อัครริน สมกิจรุ่งโรจน์ กับการออกแบบคอนกรีตเพื่อสถาปัตยกรรมแห่งอนาคต

หนึ่งในวิสัยทัศน์ที่ CPAC Green Solution รุดหน้าเดินทางต่อคือ นวัตกรรมและเทคโนโลยีที่จะตอบโจทย์งานก่อสร้างและงานออกแบบที่สร้างความเป็นไปได้ใหม่ให้เกิดขึ้นเสมอ ทั้งกับตัววัสดุคอนกรีต และโซลูชันในงานก่อสร้างแบบรอบด้าน ตั้งแต่โรงงานถึงหน้าไซต์ และ CPAC Ultracrete Bridge คือหนึ่งในตัวอย่างที่ดีในเรื่องนี้

สะพานเฉลิมพระเกียรติเชื่อมลานพระบรมราชานุสาวรีย์พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ณ เอสซีจี สำนักงานใหญ่ เป็นหนึ่งในผลงานล่าสุดจากโซลูชัน CPAC Ultracrete Bridge ซึ่งผลิตจากคอนกรีตสมรรถนะสูงของ CPAC

ด้วยคุณสมบัติพิเศษของคอนกรีตชนิดนี้ คือ สามารถรับกำลังอัด (Compressive Strength) ได้มากกว่าคอนกรีตโดยทั่วไป, มีค่าความพรุน (Porosity) ที่ต่ำกว่าคอนกรีตโดยทั่วไป สารต่างๆไม่ว่าจะเป็นน้ำหรือคาร์บอนไดออกไซด์จึงซึมเข้าสู่คอนกรีตได้ยาก ทำให้ CPAC Ultracrete Bridge มีความคงทนมากกว่าคอนกรีตปกติ และสามารถในการรับแรงอัดและแรงดึงได้มากกว่าคอนกรีตทั่วไป คือต้นเรื่องที่นำมาสู่งานออกแบบและก่อสร้างสะพาน CPAC Ultracrete Bridge สะพานคนข้ามยาว 30 เมตร ด้วยงานวัสดุคอนกรีตสมรรถนะสูง ทำให้ได้สะพานซึ่งจุดบางที่สุดมีความกว้างเพียงหนึ่งนิ้ว ผ่านเรื่องราวจากบทสนทนากับ คุณภพ – อัครริน สมกิจรุ่งโรจน์ Digital Architect จาก CPAC BIM ในเครือบริษัทผลิตภัณฑ์และวัตถุก่อสร้าง จำกัด หรือ CPAC ผู้ออกแบบสถาปัตย์และควบคุมการก่อสร้าง

โจทย์เริ่มต้นจาก CPAC Ultracrete Bridge สู่งานออกแบบพลิกวงการ

การพัฒนาผลิตภัณฑ์และโซลูชันเพื่อตอบโจทย์ของโลกสีเขียวและสังคมถ่ายทอดผ่านงานออกแบบและก่อสร้างสะพาน CPAC Ultracrete Bridge ด้วยวัสดุคอนกรีตสมรรถนะสูง ร่วมกับการใช้กระบวนการ BIM สำหรับวางแผนการก่อสร้าง ออกแบบ รวมถึงควบคุมงานก่อสร้าง เรื่องราวของความท้าทายนี้บอกเล่าโดยคุณภพ สถาปนิกผู้ควบคุมงานออกแบบและก่อสร้างในครั้งนี้

“สะพานนี้ที่มามันมาจากว่า เราอยู่กับคอนกรีตมาร้อยปี แล้วเราก็มีคอนกรีตสมรรถนะสูงแบบใหม่ ซึ่งคอนกรีตอันนี้สามารถรับแรงอัดและแรงดึงได้ดีกว่าคอนกรีตทั่วไป แล้วข้อดีของมันคือสามารถลดปริมาณเหล็กเสริมได้ ทำให้ทำให้เมมเบอร์คานที่มีขนาดใหญ่ๆ สามารถเล็กลงได้ ซึ่งตอบโจทย์ที่ว่า จะทำสะพานข้ามบ่อน้ำความยาวสแปน 30 เมตรอย่างไรให้รบกวนกับระบบนิเวศในน้ำให้น้อยที่สุด”

เพราะความท้าทายในงานออกแบบครั้งนี้ คือเป็นเรื่องของระบบนิเวศของบริบท รอบด้านของที่ตั้ง โดยเฉพาะกับบ่อน้ำที่อยู่ใต้สะพาน จึงต้องออกแบบโครงสร้างสะพานและวิธีการทำงานให้ตอบกับจุดนี้ให้ได้มากที่สุด

“ดังนั้นสะพานจะต้องไม่มีฐานราก ไม่ต้องกั้น Sheet Pile และตอกเสาเข็มในบ่อน้ำ เราเลยเลือกใช้ดีไซน์สแปน (Span) เดียวข้ามระหว่างสองฝั่ง และต้องไม่ใช้วิธีการตั้งไม้แบบหล่อคอนกรีตหน้างาน เพื่อลดผลกระทบกับสภาพแวดล้อม จึงเลือกใช้โครงสร้างแบบ Precast การออกแบบเริ่มจากกลับไปมองว่า ตัวคอนกรีตชนิดนี้เองด้วยธรรมชาติของมัน รูปทรงแบบไหนที่จะเหมาะมากที่สุด พอมันเป็นคอนกรีต การรับแรงอัด สามารถทำได้ดี เลยมองว่ารูปทรง Arch ทรงโค้ง เป็นรูปทรงที่เกิดแรงอัดในโครงสร้างสอดคล้องกับธรรมชาติของวัสดุที่สุด ตัวสะพานก็น่าจะมีรูปทรงที่เหมาะสมกับวัสดุที่ใช้”

สะพานทรงโค้งลดโครงเหล็ก ด้วยคุณสมบัติของคอนกรีตสมรรถนะสูง

“ทีนี้พอทำสะพานทรงโค้ง ปัญหาคือ ดินบ้านเรามันอ่อนมาก เพราะทรงโค้งฐานรากต้องสามารถรับแรงถีบออกข้างๆ ได้ กลับกลายเป็นว่าฐานรากมันต้องใหญ่โตมากสุดๆ เพื่อที่จะรับแรงถีบของตัวสะพานที่เป็นทรงโค้ง ก็ค้นหาวิธีการกันหลายแบบมากๆ กับรูปแบบเสาเข็มหลายๆ แต่ก็ยังไม่เจอโครงสร้างที่ควรจะเป็น”

คำตอบของงานจึงไม่ได้จำกัดอยู่แค่วิธีการทางโครงสร้างแบบเดิมๆ แต่คือการเข้าใจคุณสมบัติของวัสดุ และประยุกต์ใช้งานให้เกิดประสิทธิผลสูงสุด จนได้เป็นวิธีการยื่น Cantilever หรือคานปลายยื่นออกไปเป็นการถ่วงน้ำหนักจากสองด้านแทน

“เราเลยเปลี่ยนวิธีว่า ถ้าอยากได้รูปทรงที่คล้ายกับทรงโค้งอยู่ แล้วใช้วิธีการยื่น Cantilever จากทั้งสองฝั่งออกไป ทำให้ตัวฐานรากแทนที่มันจะรับน้ำหนัก กลายเป็นการถ่วงน้ำหนัก แล้วใช้การดึงลวด (Prestress) ยึดระหว่างสะพานกับฐานรากให้เป็นชิ้นเดี่ยวกัน และให้สะพานและฐานการมันสมดุลกันเอง จึงเลือกใช้วิธียื่นสองฝั่งมาแตะกันแล้วทำพื้นด้วยกระจกเชื่อมกันตรงกลาง”

โครงสร้างสะพานขึ้นรูปทั้งหมดด้วยคอนกรีตสมรรถนะสูง ซึ่งช่วยเพิ่มลิมิตการ Prestress ทั้งใน Compression และ Tension Zone รวมทั้งด้วย Creep และ Shrinkage ของคอนกรีตต่ำทำให้ Loss ของการ Prestress ใน Longrun น้อยลง โดยมีพื้นสำเร็จรูปวางบนคานสะพานอีกทีหนึ่ง ซึ่งจุดบางที่สุดมีขนาดเพียง 2.5 เซนติเมตร และมีพื้นกรุกระเบื้อง เป็น Finishing ตัวสะพานออกแบบไว้ให้สามารถรับน้ำหนักได้ 500 กิโลกรัมต่อตารางเมตร ด้วยคุณสมบัติของคอนกรีตดังกล่าวที่มีเส้นใยเหล็ก (Steel Fiber) ผสมอยู่ด้วย และกระบวนการบ่มคอนกรีตแบบพิเศษ ทำให้ความแข็งแรงและการรองรับแรงอัดเทียบเท่ากับโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กอย่างที่เราคุ้นเคยกันดี

CPAC Ultracrete Bridge ลดโครงสร้าง เพิ่มความยั่งยืนในงานก่อสร้าง

ผลลัพธ์จึงออกมาเป็นวิธีการยื่นคานออกจากฐานรากรับน้ำหนักจากสองฝั่งน้ำด้านละ 15 เมตร มาแตะกันตรงกลางด้วยรูปทรงโค้งที่คานตรงกลางหนาเพียง 30 เซนติเมตร ซึ่งนับว่าเป็นสะพาน แรกของประเทศไทยที่ใช้คอนกรีตสมรรถนะสูงเป็นโครงสร้างหลักทั้งหมด ซึ่งนอกจากเป็นการแสดงนวัตกรรมทางวัสดุที่เห็นภาพชัดเจนใช้ได้จริงแล้ว ยังช่วยลดการใช้งานวัสดุ ทรัพยากร และของเสียที่จะส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

จากคุณสมบัติพิเศษของคอนกรีตดังกล่าว ยังช่วยลดขนาดหน้าตัดของชิ้นส่วนต่างๆให้มีขนาดเล็กลง ทำให้ลดการใช้ปริมาณคอนกรีตลดลงประมาณ 40% และลดการใช้เหล็กปลอก ทำให้ลดการใช้ปริมาณเหล็กลงประมาณ 60% เมื่อเทียบกับการก่อสร้างแบบทั่วไป (Conventional Process) สอดคล้องกับแนวคิด Green Solution ของ CPAC

เปรียบเทียบ สะพานลอยคนเดินข้าม (Standard Pedestrian Cross-Over Bridge)
ระหว่างคอนกรีตสมรรถนะสูง (สีฟ้า) และวัสดุปกติ (สีเทา) จะเห็นว่าหน้าตัดลดลง และลดการใช้วัสดุลง

“เราพยายามทำทุกอย่างนอกไซต์งานก่อสร้างได้มากที่สุดผ่านการใช้งาน BIM (Building Information Modeling) เพื่อที่เวลาเอาเข้ามาที่หน้างาน มันกระทบกับสภาพแวดล้อมแถวนี้ให้น้อยที่สุด เราก็เลยไปทำโรงหล่อส่วนประกอบต่างๆ ที่โรงงานบางซ่อน แล้วค่อยขนมาติดตั้งที่นี่

“ด้วยขั้นตอนพวกนี้มันต้องใช้ทำให้ทุกคนในไซต์เห็นภาพเดียวกัน เราก็เลยทำ Simulation จำลองวิธีการติดตั้งสำหรับวางแผนการทำงานขึ้นมา ร่วมกับวิธีการทำงานแบบ CPAC แบบใหม่ที่แต่ละคนจะทำงานด้วยความเชี่ยวชาญเฉพาะทางมากขึ้น ทำให้ทุกคนรับทราบลำดับขั้นตอนการทำงาน และเห็นภาพร่วมกันในการทำงานหนึ่งงาน จึงช่วยลดขั้นตอนการก่อสร้าง จำนวนคนที่เข้าไปหน้างานในช่วงงานติดตั้งโครงสร้าง ลดความเสี่ยงในช่วงสถานการณ์โควิดด้วย”

ความสนุกของการทำงานกับวัสดุและนวัตกรรมการทำงานรูปแบบใหม่สำหรับคุณภพ คือการที่ได้เห็นงานจากที่เคยอยู่บนคอมพิวเตอร์มาโลดแล่นในชีวิตจริง ส่งต่อสู่การทำงานที่เดินหน้าไปได้อย่างราบรื่นตามแผนการที่วางไว้ รวมทั้งการออกแบบด้วย BIM ทำให้ งานระบบทั้งหมดที่เรา ซ่อนไฟส่องสว่างที่ถูกคิดมาตั้งแต่ต้นก่อนการติดตั้งจริงแต่ยังคงรักษามาตรฐานการใช้งานในพื้นที่สาธารณะ อีกทั้ง BIM Model ยังสามารถส่งต่อไปยังทีมงาน FM (Facilities Management) ได้อีกทีเพื่อให้การดูแลรักษาเป็นไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ

จนสุดท้ายสะพาน CPAC Ultracrete Bridge คือผลงานยืนยันความสำเร็จของนวัตกรรมเชิงวัสดุที่สามารถตอบความต้องการทั้งเชิงโครงสร้าง สถาปัตยกรรม วิธีการทำงาน พร้อมทั้งบอกเล่าเรื่องราวนวัตกรรมและวิสัยทัศน์ครอบคลุมทุกมิติของ CPAC Green Solution ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

สะพานเฉลิมพระเกียรติเชื่อมลานพระบรมราชานุสาวรีย์พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ผลงานจาก CPAC Ultracrete Bridge ตั้งอยู่ที่บริเวณด้านหน้าอาคารเอสซีจี 100 ปี บริษัทปูนซิเมนต์ไทย จำกัด (มหาชน) หรือเอสซีจี สำนักงานใหญ่ บางซื่อ กรุงเทพฯ พร้อมเปิดให้ผู้ที่สนใจศึกษาเยี่ยมชมและสัมผัสจุดร่วมที่ลงตัวระหว่างงานสถาปัตยกรรมและงานโครงสร้าง ผ่านความบางเฉียบของคอนกรีตแบบที่คุณคาดไม่ถึง เดือนเมษายน 2565 นี้เป็นต้นไป