น้ำหนัก ตึก 100 ชั้น เสารับน้ำหนักไม่ไหวจะทนแรงกดได้อย่างไร ด้วยการพัฒนาความเป็นเมืองทำให้ชั้นสูงขึ้นเรื่อยๆ ตอนนี้อาคารมีหลายสิบชั้นและใช้เวลาไม่กี่นาทีในการขึ้นลิฟต์ ผู้คนอดสงสัยไม่ได้ว่าทำไมอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กขนาดใหญ่หลังนี้ถึงไม่ทับเสาค้ำ ทนแรงกดดันได้แค่ไหน เสารับน้ำหนักแข็งแรง เสารับน้ำหนักโดยทั่วไปหมายถึงเสาคอนกรีตเสริมเหล็กที่สร้างระหว่างชั้นของอาคาร โดยใช้วัสดุชนิดเดียวกับอาคาร เพื่อรองรับโครงสร้างพื้นฐานของบ้าน และอำนวยความสะดวกในการก่อสร้างในช่วงแรก
ในแง่ของการส่งสัญญาณ สมมติว่าเป็นอาคารสูง 100 ชั้น เสารับน้ำหนักที่ชั้น 1 จะรับน้ำหนักทั้งหมดของอาคารสูง 99 ชั้น พื้นมีน้ำหนักเท่าไหร่ หลังจากคอนกรีตแห้งจะมีความหนาแน่นประมาณ 2.5 ตันต่อลูกบาศก์เมตร เราคำนวณว่าพื้นที่เฉลี่ยแต่ละชั้นคือ 200 ตารางเมตร สูงประมาณ 3 เมตร ดังนั้นชั้น 1 รับน้ำหนักได้ประมาณ 18 ตัน
แน่นอนว่าค่านี้ไม่ถูกต้อง และน้ำหนักของแต่ละชั้นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอาคารแต่ละหลัง เราแค่นำค่าที่เป็นไปได้มาคำนวณ น้ำหนัก 100 ชั้นคือ 1,800 ตัน เป็นการยากที่จะจินตนาการว่าเสาคอนกรีตเพียงไม่กี่หรือสิบต้นสามารถรองรับของหนักเช่นนี้ได้ อันที่จริง ไม่เพียงแต่เสาคอนกรีตที่รองรับอาคารสูงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผนังรับน้ำหนักและโครงสร้างรับน้ำหนักโดยรอบด้วยที่มีบทบาทสำคัญในการกระจายแรง นี่คือสาเหตุที่ตึกสูงบางแห่งพังทลายลงเมื่อเสารับน้ำหนักไม่ไหว
นอกจากโครงการนี้แล้ว สาเหตุใหญ่ที่สุดที่ทำให้แผ่นดินไหวพังทลาย คือความแข็งแรงของโครงสร้างโดยรวมของอาคารสูง โครงสร้างด้านบนยังตกลงมาตามธรรมชาติระหว่างการกระทำที่กระจัดกระจาย นอกจากนี้ ยิ่งตึกสูงเท่าไหร่ความสูงของตึกก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น พื้นที่หน้าตัดโดยรวมลดลงจากล่างขึ้นบน ตัวอย่างเช่น บุรจญ์เคาะลีฟะฮ์ ในดูไบเป็นตัวอย่างที่ดี เป็นอาคารที่สูงที่สุดในโลกโดยมีประมาณ 162 ชั้นและความสูงรวม 828 เมตร
สร้างเสร็จและส่งมอบเมื่อต้นปี พ.ศ. 2553 ปัจจุบันเสร็จสมบูรณ์และเปิดให้สาธารณชนเข้าชมอย่างเป็นทางการ แต่ก็ยังคงตั้งอยู่ในดูไบและกลายเป็นอาคารที่สำคัญ จากระยะไกล ความกว้างของบุรจญ์เคาะลีฟะฮ์ จะค่อยๆ ลดลงจากล่างขึ้นบน และผู้คนแทบจะยืนอยู่บนยอดได้ ข้อดีของการออกแบบนี้ คือพื้นที่รับแรงกดของแชสซีมีขนาดใหญ่ขึ้น และมีเสถียรภาพมากขึ้น ทำให้รากฐานแข็งแรงขึ้น
อย่ามองการพัฒนาของเทคโนโลยี อาคารที่มีก้นแคบและด้านบนกว้างโผล่ออกมา พวกเขาทั้งหมดใช้โครงสร้างการออกแบบพิเศษ แต่ก็ไม่เหมาะสำหรับสร้างอาคารสูง 100 ชั้น และมีอันตรายด้านความปลอดภัยบางประการ เท่าที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีปัจจุบันเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดอย่างไม่ต้องสงสัยที่จะใช้วิธีการขยายลงและย่อขึ้น ในอนาคต มนุษย์อาจลองใช้โครงสร้างนี้หลังจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี
ดังนั้นแม้พื้นของคนจะสูงเกิน 100 ชั้น น้ำหนักก็อาจไม่หนักเท่าตึก 20 ชั้นที่มีฐานราก เป็นผลให้แรงกดบนเสาตรงกลางและเสาด้านล่างลดลงด้วย และไม่เครียดโดยธรรมชาติ โดยในพื้นฐานเป็นสิ่งสำคัญ ท้ายที่สุดแล้วเสารับน้ำหนักไม่ใช่วัตถุรับน้ำหนักที่ใหญ่ที่สุดของอาคารทั้งหมด โดยเฉพาะเสารับน้ำหนักตรงกลางและบนจะส่งแรงเท่านั้น
เราเปรียบแรงได้กับน้ำถ้าน้ำชั้นบนอยากไหลลงมา ก็ต้องไปสะสมตามเสาและโครงสร้างอื่นๆ เรื่อยๆ น้ำก็จะเพิ่มขึ้นเรื่อยเสารับน้ำหนักที่ด้านล่างส่วนใหญ่จะกระจายแรงเหล่านี้ไปยังฐานราก ดังนั้นฐานรากจึงเป็นกุญแจสำคัญในการรับน้ำหนัก ที่เขาเรียกว่าฐานไม่แข็งแรง แผ่นดินไหว สะเทือนภูเขาจริงไหม ไม่เชื่อลองจำลองตึกสูงถล่ม ตราบเท่าที่ฐานรากแข็งแรงเพียงพอ เสาค้ำของชั้นล่างก็สามารถยืนได้โดยไม่แตะพื้น
หากฐานรากไม่มั่นคงไม่ว่าจะใช้เสารับน้ำหนักกี่ต้น ความจริงของโครงการก็ยากจะปิดบัง รากฐานคือฐานรากและไม่สามารถประเมินความสำคัญเสารับน้ำหนักได้ต่ำเกินไป กุญแจสู่ผลกระทบอยู่ที่วัสดุเสารับน้ำหนักเอง วัสดุเสารับน้ำหนัก จะแตกต่างกันไปตามความสูงของพื้น โดยทั่วไปแล้ววัสดุเสารับน้ำหนักด้านล่างจะหนากว่า และสามารถควบคุมอุณหภูมิได้ดี
มิฉะนั้นฤดูหนาวและฤดูร้อนจะเย็นและร้อนสลับกัน และเป็นเรื่องง่ายมากที่จะทำให้แกนรับน้ำหนักเสียรูปภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอก เมื่อเสาล้มพวกเขากลายเป็นกระจุก และการพังทลายของบ้านมักถูกมองข้าม ดังนั้นก่อนที่จะสร้างอาคาร ผู้ออกแบบพิเศษจะคำนวณน้ำหนักสูงสุดที่อาคารสูงสามารถรับได้ และหากเป็นไปตามมาตรฐาน ก็สามารถขอใบอนุญาตก่อสร้างได้
แน่นอนผู้เชี่ยวชาญจะยังคงประเมินต่อไปว่า พวกเขาแตกต่างจากที่คาดไว้มากน้อยเพียงใด ในขณะที่การก่อสร้างกำลังดำเนินการอยู่ ขีดจำกัดของคอลัมน์รับน้ำหนัก เพื่อนๆ หลายคนอาจเกิดความสงสัย ทำไมถึงมีป้ายจำกัดน้ำหนักบรรทุกสูงสุดบนตัวรถ แต่อยู่บนตึกสูงไม่ใช่เหรอ ไม่ใช่แค่กังวลเรื่องคนขนย้ายของหนักและทุบตึกสูงๆ หรอกเหรอ
ไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับเรื่องนี้ ยกเว้นผู้เชี่ยวชาญโครงการได้นำมาพิจารณาในการประเมินเบื้องต้นและคำนวณน้ำหนักสูงสุดที่อาคารสูงจะรับได้ โดยทั่วไปแล้ว ขีดจำกัดน้ำหนักที่อาคารสูงสามารถบรรทุกได้นั้นมากกว่าน้ำหนักที่ผู้คนมักจะสร้างขึ้นในระหว่างการใช้งาน อาจมีผลกระทบเล็กน้อย หากเต็มทุกพื้นที่ในทุกชั้น แต่ก็ไม่เป็นเช่นนั้น ตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้องในประเทศของเรา ความสามารถในการรับน้ำหนักต่อตารางเมตรอยู่ที่ประมาณ 400 กรัม หรือมากกว่า
ซึ่งเป็นขีดจำกัดล่างเพียงอย่างเดียว ของความสามารถในการรับน้ำหนัก และบริษัทก่อสร้างมักจะเกินค่านี้ ท้ายที่สุดแล้ว ความปลอดภัยต้องมาก่อน หากเกิดข้อผิดพลาด ค่าชดเชยจะสูงกว่าค่าใช้จ่ายทั้งหมดก่อนหน้านี้มาก เราเชื่อว่าทุกคนสามารถจินตนาการได้ว่าพื้นที่ 1 ตารางเมตร จะใหญ่แค่ไหน แมว 400 ตัว เทียบเท่ากับน้ำหนักของผู้ชายรูปร่างปกติ 2 คนและผู้หญิงรูปร่างผอม 1 คน พื้นที่เล็กไปไหม
แน่นอนว่าความเป็นไปได้ของการทำให้รุนแรงขึ้นไม่ได้ถูกตัดออก แต่ค่าการนำไฟฟ้านั้นแข็งแกร่งและความจุจริง 1 ตารางเมตรนั้นสูงกว่ามาก ภายใต้สมมติฐานข้างต้น เว้นแต่ว่าจะมีใครมาทุบทำลาย เป็นไปไม่ได้ที่อาคารจะพังลงเนื่องจากน้ำหนักของมัน และไม่ต้องติดเครื่องหมายมาตรฐานการรับน้ำหนักบนอาคาร ส่งผลต่อความสวยงามของอาคาร
ความสามารถในการรับน้ำหนักสูงสุดสำหรับเสารองรับสุดท้าย มักจะเป็นหลายเท่าของน้ำหนักของอาคาร และยากที่จะได้มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ขึ้นอยู่กับวัสดุ วิศวกรรม และลักษณะของอาคาร เห็นแบบนี้แล้วต้องสัมผัสความฉลาดของผู้ออกแบบที่เอาเสาแบบนี้มาประกอบให้รับน้ำหนักและแข็งแรงได้อย่างสมบูรณ์แบบ
ตึกสูงไม่ดี เมื่อตึกสูงขึ้นเรื่อยๆ ใครๆ ก็ทึ่ง จริงอยู่ที่ตึกสูงไม่ได้ดีเสมอไป เนื่องจากความบกพร่องของตัวมันเอง คุณภาพอากาศจึงค่อนข้างแย่ในช่วงที่ไฟฟ้าดับ เจ้าของบ้านโดยพื้นฐานแล้วเป็นคนจรจัด ดังนั้นเมื่อซื้ออสังหาริมทรัพย์ราคาของอสังหาริมทรัพย์ที่สูงกว่า 20 ชั้นจะค่อยๆ ลดลง และหลายคนยินดีที่จะอาศัยอยู่ในพื้นที่ที่ไม่สูงเกินไปและไม่ต่ำเกินไป
จากมุมมองทางสังคม การเกิดขึ้นของชั้นที่สูงขึ้นหมายความว่าทรัพยากรที่ดิน สำหรับการพัฒนามนุษย์ขาดตลาด และเป็นการยากที่จะพัฒนาในแนวนอนในหลายๆ แห่ง วิธีเดียวที่จะขยายพื้นที่กิจกรรมของผู้คนคือการอัปเกรดในแนวตั้ง ในบริบทปัจจุบันของการใช้ประโยชน์จากสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติของมนุษย์มากเกินไป
เป็นเรื่องยากที่จะพูดว่าสิ่งนี้ดีหรือไม่ดีสำหรับเรา มนุษย์และธรรมชาติอยู่ร่วมกันอย่างกลมกลืน และความปรารถนาอันไม่มีที่สิ้นสุดรังแต่จะนำมาซึ่งหายนะในขณะที่กำลังพัฒนา สำหรับการใส่ใจในการปกป้องสิ่งแวดล้อม และการอยู่ร่วมกับธรรมชาติเท่านั้นที่จะทำให้เราพัฒนาได้ดีขึ้น
บทความที่น่าสนใจ : กฎหมายไทย อธิบายและศึกษากฎหมายที่เกี่ยวข้องของประเทศไทย
