History of PreFabricated Housing

1833
Title : Balloon frame
Architect : Attributed to Augustine
Status : Produced

“Balloon frame” คือ โครงสร้างไม้แบบหนึ่ง เริ่มต้นที่ Scandinavia, Canada และ United States (up until the mid-1950s). นิยมใช้ไม้ท่อนยาว ซึ่งใช้เคร่าผนังโครงยาวติดต่อถึงหลังคา ด้วยการเชื่อมต่อด้วยตะปู แต่ในขณะที่ไม่มีใครสามารถยืนยันเริ่มต้นอย่างไรในอเมริกา อาคารหลังแรกก่อสร้างเพื่อใช้เป็น Warehouse ในปี 1832 ที่ชิคาโก โดย George Washington Snow
ในปีถัดมา Augustine Taylor (1796-1891) เริ่มก่อสร้าง St. Mary's Catholic Church ในชิคาโกโดยใช้ระบบ Balloon framing ในการก่อสร้าง ในช่วงเริ่มต้นชื่อ Balloon frame เรียกวิธีการก่อสร้างถูกตั้งจากการเย้ยหยัน จนกระทั่ง Taylor เริ่มก่อสร้างอาคาร St. Mary's Church, in 1833 ทักษะฝีมือของช่างไม้ถูกเปรียบเทียบกับโครงสร้างเฟรมไม้ยึดด้วยตะปู และเผยแพร่วิธีการนี้น่าประสบผลมากกว่าโดยระบบ Balloon frame ถึงแม้ว่าการก่อสร้างโดยใช้ท่อนไม้จะแพร่หลายอย่างมากในอเมริกา ช่วงศตวรรษที่19 แต่ทักษะของช่างกลับไม่เป็นเช่นนั้น ด้วยเหตุนี้จึงเกิดการประดิษฐ์เครื่องยิงตะปู และวิวัฒนาการของการป่าไม้ที่ทันสมัย จึงส่งผลให้ระบบการก่อสร้างนี้เป็นที่นิยม เพราะไม่ต้องการช่างไม้ที่มีทักษะสูง ใช้ตะปูเชื่อมแทนการใช้สลักไม้ในการเชื่อมข้อต่อ มันจึงถูกเรียกว่า Balloon frame ตั้งแต่นั้นมา และได้รับความนิยมในอเมริกาตะวันตก จนถึงแคนนาดา ในส่วนของเมืองที่ไม่ใช่ส่วนที่เจริญ เพราะระบบนี้สามารถลดราคาค่าก่อสร้าง ได้จึงถูกนำไปใช้กับที่อยู่อาศัยสำหรับผู้มีรายได้น้อยในอเมริกาเหนือ ดังตัวอย่างเช่น อาคาร อพาร์ทเม้นต์ สูง 3 ชั้น ในแถบ new England ประมาณศตวรรษที่ 19

1833
Title : Manning Portable Colonial Cottage for Emigrants
Architect : H. Manning (British, active 19th c.)
Status : Produced

พิจารณาจากระบบที่มุ่งเน้นการผลิตซ้ำๆสำหรับการเป็นที่อยู่อาศัยแล้วนั้น “The Manning Portable Cottage for Emigrant” ที่ออกแบบโดยช่างไม้ที่ถือว่าด้อยความรู้ (H.Manning) สำหรับลูกชายของเขาที่จะต้องย้ายถิ่นฐานไปอยู่ที่ออสเตรเลีย ระบบนี้ถูกตีพิมพ์เผยแพร่ในบทความ "portable Colonial Cottages” ใน November 24, 1837 นิตยสาร South Australian Record Newspaper ว่านี้คือระบบรูปแบบใหม่ที่ได้รับความนิยมอย่างสูงในช่วงไม่กี่ปี
โครงสร้างที่เรียบง่าย เสาไม้ที่ถูกฝังร่วมกับแผ่นพื้น และแผ่นผนังสามารถรองรับน้ำหนักของโครงถักหลังคาจั่วเพื่อตั้งโครงหลังคาขึ้น






1892
Title : Hodgson Houses
Architect : E. F. Hodgson Co. (USA, 1892-1995)
Status : Produced

The Hodgson Houses ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดย E.F. Hodgson Company ในช่วงศตวรรษที่ 20 ต่อมาบริษัท Sears, Roebuck and Companyนำไปพัฒนาจนโด่งดังมากในตลาดอเมริกา โดยอาศัยการประกาศขายแบบ Catalog








1906
Title : Single Pour Concrete System
Architect : Single Pour Concrete System
Status : Produced

Thomas Alva Edison คือผู้ถ่ายทอดความคิดที่มีค่ามากสำหรับสถาปนิก เพราะในปี 1906 เขาออกแบบระบบ”Single Pour Concrete Sysem”โดยมุ่งเน้นความรู้จากระบบ “Balloon Frame” โดยใช้โครงเดิมสำหรับเป็นไม้แบบเพื่อเทคอนกรีต และประดิษฐ์กงล้อสำหรับชักลอกคอนกรีตผสมเสร็จไปทำการเทในส่วนด้านบนอาคารในความสูง 4 ฟุต ซึ่ง Edison ทดลองโดยใช้แบบจำลองก่อนในครั้งแรกในการทำการศึกษา ถัดมาในปี 1917 เขาทำการก่อสร้างบ้านจำนวน 100 หลัง ในรัฐนิวเจอซี และยังคงเหลืออยู่บ้างเพียงเล็กน้อยในปัจจุบัน



1908
Title : Sears Catalogue Home
Architect : Sears, Roebuck and Company (USA, est. 1893)
Status : Produced













ระยะเวลาถึง 32 ปีที่ Sears, Roebuck and Company of Chicago เป็นหนึ่งเดียวที่ออกแบบและก่อสร้างบ้าน ในระบบสำเร็จรูปในทุกแห่งในโลกนี้ ในช่วงระหว่างปี 1908 และ 1940 มียอดขายสูงถึง 100,000 หลังด้วยแนวคิด ”Modern Home mail-order catalogue” บ้างก็สร้างเป็นบ้านพักทหาร โดยใช้การแยกองค์ประกอบในทุกๆส่วนของบ้าน มีขนาดตั้งแต่ห้องเดียวจนถึงแบบบ้านสำหรับครอบครัว โดยใช้การจัดส่งโดยรถบรรทุก ลูกค้าสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการของการอยู่อาศัย พร้อมทั้งส่วนตกแต่งที่จัดมาพร้อมกันด้วย

1911
Title : American System-Built Houses
Architect : Frank Lloyd Wright (American, 1867-1959)
Status : Produced














ระยะระหว่างปี 1911 และ 1917 Wright สร้างแบบบ้านโดยใช้แนวคิดด้านคณิตศาสตร์ โดยเรียกว่า American System-Built House or American Ready-Cut System
Wright Teams and Richards Company สร้างชิ้นส่วนสำเร็จรูป ที่ทุกชิ้นส่วนถูกผลิตในโรงงาน ดังนั้นที่สถานที่ก่อสร้างจึงไม่จำเป็นต้องจ้างช่างไม้ เพื่อช่วยลดระยะเวลาการก่อสร้าง และค่าจ้างแรงงาน


1914
Title : Maison Dom-ino
Architect : Le Corbusier (Charles-Édouard Jeanneret)
(French, b. Switzerland, 1887-1965)
Status : Unrealized


















ในปี 1916 ฌานเนอร์เรต์ได้ยินข่าวเกี่ยวกับการขาดแคลนที่พักอาศัยในยุโรปบางพื้นที่จากการเกิดขึ้นของสงครามโลกครั้งที่ 1 เขาตัดสินใจออกแบบบ้านที่เริ่มต้นจากากรพิจารณาปัญหาเรื่องอาคารเคหการหรือเฮาส์ซิงโดยวิธีการเชิงอุตสาหกรรม บ้านโดมิโน (Maison Dom-ino) ตามที่ฌานเนอร์เรต์ตั้งชิอให้จากการเล่นกับคำว่า domus อันเป็นภาษาละดินที่แปลว่า บ้าน และรากศัพท์ของคำว่า innovation และยังเล่นกับความหมายของเกมโดมิโนที่เป็นการต่อกันของตัวต่อตัวเล็กๆด้วย บ้านหลังนี้ถูกแบ่งองค์ประกอบออกเป็นส่วนๆผลิตจากโรงงานให้เรียบร้อยก่อนนำมาประกอบบริเวณที่ตั้ง องค์ประกอบพื้นฐานที่สุดคือเสาหกต้น พื้นและเพดานถูกประกอบขึ้นมากน้อยตามความต้องการ ทำให้ก่อสร้างได้ทั้งถูกและรวดเร็ว เจ้าของสารถทำส่วนสุดท้ายคือทาสีและตกแต่งด้วยตัวเอง บ้านหลังนี้นับว่าเป็นการบุกเบิกเกี่ยวกับความคิดทั้งเรื่องบ้านและพักอาศัยราคาถูกสำหรับคนหมู่มาก และการก่อสร้างแบบประหยัดโดยอาศัยกระบวนการผลิตจากอุตสาหกรรม ผนังเป็นผนังลอยไม่ต้องรับน้ำหนักและประกอบกันอย่างอิสระเนื่องจากแนวเสาถูกผลักให้ลึกจากแนวผนังเข้าด้านในอาคาร

1922
Title : Baukasten
Architect : Walter Gropius (German, 1883-1969) and
Adolf Meyer (German, 1881-1929)
Status : Unrealized


ระหว่างปี 1922 และ 1923 เป็นช่วงระยะที่สถาบัน Bauhaus ถูกครอบไว้ด้วยหลักการทางฟิสิกส์ และการสร้างสรรค์แนวความคิด Walter Gropius and Adolf Meyer ได้สร้างระบบที่เรียกว่า Baukasten (Building block ) ด้วยการผสมผสานวัสดุ ที่ประกอบด้วย ไม้ เหล็ก และกระจก ด้วยระบบที่กำหนดเป็นมาตรฐาน ด้วยระบบอุตสาหกรรมสามารถผลิตชิ้นส่วนต่างๆ ในลักษณะ interlocking ด้วยรูปร่างที่หลากหลาย Gropius and Meyer เป็นผู้เสนอแนวคิดชี้ชวนลูกค้าถึงระบบนี้ ด้วยรูปแบบจำลองความเป็นไปได้สู่ลักษณะการประกอบทั้งหมด แต่อย่างไรก็ตาม Baukaten ไม่ได้ถูกนำไปสร้าง แต่การออกแบบในลักษณะเป็นต้นแบบโดยมีจุดประสงค์ในการผลิตในระบบอุตสาหกรรมในการผลิต


1927
Title : Dymaxion House
Architect : R. Buckminster Fuller (American, 1895-1983)
Status : Prototype



R. Buckminster Fuller’s Dymaxion House เป็นโครงการต้นแบบที่รวมเรื่องราวทางเศรษฐกิจ การเมือง วิทยาศาสตร์ และทฤษฏีสถาปัตยกรรมที่กล่าวถึงรูปแบบที่เป็นสากล รวมถึงการลงทุน Fuller เชื่อว่าบ้านจะต้องสามารถสร้างจากโรงงานได้คล้ายกับการสร้างรถยนต์ที่ดี และนั้นจะเป็นการเปลี่ยนแปลงการอยู่อาศัยของมนุษย์ เขาประกาศเกี่ยวกับระบบการก่อสร้างบ้านหลังนี้ ด้วยความสนใจในรูปแบบ Lightweight Suspension Structure และการให้ความสำคัญกับการขนส่งโดยทางเรือ ด้วยลักษณะเป็นชิ้นส่วน


1930
Title : Plattenbauten
Architect : Unattributed
Status : Prototype




Plattenbauten เป็นส่วนหนึ่งของอาคารแบบเยอรมัน หรือโครงสร้างขนาดใหญ่ ระบบชิ้นส่วนคอนกรีตสำเร็จรูปทั้งแนวตั้ง และแนวนอน ระบบนี้เป็นส่วนหนึ่งของรูปแบบบ้านหลังสงครามของชาวเยอรมัน มันเป็นรูปแบบที่สำคัญของอาคารระบบสำเร็จรูปในยุโรป

1930
Title : Copper House
Architect : Walter Gropius (German, 1883-1969)
Status : Prototype


ในปี 1931 German Copper Company Hirsch et al เริ่มต้นผลิตบ้านระบบสำเร็จรูป โดยใช้วัสดุหลักเป็นทองแดง โดยมีพื้นฐานที่คำนึงถึงการขนส่งที่สะดวก และง่าย พร้อมทั้งใช้ผนังที่เป็นฉนวน Walter Gropius ถูกว่าจ้างให้เป็นผู้ค้นหาและออกแบบบ้านระบบนี้ มีรูปแบบที่ถูกนำเสนอมากมายโดยมีแผ่นโครงที่ผลิตด้วยไม้ หลังคาและผนังภายนอกผลิตจากทองแดง และผนังภายในผลิตจากแผ่นเหล็ก โครงสร้างทั้งหมดจะถูกประกอบแล้วเสร็จภายใน 24 ชั่วโมง โดยมีจุดมุ่งหมายสู่ตลาดของเยอรมันเป็นแห่งแรก

1927
Title : Good Housekeeping Stran-Steel House
Architect : H. August O'Dell (American, 1875-unknown)
and Wirt C. Rowland (American, 1887-1946)
Status : Produced


นิตยสาร Good Housekeeping ร่วมกับ The Stran-Steel Corperation and Detroit- Based architectural Partnership สร้างระบบสำเร็จรูปที่แสดงถึงความเป็นบ้านแห่งนวัตกรรม ที่นำเสนอในงานนิทรรศการที่แสดงรูปแบบบ้านในอนาคต รวมถึงรูปแบบบ้านที่ผลิตแบบโครงเหล็ก และระบบผนังระบบแผ่นที่ผลิตจากเหล็ก เทคนิคการก่อสร้างที่ไม่เคยรู้จักในชีวิตจริงมาก่อน ขนาด 1,300 ตร.ฟุต ขายในราคา 7,500 ดอลล่า มีบ้านบางหลังถูกนำไปผลิตเป็นระบบสำเร็จรูป




1933
Title : Keck Crystal House
Architect : George Fred Keck (American, 1895-1980)
Status : Produced



Keck’s Crystal House เป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างมากที่ถูกนำมาแสดงในงาน 1933 Chicago World’s Fair โดยเขาต้องการที่จะนำเสนอถึงการอยู่อาศัยที่ดีกว่าที่สามารถจะกระทำได้ เขาสนใจที่จะทำให้กลายเป็นรูปแบบสากล
บ้านกระจกมีกระจกอยู่โดยรอบทุกด้าน และมันมีความสูง 3 ชั้นโดยมีการผลิตโดยระบบสำเร็จรูป ที่ประกอบขึ้นจากโครงเหล็ก โดยใช้กระจกในขนาดที่เป็นมาตรฐาน ที่สามรถก่อสร้างได้ในความเป็นจริง

pre-fabricate introduction

pre-fabricate introduction

ความเป็นมา
วิวัฒนาการของการก่อสร้างอาคารได้เน้นการให้ความสำคัญในแต่ละประเด็นแตกต่างกันไป ถ้าหากแบ่งแยกออกเป็นระยะเวลาอาจจะแบ่งได้ดังนี้
ในช่วงแรก เป็นระยะที่เป็นสังคมแบบเกษตรกรรม เริ่มจะมีการตั้งถิ่นฐานเป็นหลักแหล่งหลังจากการเร่ร่อนในยุคก่อนหน้านั้น เกิดพัฒนาการของการก่อสร้างอาคารที่พักอาศัยหรือบ้านเรือนดีขึ้น เป็นการพัฒนาอาคารให้มั่นคงมากขึ้นโดยใช้ไม้ หิน อิฐ ดินและวัสดุที่มีในท้องถิ่น ในช่วงนี้นี่เองที่งานฝีมือต่างๆ ได้พัฒนาใส่เข้าไปในการก่อสร้างอาคาร
ช่วงที่สอง เป็นช่วงอุตสาหกรรมเป็นผลพวงมาจากการพัฒนาระบบเครื่องกลโดยใช้พลังงานเข้ามาช่วย เริ่มจากเครื่องจักรไอน้ำ ไปสู่พลังงานไฟฟ้า และพลังงานจากน้ำมัน การปฏิวัติอุตสาหกรรม เริ่มต้นในช่วงศตวรรษที่ 18 เมื่อมีการคิดค้นเครื่องจักรไอน้ำ เครื่องจักรช่วยให้การทำงานง่ายขึ้น ทำงานใหญ่ๆ ได้ และมีความแม่นยำในการทำงานมากขึ้น นอกจากนี้ก็มีการคิดค้นวัสดุใหม่ๆ สำหรับการก่อสร้างด้วย ที่สำคัญและส่งผลต่อการก่อสร้างมาถึงปัจจุบันคือ ระบบโครงสร้างเหล็กและโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก ในช่วงท้ายๆ ของศตวรรษที่ 19 ต่อมาช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ระบบอุตสาหกรรมได้เข้าไปมีส่วนในการก่อสร้างมากขึ้น เกิดการคิดค้นส่วนประกอบที่สำเร็จรูปบางส่วน อันเป็นจุดเริ่มต้นของระบบสำเร็จอันสมบูรณ์แบบในยุคต่อมา
ช่วงที่สาม เป็นยุคแห่งข้อมูลข่าวสาร เริ่มจากช่วงหลังของศตวรรษที่ 20 มีการใช้คอมพิวเตอร์เข้ามาช่วยในการออกแบบและก่อสร้างอาคาร มีการส่งถ่ายข้อมูลอย่างทั่วถึงทุกมุมโลก เกิดการแลกเปลี่ยนข้อมูล เทคนิคทางการก่อสร้างอย่างมากมาย การก่อสร้างมีการควบคุมมาตรฐานให้สูงขึ้น ระบบอุตสาหกรรมมีความก้าวหน้าอย่างมาก เมื่อมีการก่อสร้างที่ใช้รูปแบบเดียวกันเยอะ ระบบสำเร็จรูปจะถูกนำกลับมาใช้และปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพมากกว่ายุคเริ่มต้น รวมทั้งส่วนประกอบของอาคารที่มีขนาดใหญ่ก็ถูกทำสำเร็จรูปจากโรงงานนำมาประกอบที่ก่อสร้างได้

แท้ที่จริงแล้วระบบสำเร็จรูปสำหรับอาคารขนาดใหญ่มีมาตั้งแต่สมัยอียิปต์ กรีก หรือโรมันแล้วโดยสมัยนั้น หินจะถูกสกัดเป็นชิ้นส่วนสำเร็จรูปก่อนนำมาติดตั้งที่ที่ก่อสร้างอาคาร ส่วนประกอบเหล่านั้นอาจจะเป็น ส่วนของเสา คาน หรือพื้น บางชิ้นมีน้ำหนักมากถึง 100 ตัน บางครั้งที่ผลิตหรือขึ้นรูปอยู่ห่างจากที่ก่อสร้างเป็นร้อยกิโลเมตรการขนส่งและการติดตั้งของชิ้นส่วนสำเร็จรูปเป็นข้อที่ควรพิจารณาเพื่อศึกษาความเป็นไปได้ตั้งแต่อดีตมาจนถึงปัจจุบัน ต้องคำนึงถึงเครื่องมือที่มี แรงงานที่มี และการจัดการที่ดีพอ นับว่าการที่จะก่อสร้างระบบสำเร็จรูปได้ต้องมีการบูรณาการระหว่างระบบต่างๆ เป็นอย่างดี ในอดีตผู้ที่มีอำนาจหรือ
การก่อสร้างเพื่อศาสนาเท่านั้นที่จะสามารถทำได้ ในขณะที่อาคารบ้านเรือนทั่วไปจะถูกสร้างโดยวิธีการตามประเพณีนิยมทั่วไป แต่ละท้องถิ่นซึ่งมีการจัดการที่ไม่ซับซ้อนมากระบบสำเร็จรูปถูกใช้ในการก่อสร้างอาคารเพื่อเหตุผลหลักๆ คือ ลดค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างความรวดเร็วในการก่อสร้าง และคุณภาพของงานที่ออกมามีมาตรฐาน ระบบสำเร็จรูปเป็นผลพวงจากเครื่องมือที่ดีขึ้นและระบบการขนส่ง
ในช่วงศตวรรษที่ 19 ในระยะแรกส่วนประกอบของระบบสำเร็จรูปมักจะใช้ไม้และเหล็กเป็นส่วนใหญ่ เริ่มจากการใช้ในอาคารพักอาศัยและอาคารสาธารณะต่างๆ ตัวอย่างที่สำคัญที่เป็นตัวอย่างแห่งวิวัฒนาการที่สำคัญของระบบสำเร็จรูปเกิดขึ้นในช่วงสงคราม Crimean
ในช่วงปี 1854-1855 ในเวลาสองเดือนที่พักทหารจำนวน 1400 หลัง สามารถสร้างได้ด้วยระบบสำเร็จรูป ในอังกฤษ ก่อนที่จะถูกส่งไปที่สู้รบจริงซึ่งอยู่ห่างออกไป 5000 กม. แต่ละหลังใช้ไม้เป็นโครงสร้างหลักและผนัง เพื่อเป็นที่พักให้แก่ทหารอังกฤษและฝรั่งเศสจำนวนประมาณ 20-25 คนต่อหลัง อีกตัวอย่างที่สำคัญของระบบสำเร็จรูปคือ Crystal Palace ที่ London ซึ่งสร้างไว้สำหรับงาน Expo ในปี 1851 ส่วนประกอบต่างๆ เป็นส่วนประกอบสำเร็จรูปของเหล็ก กับกระจก เป็นการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีอันก้าวหน้าทางอุตสาหกรรมของอังกฤษ ซึ่งสามารถผลิตชิ้นส่วนต่างๆของอาคารได้แล้ว
ในช่วงศตวรรษที่ 19 คอนกรีตเสริมเหล็กเข้ามามีบทบาทอย่างสูงในการก่อสร้างอาคารบ้านเรือน
ข้อได้เปรียบของวัสดุนี้คือ ส่วนประกอบหลักเป็น ทราย หิน กรวด น้ำ ซึ่งเป็นวัสดุที่สามารถหาได้โดยง่าย
ทั่วไป และสามารถก่อรูปได้มากมายหลายรูปแบบ ในแง่ของโครงสร้างก็มีความแข็งแรง ทนทานต่อสภาพแวดล้อม คอนกรีตเสริมเหล็กจึงเข้ามาแทน ไม้ เหล็ก อย่างรวดเร็ว ส่วนประกอบสำเร็จรูปที่เคยใช้เหล็กหรือ ไม้ในอดีต ระบบ Precast Concrete จึงถูกพัฒนาขึ้น Precast Concreteถูกใช้ครั้งแรกโดย W.H. Lascells ในอังกฤษ เมื่อปี 1878 เขาใช้ผนังคอนกรีตหล่อสำเร็จบางๆมาประกอบเข้ากับเสาไม้และใช้ตงคอนกรีตหล่อสำเร็จเป็นโครงสร้างพื้นสำหรับบ้านหลังเล็กๆระบบสำเร็จรูปได้ถูกพัฒนาในระดับสูงเมื่อพัฒนาการทางการขนส่งและเครื่องมือในการยกของหนักหรือเครนในการก่อสร้าง โดยเฉพาะในช่วงหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ความต้องการที่พักอาศัยมีอย่างมากมาย ในระยะเริ่มต้นนั้นส่วนประกอบสำเร็จในการก่อสร้างอาคารมีทั้ง พื้นสำเร็จรูป โครงสร้างทางด้านตั้ง ผนังภายนอก บันได ส่วนประกอบทางสุขภัณฑ์ เหล่านี้จะทำให้การก่อสร้างจำนวนมากๆมีมาตรฐานในการก่อสร้างมากขึ้นความต้องการระบบก่อสร้างแบบสำเร็จรูปมาถึงยุครุ่งเรืองที่สุดในช่วงปี 1950s, 1960sและปี 1970s ในยุโรปตะวันออก ซึ่งระบบสำเร็จกลายเป็นกระบวนการก่อสร้างหลักของประเทศเหล่านี้ ทางฝั่งยุโรปตะวันตกก็มีการก่อสร้างสำเร็จมากขึ้นเพื่อการก่อสร้างเมืองใหม่ขึ้นมาข้างเคียงบ้านเรือนสมัยเก่าและอาคารที่พักสมัยใหม่ต่างๆ ระบบคอนกรีตสำเร็จรูปเข้าไปไปในอเมริกาซึ่งมีความเชี่ยวชาญในระบบสำเร็จรูปแบบเบาของการทำบ้านสำเร็จรูปขนาดเล็กที่เรียกว่า Mobile House ซึ่งเป็นที่พักอาศัยสำหรับผู้มีรายได้ต่ำเป็นหลัก ในช่วงต้นปี 1970s อเมริกามีความต้องการสร้างอาคารชุดที่พักอาศัยขนาดใหญ่มากมาย ทำให้ระบบคอนกรีตสำเร็จรูปอยู่ในความสนใจของวงการก่อสร้างในอเมริกามากขึ้น กล่าวได้ว่าระบบก่อสร้างสำเร็จรูปเกิดขึ้นมาเพื่อตอบสนองต่ออาคารที่พักอาศัยเป็นหลักในระยะเริ่มต้น อย่างไรก็ตามระบบสำเร็จรูปนี้ได้ถูกทบทวนและนำมาเปรียบเทียบข้อดีข้อเสียกับระบบก่อสร้างแบบเดิมเพื่อตัดสินใจในการเลือกแนวทางอยู่เสมอ ความไม่เข้าใจในระบบของผู้ออกแบบและผู้ก่อสร้างทำให้อาคารสำเร็จรูปทำให้การก่อสร้างไม่ประสบความสำเร็จในหลายๆ โครงการ เมื่อเปรียบเทียบต้นทุนการก่อสร้างที่เพิ่มขึ้นอย่างมากของระบบสำเร็จรูปทำให้นักลงทุนหรือเจ้าของอาคารเลือกที่จะใช้กระบวนการก่อสร้างแบบเดิมๆ ที่มีความเสี่ยงน้อยกว่า ความต้องการในระบบสำเร็จแบบเต็มรูปแบบมีความนิยมลดน้อยลงเรื่อยๆ
ในปัจจุบันเทคโนโลยีในการก่อสร้างและการขนส่ง เปิดโอกาสให้ระบบสำเร็จกลับมาได้รับความนิยมอีกครั้ง หากสถาปนิกหันมาทำความเข้าใจและศึกษาในหัวข้อนี้อย่างจริงจัง ระบบสำเร็จรูปก็น่าจะเป็นทางเลือกในการก่อสร้างที่ดีอีกทางหนึ่ง

รูปแบบของระบบสำเร็จรูป

เนื่องจากในประเทศไทยคอนกรีตเสริมเหล็กยังคงเป็นวัสดุหลักในการก่อสร้าง รูปแบบสำเร็จรูปในการก่อสร้างจึงเน้นเป็น Precast Concrete ซึ่งสามารถทำได้ทั้งแบบหล่อกับที่ (Site
Cast) และ หล่อจากโรงงาน (Plant Cast)

Site Cast Units
โครงสร้างคอนกรีตสามารถที่จะหล่อสำเร็จก่อนที่จะยกไปติดตั้งโดยใช้เครนยก การหล่อสำเร็จที่ที่ก่อสร้างมีข้อได้เปรียบการหล่อจากโรงงานหลายประการ เช่น สามารถหล่อส่วนประกอบที่มีขนาดใหญ่กว่า เพราะไม่ต้องคำนึงถึงการขนส่งมาก เหมาะสำหรับการหล่อคานขนาดใหญ่ แต่ก็ต้องคำนึงถึงกำลังในการยกของเครนด้วย ข้อเสียคือ ในภาวะที่อากาศเลวร้ายจะทำให้การก่อสร้างล่าช้า และต้องเผื่อเวลาในการเซตตัวของคอนกรีต

Precast Concrete
ที่นิยมหล่อกับที่ได้แก่ พื้นหรือผนัง เพราะจะช่วยลดขั้นตอนในการขนคอนกรีตขึ้นไปเทบนอาคาร การออกแบบพื้นหรือผนัง Slab สำเร็จหรือส่วนประกอบสำเร็จรูปอื่นๆจะต้องคำนึงถึงการยกด้วยเครนเสมอ หากส่วนประกอบเหล่านั้นถูกยกทางแนวราบ วิศวกรจะต้องคำนวณการรับน้ำหนักของตัวเอง เพื่อป้องกันการแตกหักขณะยก

Plant Cast Units
ในประเทศแถบหนาวหรือประเทศในแถบที่มีอากาศแปรปรวน การก่อสร้างมักจะประสบปัญหาความล่าช้าในการก่อสร้าง การทำส่วนประกอบสำเร็จรูปจากโรงงานจึงเป็นทางออกหนึ่ง ส่วนประกอบเหล่านั้นอาจจะหล่อกับพื้นโรงงานที่สามารถปรับอากาศก่อนที่จะยก ขนส่งไปยังที่ก่อสร้างอาคารต่อไปการหล่อสำเร็จจากโรงงานจะช่วยลดต้นทุนในการผลิตและง่ายต่อการควบคุมคุณภาพของชิ้นส่วนต่างๆ ชิ้นส่วนเหล่านี้จะถูกส่งไปที่ก่อสร้างทางรถยนต์เป็นหลัก ซึ่งจะถูกจำกัดด้วยกฎหมายจราจรของแต่ละประเทศ สิ่งนี้เองที่เป็นตัวกำหนดขนาดมาตรฐานในการผลิตชิ้นส่วนต่างๆ กล่าวคือ จะต้องสามารถขนส่งในท้องถนนได้ หน่วยของ Pre-cast มักจะออกแบบเป็น Modular ในรูปทรงที่มาตรฐานสองสามแบบ เพื่อมาประกอบเป็นส่วนใหญ่ต่อไปในที่ก่อสร้าง เมื่อชิ้นส่วนสำเร็จรูปเหล่านี้ถูกส่งมาถึงที่ก่อสร้างจะถูกนำไปประกอบเป็นอาคารอย่างรวดเร็วทำให้ผลกระทบจากภาวะอากาศน้อยลง และชิ้นส่วนสำเร็จเหล่านี้ไม่ต้องรอการเซตตัวของคอนกรีตเหมือนแบบหล่อกับที่

ระบบคอนกรีตสำเร็จรูป สามารถแยกตามระบบการประกอบเป็น
1. ระบบโครง (Skeleton Systems)
2. ระบบแผ่น (Panel Systems)
3. ระบบกล่อง (Box Systems)
4. ระบบผสม (Mixed System)
ระบบโครง (Skeleton Systems)
เป็นระบบที่แยกส่วนประกอบของโครงสร้างเฟรมออกเป็นส่วนประกอบสำเร็จรูป เช่น เสา คานแผ่นพื้น เป็นต้น ทำให้ง่ายต่อการขนส่ง นำมาประกอบที่ที่ก่อสร้าง นิยมใช้ในการก่อสร้าง ที่จอดรถสะพาน โกดัง อาคารทางอุตสาหกรรม สนามกีฬา และอื่นๆ ที่เน้นโครงสร้างขนาดใหญ่

ระบบแผ่น (Panel Systems)
ระบบแผ่น เป็นแบบที่ได้รับความนิยมในอาคารสำเร็จรูปแบบเต็มรูปแบบ แผ่นสำเร็จนี้มีทั้ง แผ่นพื้นสำเร็จรูปและแผ่นผนังสำเร็จรูป ซึ่งจะทำให้การติดตั้งรวดเร็วกว่าระบบโครงสำเร็จรูปอย่างมาก ทั้งนี้แผ่นสำเร็จรูปเหล่านี้จะทำหน้าที่เป็นโครงสร้างในตัวด้วย แต่ไม่ค่อยจะได้รับความนิยมเท่าไรนัก เนื่องจากไม่มีพื้นฐานในการใช้โครงสร้างผนังรับน้ำหนักเหมือนในยุโรปและอเมริกา ระบบแผ่นสำเร็จรูปนี้อาจจะออกแบบให้มีระบบร้อยสายไฟและระบบท่อในตัวด้วย และควรจะมีส่วนประกอบทางฉนวนในตัวเพื่อลดขั้นตอนในการก่อสร้างที่ที่ก่อสร้าง ประตู หน้าต่างอาจจะติดมาด้วยหรือไม่ก็ได้ ระบบนี้นิยมใช้ในอาคารประเภท ที่พักอาศัย สำนักงาน โรงงาน โรงแรม และอื่นๆ ที่มีการถ่ายแรงเป็นระบบ ไม่ต้องการช่วงระยะโครงสร้างที่ยาวนัก

ระบบกล่อง (Box Systems)
ระบบนี้ประกอบด้วยพื้นและผนังเป็นชิ้นสำเร็จ อาจจะตกแต่งสำเร็จมาจากโรงงานเลย รวมทั้งมีท่อร้อยสาย ระบบท่อเรียบร้อย หรือเฟอร์นิเจอร์ติดตายพร้อมในกล่องสำเร็จรูปนี้ ขนาดสามมิตินี้จะต้องไม่ใหญ่เกินกว่าที่สามารถขนส่งได้ และไม่หนักเกินกว่าที่เครนจะสามารถยกได้ โดยทั่วไปมักจะมีความสูงประมาณหนึ่งชั้นเท่านั้น (2.80-3.00 ม.) และกว้างประมาณ 3.50 ม. ถึง 4.00 ม. ในประเทศไทยที่ถนนมีความ รูปที่ 6 อาคารสำเร็จรูประบบกล่อง แคบอาจะต้องมีความกว้างน้อยลงส่วนความยาวส่วนใหญ่จะถูกจำกัดที่น้ำหนัก ส่วนใหญ่จะยาวได้มากที่สุดประมาณ 6.00-10.00 ม.ซึ่งจะทำให้น้ำหนักมีประมาณ 300-400 kN ซึ่งเครนขนาดใหญ่สามารถที่จะยกได้ อย่างไรก็ตามพัฒนาการคอนกรีตน้ำหนักเบา (Lightweight Concrete) จะทำให้ขนาดของหน่วยสำเร็จรูปนี้ใหญ่ขึ้นได้ระบบสำเร็จรูปนี้มักจะประสบปัญหาในการออกแบบหรือการวางผังประโยชน์ใช้สอยอาคาร เพราะช่องเปิดและการเชื่อมต่อของแต่ละส่วนจะถูกจำกัด จึงเป็นรูปแบบที่มีความยืดหยุ่นในการใช้งานต่ำที่สุดแต่ใช้คนงานในที่ก่อสร้างน้อยกว่าแบบอื่น เหมาะสำหรับที่พักอาศัยขนาดเล็ก หรือแบบหลายชั้นที่ไม่ต้องการประโยชน์ใช้สอยอื่นร่วมมากนัก

ระบบผสม (Mixed System)
จากข้อดีข้อเสียของแต่ละระบบ รวมทั้งการก่อสร้างแบบเดิมและระบบสำเร็จสามารถนำมาประกอบเป็นระบบผสมได้ อาจจะใช้ระบบโครงสำหรับบางส่วน ระบบแผ่นกับอีกส่วน หรือระบบก่อสร้างธรรมดาในอีกส่วน เพื่อให้สอดคล้องกับความต้องการทางสถาปัตยกรรมที่แตกต่าง โดยเฉพาะปัจจุบันเกิดการผสมผสานหลายๆ ประโยชน์ใช้สอยในแต่ละอาคารจะทำให้ระบบสำเร็จรูปแบบผสมนี้มีความเหมาะสมมากขึ้น แท้ที่จริงแล้วระบบนี้ถูกใช้ในการก่อสร้างของไทยอยู่แล้ว เพราะมีการใช้เสา คานหรือพื้นสำเร็จรูปมาประกอบกับระบบหล่อ เป็นต้น

ส่วนประกอบของระบบสำเร็จรูป

ในหลายรูปแบบของระบบสำเร็จดังที่กล่าวมาข้างต้นสามารถแยกส่วนประกอบต่างๆ ได้ดังนี้

คาน และตง
คานและตงคอนกรีตสำเร็จรูปมีหลากหลายรูปแบบ ที่เป็นรู้จักกันดีได้แก่ คานรูปสี่เหลี่ยม รูปตัวT รูปตัว L หรือ รูปตัว I เป็นต้น ความลึกของคานและตงขึ้นอยู่กับระยะห่างของช่วงเสา น้ำหนักที่จะรองรับ ชนิดของคอนกรีต และความต้องการของสถาปนิกและงานระบบในอาคาร ระยะความลึกของคานคอนกรีตสำเร็จรูปจะอยู่ที่ประมาณ 1:10 ถึง 1:20 ของระยะพาด คานสำเร็จรูปที่มีระยะพาดมากกว่า5-6 เมตร ควรจะใช้ระบบ Pre-stressed เข้ามาช่วย ให้ความลึกคานไม่มากเกินไป

เสา
อาจจะสูงมากกว่าหนึ่งชั้น และมีส่วนยื่นหรือส่วนรองรับคานในแต่ละระยะชั้น นิยมทำเป็นรูปสี่เหลี่ยมจตุรัสหรือ สี่เหลี่ยมผืนผ้า อาจจะมีรูปตัว I บ้าง ระบบเสาสำเร็จรูปจะต้องคำนึงถึงการต่อระหว่างเสากับฐานราก และเสากับคานหรือตงของอาคาร อาจจะเป็นระบบใช้น็อต หรือการฝังเหล็กไว้ในเสาเพื่อการเชื่อมติดกับส่วนประกอบอื่น การซ่อนส่วนเชื่อมต่ออาจจะมีความต้องการเพื่อความงามทางสถาปัตยกรรม การยื่นต่อเพื่อรับคานอาจจะเป็นส่วนตกแต่งให้สวยงามได้

พื้น
พื้นสำเร็จอาจจะวางอยู่บนผนังรับน้ำหนักหรือคานหรือเสา อาจจะทิ้งสำเร็จเลยหรือเททับด้วยคอนกรีตอีกทีก็ได้ พื้นสำเร็จมีหลายรูปแบบเช่น พื้นเรียบ พื้นรูปตัว T รูปตัว U คว่ำ เป็นต้น พื้นสำเร็จสามารถ
แยกออกเป็นพื้นตัน (Solid Flat-Slab) และ พื้นโปร่ง (Hollow-Core)
Hollow Core เป็นพื้นคอนกรีตสำเร็จรูปที่เว้นช่องไว้ส่วนกลางทั้งความยาวของพื้น สามารถวางบนช่วงพาดที่ยาวได้ถึง 15 เมตร ซึ่งหากใช้พื้นสำเร็จธรรมดาอาจจะต้องมีความหนามากกว่านี้หรือจะต้องมีคานเสริมและมีน้ำหนักมากกว่า น้ำหนักของพื้นหากใช้ Hollow Care จะลดลงประมาณ 65%เมื่อเทียบกับพื้นตันคอนกรีต ในขณะเดียวกับช่องว่างภายในพื้นก็สามารถที่จะใช้เป็นที่เก็บท่อสายไฟและท่อของงานระบบอื่นๆ ได้ พื้นสำเร็จ Hollow Core มักจะมีความกว้าง 1.2 ม. ในหลายๆประเทศมีความกว้างแตกต่างกันไป ตั้งแต่ 0.60,0.90, 2.40 และ 2.70 ม. และมักจะเป็นPre-stressed Slab ความหนาของพื้นอยู่ที่ประมาณ 1:30-1:40 ของระยะพาดพื้นสำเร็จจะทำให้ระยะพื้นอาคารบางลงและสามารถทิ้งเป็นผิวได้โดยไม่ต้องฉาบทับ

ผนัง
ผนังสำเร็จรูปมีหน้าที่เหมือนผนังอาคารทั่วไป คือ เป็นตัวกั้นสเปซ เป็นฉนวนกันความร้อน กันเสียง เป็นหน้าตาของผนังภายนอกอาคาร เป็นโครงสร้างรับน้ำหนักพื้น เป็นที่ใส่ หน้าต่าง ประตู สายไฟท่อต่างๆดังนั้นผนังสำเร็จรูปจึงต้องใส่องค์ประกอบเหล่านั้นพร้อมจากโรงงานเลยก่อนการนำมาติดตั้งจึงประกอบด้วย ผิวประดับภายนอก ฉนวน อาจจะมีเฟรมหน้าต่างหรือกระจกพร้อม ท่อร้อยสายไป หรืออื่นๆ โดยทั่วไปหากคิดเฉพาะผนังซึ่งใช้รับน้ำหนักอย่างเดียวอาจจะใช้ความหนาที่ 12 ซม. หากไม่รับน้ำหนักลดเหลือ 8 ซม. ได้ ส่วนที่เพิ่มขึ้นคือ ฉนวน พื้นตกแต่งภายนอก และช่องท่อต่างๆ เป็นต้นรวมแล้วจะอยู่ระหว่าง 20-28 ซม.ขึ้นอยู่กับความหนาของชั้นฉนวน ความสูงของผนังชั้นเดียวอยู่ระหว่าง 2.70-3.50 ม. ในขณะที่ผนังสองชั้นอยู่ที่ 5.40-7.00 ม. ทั้งนี้ต้องไม่ลืมคำนึงถึงกฎหมายจราจรสำหรับการขนส่ง สำหรับความยาวมีตั้งแต่ 3-4 เมตรสำหรับห้องเดียวหรือ 6-7 เมตรสำหรับความยาวผนังสองห้อง น้ำหนักที่เหมาะสมในการยกขึ้นติดตั้งอยู่ที่ 4-7 ตัน แต่บางที่ก็ใช้ถึง 8-10 ตัน

การวางแผนผลิต
การผลิตชิ้นส่วนสำเร็จรูปสามารถทำได้ทั้งแบบ โรงงานผลิตถาวร (Permanent Plant)หรือ โรงผลิตชั่วคราว (Field Plant) โรงงานถาวรใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนสำเร็จรูปที่มีความต้องการผลิตจำนวนมาก ส่วนใหญ่จะเป็นโรงงานเฉพาะที่รับผลิตให้อาคารต่างๆ ไม่เฉพาะเจาะจงสำหรับโครงการใดโครงการในระยะเวลาสั้นๆ เพราะจะไม่คุ้มต่อการลงทุน สำหรับโรงผลิตที่ที่ก่อสร้าง เป็นกระบวนผลิตที่ต้องการชิ้นส่วนสำเร็จรูปเหมือนกับที่ผลิตในโรงงานถาวร แต่มีความต้องการในผลผลิตที่น้อยกว่า มักจะผลิตโดยผู้รับเหมาที่รับผิดชอบก่อสร้างอาคารนั้นๆ นั่นเอง เหมาะสำหรับที่ก่อสร้างที่ไม่มีความแปรปรวนของอากาศมากนักการวางแผนผลิตระบบสำเร็จรูปจะต้องเหมาะสมกับการทำงาน สอดคล้องกับกระบวนการผลิต มีการขนถ่ายระหว่างขั้นตอนที่ดี
ประการแรกจะต้องมีพื้นที่ในการผลิตที่มากพอสำหรับกิจกรรมต่างๆ ต้องมีที่เหลือสำหรับการจัดเก็บวัสดุและชิ้นส่วนที่ผลิตเสร็จ การจัดเก็บจะต้องง่ายต่อการเข้าถึง สะดวกต่อการขนส่งต่อไปยังที่ก่อสร้าง พื้นที่สำหรับช่องทางเดินคนทำงานต้องว่างประมาณ 1 เมตร ในขณะที่ช่องทางเดินรถเข้ามาขนส่งประมาณ 2.5 เมตร การขนอุปกรณ์ผลิตเข้าออกจะต้องสะดวก โดยสรุปประสานงานระหว่างการผลิตมีดังนี้
- การไหลลื่นของวัสดุ ระหว่างพื้นที่ทำงาน กับพื้นที่เก็บของ
- การไหลลื่นของคน ทั้งคนทำงาน ผู้ควบคุม ช่างเทคนิคและผู้เยี่ยมชม
- การไหลลื่นของข้อมูล ประกอบด้วยการสั่ง การควบคุม การประสานงาน และการส่งต่อของระบบเอกสารต่างๆ
- การใช้อุปกรณ์ร่วมกันของหน่วยการผลิตที่ต่างกัน
- การบำรุงรักษาอุปกรณ์ที่ใช้แต่ละที่

ส่วนประกอบของกระบวนการผลิตแยกออกเป็นฝ่ายดังนี้
1. ฝ่าย Production มีหน้าที่รับผิดชอบการผลิต รวมไปถึงการขนส่งไปยังที่ก่อสร้าง
2. ฝ่าย Engineering รับผิดชอบด้านเทคนิคต่างของผลผลิต ผลิตรูปแบบ รายละเอียดของแต่ละชิ้นส่วน
3. ฝ่าย Administration/Finances รับผิดชอบทางการเงิน การควบคุมราคาและจ่ายค่าจ้างแต่ในทางปฏิบัติแล้ว กระบวนการผลิตส่วนประกอบสำเร็จรูปย่อมขึ้นอยู่กับชนิดประเภทและรูปแบบของส่วนที่จะผลิต การจัดการกระบวนการผลิตจึงต้องปรับเปลี่ยนให้เหมาะสม แต่กระบวนการหลักๆประกอบด้วยที่ผสมคอนกรีต ที่ขึ้นรูป ที่เก็บชิ้นส่วนที่เสร็จ การขนส่งไปยังที่ก่อสร้าง นอกจากนี้ยังต้องมีที่ทำส่วนประกอบย่อยอื่นๆ เช่นเฟรมประตู ฉนวน ท่อต่างๆ และชิ้นส่วนในการติดตั้ง เป็นต้น

บทสรุป : บูรณาการแห่งระบบสำเร็จรูป
การที่ระบบสำเร็จรูปจะประสบความสำเร็จมากน้อยย่อมขึ้นอยู่ที่ความเข้าใจในระบบของสถาปนิกเอง ซึ่งเป็นจุดเริ่มของการวางรูปแบบอาคารให้สอดคล้องกับชิ้นส่วนสำเร็จรูปตั้งแต่เริ่มต้น อาคารสำเร็จรูปไม่สามารถที่จะปรับเปลี่ยนจากอาคารที่ออกแบบสำหรับการก่อสร้างธรรมดาได้ การประสานงานระหว่างสถาปนิกและผู้ผลิตชิ้นส่วนสำเร็จรูปซึ่งอาจจะเป็นผู้รับเหมาหรือโรงงานก็มีความสำคัญไม่น้อย การออกแบบอาคารสำเร็จรูปอาจจะทำได้โดยการยึดพื้นฐานของการออกแบบของสถาปนิก หรือยึดการออกแบบตามชิ้นส่วนสำเร็จรูปที่โรงงานผลิต หรือผสมผสานกันของสองกระบวนการอย่างไรก็ตามต้องไม่ลืมว่ากระบวนการออกแบบทางสถาปัตยกรรมจะต้องเกี่ยวข้องกับงานระบบโครงสร้างและอื่นๆ เสมอ อาคารที่ใช้ระบบสำเร็จรูปก็คงจะไม่มีข้อยกเว้น สถาปนิกจะต้องประสานกับทีมออกแบบอื่นๆ ตลอดเวลาตั้งแต่ระยะเริ่มต้นของการออกแบบ และสถาปนิกจะต้องเป็นผู้นำข้อมูลของแต่ละฝ่ายมาประสานให้ทีมมีประสิทธิภาพสูงสุด


ผศ.ดร.ชำนาญ บุญญาพุทธิพงศ์ คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น

Pre-fabrication Blog

รวบรวมเรื่องราวของงาน Pre-fabrication คับ