ได้ 

ภายในโครงสร้างตึกติดตั้งแดมเปอร์แผ่นดินไหว หรือตัวดูดซับฮาร์โมนิกเพื่อดูดซับแรงสั่นสะเทือน อีกทั้งยังติดตั้งระบบเซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหวทั่วทั้งตึกเพื่อรายงานการเคลื่อนตัวที่ผิดปกติของโครงสร้าง 

สำหรับโครงสร้างตึกออกแบบโดยใช้แกนคอนกรีตรูปหกเหลี่ยม พร้อมระบบค้ำยันรูปตัว Y แบบใหม่ซึ่งถูกติดตั้งไว้เพื่อให้ตึกแห่งนี้มีโครงสร้างที่มั่นคงและดูมีเอกลักษณ์ไม่เหมือนใครแบบ ‘ขาตั้งกล้อง’ สำหรับแกนตึกออกแบบเป็น ‘สามปีก’ เพื่อช่วยต้านทานการบิดตัวและลดผลกระทบของกระแสน้ำวนจากลมแรง ทำให้ตัวอาคารมีความปลอดภัยมากขึ้น