การทำงานของโครงสร้างผ้าใบแรงดึง

2011-04-19T17:07:00.000+07:00

ต่อจากหน้าที่แล้วครับ วัสดุผ้าใบ
ผ้าใบถ้าเราขึงใน plane ระนาบ เมื่อลมพัดมันจะเกิดอาการกระพือ ไม่ว่าเราจะขึงตึงเพียงใดก็ตาม หากต้องการผ้าใบที่มีความแบนราบ เราก็มักจะทำให้มันมีขนาดไม่ใหญ่มาก ระยะพาดไม่ควรเกิน 4-5 เมตร

อย่างในรูปก็เป็นหลังคาที่มีรูปร่างแบนมาก อยู่ติดกับชายทะเล การกระพือจะสร้างความเสียหายให้กับโครงสร้างผ้า และอาจทำให้อุปกรณ์ต่าง ๆ ไปบาดและทำให้ผ้าขาดได้

เพื่อลดอาการกระพือ และทำให้หลังคาเป็น Static เหมือนกับวัสดุมุงอื่น ๆ จึงควรจะออกแบบหลังคาให้มีการบิดรั้งกัน เมื่อ Prestress จะทำให้ Membrane แข็ง และตึงมาก เรียกได้ว่าถ้าขึ้นไปเดิน รอยเท้าจะยุบลงน้อยมาก เหมือนเดินบนพื้นเลยหละครับ

ดังนั้นรูปร่างของ Tensile structure จึงถูกจำกัดว่า ทุก ๆ จุดบนผิวผ้าจะต้องเกิดความโค้งกลับด้านกันอยู่ เพื่อให้มันรั้งกันเวลา Pre-stress เหมือนในรูปด้านล่าง

โค้ง Direction 1 มันจะกลับด้านกันกลับ Direction 2 ยิ่งโค้งมาก ๆ จะยิ่งดีครับ มันจะเสถียรมากกว่า

ดังนั้นรูปร่างมันจะมีไม่มากครับ มีรูปโคน รูปอานม้า ที่เหลือเราก็เอามาผสมผสานกัน กันก็เกิดเป็นรูปฟอร์มได้ครับ

วัสดุผ้าใบ

2011-04-19T16:57:00.000+07:00

ผมมีโอกาสได้ทำงานเกี่ยวกับโครงสร้างประเภท "ผ้าใบแรงดึงสูง" หรือที่ในภาษาอังกฤษเรียกว่า "Tension Fabric Structure" มาพอสมควร ในฐานะผู้ออกแบบและผู้ผลิตในประเทศไทย ผมมีโอกาศได้ร่วมงานกับสถาปนิกไทยหลายท่าน บางท่านก็มีความรู้พอสมควรเกี่ยวกับงานประเภทนี้ แต่ส่วนใหญ่ยังขาดความเข้าใจ ทำให้เกิดปัญหาตามมามากมายหลังจากการออกแบบ ผมจึงเขียน Blog นี้ขึ้นเพื่อแบ่งปันความรู้ และสร้างความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างประเภทนี้ครับ

วัสดุของผ้าใบ
"ผ้าใบ" ก็คือผ้าทอ แล้วเคลือบด้วยวัสดุกันน้ำ เพื่อไม่ให้น้ำซึมผ่านเข้าไปได้ ที่เห็นคุ้นตากันในบ้านเราก็จะเป็นผ้าทอไนล่อน แล้วเคลือบด้วย PVC มีสีสันต่าง ๆ มากมาย

ผ้าแบบนี้มีอายุการใช้งานค่อนข้างสั้นเพราะไนล่อนเป็นเส้นใยที่ไม่ทนแสง UV และการทอผ้าเต็นท์แบบนี้ก็ไม่ได้ระบุแรงดึงที่ผ้ารับได้ มักจะขายกันตามน้ำหนัก 500-1000 g/m2 ผ้าแบบนี้นอกจากจะไม่ทนทานแล้ว ผิวด้านบนของ PVC เมื่อถูกแสง UV จะคายน้ำมันออกมา จับกับฝุ่นในอากาศก็จะเป็นคราบเหนียว ล้างไม่ค่อยออก เมื่อใช้งานไป 2-3 ปีเนื้อ PVC ก็จะล่อนกรอบออกมา

ซึ่งผิดกับผ้าใบที่ใช้กับงานสถาปัตย์ที่ในภาษาอักฤษเรียกว่า "Membrane"

Membrane จะมีโครงสร้างที่คล้าย ๆ กันกับผ้าใบ มีผ้าทอเป็นตัวรับแรงดึงอยู่ตรงกลาง และมีวัสดุเคลือบกันน้ำ ประเภทของ Membrane แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ตามวัสดุที่ใช้ผลิต
1. PVC Coated Polyester เป็นวัสดุที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุด เพราะมีราคาไม่แพง ผ้าทอที่อยู่ด้านในทำจากเส้นใย Polyester ทอให้ได้ความแข็งแรงตามที่กำหนด แล้วเคลือบด้วย PVC เป็นชั้นบาง ๆ

เนื่องจาก PVC มีคุณสมบัติที่ไม่ทนแสง UV จึงต้องเคลือบด้วยสารเคมีเพื่อป้องกันไม้ให้น้ำมันเย้อมออกมา สมัยก่อนสารที่เคลื่อบจะเป็น Arcylic ใช้ในสภาพอากาศเมืองไทยได้ไม่เกิน 5 ปี Arcylic เป็นสารเคลือบที่มีราคาถูกที่สุด ปัจจุบันก็ยังมีใช้กันอยู่ มักจะใช้กับกันสาดขนาดเล็ก ในช่วงปี 1980 มีผู้ผลิตผ้าในยุโรป 2 รายแข่งกันพัฒนาสารเคลือบรุ่นใหม่ที่มีความทนทานมากขึ้น นั่นก็คือ PVDF ทำให้ Membrane มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น เรียกได้ว่าหลังเก่าสุดมีอายุถึง 22 ปี ก็ยังคงความแข็งแรงอยู่ ผู้ผลิตผ้าจึงกล้าออกใบรับประกันให้นานสูงสุดถึง 15 ปีสำหรับผ้าประเภทนี้ (เมื่อออกแบบอย่างถูกต้อง) PVC membrane มีคุณสมบัติละลายไฟได้ที่อุณหภูมิ 70 องศา C แต่ผู้ผลิตมักจะใส่สารดับไฟ (FR) ไว้ในเนื้อพลาสติก จึงจัดเป็นวัสดุประเภท ไม่ลามไฟ หรือ Frame Retardant ผ้า PVC membrane มักจะมีสีขาวเพียงสีเดียว เนื่องจากสีอื่นจะอมความร้อน และทำให้แสงทะลุผ่านได้น้อยลง สำหรับงานสถาปัตย์ ผ้าแบบนี้จะมีอัตราการส่องผ่านของแสงประมาณ 5-10%

ภาพภายในของผ้า PVC จะเห็นรอยต่อที่เกิดจากการเชื่อมเพื่อสร้างรูปร่างของหลังคา แสงที่ผ่านได้ 6% ไม่จ้าและทึบจนเกินไป

2. PTFE Coated Glass Fiber เป็นวัสดุที่มีมาก่อน PVC ใช้กันมานาน มีโครงสร้างคล้ายกับ PVC coated polyester แต่ต่างกันตรงที่ผ้าทอด้านในทำจากใยแก้ว โดยธรรมชาติใยแก้วเป็นวัสดุสีขาวที่ไม่ทำปฏิกริยากับแสงอาทิตย์ มันจึงมีความแข็งแรง และคงทนมาก ส่วนวัสดุเลือบนั้นก็ทำมาจาก PTFE หรือที่รู้จักกันในชื่อ TEFLON ซึ่งเป็นพลาสติกที่เฉื่อยต่อการเกิดปฏิกริยาเคมี จึงไม่เปลี่ยนสี ไม่เปลี่ยนรูป และทำความสะอาดได้ง่ายมาก เหมือนกับกระทะ Non-stick ที่ขายกันในท้องตลาดนั่นแหละครับ

นอกจากนี้มันยังมีคุณสมบัติ ทนไฟ ได้ถึง 380 องศา C เลยทีเดียวจึงจัดเป็นวัสดุประเภท Non-Combustible ด้วยคุณสมบัติและข้อดีต่าง ๆ เหล่านี้ จึงทำให้มันถูกใช้ในอาคารทีไม่สามารถปิดเพื่อปรับปรุงซ่อมแซมได้ เช่น สนามบิน, sky light ของห้างสรรพสินค้า

อายุการใช้งานของผ้าประเภทนี้มากกว่า 45 ปีกันเลยทีเดียว ในประเทศไทยหลังที่เก่าที่สุดเห็นจะเป็น Fasion Island และ Seri Center ซึ่งปัจจุบันเปลี่ยนมาเป็น Paradise Park

Sky light หลังนี้มีอายุมากถึง 15 ปี ยังคงความตึง สะอาด ไว้ได้อย่างดี

คุณภาพ ก็ย่อมตามราคา ผ้าแบบนี้มีราคาแพงกว่า PVC ประมาณ 3-4 เท่าครับ

GMAT INNOVATION