แบบจำลองน้ำหนักบรรทุกจรสำหรับการออกแบบสะพานของประเทศไทย

Abstract

การออกแบบสะพานในประเทศไทยนั้น โดยปกติอ้างอิงมาตรฐาน AASHTO ของประเทศสหรัฐอเมริกาเป็นหลัก แต่ด้วยความแตกต่างของพิกัดน้ำหนักตามกฎหมาย และลักษณะทางกายภาพของรถบรรทุกของไทยนั้นแตกต่างจากประเทศสหรัฐอเมริกา อีกทั้งในความเป็นจริงรถบรรทุกของไทยยังมีการบรรทุกเกินพิกัดจำนวนมาก ดังนั้นการประยุกต์ใช้มาตรฐาน AASHTO ในการออกแบบสะพานของไทย โดยไม่ปรับเปลี่ยนแบบจำลองน้ำหนักบรรทุกจร (Live load model) ให้เหมาะสม จึงอาจไม่เหมาะสม เพราะสะพานอาจมีระดับความปลอดภัยไม่เป็นไปตามเกณฑ์มาตรฐาน ซึ่งทำให้สิ้นเปลืองงบประมาณค่าก่อสร้างและบำรุงรักษา งานวิจัยนี้จะศึกษาและนำเสนอแบบจำลองน้ำหนักบรรทุกจรที่เหมาะสมสำหรับการออกแบบสะพานในประเทศไทย ด้วยวิธีตัวคูณเพิ่มน้ำหนักบรรทุกและความต้านทาน (LRFD) โดยการประยุกต์ทฤษฎีความเชื่อมั่นของโครงสร้าง (Structural reliability) มาวิเคราะห์หาตัวคูณเพิ่มน้ำหนักบรรทุกจร (Live load factor) ที่เหมาะสม จากข้อมูลยวดยานที่ตรวจวัดจริงในภาคสนาม จำนวน 8,814 คัน และข้อมูลคุณสมบัติของสะพานที่มีความยาวช่วงระหว่าง 5-80 เมตร เนื่องจากวิศวกรไทยจะคุ้นเคยกับแบบจำลองน้ำหนักบรรทุกจรแบบ HL-93 ของมาตรฐาน AASHTO การปรับใช้แบบจำลองดังกล่าวจึงเป็นการสะดวก แม้ลักษณะทางกายภาพของแบบจำลองจะแตกต่างกับลักษณะของรถบรรทุกไทย ซึ่งผลของความแตกต่างนี้และความแตกต่างของพิกัดน้ำหนักทำให้ต้องปรับแก้ค่าตัวคูณเพิ่มน้ำหนักบรรทุกจรของ AASHTO ที่กำหนดไว้เท่ากับ 1.75 ให้สอดคล้องกับสภาพยวดยานของไทย ผลการวิเคราะห์หาค่าตัวคูณเพิ่มน้ำหนักบรรทุกจรพบว่า หากคงค่าตัวคูณเพิ่มไว้ที่ 1.75 ตามมาตรฐาน AASHTO จะทำให้สะพานที่ออกแบบมีระดับความปลอดภัยต่ำกว่าเกณฑ์ความปลอดภัยตามมาตรฐานค่อนข้างมาก กล่าวคือสะพานจะมีค่าความน่าจะเป็นที่จะวิบัติได้สูงถึง 1/2660 สำหรับอายุการใช้งาน 75 ปี ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ปกติถึง 1.62 เท่า ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงเสนอควรให้ใช้ค่าตัวคูณเพิ่มน้ำหนักบรรทุกจรเป็น 2.20 สำหรับใช้ในการวิเคราะห์ออกแบบสะพานของไทย เพื่อให้ได้ระดับความปลอดภัยและอายุการใช้งานสะพานสอดคล้องกับเป้าหมายในการออกแบบตามมาตรฐานสากล