เคล็ดลับของตึก Taipei 101 ตระหง่านในไต้หวัน ผ่านแผ่นดินไหว 7.4 มาแบบไม่สะเทือน

ทำความรู้จัก ตึก Taipei 101 ในไต้หวัน ที่ใช้ตุ้มเหล็ก 660 ตันถ่วงแรง รับมือแผ่นดินไหว

ในบรรดาตึกระฟ้าที่โดดเด่นทั่วโลก Taipei 101 ในกรุงไทเป ประเทศไต้หวัน ถือเป็นหนึ่งในสัญลักษณ์ของความก้าวหน้าทางวิศวกรรมและการออกแบบที่ผสานความสวยงามเข้ากับความปลอดภัยได้อย่างลงตัว ด้วยความสูง 508 เมตร (1,667 ฟุต) และ 101 ชั้น ตึกนี้เคยครองตำแหน่งตึกที่สูงที่สุดในโลกเมื่อเปิดใช้งานในปี 2004 จนถึงปี 2009 และยังคงเป็นตึกที่สูงที่สุดในไต้หวันจนถึงปัจจุบัน แต่สิ่งที่ทำให้ Taipei 101 แตกต่างและน่าทึ่งไม่แพ้ความสูงคือระบบป้องกันแผ่นดินไหวที่ใช้ตุ้มเหล็กหนัก 660 ตัน หรือที่รู้จักในชื่อ Tuned Mass Damper (TMD) ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญในการรักษาความมั่นคงของโครงสร้างท่ามกลางภัยธรรมชาติ

ทำไมต้องมีระบบป้องกันแผ่นดินไหว?

ไต้หวันตั้งอยู่บนแนววงแหวนแห่งไฟ (Pacific Ring of Fire) ซึ่งเป็นบริเวณที่มีการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกบ่อยครั้ง ทำให้เกิดแผ่นดินไหวและพายุไต้ฝุ่นเป็นประจำ Taipei 101 เองตั้งอยู่ห่างจากรอยเลื่อนขนาดใหญ่เพียง 200 เมตร (660 ฟุต) ดังนั้น การออกแบบตึกนี้จึงต้องคำนึงถึงความยืดหยุ่นและความแข็งแกร่งเป็นพิเศษ เพื่อให้ทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนและลมแรงที่อาจเกิดขึ้นได้ตลอดเวลา

ตุ้มเหล็ก 660 ตัน: หัวใจของความมั่นคง

หนึ่งในนวัตกรรมที่โดดเด่นของ Taipei 101 คือ Tuned Mass Damper (TMD) หรือตุ้มถ่วงน้ำหนักขนาดมหึมาที่ติดตั้งอยู่ระหว่างชั้น 87 ถึง 92 ของตึก ตุ้มเหล็กทรงกลมนี้มีน้ำหนัก 660 เมตริกตัน (ประมาณ 728 ตันสั้น) และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5.5 เมตร (18 ฟุต) ประกอบด้วยแผ่นเหล็ก 41 ชั้น แต่ละชั้นหนา 12.5 เซนติเมตร (4.92 นิ้ว) ที่ถูกเชื่อมต่อกันอย่างพิถีพิถัน ตุ้มนี้ถูกแขวนด้วยสายเคเบิลเหล็ก 92 เส้น แต่ละเส้นหนา 3.5 นิ้วและยาว 138 ฟุต เพื่อให้สามารถแกว่งไปมาได้อย่างอิสระ

หลักการทำงานของ TMD นั้นเรียบง่ายแต่ชาญฉลาด เมื่อตึกเริ่มสั่นไหวจากแผ่นดินไหวหรือลมแรง ตุ้มเหล็กจะเคลื่อนที่ในทิศทางตรงข้ามกับการสั่นของตึก ทำหน้าที่เหมือนลูกตุ้มที่ช่วยดูดซับและกระจายพลังงานจากการสั่นสะเทือน ระบบนี้สามารถลดการเคลื่อนไหวของตึกได้สูงสุดถึง 40% ทำให้ทั้งโครงสร้างและผู้อยู่อาศัยรู้สึกปลอดภัยและสบายมากขึ้น นอกจากนี้ ยังมีวงแหวนกันกระแทก (bumper ring) ที่ฐานของตุ้มเพื่อจำกัดการแกว่งไม่ให้เกิน 59 นิ้ว (ประมาณ 1.5 เมตร) ในสภาวะที่รุนแรง เช่น พายุไต้ฝุ่นหรือแผ่นดินไหวขนาดใหญ่

การพิสูจน์ประสิทธิภาพในโลกแห่งความจริง

ประสิทธิภาพของ TMD ใน Taipei 101 ได้รับการพิสูจน์แล้วในหลายเหตุการณ์ ตัวอย่างเช่น ในเดือนสิงหาคม 2015 ระหว่างพายุไต้ฝุ่นซูเดเลอร์ (Typhoon Soudelor) ซึ่งมีความรุนแรงระดับ 5 ตุ้มเหล็กนี้แกว่งไปไกลถึง 1 เมตร (39 นิ้ว) ซึ่งเป็นการเคลื่อนไหวสูงสุดที่เคยบันทึกไว้ แต่ตึกยังคงมั่นคงและไม่ได้รับความเสียหาย หรือในเหตุการณ์แผ่นดินไหวขนาด 7.4 เมื่อวันที่ 3 เมษายน 2024 ซึ่งเป็นแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ที่สุดในรอบ 25 ปีของไต้หวัน ภาพจากกล้องวงจรปิดเผยว่า Taipei 101 แทบไม่สั่นไหวเมื่อเทียบกับอาคารอื่น ๆ ในบริเวณใกล้เคียง แสดงให้เห็นถึงความสำเร็จของการออกแบบนี้

มากกว่าวิศวกรรม: สถานที่ท่องเที่ยวและสัญลักษณ์

นอกจากประโยชน์ทางวิศวกรรมแล้ว ตุ้มเหล็กของ Taipei 101 ยังเป็นจุดเด่นที่ดึงดูดนักท่องเที่ยว ผู้เยี่ยมชมสามารถขึ้นไปยังจุดชมวิวระหว่างชั้น 88 ถึง 92 เพื่อเห็น TMD ด้วยตาตัวเอง ซึ่งแตกต่างจากตึกระฟ้าอื่น ๆ ที่มักซ่อนระบบถ่วงน้ำหนักไว้ Taipei 101 กลับทำให้มันกลายเป็นส่วนหนึ่งของประสบการณ์การท่องเที่ยว โดยมีตัวการ์ตูน “Damper Babies” ที่ถูกออกแบบมาเพื่อเป็นตัวแทนของตุ้มนี้ กลายเป็นของที่ระลึกยอดนิยม

บทเรียนจาก Taipei 101

Taipei 101 ไม่ได้เป็นเพียงตึกระฟ้าที่สูงตระหง่าน แต่ยังเป็นตัวอย่างของการผสมผสานระหว่างความงามและความปลอดภัยทางวิศวกรรม การใช้ตุ้มเหล็ก 660 ตันแสดงให้เห็นว่านวัตกรรมสามารถช่วยมนุษย์เผชิญหน้ากับภัยธรรมชาติได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในฐานะตึกที่ตั้งอยู่ในเขตเสี่ยงภัยสูงสุดแห่งหนึ่งของโลก Taipei 101 เป็นแรงบันดาลใจให้กับการออกแบบอาคารในอนาคต โดยเฉพาะในพื้นที่ที่ต้องเผชิญกับแผ่นดินไหวหรือลมแรงบ่อยครั้ง

สำหรับผู้ที่สนใจ สามารถค้นคว้าข้อมูลเพิ่มเติมจากแหล่งวิศวกรรม เช่น วารสารของ American Society of Civil Engineers (ASCE) หรือเยี่ยมชม Taipei 101 ด้วยตัวเอง เพื่อสัมผัสความยิ่งใหญ่ของตึกและนวัตกรรมที่ปกป้องมันจากแรงสั่นสะเทือนแห่งธรรมชาติ