Glass Wall Technology (EP.1) ระบบโครงสร้างผนังกระจกโครงเคเบิลขึง หรือ Cable Net System

ผืนผนังกระจกที่คอยห่อหุ้มตัวอาคาร ก็ไม่ต่างจากมนุษย์ที่ต้องห่อหุ้มร่างกายด้วยเสื้อผ้าอาภรณ์แบบต่างๆ ซึ่งนอกจากคุณประโยชน์ในการใช้งานแล้ว ยังเป็นการสะท้อนรสนิยม หรือ รูปแบบสไตล์ที่เหมาะกับช่วงเวลาในยุคๆนั้นได้ชัดเจน 

ในปัจจุบันผนังกระจกเข้ามามีบทบาทในงานสถาปัตยกรรมเป็นอย่างมาก นอกจากนี้ยังมีความหลากหลายในด้านรูปแบบมากขึ้นเรื่อย ๆ อาคารสมัยใหม่หลาย ๆ แห่งได้รับการออกแบบให้มีการใช้ผนังกระจกในรูปแบบที่แปลกใหม่ และมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ซึ่งเป็นการสะท้อนถึงการแข่งขันในเชิงภาพลักษณ์ 

ดังนั้นระบบโครงสร้างผนังกระจกจึงกลายเป็นสิ่งสำคัญที่คอยสนับสนุนให้งานผนังมีความงดงาม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการนำมาใช้ในส่วนที่เป็นหน้าตาของอาคาร เช่น ทางเข้าหลัก โถงรับรอง ผนังด้านหน้าอาคาร จุดที่มีฟังค์ชั่นสำคัญ ฯลฯ 

ในปัจจุบันระบบโครงสร้างผนังกระจกที่มีการใช้งานอยู่ทั่วโลก สามารถแบ่งตามรูปแบบวัสดุโครงสร้างได้ 4 ประเภท ดังนี้

1. โครงสันกระจก (Glass rib system)

2. โครงสร้างเหล็ก (Steel structure system)

3. โครงสานเหล็กรับแรงดึง (Tension rod system)

4. โครงเคเบิลขึง (Cable net system)

ซึ่งในวันนี้เราจะกล่าวถึง ระบบผนังกระจกโครงเคเบิลขึง หรือ Cable Net System ซึ่งจะมีรายละเอียด และตัวอย่างโปรเจคใดที่น่าสนใจบ้างนั้น ตามมาชมกันเลยครับ

ระบบโครงสร้างผนังกระจก โครงเคเบิลขึง หรือ Cable Net System

เป็นระบบที่มีการใช้เส้นเคเบิลสเตนเลสมาประยุกต์ใช้กับระบบโครงสร้างกระจกทั้งแนวนอน และแนวตั้ง โดยใส่แรงดึงจากจุดปลายทั้งสองเข้าไปจนตัวมันเองแข็งแรงพอที่จะรับภาระน้ำหนักของกระจก และแรงลมได้ ซึ่งถูกกำหนดให้มีลักษณะเป็นช่องกริดแบบมุมฉาก โดยใช้ซิลิโคนเชื่อมรอยต่อกระจกแต่ละแผ่น ระบบผนังกระจกโครงเคเบิลขึงจัดเป็นระบบผนังกระจกที่ให้มุมมองโปร่งโล่งกว่าระบบผนังกระจกแบบอื่นๆ 

ระบบโครงสร้างผนังกระจก โครงเคเบิลขึง สามารถแบ่งออกเป็นประเภทหลักๆ ได้ 2 รูปแบบ คือ ระบบเคเบิลทางเดียว (Cable Mullion) คือการขึงเส้นเคเบิลตามแนวตั้ง และ ระบบเคเบิลสองทาง (Double-Curved) ซึ่งใช้เคเบิลทั้งแนวตั้ง และแนวนอนประกอบกัน ซึ่งจะมีคุณสมบัติการโค้งตัว และทำผนังกระจกโค้งที่ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับระบบเคเบิลทางเดียว

งานสถาปัตยกรรมยุคแรกๆที่นำระบบนี้ไปใช้ ได้แก่ Kempinski Hotel Airport ในมิวนิค ประเทศเยอรมนี อาคารแห่งนี้ถูกสร้างขึ้นในปี 1993 พร้อมระบบผนังกระจกโครงเคเบิลขึงที่มีความสมบูรณ์แบบเป็นแห่งแรกๆของโลก โรงแรมแห่งนี้ได้รับการออกแบบทางสถาปัตยกรรมโดยสถาปนิก Helmut Jahn โดยร่วมกับบริษัทวิศวกรรม Schlaich Bergermann ที่เข้ามาดูแลในรายละเอียดโครงสร้างอาคาร

ระบบโครงสร้างผนังกระจก โครงเคเบิลขึงที่ Kempinski Hotel Airport มันเป็นผนังกระจกที่เรียกความฮือฮาในวงการสถาปัตยกรรม และวิศวกรรมในขณะนั้น เพราะแผ่นกระจกที่มีระนาบขนาดใหญ่ถูกยึดอยู่กับสายเคเบิลขึงที่เพรียวบางแต่มีความแข็งแรง มันไม่ได้ยึดกับโครงเคร่า หรือ ยึดกับเสาเหมือนระบบผนังกระจกที่เคยมีมา อีกทั้งยังให้วิวที่กว้างโดยไม่มีสิ่งใดบดบัง มันจึงกลายเป็นระบบผนังกระจกที่น่าตื่นตาตื่นใจในยุคนั้น 

ตั้งแต่หลังปี 2000 จนมาถึงในปัจจุบันระบบผนังกระจกโครงเคเบิลขึง ได้ถูกพัฒนาให้มีขีดความสามารถเพิ่มมากขึ้น โดยเฉพาะในด้านความแข็งแรงทางวิศวกรรม รวมถึงการขยายขนาดให้มีความกว้าง x สูง ด้วยพื้นที่ระนาบที่ใหญ่ขึ้น ดังเช่นอาคาร Beijing New Poly Plaza ในปักกิ่งประเทศจีน ที่สร้างขึ้นในปี 2007 ซึ่งมีการนำระบบผนังกระจกโครงเคเบิลขึงมาใช้ ซึ่งมันมีขนาดระนาบที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาผนังกระจกโครงเคเบิลขึงของอาคารสูงทั่วโลก โดยมีความสูงถึง 90 เมตร และกว้าง 60 เมตร

สำหรับในประเทศไทยนั้น สถานีกลางบางซื่อ หรือ Bang Sue Grand Station ว่าที่ฮับสถานีรถไฟที่มีขนาดใหญ่ และทันสมัยที่สุดในอาเซียน ซึ่งมีกำหนดเปิดใช้งานในปลายปี 2563 ก็นำระบบโครงสร้างผนังกระจก โครงเคเบิลขึงมาใช้เป็นส่วนหนึ่งของงานสถาปัตยกรรมเช่นกัน

(Sponsored Ads)

ระบบเคเบิลทางเดียว (Cable Mullion System)

ระบบโครงสร้างผนังกระจกแบบเคเบิลทางเดียว เป็นรูปแบบที่ง่ายที่สุดในระบบผนังกระจกโครงเคเบิลขึง โดยเป็นการขึงเส้นเคเบิลตามแนวตั้งให้ตึง ด้วยเส้นเคเบิลสเตนเลสที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่กี่เซนติเมตร โดยใส่แรงดึงจากจุดปลายทั้งสองระหว่างพื้น และหลังคาเข้าไปจนตัวเส้นเคเบิลมีความแข็งแรงมากพอที่จะรับภาระน้ำหนักของกระจก  และต้านทานแรงลมได้

นอกจากนี้ในการติดตั้งแผ่นกระจกนอกจากจะสามารถรองรับการติดตั้งผนังกระจกแบบระนาบเรียบ (Flat) แล้ว ยังสามารถรองรับการติดตั้งผนังกระจกแบบระนาบโค้ง (Curved) ได้ด้วย แต่จะจำกัดอยู่เพียงเส้นโค้งเดียวตามการขึงแบบทางเดียวเท่านั้น

ระบบเคเบิลทางเดียวสามารถรองรับผนังกระจกสำหรับอาคารสูงได้ แต่แรงดึงในการขึงตึง และขนาดของสายเคเบิลอาจต้องปรับเปลี่ยนให้มีความสัมพันธ์กับขนาดของพื้นที่ทั้งความกว้าง x ความสูง รวมถึงลักษณะการยึดของแผ่นกระจกตามรูปแบบทางสถาปัตยกรรมที่ออกแบบไว้ด้วย ดังนั้นในแง่ของความแข็งแรงจะต้องได้รับการออกแบบมาอย่างเหมาะสมจากสถาปนิก และวิศวกรที่เชี่ยวชาญ 

สำหรับงานสถาปัตยกรรมที่ใช้ระบบเคเบิลทางเดียวได้อย่างสวยงาม ตัวอย่างเช่น ผนังกระจกบริเวณล็อบบี้ ของอาคาร A 53-storey tower at South Wacker ในเมืองชิคาโก ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยมีจุดเด่นในด้านความโปร่งโล่งทั้งมุมมองจากภายใน และภายนอก

ระบบเคเบิลสองทาง (Double-Curved System) 

โดยปกติแล้วระบบโครงสร้างผนังกระจก แบบเคเบิลสองทางจะมีลักษณะ หรือ มีรูปแบบที่งดงาม ด้วยเส้นสายที่สามารถทำให้ผืนกระจกเสมือนพริ้วไหวได้ และมีความโปร่งโล่งให้มุมมองที่กว้าง อีกทั้งยังช่วยให้งานสถาปัตยกรรมมีเอกลักษณ์เด่นเฉพาะตัว แต่ในขณะเดียวกันก็ต้องใช้งบประมาณที่ค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับระบบผนังกระจกแบบทั่วไป 

ระบบโครงสร้างผนังกระจก แบบเคเบิลสองทาง เป็นระบบผนังกระจกที่ใช้เคเบิลขึงตึงทั้งแนวตั้ง และแนวนอนประกอบกันคล้ายโครงตาข่าย ซึ่งจะมีคุณสมบัติการโค้งตัว และสามารถทำมุมระนาบโค้งของกระจกได้ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับระบบเคเบิลทางเดียว ทั้งในมิติระนาบโค้งแนวตั้ง และมิติระนาบโค้งแนวนอน ซึ่งระบบเคเบิลสองทางสามารถผสานแนวโค้งทั้งสองระนาบให้เกิดขึ้นกับผนังกระจกในรูปแบบกึ่ง Freeform ได้ เราจึงเรียผนังกระจกประเภทนี้ว่า Double-Curved System 

การจะสร้างผนังกระจกเคเบิลสองทางให้ออกมาสวยงามนั้น จะต้องใช้กระบวนการออกแบบและการคำนวณขึ้นรูปฟอร์มที่เหมาะสม และตรงตามความต้องการของเจ้าของโครงการเสียก่อน ซึ่งเป็นการกำหนดรูปทรงเบื้องต้น เพื่อที่จะได้คำนวณการรับน้ำหนักทางวิศวกรรม และกำหนดขนาด รวมถึงระยะห่างของสายเคเบิลที่จะนำมาใช้ขึงทั้งระนาบแนวตั้ง และระนาบแนวนอน ก่อนที่จะเริ่มสร้าง และติดตั้งจริง

นอกจากนี้การออกแบบ และสร้างผนังกระจกโค้งแบบเคเบิลสองทาง สามารถทำได้ 2 วิธี ทั้งการใช้บานกระจกโค้ง หรือ การใช้โครงสร้างเคเบิลเป็นตัวกำหนดความโค้ง ซึ่งจะมีลักษณะภาพรวมคล้ายโครงตาข่าย โดยอาจจะใช้ผสมผสานกับกระจกโค้งด้วยก็ได้เช่นเดียวกัน แต่รายละเอียดในการออกแบบ และการติดตั้งก็จะมีความยาก และซับซ้อนขึ้นตามไปด้วยเช่นกัน

มันอาจเป็นเรื่องยากที่จะมีโอกาสเห็นงานสถาปัตยกรรมที่ใช้ระบบผนังกระจกแบบเคเบิลสองทางในประเทศไทย ด้วยข้อจำกัดด้านเทคโนโลยีการก่อสร้าง ขาดแคลนแรงงานที่มีความเชี่ยวชาญกับระบบผนังกระจกประเภทนี้ และมุมมองทางด้านการลงทุนของผู้ประกอบการ

สำหรับงานสถาปัตยกรรมที่ใช้ระบบผนังกระจกเคเบิลสองทางได้อย่างสวยงาม และมีอัตลักษณ์เฉพาะตัวที่โดดเด่น ตัวอย่างเช่น อาคารสำนักงานใหญ่ Channel 4 ในกรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ และสนามบินนานาชาติ SeaTac International Airport ในซีแอตเติล ประเทศสหรัฐอเมริกา 

อ้างอิงโดย : 

- CABLE-NET SUPPORTED GLASS FACADE SYSTEMS (UNIVERSITY OF SURREY)

- Numerical Simulation and Analysis of the mechanical behaviour of Cable supported Glass Façades (UPC Barcelonatech)

ระบบผนังอื่นๆที่เกี่ยวข้อง

ข้อมูลวัสดุอื่นๆที่เกี่ยวข้อง