หลักการออกแบบระบบโครงสร้างผนังกระจก Glass Rib Structure และ Glass Cable Net Structure มีความต่างกันอย่างไร...?

ในปัจจุบันผนังกระจกเข้ามามีบทบาทในงานสถาปัตยกรรมเป็นอย่างมาก นอกจากนี้ยังมีความหลากหลายในด้านรูปแบบมากขึ้นเรื่อย ๆ อาคารสมัยใหม่หลาย ๆ แห่งได้รับการออกแบบให้มีการใช้ผนังกระจกในรูปแบบที่แปลกใหม่ และมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ซึ่งเป็นการสะท้อนถึงการแข่งขันในเชิงภาพลักษณ์ 

ดังนั้นระบบโครงสร้างผนังกระจกจึงกลายเป็นสิ่งสำคัญที่คอยสนับสนุนให้งานผนังมีความงดงาม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการนำมาใช้ในส่วนที่เป็นหน้าตาของอาคาร เช่น ทางเข้าหลัก โถงรับรอง ผนังด้านหน้าอาคาร จุดที่มีฟังค์ชั่นสำคัญ ฯลฯ 

InnovatorX Encyclopedia จึงร่วมกับ TYK Glass ที่มีความเชี่ยวชาญด้านกระจกสำหรับงานสถาปัตยกรรม ได้รวบรวมข้อมูลด้านการออกแบบระบบผนังกระจกโครงเคเบิลขึง (Cable Net System) และ ระบบโครงสร้างผนังกระจกโครงสันกระจก (Glass Rib System) มาฝากท่านผู้อ่าน สำหรับนำไปใช้ศึกษาและประยุกต์ใช้ในงานออกแบบของตัวเอง ซึ่งจะมีรายละเอียดที่น่าสนใจอย่างไรบ้างนั้น ตามมาชมกันเลยครับ

ระบบโครงสร้างผนังกระจกโครงเคเบิลขึง (Cable Net System)

ระบบโครงสร้างผนังกระจกโครงเคเบิลขึง หรือ Cable Net System

เป็นระบบที่มีการใช้เส้นเคเบิลสเตนเลสมาประยุกต์ใช้กับระบบโครงสร้างกระจกทั้งแนวนอน และแนวตั้ง โดยใส่แรงดึงจากจุดปลายทั้งสองเข้าไปจนตัวมันเองแข็งแรงพอที่จะรับภาระน้ำหนักของกระจก และแรงลมได้ ซึ่งถูกกำหนดให้มีลักษณะเป็นช่องกริดแบบมุมฉาก โดยใช้ซิลิโคนเชื่อมรอยต่อกระจกแต่ละแผ่น ระบบผนังกระจกโครงเคเบิลขึงจัดเป็นระบบผนังกระจกที่ให้มุมมองโปร่งโล่งกว่าระบบผนังกระจกแบบอื่นๆ สำหรับประเภทกระจกที่นิยมนำมาใช้งาน อาทิเช่น กระจกลามิเนต, กระจกลามิเนตฮีทสเตร็งเท่น, กระจกกันเสียง หรือ กระจกนิรภัยลามิเนตที่สั่งทำพิเศษ

ระบบโครงสร้างผนังกระจก โครงเคเบิลขึง สามารถแบ่งออกเป็นประเภทหลักๆ ได้ 2 รูปแบบ คือ

• ระบบเคเบิลทางเดียว (Cable Mullion) คือการขึงเส้นเคเบิลตามแนวตั้ง
• ระบบเคเบิลสองทาง (Double-Curved) ซึ่งใช้เคเบิลทั้งแนวตั้ง และแนวนอนประกอบกัน ซึ่งจะมีคุณสมบัติการโค้งตัว และทำผนังกระจกโค้งที่ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับระบบเคเบิลทางเดียว

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 

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

ระบบโครงสร้างผนังกระจกโครงสันกระจก (Glass Rib System)

ระบบโครงสร้างผนังกระจกโครงสันกระจก หรือ Glass Rib System

เป็นระบบที่ค่อนข้างเรียบง่ายไม่ซับซ้อนมากนัก เป็นการยึดกระจกด้วยโครงสันกระจก (Rib) ที่ติดตั้งรองรับอยู่ด้านหลังรอยต่อกระจกแต่ละแผ่น โดยโครงสันกระจกจะถูกวางในแนวตั้ง ตั้งแต่พื้นสูงถึงเพดาน เมื่อถูกติดตั้งที่ด้านหลังรอยต่อของกระจกทุกแผ่นอย่างแน่นหนา มันจะทำให้ผนังกระจกทั้งแผงตั้งอยู่ได้เองอย่างคงทนแข็งแรง 

การใช้โครงสันกระจกมีจุดเด่นในด้านการให้ทัศนียภาพที่มีความโปร่งใสทางสายตาได้เป็นอย่างดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมองจากภายนอกอาคารเข้ามาจะให้ความรู้สึกเสมือนว่าผนังกระจกผืนใหญ่มีความโปร่งใสสวยงามโดยไม่มีโครงสร้างที่หนา หรือ ทึบตัน มาบดบัง จึงเหมาะกับการนำไปใช้กับอาคารที่ต้องการโชว์ Space ภายใน และต้องการเทควิวภายนอก หรือ อาคารขนาดใหญ่ เช่น โชว์รูมรถยนต์ ,โรงแรม , อาคารสำนักงาน หรือ ศูนย์การค้า เป็นต้น

แต่ในปัจจุบันการติดตั้งโครงสันกระจก (Rib) ตั้งแต่พื้นสูงถึงเพดาน ในบางครั้งอาจให้ความรู้สึกที่เกะกะ หรือ กีดขวางพื้นที่บางส่วนภายในอาคาร จึงได้มีการพัฒนาปรับเปลี่ยนรูปแบบการใช้โครงสันกระจกให้เกิดความเหมาะสมในการใช้งานที่ดีขึ้น เพื่อให้เป็นโครงสร้างที่สามารถรองรับได้ทั้งผนังกระจก (โครงสันกระจกติดตั้งแนวตั้ง) และหลังคากระจก (โครงสันกระจกติดตั้งแนวนอน) ทั้งในแง่ขนาดที่กระชับขึ้น ความคงทนแข็งแรงตามหลักวิศวกรรมที่เพิ่มขึ้น และมีความสวยงามทันสมัยกลมกลืนไปกับผนังกระจกของงานสถาปัตยกรรมนั้นๆ 

รูปแบบโครงสันกระจก (Rib) ที่ได้รับความนิยมในยุคนี้ค่อนข้างมาก ก็คือการห้อยโครงสันกระจกลงมาจากคานบนแค่ครึ่งเดียว หรือ ห้อยโครงสันกระจกที่ระดับหน้าคานในกรณีที่หน้าคานมีความสูงมากพอประมาณที่จะติดตั้งได้ โดยไม่ต้องยื่นโครงสันกระจกลงมา จากนั้นใช้ตัว Boltedt-Fixed Stainless Steel Fitting หรือ Spider & Paired Bracket Spiders Fitting เข้ามาช่วยในการเพิ่มความแข็งแรง 

ในขณะเดียวกันแต่เดิมแล้วการจะติดตั้งโครงสันกระจก (Rib) จะต้องทำที่ด้านหลังรอยต่อของกระจกทุกแผ่นภายในอาคารเป็นหลักเสียส่วนใหญ่ แต่ในปัจจุบันได้มีการประยุกต์วิธีการติดตั้งโครงสันกระจก (Rib) ที่ภายนอกอาคารเพิ่มขึ้นมา เพื่อเพิ่มความสวยงามให้กับผนังกระจกภายนอกที่ต้องการลูกเล่นในการตกแต่งที่แปลกใหม่ แต่ในขณะเดียวกันก็มีราคาที่สูงตามไปด้วย รวมถึงการดูแลรักษาที่ทำได้ยากกว่าการติดตั้งโครงสันกระจกไว้ภายในอาคาร

สำหรับสิ่งที่ต้องคำนึงถึงในการออกแบบโครงสันกระจกที่จะต้องห้อยอยู่เหนือระดับศีรษะผู้ใช้งานภายในอาคาร ก็คือเรื่องการแตกเมื่อได้รับความเสียหาย กระจกจะต้องไม่ร่วงหล่นลงมาด้านล่าง เพราะถ้าหากโครงสันกระจกแตกและหล่นลงมา ผนังกระจกทั้งแผงอาจได้รับความเสียหายแล้วพังถล่มตามลงมาด้วยเช่นกัน ซึ่งอาจจะเป็นอันตรายต่อผู้ใช้อาคาร หรือ ทรัพย์สินได้

ดังนั้นตัวโครงสันกระจก (Rib) จึงถูกกำหนดให้ใช้เป็นกระจกนิรภัยลามิเนตที่มีคุณสมบัติทนต่อแรงดันลมในที่สูง ทนต่อแรงอัดกระแทก และช่วยลดอันตรายจากกรณีที่กระจกปริแตก (ขนาดความหนา ขึ้นอยู่กับการคำนวณความแข็งแรงด้านวิศวกรรมในพื้นที่หน้างานนั้นๆ) เพราะหากมีการแตกเกิดขึ้นโครงสันกระจกก็จะไม่ร่วงหล่นลงมา เนื่องจากมีชั้นฟิล์ม PVB (Poly Vinyl Butyral) หรือ EVA (Ethylene Vinyl Acetate) ที่คั่นกลางระหว่างแผ่นกระจกคอยยึดเศษกระจกที่แตกเอาไว้ไม่ให้ร่วงหล่นลงมานั่นเอง

อีกทั้งยังเป็นการประวิงเวลาในการช่วยพยุงความแข็งแรงของกระจกทั้งระบบไม่ให้แตกหรือพังถล่มลงมา ซึ่งจะทำให้มีเวลาหาวิธีแก้ไข หรือ หาอะไรมาป้องกันได้ก่อนที่จะทำการเปลี่ยนโครงสันกระจก (Rib) แผ่นใหม่

ระบบผนังอื่นๆที่เกี่ยวข้อง