สะพานที่เราเห็นว่าแข็งแรง และมั่นคง ไม่ได้หมายความว่าโครงสร้างจะต้องอยู่นิ่งตลอดเวลา ในความเป็นจริง สะพานมีการขยายตัว หดตัว หมุน และเคลื่อนตัวเล็กน้อยอยู่ตลอดอายุการใช้งานจากอุณหภูมิ น้ำหนักจราจร ลม แรงสั่นสะเทือน รวมถึงการเคลื่อนตัวของฐานราก และแผ่นดินไหว การออกแบบสะพานจึงไม่ได้มุ่งเพียงให้โครงสร้างรับน้ำหนักได้มาก แต่ต้องออกแบบให้สามารถ รองรับการเคลื่อนตัวที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ โดยไม่ก่อให้เกิดแรงเค้นหรือความเสียหายต่อโครงสร้างมากเกินไป องค์ประกอบอย่าง Expansion Joint และ ยางรองคอสะพาน จึงมีบทบาทสำคัญในการช่วยให้โครงสร้างสะพานสามารถรับแรง และเคลื่อนตัวได้อย่างเหมาะสม
ปัจจัยที่ทำให้สะพานเกิดการเคลื่อนตัว
การเคลื่อนตัวของสะพานไม่ได้เกิดจากสาเหตุเพียงอย่างเดียว แต่เป็นผลจากหลายปัจจัยที่เกิดขึ้นทั้งระหว่างการใช้งาน และตลอดอายุของโครงสร้าง
1. อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง
การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทำให้คอนกรีตและเหล็กเกิดการขยายตัวหรือหดตัว โดยเฉพาะสะพานที่มีความยาวมาก จึงต้องออกแบบระบบรองรับและ Expansion Joint ให้สามารถรองรับการเคลื่อนตัวได้
2. น้ำหนัก และการเคลื่อนที่ของยานพาหนะ
น้ำหนัก และแรงกระแทกจากยานพาหนะทำให้สะพานเกิดการแอ่นตัวและสั่นสะเทือน รวมถึงรับแรงซ้ำ ๆ จากการจราจร จึงต้องคำนึงถึงทั้งน้ำหนักบรรทุกและแรงแบบพลวัตในการออกแบบ
3. ลม และแรงสั่นสะเทือน
แรงลม และแรงสั่นสะเทือนจากการจราจรหรือสภาพแวดล้อมสามารถทำให้สะพานเคลื่อนตัวได้ โดยเฉพาะสะพานช่วงยาว จึงต้องมีระบบรองรับที่สามารถรองรับการเคลื่อนตัวได้อย่างเหมาะสม
4. แผ่นดินไหว และการทรุดตัวของดิน
แผ่นดินไหวอาจทำให้สะพานเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็ว และรุนแรง ขณะที่การทรุดตัวของดินหรือฐานรากไม่เท่ากันอาจทำให้โครงสร้างหมุนหรือเปลี่ยนตำแหน่ง จึงต้องออกแบบระบบรองรับให้เหมาะกับสภาพพื้นที่และโครงสร้างของแต่ละโครงการ
Expansion Joint คืออะไร
Expansion Joint หรือรอยต่อขยายตัว เป็นส่วนประกอบของสะพานที่ช่วยรองรับการขยาย หดตัว และการเคลื่อนตัวของโครงสร้างจากอุณหภูมิ การใช้งาน และปัจจัยต่าง ๆ โดยช่วยลดการเกิดแรงภายในที่ไม่พึงประสงค์ ทั้งนี้รูปแบบและขนาดของ Expansion Joint ต้องเลือกให้เหมาะกับระบบโครงสร้าง ความยาว และการเคลื่อนตัวของสะพานแต่ละโครงการ
แบริ่งสะพาน (Bridge Bearing) ตัวช่วยรับแรง และรองรับการเคลื่อนตัว
อีกหนึ่งชิ้นส่วนสำคัญที่อยู่ระหว่างโครงสร้างส่วนบนของสะพานกับตอม่อ คือ Bridge Bearing หรือแบริ่งสะพาน หน้าที่ของ Bearing ไม่ได้มีเพียงการรองรับน้ำหนักเท่านั้น แต่ยังช่วยให้โครงสร้างส่วนบนสามารถ หมุนหรือเคลื่อนตัวได้ตามทิศทาง และปริมาณที่วิศวกรออกแบบไว้
การถ่ายน้ำหนักจากโครงสร้างส่วนบนสู่ตอม่อ
น้ำหนักจากพื้นสะพาน คาน และน้ำหนักจากการใช้งานจะถูกถ่ายผ่าน Bearing ลงไปยังตอม่อ และฐานราก ดังนั้น Bearing จึงเป็นหนึ่งในจุดสำคัญของระบบถ่ายแรงของสะพาน
ช่วยรองรับการหมุน และการเคลื่อนตัว
เมื่อคานสะพานเกิดการแอ่นตัวหรือโครงสร้างมีการขยาย และหดตัว Bearing ที่เหมาะสมจะช่วยให้เกิดการหมุนหรือการเคลื่อนตัวตามที่ระบบโครงสร้างต้องการ แทนที่จะบังคับให้ทุกส่วนของสะพานเคลื่อนที่ไปพร้อมกัน
ช่วยลดแรงเค้นจากการเคลื่อนตัว
การเปิดโอกาสให้โครงสร้างเคลื่อนตัวได้อย่างเหมาะสมช่วยลดการสะสมของแรงที่เกิดจากการถูกยึดรั้ง ทำให้โครงสร้าง และชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องสามารถทำงานได้ตามพฤติกรรมที่วิศวกรออกแบบไว้
ยางรองคอสะพาน (Rubber Bearing Pad) มีกี่ประเภท?
แบ่งตามโครงสร้าง (Plain/Steel Reinforced)
- Plain Elastomeric Bearing Pad
เป็นยางรองคอสะพานแบบไม่มีแผ่นเหล็กเสริมภายใน ประกอบด้วยวัสดุ Elastomeric Rubber เป็นหลัก
จุดเด่น- โครงสร้างไม่ซับซ้อน
- เหมาะกับงานที่มีน้ำหนักและการเคลื่อนตัวอยู่ในขอบเขตที่กำหนด
- สามารถออกแบบขนาด และความหนาตามข้อกำหนดของโครงการ
- Steel Reinforced Elastomeric Bearing Pad
เป็นยางรองคอสะพานที่มี แผ่นเหล็กเสริม (Steel Plate) ฝังสลับอยู่ภายในชั้นยาง โดยแผ่นเหล็กช่วยควบคุมการเสียรูปด้านข้างของยางและเพิ่มความสามารถในการรองรับน้ำหนักในแนวดิ่ง
จุดเด่น
- รองรับ Vertical Load ได้มากขึ้นเมื่อออกแบบอย่างเหมาะสม
- ควบคุมการโป่งตัวด้านข้างของชั้นยาง
- สามารถออกแบบเป็นหลายชั้นตามน้ำหนักและข้อกำหนดของโครงการ
แบ่งตามวัสดุ (NR/CR)
- NR Bearing Pad
NR หรือ Natural Rubber เป็นยางธรรมชาติที่สามารถนำมาใช้ผลิต Bearing Pad โดยมีจุดเด่นด้านความยืดหยุ่นและความสามารถในการรองรับการเสียรูปตามการออกแบบ
จุดเด่น
- มีความยืดหยุ่น
- เหมาะกับงานที่ต้องการให้วัสดุรองรับการเคลื่อนตัว
- สามารถกำหนด Hardness และคุณสมบัติของยางตาม Specification ได้
2. CR / Neoprene Bearing Pad
CR หรือ Chloroprene Rubber หรือที่มักเรียกว่า Neoprene เป็นวัสดุยางสังเคราะห์ที่นิยมใช้ในงาน Bearing และงานวิศวกรรมบางประเภท
จุดเด่น
- มีคุณสมบัติด้านความทนทานต่อสภาพแวดล้อมตามเกรดและสูตรวัสดุ
- สามารถนำมาออกแบบเป็น Bearing Pad ได้ทั้งแบบธรรมดา และแบบมีแผ่นเหล็กเสริม
- เหมาะกับโครงการที่ Specification ระบุให้ใช้ CR/Neoprene
ตารางเปรียบเทียบ NR กับ CR/Neoprene
หัวข้อ | NR (Natural Rubber) | CR / Neoprene |
วัสดุ | ยางธรรมชาติ | ยางสังเคราะห์ |
คุณสมบัติเด่น | ยืดหยุ่นและคืนตัวได้ดี | ทนต่อสภาพแวดล้อมภายนอกได้ดี |
การทนโอโซนและ UV | ต่ำกว่า CR | สูงกว่า NR |
การทนน้ำมัน | ไม่เหมาะกับการสัมผัสน้ำมันเป็นเวลานาน | ทนต่อน้ำมันได้ดีกว่า NR |
ช่วงอุณหภูมิ | เหมาะกับอุณหภูมิการใช้งานทั่วไป | รองรับสภาพอุณหภูมิที่หลากหลายกว่า |
เหมาะกับสภาพแวดล้อม | สภาพแวดล้อมทั่วไป | พื้นที่กลางแจ้งและสภาพแวดล้อมที่มีโอโซน/สภาพอากาศ |
ปัจจัยที่ควรพิจารณา | เน้นการคืนตัวและการรองรับการเคลื่อนตัว | เน้นความทนทานต่อสภาพแวดล้อม |
การเลือกใช้ใน Bearing Pad | เลือกตามข้อกำหนดด้านการรับน้ำหนักและการเคลื่อนตัว | เลือกเมื่อจำเป็นต้องทนต่อสภาพแวดล้อมมากขึ้น |
เลือกยางรองคอสะพานอย่างไรให้เหมาะกับโครงการ
- ขนาด (Size)
พิจารณาความกว้าง ความยาว พื้นที่รับแรง ขนาดที่ระบุใน Drawing
- ความหนา (Thickness)
ความหนาของ Bearing Pad มีผลต่อความสามารถในการเสียรูปและการเคลื่อนตัวของยาง ควรพิจารณาความหนาของยางแต่ละชั้น จำนวนชั้นยาง ความหนารวม การเคลื่อนตัวที่ต้องรองรับ
- Hardness
Hardness หรือค่าความแข็งของยาง เป็นอีกปัจจัยที่ต้องพิจารณา เพราะส่งผลต่อพฤติกรรมของยางเมื่อรับแรงและเกิดการเสียรูป ควรระบุค่า Shore A ตาม Specification ของโครงการ เช่น หาก Drawing กำหนดค่าความแข็งไว้ ควรผลิตตามค่าที่กำหนด
- Vertical Load
ต้องทราบว่า Bearing Pad แต่ละจุดต้องรับ Vertical Load เท่าใด ข้อมูลที่ควรพิจารณา ได้แก่ น้ำหนักคาน น้ำหนักโครงสร้าง น้ำหนักบรรทุกที่เกี่ยวข้อง Maximum Vertical Load จำนวนจุดรองรับ
- Movement
นอกจากรับน้ำหนักแล้ว Rubber Bearing Pad ต้องสามารถรองรับ การเคลื่อนตัวของโครงสร้าง ตามที่ออกแบบไว้ ตัวอย่างปัจจัยที่ทำให้เกิด Movement ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การหดตัวและการขยายตัวของวัสดุ การเคลื่อนตัวของโครงสร้าง การโก่งหรือการหมุนของชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้อง
- มีหรือไม่มีแผ่นเหล็กเสริม
ต้องตรวจสอบว่าโครงการต้องการ Plain Elastomeric Bearing Pad (ไม่มีแผ่นเหล็กเสริม) หรือ Steel Reinforced Elastomeric Bearing Pad (มีแผ่นเหล็กเสริมภายใน)
- Material/Project Specification
ควรเลือกชนิดของยาง และคุณสมบัติของวัสดุให้ตรงตาม Project Specification เช่น NR, CR/Neoprene รวมถึงมาตรฐานที่โครงการกำหนด เพื่อให้ Bearing Pad มีคุณสมบัติตรงกับสภาพการใช้งาน และข้อกำหนดของโครงสร้าง
เทคโนโลยี และวัสดุสมัยใหม่ที่ช่วยให้สะพานปลอดภัยมากขึ้น
ปัจจุบันมีการพัฒนาวัสดุ และระบบรองรับสะพานอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้สามารถรองรับแรง และการเคลื่อนตัวได้เหมาะสมกับลักษณะของโครงสร้างมากขึ้น
แบริ่งยางรองคอสะพาน (Elastomeric Bearing Pad)
Elastomeric Bearing Pad หรือที่เรียกกันทั่วไปว่ายางรองคอสะพาน เป็นแผ่นวัสดุยืดหยุ่นที่ติดตั้งระหว่างโครงสร้างส่วนบนกับตอม่อ เมื่อสะพานมีการเคลื่อนตัวหรือเกิดการหมุน แผ่นยางสามารถเกิดการเสียรูปแบบยืดหยุ่นเพื่อรองรับการเคลื่อนตัวดังกล่าว ขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่ถ่ายแรงจากโครงสร้างส่วนบนลงสู่ตอม่อ วัสดุที่ใช้ และรูปแบบของ Bearing ต้องเลือกให้เหมาะกับน้ำหนัก แรง การเคลื่อนตัว และสภาพแวดล้อมของสะพาน
รอยต่อขยายตัวสมัยใหม่
Expansion Joint ในปัจจุบันมีการออกแบบให้รองรับการเคลื่อนตัวหลายรูปแบบ โดยต้องคำนึงถึงทั้งการขยายตัว-หดตัว การเคลื่อนตัวในแนวต่าง ๆ การรับน้ำหนักจากการจราจร และความทนทานต่อสภาพแวดล้อม นอกจากความสามารถในการรองรับการเคลื่อนตัวแล้ว การออกแบบยังต้องให้ความสำคัญกับการระบายน้ำ และการป้องกันน้ำเข้าสู่โครงสร้างบริเวณรอยต่อด้วย
FAQ คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการออกแบบสะพานให้รองรับการเคลื่อนตัว
สะพานสามารถเคลื่อนตัวได้จริงไหม?
สามารถเคลื่อนตัวได้จริง และถือเป็นพฤติกรรมปกติของโครงสร้าง โดยการเคลื่อนตัวอาจเกิดจากอุณหภูมิ น้ำหนักจราจร ลม แรงสั่นสะเทือน การทรุดตัวของฐานราก หรือแผ่นดินไหว สิ่งสำคัญคือการเคลื่อนตัวนั้นต้องอยู่ภายในขอบเขตที่โครงสร้าง และระบบรองรับได้รับการออกแบบไว้
ทำไมสะพานต้องมีช่องว่างหรือรอยต่อบนผิวสะพาน?
เพราะโครงสร้างสะพานต้องมีพื้นที่สำหรับรองรับการขยายตัว หดตัว และการเคลื่อนตัวระหว่างส่วนต่าง ๆ หากไม่มีการจัดเตรียมพื้นที่ดังกล่าว การเคลื่อนตัวอาจถูกถ่ายเป็นแรงเข้าสู่โครงสร้าง และทำให้เกิดความเสียหายได้ อย่างไรก็ตาม สะพานบางระบบสามารถออกแบบให้ลดหรือหลีกเลี่ยงรอยต่อบางประเภทได้ จึงไม่ใช่ว่าสะพานทุกแห่งจะต้องมี Expansion Joint ในรูปแบบเดียวกัน
แบริ่งสะพาน (Bridge Bearing) คืออะไร?
Bridge Bearing คือชิ้นส่วนที่อยู่ระหว่างโครงสร้างส่วนบนของสะพานกับตอม่อ ทำหน้าที่ ถ่ายแรง และน้ำหนักจากโครงสร้างส่วนบนลงสู่โครงสร้างรองรับ พร้อมทั้งช่วยให้เกิดการหมุนหรือการเคลื่อนตัวตามที่ออกแบบไว้ หนึ่งในประเภทที่พบได้คือ Elastomeric Bearing Pad หรือยางรองคอสะพาน ซึ่งใช้คุณสมบัติความยืดหยุ่นของวัสดุในการรองรับการเคลื่อนตัว และการหมุนของโครงสร้าง
NR กับ Neoprene ต่างกันอย่างไร และควรเลือกใช้แบบไหนกับยางรองคอสะพาน?
NR (Natural Rubber) เป็นยางธรรมชาติที่มีความยืดหยุ่นและคืนตัวได้ดี จึงเหมาะกับงานที่ต้องรองรับการเคลื่อนตัวของโครงสร้าง ส่วน Neoprene หรือ CR (Chloroprene Rubber) เป็นยางสังเคราะห์ที่มีความทนทานต่อสภาพอากาศ โอโซน และแสง UV ได้ดีกว่า NR การเลือกใช้จึงควรพิจารณาจาก สภาพแวดล้อมของโครงการ การรับน้ำหนัก การเคลื่อนตัว และข้อกำหนดใน Drawing หรือ Project Specification ไม่ควรเลือกจากชนิดยางเพียงอย่างเดียว
ยางรองคอสะพานแบบเสริมเหล็กรับน้ำหนักได้มากกว่าแบบไม่เสริมเหล็กหรือไม่?
โดยทั่วไป Bearing Pad แบบเสริมแผ่นเหล็ก (Steel Reinforced Elastomeric Bearing Pad) สามารถควบคุมการโป่งตัวด้านข้างของชั้นยางและรองรับน้ำหนักในแนวดิ่งได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าแบบไม่เสริมเหล็ก จึงมักใช้กับงานที่ต้องรองรับน้ำหนักและควบคุมการเคลื่อนตัวของโครงสร้าง ความสามารถในการรับน้ำหนักไม่ได้ขึ้นอยู่กับการมีแผ่นเหล็กเพียงอย่างเดียว แต่ต้องพิจารณา ขนาด ความหนา จำนวนชั้นยาง ความหนาแผ่นเหล็ก ค่า Hardness และค่าการรับน้ำหนักตามการออกแบบ รวมถึงข้อกำหนดของโครงการด้วย
ข้อมูลที่ต้องส่งให้โรงงานเพื่อประเมิน Bearing Pad และขอราคา
หากต้องการให้โรงงานประเมิน Rubber Bearing Pad และจัดทำใบเสนอราคา ควรส่งข้อมูลให้ครบตั้งแต่ต้น ได้แก่ Drawing ที่ระบุขนาดและรายละเอียดของ Bearing Pad, ความกว้าง-ความยาว-ความหนา, จำนวนชั้นยางและแผ่นเหล็กเสริม (ถ้ามี), ชนิดวัสดุ เช่น NR หรือ CR/Neoprene, ค่า Hardness (Shore A), ค่า Vertical Load, Movement และ Rotation รวมถึงจำนวนที่ต้องการผลิต และ Project Specification หรือมาตรฐานที่โครงการกำหนด ข้อมูลเหล่านี้จะช่วยให้โรงงานตรวจสอบสเปก ประเมินความเหมาะสมของ Bearing Pad และคำนวณราคาได้ตรงกับความต้องการของโครงการมากขึ้น
แนะนำยางรองคอสะพาน จาก TS Rubber
สำหรับงานที่ต้องการ ยางรองคอสะพาน (Bearing Pad) การเลือกผลิตภัณฑ์ควรพิจารณาจากข้อกำหนดของโครงการ น้ำหนัก และแรงที่ต้องรับ รวมถึงค่าการเคลื่อนตัวที่ออกแบบไว้ หากต้องการสั่งผลิตยางรองคอสะพานตาม Drawing TS Rubber Premium รับผลิต Rubber Bearing Pad ตามขนาด ความหนา ความแข็ง และข้อกำหนดของโครงการ ทั้งแบบยางล้วน และแบบเสริมแผ่นเหล็ก สามารถส่ง Drawing หรือ Specification เพื่อประเมินการผลิตและขอใบเสนอราคาได้
สรุป
แม้สะพานจะถูกออกแบบให้มีความแข็งแรง และสามารถรับน้ำหนักได้มาก แต่ “ความแข็งแรง” เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ เพราะโครงสร้างยังต้องสามารถรองรับการเคลื่อนตัวที่เกิดขึ้นตลอดอายุการใช้งาน ทั้ง Expansion Joint และ Bridge Bearing จึงเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ช่วยให้สะพานสามารถขยายตัว หดตัว หมุน และเคลื่อนตัวได้อย่างเหมาะสม โดยไม่สร้างแรงเค้นที่ไม่จำเป็นให้กับโครงสร้าง ขณะเดียวกัน การเลือก ยางรองคอสะพาน (Rubber Bearing Pad) หรือระบบรองรับประเภทอื่น ต้องพิจารณาให้สอดคล้องกับน้ำหนัก การเคลื่อนตัว สภาพแวดล้อม และรายละเอียดการออกแบบของสะพานแต่ละแห่ง เพื่อให้โครงสร้างสามารถทำงานได้อย่างปลอดภัย และมีประสิทธิภาพในระยะยาว
สนใจสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม หรือต้องการคำแนะนำในการเลือกยางให้เหมาะกับงานของคุณติดต่อทีมงาน TS Rubber Premium รับผลิตยางตาม Drawing และSpecification ของโครงการได้โดยตรง เรายินดีให้คำปรึกษา
เบอร์ติดต่อ: 064-9655626 (Ball)
LINE: @TS-rubberpremium
Email: sale@ts-rubberpremium.com
Email: Tanapong_suksin@hotmail.com
