วิกฤตสภาพภูมิอากาศโลกผลักดันให้วงการอสังหาริมทรัพย์ตื่นตัวกับการสร้างอาคารรักษ์โลกมากขึ้น และเทรนด์อาคารไม้ Mass Timber ก็ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในยุโรปและอเมริกา เพราะตอบโจทย์ไลฟ์สไตล์ที่ใส่ใจสิ่งแวดล้อม

เครดิตรูป: https://www.thorntontomasetti.com/project/ascent

อาคารแอสเซนต์ (Ascent) เมืองมิลวอล์กกี้ (Milwaukee) รัฐวิสคอนซิน สหรัฐอเมริกา เป็นอาคารลูกผสมระหว่างโครงสร้างคอนกรีต กับโครงสร้างไม้ (Hybrid mass timber) สูง 87 เมตร มี 25 ชั้น ปัจจุบันเป็นอาคารไม้ที่สูงที่สุดในโลก ได้เปิดตัวในเดือนสิงหาคม ปี ค.ศ. 2022 (พ.ศ. 2565) 

เครดิตรูป: https://ndy.com/experience/c6-south-perth-western-australia-2

แต่สถิติดังกล่าวก็อาจจะถูกทำลาย เมื่ออาคาร C6 อาคารลูกผสมไม้และคอนกรีตสูง 51 ชั้น 188 เมตรก่อสร้างเสร็จในเมืองเซาธ์เพิร์ธ รัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย

เครดิตรูป: https://www.dezeen.com/2024/10/31/toyota-city-museum-shigeru-ban-japan/

จะเห็นได้ว่า ในยุคปัจจุบัน สถาปัตยกรรมโครงสร้างไม้กำลังได้รับความนิยมไปทั่วโลก อันเป็นผลพวงจากทั้งแฟชั่นสิ่งก่อสร้างที่ให้ความรู้สึกเป็นธรรมชาติ และการออกแบบที่คำนึงถึงความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม ซึ่งไม้ได้กลายเป็นวัตถุดิบที่ตอบโจทย์เหล่านี้มากที่สุด

แผนผังเปรียบเทียบ Carbon footprint ระหว่างโครงสร้างลูกผสมไม้ โครงสร้างเหล็ก และโครงสร้างไม้ จะเห็นได้ว่าโครงสร้างไม้มี carbon footprint ในการผลิตต่ำกว่าโครงสร้างเหล็กอย่างมาก เครดิต: https://www.researchgate.net/figure/Wood-structure-carbon-footprint-comparison_fig4_329781689

การใช้ไม้ก่อสร้างอาคารมีข้อดีเหนือกว่าการสร้างอาคารโดยใช้คอนกรีตเสริมเหล็กดังต่อไปนี้

1. ไม้เป็นวัตถุดิบที่สามารถเพาะปลูกทดแทนที่ตัดไปได้ ไม่เหมือนกับคอนกรีตหรือเหล็ก ที่ต้องขุดแร่ที่มีจำนวนจำกัด และในการขุดแร่ก็เป็นการทำลายป่าไม้อีกด้วย

2. โครงสร้างไม้มี Carbon Footprint ต่ำกว่าทั้งเหล็กและคอนกรีต

3. ไม้เป็นวัสดุที่ไม่กักเก็บความร้อนเหมือนคอนกรีต ทำให้อาคารไม้ไม่สะสมความร้อนในตอนกลางวัน ทำให้ระบบปรับอากาศทำงานน้อยลง

การใช้โครงสร้างไม้สำเร็จรูปทำให้การก่อสร้างอาคารไม้สะดวก รวดเร็ว ทำให้ประหยัดค่าก่อสร้างลงไปได้ เครดิตรูป: https://www.naturallywood.com/design-and-construction/prefabrication/

ในยุคปัจจุบันที่การก่อสร้างอาคาร นิยมใช้วิธีวางชิ้นส่วนสำเร็จรูป (Prefabricate) จึงมีการพัฒนาชิ้นส่วนโครงสร้างที่ทำจากไม้ ประกอบด้วยวิธีการสองวิธีดังต่อไปนี้

1) Glue - Laminated Timber หรือกลูแลม (Glulam)

เกิดจากการท่อนไม้ยาวที่ผ่านการเชื่อมต่อด้วย Finger join อบเพื่อลดความชื้น และทดสอบความแข็งแรงแล้วมาวางซ้อนกันตามยาว แล้วยึดด้วยกาวที่กันน้ำและทนแรงดึง ไม้กลูแลมเหมาะสำหรับนำมาทำคานรับน้ำหนัก เพราะมีรูปร่างยาวและสามารถดัดโค้ง จนใช้แทนโครงสร้างเหล็กได้

2) Cross - Laminated Timber หรือ CLT

 

เกิดจากการนำท่อนไม้ยาวมาวางทำมุม 90 องศาซ้อนไปมา จนได้แผ่นไม้หนาที่มีความสามารถในการรับกดอย่างมาก โดยท่อนไม้ดังกล่าวผ่านการต่อแบบ Finger join อบลดความชื้น และทดสอบความแข็งแรงมาแล้ว ไม้ CLT เหมาะสำหรับใช้เป็นแผ่น Slab เช่น แผ่นพื้น แผ่นหลังคา

การติดตั้งโครงสร้าง Mass Timber จะต้องใช้เดือย แผ่นยึด และแผ่นประกับโดยเฉพาะ เนื่องจากมันไม่สามารถเชื่อมได้เหมือนโครงสร้างเหล็ก หรือเทปูนยึดแบบโครงสร้างคอนกรีตได้ เครดิต: https://mtcsolutions.com/resources/tech-blogs/mass-timber-connections-introduction-to-detailing-considerations/

ชื้นส่วนโครงสร้าง Mass Timber มีน้ำหนักเบากว่าทั้งชิ้นส่วนคอนกรีตและชิ้นส่วนเหล็ก จึงทำให้ยกติดตั้งได้ง่ายกว่า ใช้เวลาติดตั้งน้อยกว่า แต่ช่างที่ดำเนินการติดตั้งจะต้องได้รับการฝึกให้ติดตั้งตัวยึดโครงสร้างไม้ด้วย

จะเห็นได้ชัดว่า โครงสร้าง Mass Timber มีขนาดใหญ่กว่าโครงสร้างเหล็กอย่างเห็นได้ชัด เครดิต: https://www.linkedin.com/pulse/mass-timber-hybrid-structures-acetra/

ข้อจำกัดอีกอย่างของชิ้นส่วนโครงสร้าง Mass Timber คือ มันรับแรงกด (Compression Stress) ได้ไม่เท่ากับคอนกรีต และรับแรงดึง (Tensile Stress) ได้ไม่เท่ากับเหล็ก นั่นทำให้ขนาดโครงสร้าง Mass Timber มีขนาดใหญ่กว่าโครงสร้างเหล็กที่รับโหลดโครงสร้าง (Structural Load) เท่ากัน และนั่นทำให้การก่อสร้างอาคาร Mass Timber สูงๆ ไม่คุ้มค่าเท่าการสร้างอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กที่สูงเท่ากัน เนื่องจากพื้นที่ใช้สอยอาคาร Mass Timber จะน้อยกว่าอาคารที่สร้างจากคอนกรีตเสริมเหล็ก

ลักษณะโครงสร้างของอาคาร Ascent Milwaukee ซึ่งเป็นอาคารลูกผสมระหว่าง Mass Timber กับคอนกรีตเสริมเหล็ก จะเห็นได้ชัดว่ามีการใช้คอนกรีตสร้างฐานรากอาคาร ส่วนที่จอดรถ และปล่องลิฟต์ แต่ส่วนที่อยู่อาศัยสร้างจากไม้ เครดิตรูป: https://www.cdsmith.com/mass-timber-construction-study-proving-planning-the-ascent-building-project

นั่นทำให้ในปัจจุบัน การสร้างอาคารสูงด้วย Mass Timber ยังนิยมใช้การสร้างฐานราก และโครงสร้างรับแรงหลักด้วยคอนกรีตเสริมเหล็ก และใช้ Mass Timber ทำโครงสร้างส่วนอื่นๆ อย่างไรก็ตาม มีความพยายามพัฒนาโครงสร้างไม้ให้สามารถสร้างตึกระฟ้าที่สูงขึ้นไปได้เรื่อยๆ เช่นโครงการ W350 ของบริษัทซูมิโตโมะ ประเทศญี่ปุ่น

โครงการ W350 ของซูมิโตโมะ ซึ่งเมื่อสร้างเสร็จจะมีความสูงมากถึง 350 เมตร โครงสร้างทำจากไม้เป็นหลัก และมีการใช้เหล็กเพื่อเสริมความทนแรงเฉือน (Sheer stress) จากลมและแผ่นดินไหวเพิ่มเติม โดยซูมิโตโมะตั้งเป้าจะสร้างให้เสร็จในปี ค.ศ. 2041 เครดิตภาพ: https://urbannext.net/w350-project-japan/

Q&A

• ไม้ไม่ทนไฟ
• ไม้ถูกแมลงกัดกินได้

Q: ไม้เป็นวัตถุดิบที่ติดไฟได้ ดังนั้นมันไม่ปลอดภัยเท่ากับเหล็กหรือคอนกรีต

A: คำถามที่ว่าไม้ติดไฟ ทำให้ไม่ปลอดภัยเท่าเหล็กหรือคอนกรีตนั้น เป็นความเข้าใจที่ไม่ถูกต้องทั้งหมดครับ

จริงอยู่ที่ไม้เป็นวัสดุที่ติดไฟได้ แต่ลักษณะการติดไฟของไม้จะค่อนข้างเฉพาะตัว คือ ไฟจะลามไหม้เฉพาะผิวด้านนอก และเข้าไปในเนื้อไม้ได้ในระดับความลึกที่ค่อนข้างจำกัดเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ในการออกแบบโครงสร้างอาคารไม้ Mass Timber จึงคำนึงถึงลักษณะการเผาไหม้ของไม้โดยเฉพาะ และออกแบบให้มีความหนาของเนื้อไม้เพียงพอ เพื่อรับมือกับสถานการณ์ไฟไหม้ได้อย่างปลอดภัย

เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็ก ซึ่งแม้จะไม่ติดไฟ แต่เมื่อถูกความร้อนสูง เหล็กจะขยายตัวและสูญเสียความแข็งแรง ทำให้โครงสร้างอาคารเสี่ยงต่อการพังทลายได้ง่ายกว่าไม้ในสถานการณ์เดียวกัน

นอกจากนี้ อาคารทุกประเภทไม่ว่าจะเป็นอาคารไม้ เหล็ก หรือคอนกรีต ล้วนต้องมีการติดตั้งระบบดับเพลิงตามมาตรฐานเพื่อป้องกันเหตุการณ์ไม่คาดคิดอยู่แล้ว และไฟที่เกิดจากการเผาไหม้ของไม้จัดเป็นไฟประเภท A ซึ่งสามารถดับได้ด้วยน้ำ ดังนั้นในแง่ของความปลอดภัยจากอัคคีภัย อาคารไม้ Mass Timber จึงไม่ได้มีความเสี่ยงสูงกว่าอาคารที่สร้างจากวัสดุอื่นๆ เลยครับ

Q: ไม้ไม่ทนมอด และแมลงกัดกิน

A: คำถามที่ว่าไม้ไม่ทนต่อมอดและแมลงกัดกินนั้น เป็นความเข้าใจที่ไม่ถูกต้องทั้งหมดสำหรับไม้ที่นำมาใช้สร้างอาคาร Mass Timber ครับ

ไม้ที่นำมาใช้ในการก่อสร้างอาคาร Mass Timber นั้นส่วนใหญ่จะเป็นไม้เนื้อแข็งที่มีความหนาแน่นสูง เช่น ไม้สน ไม้ยาง หรือไม้สัก ซึ่งเนื้อไม้มีความแข็งแกร่งและทนทานต่อการกัดแทะของแมลงได้ดีกว่าไม้ทั่วไป นอกจากนี้ กระบวนการผลิตไม้สำหรับอาคาร Mass Timber ยังมีขั้นตอนการอบเพื่อลดความชื้น ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้ไม้เกิดการบิดเบี้ยวและยังช่วยลดโอกาสที่แมลงจะเข้าไปทำลายได้อีกด้วย

อีกทั้ง ไม้ที่ใช้ในการก่อสร้างอาคารประเภทนี้จะต้องผ่านการตรวจสอบคุณภาพอย่างเข้มงวด โดยใช้เทคโนโลยี X-ray เพื่อตรวจหาตำหนิภายในเนื้อไม้ ทำให้มั่นใจได้ว่าไม้ที่นำมาใช้มีความแข็งแรงและปราศจากรอยแตกร้าว ซึ่งเป็นจุดที่แมลงมักจะเข้าไปอาศัยอยู่

ดังนั้น ไม้ Mass Timber จึงมีความทนทานต่อแมลงและมอดเป็นอย่างดี ทำให้มั่นใจได้ว่าอาคารที่สร้างจากไม้ Mass Timber จะมีความแข็งแรงและคงทนยาวนาน

อ้างอิง

1. youtu.be/iH9XaaGc8DU

2. youtu.be/hxwjb5p0a9E