كشتي روي پل: يك ايده خام

توجه : اين مطلب كمي بار تخصصي دارد، اگرچه از نوشتن مطالب تخصصي صرف  خوشم نمي‌آيد اما به عنوان يك ايده خام به نظرم جالب آمد و سعي كردم كمي ساده‌اش كنم. دوستانِ هم‌رشته‌اي اگر نظري دارند بفرمايند و ساير دوستان هم به بزرگي خودشان ببخشايند.

مبحثي در تحليل سازه داريم به نام خط تاثير. به طور خلاصه يعني در سازه‌اي مثل پل، بسته به اينكه بار متحرك (در اينجا وسايل نقليه) در كجاي پل باشد، نيروهايي كه به هركدام از پايه‌هاي  پل وارد مي‌شود متفاوت خواهد بود. يعني اگر ماشيني دقيقا روي يكي از پايه‌هاي پل باشد، آن پايه تقريبا كل بار آن ماشين را تحمل مي‌كند و به ساير پايه‌ها باري نمي‌رسد.
مهندسي كه مي‌خواهد پايه پل را طراحي كند، بايد آن را براي حداكثر بار ممكن طراحي كند. يعني اگر قرار است يك كاميون 50 تني از روي پل عبور كند، بايد تمام پايه‌هاي پل براي اين بار طراحي شوند. (گرچه در حالت واقعي در هر لحظه ممكن است فقط يكي از پايه‌ها حداكثر 50 تن را تحمل كند و بقيه نيروي چنداني نبرند)

ايده اين است :
اگر به جاي جاده روي پل، يك كانال پر از آب داشته باشيم و داخل اين كانال يك كشتي در حركت باشد، موقعيت كشتي تاثيري روي ميزان بار وارد بر پايه‌هاي پل ندارد. يعني كشتي هرجا كه باشد نيروهاي وارد بر پايه پل ثابت خواهند ماند.
در واقع وقتي كشتي وارد كانال مي‌شود، باعث مي‌شود كه سطح آب داخل كانال اندكي بالا بيايد. اين بالا آمدن باعث افزايش فشار وارد بر كف كانال مي‌شود. به بيان بهتر، نيروي وزن كشتي در طول كانال به طور يكنواخت پخش مي‌شود. اثبات اين مساله با مكانيك سيالات ساده امكان پذير است.
بنابراين اگر شما يك كشتي 20 هزار تني داشته باشيد و پل داراي 100 پايه باشد، لازم نيست هريك از پايه‌ها براي 20 هزار تن طراحي شود. بلكه بار كشتي روي 100 پايه تقسيم مي‌شود و به هر پايه 200 تن بار مي‌رسد.

ايراد اصلي كه به اين ايده گرفته مي‌شود، اين است كه ما يك وزن اضافه (وزن آب داخل كانال) كه به هيچ وجه كم نيست را به پايه‌ها تحميل كرده‌ايم. يك حساب و كتاب ساده نشان مي‌دهد در واقع اين وزن اضافه خيلي زياد است و عملا اين روش مقرون به صرفه نخواهد بود. به هر حال جرقه‌اي بود كه به ذهن آمد و ممكن است ايده‌اي باشد براي حمل و نقل اجسام خيلي سنگين.

پ.ن. : گويا اين ايده اجرا شده است والبته منظور اصلي، انتقال كشتي از يك نقطه به نقطه ديگر بوده و نه استفاده از كانال به جاي پل!

منبع عكس: http://www.canalmuseum.com