ลานซักล้าง

ดีใจที่ไม่เลิกศึกษาเรื่องโดมครับ วันนี้เจอของดีสองอย่าง แต่เขียนอย่างเดียวก่อนตามเวลาว่างก็แล้วกัน

คือว่ามีสิทธิบัตรอันหนึ่งในสหรัฐ ออกมานานแล้ว (คงหมดอายุไปแล้ว) พูดถึงวิธีก่อสร้าง Monolithic dome (โดมแบบครึ่งทรงกลม) ซึ่งมีความแข็งแรงมาก สามารถทนพายุในระดับที่แรงที่สุดได้ ทนต่อแผ่นดินไหว ด้วยการกระจายแรงไปทั่วผิวโค้ง และด้วยความรู้ทางคณิตศาสตร์ เราก็รู้อีกว่าผิวของโดมจะเป็นพื้นผิวที่น้อยที่สุดที่ครอบคลุมปริมาตรสูงสุด หมายความว่าถ้าต้องการห่อหุ้มปริมาตรเท่ากันโดมจะใช้วัสดุน้อยที่สุด หรือพูดอีกอย่างหนึ่งว่าด้ว้วยวัสดุที่มีอยู่เท่ากัน สร้างโดมแล้วจะครอบคลุมปริมาตรสูงสุด

ด้วยโครงสร้างโค้งที่มีความแข็งแรง เราสามารถเอาดินมาคลุมโดมอีกชั้นหนึ่ง ทำให้ดูเหมือนเนินมากกว่าสิ่งปลูกสร้าง

อ่านต่อ »

Buckminster Fuller (1895-1983) เป็นนักประดิษฐ์ชาวอเมริกันผู้ประดิษฐ์ geodesic dome อันดังเปรี้ยงปร้าง

เขาได้รับสิทธิบัตร 25 ชิ้น และเมื่อ geodesic dome เกิดเป็นที่กล่าวขวัญไปทั่ว มีผู้ตั้งข้อสังเกตว่าความร้อนภายในโดม ไม่ว่าจะมากน้อยแค่ไหน ก็จะลอยขึ้นสูง ไปรวมกันที่ยอดโดม (ฟูลเลอร์เรียกว่า “dome effect”) ทีนี้หากเปิดเป็นช่องระบายอากาศที่ยอดโดม อากาศร้อนลอยออกไป อากาศเย็นก็จะไหลเข้ามาตามช่องเปิดต่างๆ แทนที่อากาศร้อนที่ลอยออกไปแล้ว เป็นเหมือนการบังคับให้เกิดการหมุนเวียนของอากาศ โดยไม่ต้องใช้พลังงานอื่นนอกจากปรากฏการณ์ธรรมชาติ

ในช่วงสงครามโลก กองทัพบกสหรัฐจ้างฟูลเลอร์ให้ออกแบบที่พักทหารสำหรับเขตอากาศร้อนทารุณ (ของอ่าวเปอร์เซีย) ซึ่งการออกแบบนี้ ใช้ “dome effect” โดยปักเสาต้นหนึ่งไว้ตรงกลาง จากนั้นใช้สลิงจากยอดเสา ยึดโครงสร้างน้ำหนักเบาเอาไว้ ดูไปดูมาก็คล้ายๆ กับร่มเหมือนกัน แต่เรียกว่า Dymaxion house

• รูป Dymaxion house

อ่านต่อ »

โครงสร้างรูปโดมมีความแข็งแรง ทนต่อน้ำหนักของตัวเอง ทนต่อแรงที่กระทำจากภายนอก และทนต่อแรงสั่นสะเทือน จึงสามารถทนต่อแรงพายุและแผ่นดินไหวได้ดี

โดมที่สร้างอยู่ชายทะเล สามารถทนต่อพายุเฮอริเคนได้ในขณะที่บ้านเรือนลักษณะอื่นๆ พังไปหมด ดังนั้น FEMA จึงออกประกาศเป็นความรู้ให้ผู้ที่ตั้งบ้านเรือนอยู่ในเขตเสี่ยงต่อพายุได้ทราบทั่วกัน การที่โดมสามารถทนต่อแรงพายุและแผ่นดินไหวได้ ก็เนื่องจากผิวโค้งของโดม กระจายแรงออกไปทั่วผิวพื้น และเนื่องจากการใช้ผิวโค้งนี้เอง ทำให้การก่อสร้างโดมทำได้ไม่ง่ายนัก

อ่านต่อ »

ต่อจากตอนที่แล้ว ถ้ายังไม่ได้อ่าน ลองกลับไปอ่านก่อนได้ครับ

ยังมีประเด็นเกี่ยวกับการสร้าง star dome อีกเล็กน้อย…

ที่เสนอให้ทำรูปโดม ก็เพราะว่าโดมกระจายแรงกดไปทั่วผิว ทำให้ทนต่อแรงลม แรงฝนได้ดีกว่าโครงสร้างแบบอื่น เช่นเต้นท์หรือจั่ว ตัวที่รับแรงคือโครงสร้างไม้ กับการยึดโครงสร้างให้ไม่ขยับไปมา ส่วนผิวของโดมเพียงแต่กันลมกันฝน

ส่วนผิวนั้น ทำได้ง่ายๆ โดยตัดเย็บผ้าตามรูปโครงสร้างโดม ระยะ s คือ ระยะ หนึ่งในห้าของความยาวโครงไม้

เอาเชือกมัดผ้าคลุมไว้กับโครงไม้ข้างนอกโดม เหมือนสุ่มไก่ห่อผ้าห่มกันหนาว

อ่านต่อ »

ในขณะที่ความสนใจ พุ่งไปทางเหนือ เนื่องจากน้ำเหนือกำลังมา ทางใต้ก็กำลังสาหัสเหมือนกัน เผลออาจจะมากกว่าด้วยซ้ำไป เนื่องจากฝนยังตกอยู่ แล้วพื้นที่เป็นป่าเขาเช่นกัน เมื่อฝนตกบนภูเขา น้ำก็ไหลลงสู่ที่ต่ำ ไปตามลำน้ำซึ่งระบายไม่ทัน น้ำยกตัวขึ้นท่วมเมืองที่น้ำไหลผ่าน ทำความเดือนร้อนไปทั่ว

ฝนทางใต้นั้น ตกแบบน่ารำคาญ คือตกไม่เลิก ไม่ว่ามีลมหรือไม่ ปริมาณฝนเกิด 100 มม.ได้ง่ายๆ ในแต่ละวัน ในเมื่อที่ลุ่มมีน้ำท่วม ผู้คนต้องทิ้งถิ่นฐานบ้านเรือนไปชั่วคราว แล้วจะให้ไปอยู่กันที่ไหนล่ะครับ หนีขึ้นเขาก็ไม่มีอะไรเลย เผลอๆ มีดินถล่มซ้ำอีกเนื่องจากดินอุ้มน้ำไว้ไม่ไหวแล้ว

ฝนตกหนักทั่วฝั่งตะวันตก ที่พังงา น้ำท่วม อ.กะปง อ.ตะกั่วป่า และ อ.คุระบุรี แล้วที่ระนองก็มีอาการแบบเดียวกัน

ผมมาคิดถึงที่พักชั่วคราว เคยเขียนเรื่อง [โดมสำหรับพักพิงชั่วคราว] และ [บ้านปลอดภัย] เอาไว้ แต่มาอ่านอีกที รู้สึกว่ายุ่งยากเหมือนกัน เพราะว่าเป้นความพยายามที่จะทำรูปเหลี่ยมให้ดูโค้ง น่าจะมีวิธีสร้างที่ง่ายและถูกกว่านั้น ก็มาเจองานของอาจารย์ญี่ปุ่นครับ เรียกว่า Star Dome หรือโดมดาว — เอามาจาก stardome.jp นะครับ

โดมดาว เริ่มจากการคำนวณครึ่งทรงกลมง่ายๆ (แต่คนใช้ไม่ต้องคำนวณ เอาตัวเลขไปใช้เลย)

เค้าใช้ไม้ไผ่ยาว มาผ่าเป็นซีกเพื่อให้ดัดให้งอได้ จำนวน 17 ท่อน แบ่งเป็นท่อนแบบสีน้ำเงินข้างล่าง 10 ท่อน และแบบสีเขียวและสีแดง อีก 7 ท่อน

ทั้ง 17 ท่อนมีความยาวเท่ากัน แต่ว่าท่อนสีน้ำเงิน แบ่งเป็นสามส่วนเท่าๆ กัน (เจาะรู 4 รู) และแบบสีเขียนกับสีแดง แบ่งเป็น 5 ส่วนเท่าๆ กัน (เจาะรู 6 รู)

เราเอาท่อนไม้ไผ่ต่างๆ มาวางให้รูที่เจาะไว้ตรงกัน แล้วผูกให้แข็งแรง จากนั้นงอจนได้รูป

อ่านต่อ »

หากจะสร้างที่พักชั่วคราวแล้ว ลักษณะกระโจมน่าจะสร้างได้ง่ายที่สุดครับ

แต่หากอากาศแปรปรวนมีฝนหนักหรือลมแรง กระโจมมักจะทานแรงลมกรรโชกหรือแรงพายุไม่ไหว

โครงสร้างที่กระจายแรง (ลมและฝน) ที่มากระทำจากภายนอกได้ดี คือโครงสร้างรูปโดม ไม่ว่าลมและฝนจากพัดมาในทิศทางใด ผิวโค้งของโดมก็จะกระจายแรงออก ถ่ายไปตามผิวโค้ง อ้อมไปอีกด้านหนึ่ง ทำให้โครงสร้างรูปโดมทนทานต่อพายุได้ [โครงสร้างรูปโดม] องค์กรจัดการภัยพิบัติของสหรัฐ (FEMA) ได้แนะนำโครงสร้างรูปโดมไว้ สำหรับบ้านเรืองในเขตที่ต้องเผชิญกับพายุเฮอริเคนระดับ 5

การก่อสร้างดูจะยุ่งยากเหมือนกัน เนื่องจากเต็มไปด้วยผิวโค้ง ดังนั้นก็มีวิธีสร้างโดยนำแผ่นเรียบที่ตัดให้ได้ขนาด มาต่อกันเป็นรูปคล้ายโดม เรียกว่า Geodesic dome [บ้านปลอดภัย] มีสูตรการคำนวณขนาดอยู่ในบันทึกดังกล่าว หรือจะใช้ที่นี่ก็ได้ครับ [1] [2]

โดมเป็นส่วนหนึ่งของทรงกลม ซึ่งทรงกลมเป็นพื้นผิวที่น้อยที่สุดที่ห่อหุ้มปริมาตรอันหนึ่งเอาไว้ ทั้งนี้ก็หมายความว่าถ้าต้องการปกป้องปริมาตรอันหนึ่งเอาไว้เป็นที่อยู่อาศัย ใช้ทรงกลม (หรือส่วนของทรงกลม) ครอบไว้ ก็จะสิ้นเปลือวัสดุก่อสร้างน้อยที่สุด หรือแปลอีกอย่างหนึ่งคือโครงสร้างนี้ มีน้ำหนักเบาที่สุด… แต่ก็ว่าเถอะ การก่อสร้างอะไรพวกนี้ยุ่งยากเหมือนกัน ต้องเปิดสูตร ต้องคำนวณ ต้องตัดแบบ จึงเหมาะสำหรับการก่อสร้างในภาวะที่สงบ

สำหรับในภาวะฉุกเฉิน ที่จริงก็มีวิธีก่อสร้างง่ายๆ เพียงแต่ว่าเหมาะกับเป็นที่พักชั่วคราวเท่านั้น

อ่านต่อ »

โครงสร้างรูปโดม เป็นโครงสร้างที่แข็งแรง ใช้ผิวกระจายน้ำหนักและแรงต่างๆ ทำให้ทนต่อแรงลมพายุ จน FEMA กล่าวไว้ว่า “near-absolute protection” from F5 tornadoes and Category 5 Hurricanes ส่วนการทนแผ่นดินไหวนั้น ขึ้นกับความแข็งแรงและความแรงของแผ่นดินไหว (แรง g) ซึ่งถ้าเทียบกับอาคารปกติแล้ว ก็มักจะดีกว่าอยู่ดี

• เอกสาร FEMA 361 Design and Construction Guidance for Community Safe Rooms (38271 kB)

โครงสร้างรูปโดมที่รู้จักกันดีคืออิกกลู ซึ่งชี้ให้เห็นศักยภาพของโดมอีกแบบหนึ่ง ผิวของโดมเป็นพื้นที่ที่น้อยที่สุด ที่สามารถจะบรรจุปริมาตรที่มากที่สุดเอาไว้ภายใน ปริมาตรบรรจุก็คืออรรถประโยชน์ใช้สอย ส่วนผิวที่น้อยที่สุดหมายถึงต้นทุน/แรงงานในการก่อสร้าง; เมื่อมีพื้นที่ผิวน้อย ก็หมายความว่าความร้อนที่อยู่ภายใน จะสูญเสียผ่านผนังให้กับบรรยากาศน้อยด้วยเช่นกัน ทำให้ภายในอิกกลูอุ่นกว่าโครงสร้างแบบอื่นๆ

ความรู้เรื่องการก่อสร้างโดมหิน เกิดสูญหายไปตั้งแต่สมัยยุคโรมันเสื่อมลง จนกระทั่งมาถึงยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาการ อัจฉริยะชาวอิตาลี Filippo Brunelleschi 1377-1446 (ซึ่งเกิดร่วมสมัยกับไมเคิลแอนเจโล และลีโอนาโดดาร์วินชี) ได้สร้างโดมที่มหาวิหารแห่งฟลอเรนซ์ ซึ่งแม้ในปัจจุบัน ก็ยังครองตำแหน่งโดมเรียงอิฐที่ใหญ่ที่สุดในโลก

อ่านต่อ »

ท่องเน็ตไปเรื่อยๆ ก็ไปเจอข้อมูลว่าสิ่งปลูกสร้างหลังคาที่มีลักษณะเป็นส่วนของทรงกลม ที่เรียกโดยทั่วไปว่าโดม มีความแข็งแรง ทนทานต่อพายุ แผ่นดินไหว มีการนำไปสร้างที่อยู่ฉุกเฉินสำหรับผู้ประสบภัย ก็เกิดสนใจขึ้นมา

มาคิดดูแล้ว ทรงกลมมีการกระจายแรงออกไปทั่วทั้งโดม เมื่อโดนพายุ แรงลมก็จะกระจายออก ทำให้มีโอกาสพังน้อยกว่า พวกชอบผจญภัยถึงกับนำไปสร้างเป็นที่อยู่อาศัยในทะเลทราย ที่มักมีลมกรรโชกแรงจากหลายทิศทางซึ่งคาดเดาไม่ได้ ในต่างประเทศ เขาเคลมว่าทนพายุระดับ Category 4 หรือ 5 ได้ — แต่ที่ทนไม่ได้คงไม่เอามาเล่าให้ฟังหรอกครับ อย่างไรก็ตาม ก็ยังน่าสนใจอยู่ดีล่ะครับ

ลักษณะการสร้างผิวโค้งในสามมิติ ต้องอาศัยฝีมือและการคำนวณมาก ดังนั้นก็มีการนำเอาสามเหลี่ยมมาต่อกันให้ได้รูปซึ่งดูคล้ายทรงกลม ซึ่งเรียกว่าจีโอเดสิกโดม ซึ่งจดสิทธิบัตรในสหรัฐเมื่อปี 2497 (หมดอายุความคุ้มครองไปนานแล้ว)

หากสนใจเรื่องคณิตศาสตร์ ขอเชิญค้นต่อตรงนี้ครับ

• Spherical Polyhedron
• Polyhedron
• Spherical Geometry
• Geodesic Domes

อ่านต่อ »