สะพานสื่อความสมดุล(2)

เทคนิคการออกแบบสะพาน

สะพานแบบโครง (truss bridge) อาศัยการรวมกันของโครง (truss) ครับ ซึ่งเจ้าโครงนี้ก็คือคานตรง (beam) สามแท่ง ต่อกันเป็นรูปสามเหลี่ยม ซึ่งจะรับ-ถ่ายแรงกันอย่างสมดุลอยู่ภายในแต่ละโครง และเมื่อนำโครงหลายๆชุดมารวมกันเป็นโครงร่างสะพาน ก็จะทำให้สะพานแข็งแรงไม่บิดหรือแอ่นครับ

ตัวอย่างเช่นเมื่อมีนํ้าหนักกดอยู่บนสะพาน

แทนที่พื้นสะพานจะรับนํ้าหนักนี้โดยตรง แรงจากนํ้าหนักนั้น ก็จะถูกถ่ายลงไปเป็นแรงอัด และแรงดึงภายในคานต่างๆ ของโครงสร้าง ความสมดุลในการถ่ายแรง ระหว่างคานนี้เองจะป้องกันไม่ให้คานบิดหรือแอ่น ทำให้สามารถสร้างสะพาน ที่มีช่วงข้ามยาวขึ้นได้กว่า สะพานแบบคานธรรมดาครับ

--------------------------------------------------------------------------------

สะพานแขวน (suspension bridge)

สะพานแบบสะพานแขวนนั้น ถือว่าเป็นแบบที่มีช่วงข้ามยาวที่สุด เมื่อเทียบกับสะพานแบบอื่นๆครับ โดยโครงสร้างของสะพาน จะประกอบด้วยการโยงสายเคเบิล ข้ามฝั่งจากฝั่งหนึ่งไปอีกฝั่งหนึ่ง โดยที่แต่ละฝั่งก็จะสร้างฐาน ยึดสายเคเบิลนี้ไว้อย่างแน่นหนา ส่วนเคเบิลนี้จะขึ้นไป พาดอยู่บนเสาที่อยู่ระหว่างฝั่ง โดยส่วนมากจะออกแบบให้มีสองเสาดังรูป ส่วนตัวพื้นสะพานก็จะถูกยึดแขวน ด้วยสายโยงไปยังสายเคเบิลนี้

สำหรับในการทำงานนั้น นํ้าหนักบนสะพานจะดึง สายโยงย่อยไปยังสายเคเบิล และแรงดึงที่เกิดขึ้นในสายเคเบิล ก็จะถูกถ่ายออกไปยังฐานยึดของสายเคเบิล ที่อยู่บนฝั่งตลิ่งทั้งสองข้าง ส่วนเสาตรงกลางทั้งสอง จะเป็นตัวรับนํ้าหนักของสะพานนั่นเอง ด้วยการใช้สายเคเบิลในช่วยถ่ายนํ้าหนัก จากพื้นสะพานนี้เอง ทำให้สามารถขยายช่วงข้ามในยาวออกไปได้ นอกจากนั้น พื้นสะพานก็ออกแบบเป็นโครง เพื่อไม่ให้พื้นสะพานเกิดการบิดตัวได้จากแรงลม ตัวอย่างของสะพานแบบนี้ก็เช่น สะพานโกลเด้นเกตที่เมืองซานฟรานซิสโก

แต่น้องๆทราบหรือไม่ว่าสะพานแขวนแห่งแรกของอเมริกา คือบรู็คลินบริดจ์แห่งนครนิวยอร์ค อันเก่าแก่ซึ่งใช้เวลาสร้างนานนับสิบปี แต่กลับมาโดนก็อดซิล่าพันซะขาดลงเมื่อปี 1998 นี้เอง(ในภาพยนตร์นะครับ ของจริงยังอยู่ครับ)

ความยากลำบากของการสร้างสะพาน

แบบนี้อยู่ที่การสร้างเสาที่อยู่กลางนํ้า เพราะเสานี้จะต้องทั้งสูงและแข็งแรง และยังต้องต้านกับแรงลมได้ด้วย

นอกจากสะพานแขวนแบบที่เห็นในรูปข้างบน ก็ยังมีสะพานแขวนอีกแบบเรียกว่า เคเบิลสเตบริดจ์ (cable-stayed bridge)

โดยสะพานแบบนี้จะโยงสายเคเบิล จากเสาไปยังพื้นสะพานโดยตรง ถ้ามองจากด้านข้าง ก็จะเหมือนรูปตัวอักษร A สะพานแบบนี้จะอาศัยความสมดุล ระหว่างแรงดึงจากแต่ละข้างของสายเคเบิล (ขาทั้งสองของตัวA) นั้นเองในการทรงไว้ซึ่งการถ่ายเทนํ้าหนักจากพื้นสะพาน ไปยังเสา น้องๆรู้สึกคุ้นๆกับสะพานแบบนี้หรือไม่ครับ ก็สะพานพระรามเก้าของเราไงครับก็ใช้หลักการนี้

สำหรับสะพานแขวนที่ยาวที่สุดในโลกในปัจจุบันคือสะพาน "อากาชิ ไคโก" ที่เชื่อมเมืองโกเบและเกาะอาวาจิ-ชิมาในประเทศญี่ปุ่น มีความยาว 12,828 ฟิต และมีช่วงข้ามยาว 6,527 ฟิต ยาวแค่ไหนนั้น ขนาดต้องเอาตึกเซียร์จากชิคาโกมานอนเรียงต่อกันถึง 8 ตึก ถึงจะยาวเท่ากับสะพานนี้ครับ ...ว้าว






--------------------------------------------------------------------------------