ลองจินตนาการถึงโลกที่การก่อสร้างสะพานไม่เพียงแต่ช่วยลดต้นทุนได้อย่างมาก แต่ยังเพิ่มประสิทธิภาพและผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมอีกด้วย วิสัยทัศน์นี้กลายเป็นความจริงแล้ว เนื่องจากการถือกำเนิดของเหล็กกล้าประสิทธิภาพสูง (HPS) และเหล็กกล้าที่ผุกร่อน ซึ่งกำลังปฏิวัติสาขาวิศวกรรมสะพานด้วยการนำเสนอโซลูชั่นที่ประหยัด ทนทาน และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
ในปี 1992 American Iron and Steel Institute (AISI) ร่วมมือกับ Carderock Naval Surface Warfare Center และ Federal Highway Administration (FHWA) เพื่อพัฒนาทางเลือกที่เหนือกว่าสำหรับสะพานเหล็ก ความร่วมมือนี้ซึ่งรวบรวมผู้เชี่ยวชาญจากการผลิตเหล็ก การออกแบบสะพาน การผลิต การเชื่อม ภาครัฐ และสถาบันการศึกษา ทำให้เกิดจุดสูงสุดในการสร้างสรรค์ High-Performance Steel (HPS) ซึ่งเป็นวัสดุที่ก้าวล้ำ
เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุสะพานแบบเดิม HPS สามารถลดต้นทุนได้มากถึง 18% ในขณะที่ลดน้ำหนักได้มากถึง 28% จากแนวคิดไปสู่การใช้งานจริง HPS ใช้เวลาเพียงห้าปีจึงจะใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วทั้งสหรัฐอเมริกา ซีรีส์ HPS 100W, HPS 70W และ HPS 50W ผลิตสะพานที่ไม่เพียงแต่คุ้มค่ากว่าเท่านั้น แต่ยังแข็งแกร่งขึ้น เบากว่า และทนทานต่อการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศอีกด้วย นอกจากนี้ ยังแสดงความต้านทานต่อความล้าและความทนทานเป็นพิเศษ
ความสำคัญและนวัตกรรมของ HPS ได้รับการยอมรับในปี 1997 เมื่อมูลนิธิวิจัยวิศวกรรมโยธา (CERF) มอบรางวัล Charles Pankow Innovation Award ให้กับทีมความร่วมมือของ AISI, กองทัพเรือสหรัฐฯ และ FHWA ซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ถึงผลกระทบในการเปลี่ยนแปลงของวัสดุ
วิศวกรสะพานชอบเหล็กที่ผุกร่อนเนื่องจากประสิทธิภาพที่โดดเด่น ความคุ้มค่า และประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อม เหล็กประเภทนี้มีองค์ประกอบโลหะผสมพิเศษที่ช่วยให้สามารถสร้างชั้นสนิมป้องกันหนาแน่น (มักเรียกว่า "คราบ") ภายใต้สภาพบรรยากาศที่เหมาะสม ชั้นนี้จะหยุดการกัดกร่อนเพิ่มเติมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยยืดอายุการใช้งานของสะพานได้อย่างมาก
สะพานเหล็กผุกร่อนแห่งแรกในสหรัฐอเมริกาสร้างขึ้นในปี 1964 ทอดข้ามทางด่วนนิวเจอร์ซีย์ เมื่อเวลาผ่านไป มันได้แสดงให้เห็นถึงความทนทานและประสิทธิภาพที่โดดเด่น
การใช้เหล็กกล้าที่ไม่ทาสีช่วยประหยัดต้นทุนเริ่มแรกได้อย่างน้อย 10% และต้นทุนตลอดอายุการใช้งานอย่างน้อย 30% การประหยัดขั้นต้นมาจากการขจัดความจำเป็นในการทาสี ในขณะที่การประหยัดในระยะยาวนั้นมาจากความทนทานที่ยอดเยี่ยมของวัสดุ การตรวจสอบสะพานที่ให้บริการมาเป็นเวลา 18 ถึง 30 ปีแสดงให้เห็นว่าเหล็กที่ผุกร่อนทำงานได้ดีเป็นพิเศษในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่
เหล็กผุกร่อนยังมีข้อดีด้านสิ่งแวดล้อมที่โดดเด่นอีกด้วย ด้วยการขจัดความจำเป็นในการทาสีเริ่มต้น จะช่วยลดการปล่อยสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) ที่เกี่ยวข้องกับการเคลือบแบบน้ำมัน นอกจากนี้ ยังหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการกำจัดสารเคลือบหรือการกำจัดของเสียจากการระเบิดที่ปนเปื้อนตลอดอายุการใช้งานของสะพาน ซึ่งช่วยเพิ่มลักษณะที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย
สะพานที่มีโครงสร้างบกพร่องหลายแห่งในสหรัฐอเมริกาเป็นสะพานช่วงสั้น โดยทั่วไปจะมีความยาวตั้งแต่ 20 ถึง 140 ฟุต สะพานเหล่านี้สามารถถูกแทนที่ด้วยสะพานเหล็กที่ทนทาน ยั่งยืน และคุ้มค่า ด้วยระบบโมดูลาร์ที่ทันสมัย สะพานเหล็กจึงสามารถติดตั้งได้ภายในเวลาไม่ถึง 48 ชั่วโมง ช่วยลดเวลาการก่อสร้างและการหยุดชะงักของการจราจร
หากต้องการทราบถึงคุณประโยชน์ของ HPS อย่างเต็มที่ โปรดพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:
คุณสมบัติเฉพาะของเหล็กผุกร่อนทำให้เป็นตัวเลือกที่โดดเด่น:
หลายโครงการเน้นย้ำถึงความสำเร็จของวัสดุเหล่านี้:
แม้ว่าวัสดุเหล่านี้จะให้ประโยชน์มากมาย แต่วิศวกรต้องคำนึงถึง:
เหล็กประสิทธิภาพสูงและเหล็กกันผุกร่อนเป็นตัวแทนของการเปลี่ยนแปลงอย่างก้าวกระโดดในด้านวิศวกรรมสะพาน ด้วยการลดต้นทุน ปรับปรุงความทนทาน และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม สิ่งเหล่านี้กำลังปูทางไปสู่โครงสร้างพื้นฐานที่ปลอดภัยและยั่งยืนยิ่งขึ้น เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าไป วัสดุเหล่านี้จะยังคงมีบทบาทสำคัญในการกำหนดอนาคตของการก่อสร้างสะพาน
