การเพิ่มอายุใช้งานสะพานเหล็กด้วยการปรับปรุงสติฟเนส

Abstract

อายุการใช้งานสะพานที่ยาวนาน ปริมาณจราจรและน้ำหนักบรรทุกที่เพิ่มขึ้น และสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ประกอบกับความจำเป็นในการคงสภาพสะพานเพื่อใช้งานสะพานได้ยาวนานขึ้น ทำให้สะพานเหล็กที่ใช้งานเกิดการเสื่อมสภาพหรือเสียหายขึ้นในบางกรณีอาจอันตรายถึงขั้นทำให้สะพานวิบัติได้ โดยลักษณะการวิบัติของสะพานที่สำคัญอย่างหนึ่ง คือ ความล้าของเหล็ก เนื่องจากเป็นรูปแบบความเสียหายที่ไม่สามารถสังเกตเห็นได้โดยง่าย จึงยากต่อการตรวจสอบป้องกัน อย่างไรก็ดีทฤษฎีของความล้าของเหล็กแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการลดค่าความเค้นในส่วนโครงสร้างเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากในการลดความเสี่ยงในการเกิดความล้า ทั้งนี้เพราะความเสียหายเนื่องจากความล้าเป็นปฏิภาคโดยตรงกับค่าความเค้นยกกำลัง 3 ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงมุ่งเสนอแนวคิดในการเพิ่มอายุใช้งานสะพานเหล็กด้วยการปรับปรุงค่าสติฟเนสของโครงสร้างสะพาน โดยจะทำการปรับเพิ่มค่าสติฟเนสขึ้นในระดับต่างๆ เพื่อวิเคราะห์ถึงความเป็นไปได้และประสิทธิภาพของการเพิ่มอายุการใช้งานสะพานเหล็กด้วยการปรับปรุงสติฟเนส นอกจากนี้จะศึกษาถึงผลกระทบของปัจจัยต่างๆ ต่ออัตราความเสียหายเนื่องจากความล้าที่เกิดขึ้น อาทิเช่น น้ำหนักของรถ ความเร็วของรถ ฯลฯ จากผลการศึกษายืนยันถึงความเป็นไปได้ในการเพิ่มอายุการใช้งานสะพานด้วยการเพิ่มสติฟเนสแม้จะได้พิจารณาถึงความแปรปรวนของการจราจร น้ำหนักบรรทุก ความเร็วของรถ และ ลักษณะตัวรถแบบต่างๆ โดยพบว่าเมื่อเพิ่มค่าสติฟเนสของสะพานจะส่งผลให้อัตราความเสียหายเนื่องจากความล้าลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งจากกรณีที่ศึกษากับสะพานตัวอย่างพบว่าสามารถเพิ่มอายุใช้งานสะพานที่ถูกใช้งานมาแล้ว 30 ปี ได้อีกกว่า 20 ปี ด้วยการเพิ่มสติฟเนสของสะพานประมาณ 20%