รู้หรือไม่? "สระว่ายน้ำ" บนตึกสูง มีประโยชน์กว่าที่คิด โดยเฉพาะเมื่อเกิด "แผ่นดินไหว"

03/04/2025 (11:39 น.)

รู้หรือไม่? สระว่ายน้ำบนตึกสูง มีหน้าที่มากกว่าความสวยงาม

หลายคนอาจมองว่าสระว่ายน้ำบนยอดอาคารเป็นเพียงจุดพักผ่อนหย่อนใจหรือสัญลักษณ์ของความหรูหรา แต่ในบางกรณี สระว่ายน้ำเหล่านี้ถูกออกแบบให้มีบทบาททางวิศวกรรม เช่น ช่วยกระจายน้ำหนัก เสริมความแข็งแรงของโครงสร้าง หรือแม้แต่ลดแรงสั่นสะเทือนของอาคาร อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกสระว่ายน้ำบนตึกสูงจะมีฟังก์ชันเหล่านี้โดยอัตโนมัติ ขึ้นอยู่กับการออกแบบเฉพาะของแต่ละโครงการ

1. ช่วยกระจายน้ำหนักและเสริมความแข็งแรงของโครงสร้าง

ในบางอาคาร สระว่ายน้ำบนดาดฟ้าถูกออกแบบให้ทำหน้าที่เป็นน้ำหนักถ่วง (Counterweight) เพื่อรักษาสมดุลของโครงสร้าง โดยเฉพาะในอาคารที่มีส่วนยื่นออกไปมากแบบแคนทิลีเวอร์ (Cantilever) ตัวอย่างที่ชัดเจนคือ Marina Bay Sands ในสิงคโปร์ ซึ่งมี SkyPark ยื่นออกไปประมาณ 67 เมตรจากตัวอาคาร น้ำหนักของสระว่ายน้ำ รวมถึงสวนและโครงสร้างอื่น ๆ บน SkyPark ถูกคำนวณให้ทำงานร่วมกับกล่องเหล็กที่ผ่านการปรับแรงดึง (Post-Tensioned Segmental Steel Box Girders) เพื่อรองรับน้ำหนักและรักษาความมั่นคงของแคนทิลีเวอร์ อย่างไรก็ตาม ฟังก์ชันนี้เป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบโดยรวม ไม่ใช่จุดประสงค์หลักของสระว่ายน้ำเพียงอย่างเดียว

2. ช่วยลดแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว

ในทางทฤษฎี สระว่ายน้ำบนตึกสูงสามารถทำหน้าที่คล้าย Tuned Liquid Damper (TLD) หรือตัวดูดซับแรงสั่นสะเทือนได้ โดยน้ำที่เคลื่อนตัวไปมาตามแรงสั่นสะเทือนของอาคารอาจช่วยกระจายและลดแรงสั่นจากลมหรือแผ่นดินไหวได้ในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม การจะทำงานเป็น TLD อย่างมีประสิทธิภาพ สระว่ายน้ำต้องถูกออกแบบให้มีความถี่การสั่นของน้ำสอดคล้องกับความถี่ธรรมชาติของอาคาร ซึ่งสระว่ายน้ำทั่วไปบนตึกสูงส่วนใหญ่ไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อจุดประสงค์นี้โดยตรง

ตัวอย่างที่น่าสนใจคือ One Rincon Hill South Tower ในซานฟรานซิสโก ซึ่งใช้ถังน้ำแบบ sloshing damper ขนาด 50,000 แกลลอน (ประมาณ 189,250 ลิตร) ติดตั้งที่ยอดอาคาร ถังนี้ถูกออกแบบให้ควบคุมการเคลื่อนตัวของน้ำเพื่อต้านแรงสั่นสะเทือนจากลมแรงหรือแผ่นดินไหว โดยเฉพาะลมจากทิศตะวันออกเฉียงใต้ที่หายากแต่รุนแรง ซึ่งอาจทำให้อาคารสูง 641 ฟุต (195 เมตร) นี้สั่นจนผู้อยู่อาศัยรู้สึกไม่สบาย ระบบนี้ถือเป็นครั้งแรกที่นำมาใช้ในสหรัฐอเมริกา และแตกต่างจากสระว่ายน้ำทั่วไปที่เน้นการพักผ่อน

หากเปรียบเทียบกับ Tuned Mass Damper (TMD) ที่ใช้ใน Taipei 101 ซึ่งใช้ลูกตุ้มน้ำหนัก 660 ตันเพื่อลดการสั่นไหวจากแผ่นดินไหวและลมแรง จะเห็นว่า TMD มีประสิทธิภาพสูงกว่ามาก นอกจากนี้ หากแผ่นดินไหวรุนแรงจนน้ำล้นออกจากสระหรือถัง ไม่เพียงแต่จะลดประสิทธิภาพการดูดซับแรงสั่น ยังอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อความเสียหาย เช่น น้ำหนักที่ไม่สมดุลหรือน้ำไหลลงสู่ส่วนอื่นของอาคาร

3. ตัวอย่างอาคารที่ใช้หลักการนี้

• Marina Bay Sands (สิงคโปร์): สระว่ายน้ำบน SkyPark ช่วยกระจายน้ำหนักของแคนทิลีเวอร์ แต่ไม่มีข้อมูลยืนยันว่าใช้เป็น TLD โดยเฉพาะ ฟังก์ชันหลักยังคงเป็นด้านความสวยงามและการพักผ่อน
• One Rincon Hill (ซานฟรานซิสโก): ใช้ถังน้ำ sloshing damper ขนาดใหญ่ที่ยอดตึกเพื่อลดการสั่นสะเทือนจากลมและแผ่นดินไหว โดยอาคารนี้มีฐานรากหนา 4 เมตรฝังลึกในหิน serpentine และออกแบบให้ทนต่อสภาพแวดล้อมที่ท้าทายของบริเวณอ่าวซานฟรานซิสโก
• Sky Pool (ลอนดอน): สระว่ายน้ำโปร่งใสที่เชื่อมระหว่างอาคารสองหลังใน Embassy Gardens ใช้โครงสร้างอะคริลิกหนา 20 เซนติเมตร และออกแบบให้ยืดหยุ่นตามการเคลื่อนไหวของอาคารได้ในระดับหนึ่ง
• Market Square Tower (ฮูสตัน): สระว่ายน้ำที่ยื่นออกไป 10 ฟุตจากอาคารพร้อมพื้นโปร่งใส ใช้คานคอนกรีตแคนทิลีเวอร์เพื่อรองรับน้ำหนักและแรงดึง เน้นทั้งความปลอดภัยและความสวยงาม

สรุป

สระว่ายน้ำบนตึกสูงบางแห่งถูกออกแบบให้มีประโยชน์ทางวิศวกรรม เช่น ช่วยกระจายน้ำหนัก เสริมความแข็งแรง หรือในบางกรณีอาจช่วยลดแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหวได้บ้าง เช่นที่ One Rincon Hill ซึ่งใช้ถังน้ำพิเศษเพื่อจุดประสงค์นี้ แต่ฟังก์ชันเหล่านี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีการออกแบบมาโดยเฉพาะ ไม่ใช่คุณสมบัติทั่วไปของสระว่ายน้ำทุกแห่ง โดยส่วนใหญ่แล้ว สระว่ายน้ำยังคงมีจุดประสงค์หลักเพื่อการพักผ่อนและความสวยงาม หากต้องการลดแรงสั่นสะเทือนของอาคารอย่างจริงจัง ระบบที่ออกแบบมาโดยตรง เช่น TMD หรือ TLCD (Tuned Liquid Column Damper) จะมีประสิทธิภาพสูงกว่า

สำหรับผู้ที่สนใจ สามารถศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมจากแหล่งวิศวกรรมที่น่าเชื่อถือ เช่น วารสารจาก American Society of Civil Engineers (ASCE) หรือเอกสารจากทีมวิศวกรของโครงการต่าง ๆ เพื่อความเข้าใจเชิงลึกเกี่ยวกับการออกแบบอาคารที่ทนต่อแผ่นดินไหว

แหล่งอ้างอิง

Marina Bay Sands: Arup (ทีมวิศวกรโครงสร้าง). “Marina Bay Sands: Engineering the SkyPark.” [www.arup.com/projects/marina-bay-sands]

One Rincon Hill: Magnusson Klemencic Associates. “One Rincon Hill South Tower: Structural Innovations.” [www.mka.com/projects/one-rincon-hill]

Sky Pool, Embassy Gardens: HAL Architects และ Reynolds Polymer Technology. “Sky Pool: Structural Design and Engineering.” [www.halarchitects.co.uk/projects/sky-pool]

Market Square Tower: Jackson & Ryan Architects. “Market Square Tower Pool Design.” [www.jacksonryan.com/projects/market-square-tower]

Tuned Mass Damper (Taipei 101): Motioneering Inc. “Taipei 101 TMD System.” [www.motioneering.ca/projects/taipei-101]

Tuned Liquid Damper (TLD): American Society of Civil Engineers (ASCE). “Applications of Tuned Liquid Dampers in High-Rise Buildings.” Journal of Structural Engineering, 2018.