"...การที่อาคารนี้มีรูปทรงไม่สมมาตรมาก เมื่อเกิดแผ่นดินไหวจึงทำให้อาคารเกิดการบิดตัวกลับทิศไปมา ส่งผลให้กำแพงปล่องลิฟท์และเสาเกิดการบิดตัวด้วย เมื่อกำแพงปล่องลิฟท์ซึ่งต้องรับแรงบิดส่วนใหญ่เกิดรับไม่ไหว (ด้วยสาเหตุที่คณะกรรมการต้องค้นหาต่อไป) จึงเกิดการวิบัติ ตามด้วยการวิบัติของเสา ทำให้อาคารส่วนบนขาดการรองรับและลอยอยู่ในอากาศชั่วขณะ ก่อนที่จะตกลงมาในแนวดิ่งโดยอิสระ และกระแทกกับพื้นดินด้วยแรงโน้มถ่วงของโลก จนเกิดเป็นซากคอนกรีตเรียงซ้อนกันเป็นชั้นๆ คล้ายขนมชั้น..."
หลังจากได้ให้ข้อสันนิษฐานส่วนตัวเกี่ยวกับกลไกการวิบัติของอาคาร สตง. ผมขอสรุปว่าการวิบัติครั้งนี้มีองค์ประกอบที่เป็นหลักฐานเชิงประจักษ์ 3 ประการ คือ:
1. เกิดการวิบัติโดยสมบูรณ์ (Total Collapse) โดยไม่เหลือแม้แต่โครงสร้างแกนรับแรงเฉือน (Shear Core)
2. อาคารวิบัติโดยถล่มลงมาในแนวดิ่ง โดยไม่มีการเอียงไปด้านใดด้านหนึ่ง
3. การวิบัติเกิดขึ้นและเสร็จสิ้นภายในเวลาเพียง 8 วินาที
ผมค่อนข้างมั่นใจว่าเป็นการยากที่จะมีกลไกการวิบัติแบบอื่น ที่จะพ้องกับองค์ประกอบทั้งสามนี้อย่างครบถ้วน จึงอยากเชิญชวนให้ช่วยกันค้นหาทฤษฎีอื่นๆ ที่สอดคล้องกับหลักฐานเชิงประจักษ์ทั้งสาม
สรุปทฤษฎีกำแพงปล่องลิฟท์วิบัติ
"การที่อาคารนี้มีรูปทรงไม่สมมาตรมาก เมื่อเกิดแผ่นดินไหวจึงทำให้อาคารเกิดการบิดตัวกลับทิศไปมา ส่งผลให้กำแพงปล่องลิฟท์และเสาเกิดการบิดตัวด้วย เมื่อกำแพงปล่องลิฟท์ซึ่งต้องรับแรงบิดส่วนใหญ่เกิดรับไม่ไหว (ด้วยสาเหตุที่คณะกรรมการต้องค้นหาต่อไป) จึงเกิดการวิบัติ ตามด้วยการวิบัติของเสา ทำให้อาคารส่วนบนขาดการรองรับและลอยอยู่ในอากาศชั่วขณะ ก่อนที่จะตกลงมาในแนวดิ่งโดยอิสระ และกระแทกกับพื้นดินด้วยแรงโน้มถ่วงของโลก จนเกิดเป็นซากคอนกรีตเรียงซ้อนกันเป็นชั้นๆ คล้ายขนมชั้น"
คำถามที่น่าสนใจและคำอธิบาย
1. อาคารอื่นๆที่ไม่สมมาตร จะมีความเสี่ยงต่อการวิบัติแบบเดียวกับอาคาร สตง. หรือไม่?
ผมได้เน้นย้ำหลายครั้งแล้วว่า อาคารสูงไม่จำเป็นต้องออกแบบให้สมมาตร และอาคารที่ไม่สมมาตรก็ไม่จำเป็นต้องวิบัติแบบนี้เมื่อเกิดแผ่นดินไหว เพราะตามมาตรฐานวิชาชีพ วิศวกรโครงสร้างผู้ออกแบบอาคารสูงสามารถออกแบบให้กำแพงและเสาของอาคารมีกำลังเพียงพอที่จะรับแรงเฉือนที่เกิดจากการบิดตัวได้ ในกรณีนั้น อาคารที่ไม่สมมาตรก็ควรมีความปลอดภัย โดยมีเงื่อนไขว่าขั้นตอนการก่อสร้างและวัสดุที่ใช้ต้องได้มาตรฐานตามหลักวิชาชีพด้วย
2. ทำไมเสาที่อยู่ไกลจากจุดหมุน (Center of Rigidity) จึงวิบัติทีหลังกำแพงปล่องลิฟท์?
คนส่วนใหญ่ แม้แต่วิศวกรบางท่าน มักเข้าใจว่าเนื่องจากเสาอยู่ห่างจากจุดหมุนมากกว่ากำแพงปล่องลิฟท์ เสาจะหมุนรอบแกนหมุนมากกว่ากำแพง จึงควรวิบัติก่อน แต่ความจริงแล้ว การบิดที่มีอันตรายต่อกำแพงหรือเสา คือ การบิดรอบตัวเอง ไม่ใช่การหมุนรอบแกนหมุน
(ภาพที่ 1)
เมื่ออาคารบิดตัวด้วยมุม θ องศา โครงสร้างในแนวตั้งทั้งหมด ได้แก่กำแพงและเสาทุกต้น จะบิดรอบตัวเองไปพร้อมกันด้วยมุม θ องศาเท่ากัน (ภาพที่ 1) ซึ่งหมายความว่า ทั้งกำแพงและเสาจะต้องรับแรงบิด (Torque) ในขนาดที่ทำให้ตัวเองบิดตัวไปด้วยมุม θ องศา (ภาพที่ 2)
(ภาพที่ 2)
เนื่องจากกำแพงปล่องลิฟท์มีขนาดใหญ่และมีความต้านทานต่อการบิดตัวมากกว่าเสามากๆ การที่จะทำให้กำแพงปล่องลิฟท์บิดตัวไปด้วยมุมเดียวกันกับเสา จึงต้องใช้แรงบิดที่มีขนาดมากกว่ามาก ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่พบว่ากำแพงวิบัติก่อนเสา ด้วยหน่วยแรงเฉือนจากแรงบิด (Torsional Shear Stress) ที่กลับทิศไปมา จะทำให้เกิดรอยร้าวเฉียงสองแนวตั้งฉากกัน หากเหล็กเสริมไม่ถี่พอ ที่จะจำกัดการขยายตัวของรอยร้าวในคอนกรีต คอนกรีตก็จะเกิดการแตกจนป่นยุ่ย และเสียกำลังไปในที่สุด (ภาพที่ 3)
(ภาพที่ 3)
ความเชื่อที่ว่า กำแพงปล่องลิฟท์วิบัติก่อนเสา และเสาวิบัติด้วยแรงเฉือน มีหลักฐานเชิงประจักษ์ยืนยันแล้วในคลิปยูทูปนี้
- Wall Exploded Columns Sheared
3. อะไรคือองค์ประกอบร่วมของการวิบัติของอาคาร สตง. และการระเบิดอาคาร?
องค์ประกอบร่วม คือ การที่โครงสร้างหลักที่รับน้ำหนักในชั้นล่าง (ทั้งกำแพงและเสา) ถูกทำลายให้วิบัติพร้อมกันภายในเสี้ยววินาที ทำให้โครงสร้างส่วนบนไม่มีเวลาที่จะเอียงตัวไปด้านใดด้านหนึ่ง จึงถล่มลงมาในแนวดิ่งและกลายเป็นซากปรักหักพังที่มีลักษณะเหมือนขนมชั้นเรียงซ้อนกัน
การบิดของอาคารสูงเป็นกลไกเดียวตามธรรมชาติที่สามารถทำลายกำแพงและเสาพร้อมกันด้วยแรงเฉือน ซึ่งเมื่อรวมกับแรงอัดในแนวดิ่ง ก็จะทำให้กำแพงและเสาชั้นล่างถูกทำลายในเวลาเกือบพร้อมกัน คล้ายกับกรณีที่มีการวางระเบิดเพื่อทำลายอาคาร
4. จะทราบได้อย่างไรว่าหลังจากขาลอยแล้ว อาคาร สตง. ส่วนที่เหลือตกลงกระแทกพื้นดินด้วยแรงโน้มถ่วงของโลก?
โดยการลดความเร็วของคลิปวิดีโอต่างๆ ที่มีการเผยแพร่ตามสื่อให้เห็นเป็นเฟรมต่อเฟรม เราสามารถบันทึกเวลาตั้งแต่กำแพงลิฟท์ชั้นบนเริ่มขยับตัวจนถึงเสาขาด ซึ่งใช้เวลาประมาณ 3 วินาที (ภาพที่ 4)
(ภาพที่ 4)
จากนั้น เราจะสังเกตเห็นกำแพงปล่องลิฟท์ที่หนีบเอาพื้นอาคารชั้นต่างๆ หล่นลงมาแบบไม่เสียรูป (Rigid Body) โดยอิสระด้วยแรงโน้มถ่วงของโลก จนกระแทกกับซากอาคารที่ตกลงไปก่อน เกิดเป็นกลุ่มควันพวยพุ่งขึ้นสู่ท้องฟ้าหลายๆลูกจากการกระแทกของพื้นอาคาร จนถึงพื้นชั้นดาดฟ้าจึงเห็นกลุ่มควันพุ่งพวยสูงสุดเป็นลูกสุดท้าย ซึ่งถือว่าเป็นเวลาสิ้นสุดของการถล่มของอาคาร โดยใช้เวลาตั้งแต่เสาขาดมาประมาณ 5 วินาที
จากตัวเลข 5 วินาทีนี้ เราสามารถยืนยันด้วยการคำนวณโดยใช้สูตรจลนศาสตร์พื้นฐานว่า หากปล่อยวัตถุจากยอดอาคาร สตง. ซึ่งมีความสูง 137 เมตร ให้ตกลงบนยอดซากปรักหักพังที่มีความสูงประมาณ 20 เมตร ระยะทางที่วัตถุตกคือ 137 - 20 = 117 เมตร จะใช้เวลาเท่าใด (ภาพที่ 5):
(ภาพที่ 5)
สูตร: S = 0.5gt² เมื่อ g คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงโลก (9.81 m/s²)
จากสูตร:
t = √(2S/g) = √(2×117/9.81) = 4.88 วินาที
ผลจากการคำนวณพบว่า วัตถุที่ตกจากดาดฟ้าอาคาร สตง. ลงมาด้วยแรงโน้มถ่วงของโลกโดยไม่มีความต้านทานของอากาศ จะใช้เวลา 4.88 วินาที ซึ่งใกล้เคียงกับเวลาประมาณ 5 วินาทีที่สังเกตได้จากคลิปวิดีโอ
บทสรุป
จากหลักฐานทั้งหมดที่กล่าวมา เป็นการยืนยันได้ว่า หลังจากที่โครงสร้างหลักชั้นล่างวิบัติแล้ว อาคารได้หล่นลงมาด้วยแรงโน้มถ่วงของโลกแล้วแตกกระจายด้วยการกระแทกพื้นเป็นชั้นๆ ผมเชื่อว่าไม่มีกลไกการวิบัติของอาคารสูงใด จะสามารถทำลายอาคารภายในเวลา 8 วินาที ซึ่งถือเป็นสถิติโลกได้ นอกจากจะวิบัติด้วยกลไกนี้
สุดท้ายนี้ ต้องย้ำว่า นี่เป็นการสันนิษฐานเชิงวิชาการเท่านั้น ไม่มีเจตนาจะชี้ถูกชี้ผิดแต่อย่างใด เพราะนั่นเป็นความรับผิดชอบของคณะกรรมการที่ฝ่ายรัฐตั้งขึ้นเป็นทางการอยู่แล้ว ผมหวังว่าการวิเคราะห์นี้จะเป็นประโยชน์ต่อการศึกษาและพัฒนามาตรฐานความปลอดภัยของอาคารในอนาคต
บทความโดย :
ศ.ดร.วรศักดิ์ กนกนุกุลชัย
ราชบัณฑิต
วุฒิวิศวกร
22 เมษายน 2568
ที่มาบทความ : https://www.facebook.com/share/1DcX7ZA7C5/?mibextid=wwXIfr
Isranews Agency | สำนักข่าวอิศรา 