ทำไมหอเอนเมืองปิซาและอาคารอื่น ๆ ในโลกถึงเอน แต่ไม่ล้มลงมา ?

หอเอนเมืองปิซา (Tower of Pisa) เป็นหนึ่งในแลนด์มาร์คอันโดดเด่นที่สุดของอิตาลี

แต่มันไม่ใช่สิ่งก่อสร้างเดียวที่เอนไปด้านใดด้านหนึ่ง ตั้งแต่ บ้านเต้นรำ หรือ แดนซิงเฮาส์ (Dancing Houses) ในเนเธอร์แลนด์ ไปจนถึง" เจดีย์เนินเสือ" (Tiger Hill Pagoda) หรือ "เจดีย์หู่ชิว" ในประเทศจีน ล้วนแต่ส่วนหนึ่งเป็นแลนด์มาร์คทั่วโลกที่เอียงไปมา

แต่ทำไมพวกมันถึงเอน และทำไมการเอนของสิ่งก่อสร้างเหล่านั้นจึงไม่ได้จำเป็นว่า พวกมันจะล้มลงเสมอไป ?

ทำไมอาคารบางหลังถึงเอียง ?

ดร.แมนดี คอร์ฟฟ์ รองศาสตราจารย์ด้านธรณีเทคนิคปฏิบัติการจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟท์และเดลทาเรสในเนเธอร์แลนด์ กล่าวว่า มีหลายสาเหตุที่ทำให้โครงสร้างเอียงไปด้านใดด้านหนึ่ง

ในบางกรณี เช่น บ้านเต้นรำอันเป็นสัญลักษณ์ของเนเธอร์แลนด์ เกิดจากประเภทของฐานรากที่ใช้

"ในใจกลางกรุงอัมสเตอร์ดัม บ้านเรือนส่วนใหญ่สร้างด้วยเสาเข็มไม้" คอร์ฟฟ์กล่าว

เธออธิบายว่า เสาเข็มไม้จะถูกติดตั้งเป็นคู่ใต้ผนังและส่วนหน้าของอาคาร

พวกมันยื่นลงไปในดินลึก 12 เมตร ซึ่งประกอบด้วย ดินเหนียวอ่อน ถ่านพีท หรือทราย

"ถ้าเป็นเช่นนั้นและเสาเข็มยังคงแข็งแรงดี บ้านก็จะไม่มีอะไรเกิดขึ้น" เธอกล่าว

แต่เธอบอกว่า หากพวกมันเริ่มเสื่อมสภาพหรือผุพัง รอยแตกอาจเริ่มปรากฏขึ้น และการเสื่อมสภาพที่ไม่สม่ำเสมอ หรือการกระจายน้ำหนักที่ไม่สม่ำเสมอ อาจทำให้อาคารเอียงไปตามกาลเวลา

กรณีในเมืองปิซา

สภาพดินยังอาจทำให้สิ่งก่อสร้างเอียงไปด้านใดด้านหนึ่ง ซึ่งเป็นกรณีเดียวกับหอคอยอันเป็นสัญลักษณ์อย่างหอเอนเมืองปิซา

นันซิแอนเต สเควเกลีย ศาสตราจารย์ด้านธรณีเทคนิคแห่งมหาวิทยาลัยปิซา เป็นหนึ่งในทีมที่คอยตรวจสอบติดตามการเอียงของหอคอย

"หอคอยเริ่มเอียงตั้งแต่เริ่มก่อสร้างเนื่องจากดินอ่อนตัวมาก [มันทรุดตัวลง] ระหว่าง 3-4 เมตร" สเควเกลียกล่าวกับรายการวิทยุวิตเนสส์ ฮิสทอรี (Witness History) ของบีบีซี

สิ่งก่อสร้างอาจเอียงได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงดินที่เกิดจากฝีมือมนุษย์ เช่น หอคอยของโบสถ์อูเดอเคิร์ก (Oude Ker) ซึ่งเป็นโบสถ์เก่าในเมืองเดลฟท์

"มันไม่ค่อยเป็นที่รู้จัก [แต่] เอียงในลักษณะเดียวกับหอเอนเมืองปิซา" คอร์ฟฟ์กล่าว

"มันเอนไปทางคลองเพราะดินด้านหนึ่งถูกขุดออกไปเพื่อสร้างคลอง และดินด้านนั้นอ่อนกว่า ดังนั้นจึงมีแรงกดน้อยกว่าที่จะช่วยให้มันตั้งตรง และเมื่อพวกเขาสร้างมัน [โบสถ์] ขึ้นมา มันก็เริ่มเอน"

การเปลี่ยนแปลงของน้ำใต้ดินก็อาจทำให้ตัวอาคารเอนได้เช่นกัน และบางครั้ง คอร์ฟฟ์บชี้ว่าอาคารก็เอนตามการออกแบบ

"บ้านหลายหลังในกรุงอัมสเตอร์ดัมถูกสร้างให้เอนไปข้างหน้า เพราะนั่นเป็นวิธีสร้างบ้านของพวกพ่อค้าในอดีต" เธอกล่าว

"บ้านเหล่านั้นถูกสร้างตามแนวคลองเพื่อใช้เป็นที่เก็บของ และเพื่อให้ขนสิ่งของเข้าบ้านได้ง่ายขึ้น จริง ๆ แล้วบ้านถูกสร้างให้เอนไปข้างหน้า ดังนั้นถ้าบ้านเอนไปข้างหน้า ก็ไม่ได้หมายความว่ามีปัญหา แต่ถ้าเอนไปด้านข้าง คุณจะรู้ได้อย่างแน่นอนว่านั่นไม่ใช่ความตั้งใจ"

การแก้ไขความเอียง

แล้วทำไมเราถึงไม่กังวลกับโครงสร้างที่เอียงมากมายเช่นนี้?

ดร.คอร์ฟฟ์กล่าวว่า อาคารที่เอียงไม่ได้หมายความว่าโครงสร้างไม่แข็งแรงเสมอไป

"มันต้องเอียงมากพอสมควรถึงจะทำให้โครงสร้างไม่มั่นคง" เธอกล่าว

แต่บางครั้ง การเอียงก็ต้องได้รับการแก้ไข เช่นเดียวกับกรณีของหอเอนเมืองปิซา

แม้ว่าหอคอยจะเริ่มเอียงตั้งแต่แรกเริ่ม แต่การวัดแสดงให้เห็นว่ามันแย่ลงในศตวรรษที่ 20 โดยการเอียงของหอคอยเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

"สถานการณ์น่าเป็นห่วงมาก" สเควเกลียกล่าว

ต่อมาในปี 1989 หอคอยเทศบาล (Civic Tower) ในเมืองปาเวียของอิตาลีก็พังทลายลง สเควเกลียระบุว่ามันเป็น "ตัวจุดชนวน" และทำให้หอเอนเมืองปิซาถูกปิดในปีถัดมา

มีแนวคิดมากมายเกี่ยวกับวิธีการปรับหอเอนเมืองปิซาให้ตรงขึ้นเล็กน้อยเพื่อให้ปลอดภัยอีกครั้ง

"เทคนิคที่เลือกใช้คือการขุดดิน โดยไม่ต้องแตะต้องตัวหอคอยเลย ดินปริมาณ 37 ลูกบาศก์เมตรถูกขุดออกจากฐานด้านทิศเหนือ" สเควเกลียกล่าว

11 ปีต่อมา หอคอยเปิดให้เข้าชมอีกครั้ง

กรณี 'พิเศษ'

แต่ ดร.คอร์ฟฟ์กล่าวว่า วิธีการปรับอาคารให้ตั้งตรงนี้ไม่ใช่เรื่องปกติ

"นั่นเป็นกรณีพิเศษมากสำหรับ(หอเอน)เมืองปิซา คุณจะไม่ทำแบบนั้นในสภาวะปกติ" เธอกล่าว

หากอาคารที่เอียงมีเสาไม้เหมือนบ้านในกรุงอัมสเตอร์ดัม การเปลี่ยนฐานรากสามารถหยุดการเอียงไม่ให้แย่ลงไปได้ แต่เป็นวิธีการที่ "รุกราน" และเกี่ยวข้องกับการรื้อถอนชั้นล่าง

ดร.คอร์ฟฟ์กล่าวว่า ยังสามารถแก้ไขการเอียงได้ด้วยการยกบ้านขึ้นในลักษณะเดียวกับที่คุณอาจทำกับรถยนต์ แต่บางครั้งอาจก่อให้เกิดอันตรายมากกว่าผลดี

"ถ้ามันเอียงมากจริง ๆ การทำให้มันตั้งตรงก็ค่อนข้างอันตรายเช่นกัน เพราะบ้านก็ปรับตัวให้เข้ากับการเอียงอยู่แล้ว" เธอกล่าว

"คุณต้องระมัดระวังเป็นอย่างมาก อย่างน้อยก็อย่าไปทำให้สถานการณ์แย่ลง"

ในขณะที่อาคารบางหลังสามารถทำให้มั่นคงได้ แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน

"พวกเขาสามารถทำอะไรได้ทุกอย่างกับอาคาร มันเป็นไปได้ทั้งหมด" ดร.คอร์ฟฟ์กล่าว

"แต่ต้องใช้เงินจำนวนมาก และ[ขั้นตอน]ค่อนข้างซับซ้อน"

ผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

งานวิจัยของ ดร.คอร์ฟฟ์พบว่า มีบ้านประมาณ 75,000 หลังในเนเธอร์แลนด์ที่สร้างบนเสาเข็มไม้และมีความเสี่ยงต่อความเสียหาย ทั้งนี้เกือบ 3 เท่าเป็นบ้านที่มีความเสี่ยงเนื่องจากฐานรากตื้น

ปัญหาเหล่านี้อาจจะแย่ลงกว่าเดิม

"ด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการเปลี่ยนแปลงของน้ำใต้ดิน บางครั้งเราก็เห็นการเปลี่ยนแปลงที่รวดเร็วขึ้น" ดร.คอร์ฟฟ์กล่าว

หากระดับน้ำใต้ดินลดลง เสาเข็มไม้ก็จะสัมผัสกับอากาศ ซึ่งสามารถเร่งความเสียหายได้ การเปลี่ยนแปลงของน้ำใต้ดินยังส่งผลกระทบต่อชั้นดิน ซึ่งมีผลกระทบต่อเนื่องไปยังบ้านที่มีฐานรากประเภทต่าง ๆ

แต่เธอกล่าวเสริมว่ามันเป็นกระบวนการที่ช้า

ส่วนหอเอนเมืองปิซา ความเอียงของมันลดลงไปกว่า 40 เซนติเมตรหลังจากทำงานมา 11 ปี ซึ่งเสร็จสมบูรณ์ในปี 2001 วิศวกรเชื่อว่าอนาคตของมันจะมั่นคงอย่างน้อยอีก 200 ปี