Glavni Inovacije Kako bi inženirji danes zgradili most Golden Gate?

Kako bi inženirji danes zgradili most Golden Gate?

Kateri Film Si Ogledati?
 
Kaj bi lahko bilo boljše?Pekslov



Odkar je most Golden Gate 27. maja 1937 odprt za promet, je ikoničen simbol ameriške pokrajine.

Do leta 1870 so ljudje spoznali, da je treba zgraditi most, ki se razteza čez ožino Golden Gate, da bi povezal mesto San Francisco z okrožjem Marin. Vendar je minilo še pol stoletja, preden je gradbeni inženir Joseph Strauss predložil svoj predlog mostu. Načrti so se razvili in končni projekt je bil odobren kot viseči most, ki ga je na koncu prevzel več kot štiri leta za gradnjo .

Ko se je most Golden Gate dvignil, je bil to najdaljši razpok visečega mostu na svetu - kabli držijo vozišče med dvema stolpoma, brez vmesnih nosilcev. In postavitev je imela številne naravne izzive. Stalo je približno 37 milijonov ameriških dolarjev ob uri; izgradnja iste strukture danes bi stala približno milijardo dolarjev. Kako se je torej oblikovanje obdržalo v zadnjih 80 letih - in ali bi stvari počeli drugače, če bi danes začeli iz nič?

Shema visečega mostu. Rdeči nosilni kabli prenašajo sile s črnih visečih kablov na modre stolpe in sidra.Pogovor








Najdaljši viseči most na svetu

Most Golden Gate je viseči most, kar pomeni, da se za dolge razdalje, brez kakršnih koli vmesnih nosilcev, opira na napete kable in naramnice skupaj s stisnjenimi stolpi. Krov na cestišču visi z navpičnih naramnic, ki se povežeta z dvema glavnima kabloma, ki potekata med stolpi in sidri na koncu. Naramnice prenašajo vozne sile in lastno težo na nosilne kable, ki so pritrjeni na stolpe in na trdno podlago. Preprost tkani viseči most.Rutahsa Adventures



The prvi tovrstni mostovi verjetno povezal dve skali s prožnimi vrvmi za prečkanje doline ali reke. Pred stotimi leti so bile te vrvi narejene iz rastlinskih vlaken; železne verige so prišle kasneje. Brooklynski most v New Yorku, odprt leta 1883, je prvi uporabil jeklenice, ki so nato postale standard.

Stolpi so se verjetno začeli kot preprosta skala na vsaki strani doline; sčasoma so inženirji uporabili masivne kamnite ali jeklene pomole. Most Golden Gate je na primer podprt z enim opornikom na obeh koncih in obema stolpoma, ki sta postavljena nad temelje, vgrajene v morsko dno.

Dva nosilna kabla mostu Golden Gate sta približno edina stvar, ki se ni spremenila, odkar je bil most odprt za promet leta 1937. Vsak glavni kabel tvori 27.572 jeklenih žic s približno debelino svinčnika. Gradbene ekipe so skoraj visele 80.000 milj žičnih kablov z ene strani mostu na drugo.

Skoraj nemogoče je izdelati dolg, debel kabel v enem kosu brez napak, da bi to opravili. In ključno je, da če bi en sam velik kabel držal most navzgor in bi se mu kaj zgodilo, bi prišlo do katastrofalne okvare. Zanašanje na manjše žice pomeni, da bi bila katera koli okvara počasnejša in bi pustila čas za preusmeritev nesreče.

Odkar so ljudje prvič začeli premišljevati o mostu v zalivu San Francisco, je bila zaskrbljena zaradi zmožnosti zgradbe, da zdrži močne vetrove, nemirne vode in morebitne potresne sile. San Francisco se nahaja na križišču dveh aktivne tektonske plošče - očitno nihče ni hotel videti potresa, ki je zrušil most, ki trenutno poteka okoli 112.000 vozil na dan .

Da bi se izognili tej težavi, so gradbeniki na obeh koncih mostu postavili tudi blažilnike, da absorbirajo energijo vetra ali potresnih sil. Ti posebej zasnovani blažilniki vibracij so cilindri s premerom metra, izdelani iz svinčenega jedra, prekritega z gumo. Postavljeni na strateških lokacijah absorbirajo energijo, zaradi katere bi se most lahko porušil.

Vzdrževanje v dobri formi

Običajna modrost kaže, da se infrastrukturni projekt izvede kmalu po njegovem odprtju. Toda vzdrževanje mostu Golden Gate v obliki vrha zahteva stalno vzdrževanje. 80 let, namenske vzdrževalne ekipe so servisirali most, po potrebi prebarvali in zamenjali korodirane ali pokvarjene sestavne dele.

To delo je treba opraviti v skladu s strogimi standardi. Ko na primer kateri koli od tisoč vijakov, ki povezujejo vse različne dele mostu, potrebujejo zamenjavo, se hkrati vzameta največ dva, da je most varen pred močnimi vetrovi ali potresnimi silami.

Obstajajo tudi vprašanja strukturnega vzdrževanja. Zaradi izteka časa in stalne temperaturne spremenljivosti se kabli in naramnice podaljšajo ali stisnejo in jih je treba redno preverjati in napenjati. Ta vrsta prilagoditve se imenuje uglaševanje in je podobna načinu, kako glasbenik ohranja, da godalni instrument zveni najbolje.

Kaj bi se spremenilo, če bi ga zgradili danes?

Zaradi ogromne stroški vzdrževanja , so nekateri predlagali rekonstrukcijo mostu Golden Gate na način, ki bi omejil tekoče račune za vzdrževanje in obratovanje. Če ne upoštevamo politične izvedljivosti, kako bi inženirji oblikovali most, če bi ga danes zgradili iz nič?

Sčasoma so raziskovalci razvili lažje materiale. Uporaba ojačanih z vlakni polimerov (FRP) namesto jekla ali betona je način za zmanjšanje teže konstrukcije te velikosti. Ta lastna teža je običajno odgovorna za porabo od 70 do 80 odstotkov njegovega upora - to je največja obremenitev, ki jo lahko prenese, preden odpove. Če bi jo zmanjšali, bi konstrukcija mostu potrebovala manj moči, kar bi omogočilo cenejše in enostavnejše možnosti.

Na primer, oblikovalci so začeli uporabljati materiale, ojačane s vlakni (FRP), v mostovih, kot je Market Street Bridge v Zahodni Virginiji. FRP uporablja plastično smolo za povezovanje steklenih ali ogljikovih vlaken, ki materialu dajo trdnost. Ker so FRP štirikrat lažji od betona, so pet do šestkrat močnejši.

Verjetno bi bila prva tarča oblikovalca za spremembo nadomestnega mostu Golden Gate sestava kablov. Jeklo, ki je trenutno v uporabi, je jedko, štirikrat težje od novejših materialov in lahko odpove v ostrih vlažnih in temperaturnih okoljih - tako kot pri tistih, ki jih ima na tem mestu. Ogljikovi kabli so bolj inertni in se že uporabljajo po vsem svetu.

V kabelskem mostu se kabli povezujejo neposredno s krova na stolpe.Pogovor

Te materiale, lažje od jekla, bi lahko uporabili tudi v drugih delih mostu, kot je prometna cesta. Uporaba plastične kompozitne kritine bi lahko samotežo krova Golden Gate Bridge zmanjšala za petkrat. To bi inženirjem omogočilo načrtovanje in izdelavo kablovskega mostu namesto visečega mostu. Prednost bi bila zmožnost odprave naramnic; v kabelskem mostu se s kabli prenašajo sile neposredno s krova na stolpe. Prvi avtocestni most s kabli CFRP je švicarski most Stork, odprt leta 1996.

Kabelski most ima lahko daljši razpon kot viseči most, zato je lahko njegova struktura med nosilci in obalo enostavnejša. Tudi gradnja stolpov bližje obali, kjer je vodna postelja bolj plitka, bi pomagala ublažiti eno glavnih težav, ko je bil most Golden Gate zgrajen prvič: dela na temeljih stolpa v globoki vodi je zelo težko in drago z močnimi tokovi.

Sistem blaženja bi lahko obravnavali tudi z novo zasnovo. Blažilnike na osnovi svinčevega jedra, ki so bili uporabljeni pri gradnji Golden Gate, bi lahko nadomestili novejše tehnologije, ki se bolje uprejo vetru, prometu in potresnim silam. Ta izboljšava bi zagotovila, da bi se preprečila okvara, kakršna je bila na mostu Tacoma Narrows Bridge - ko je veter veter odpihnil vstran, se je zasukal in podrl.

Z vsem omenjenim mostu Golden Gate še vedno uspeva. Tudi z drugimi izvedljivimi in cenejšimi možnostmi se nihče realno ne trudi nadomestiti ikone Art Deco in njene svetovno znane mednarodne oranžne barve. Most Golden Gate je natančno nadzorovan, da ne bi presegel svojih omejitev zaradi prometa, vetra in potresnih obremenitev. Lahko se veselimo še vsaj 80 let te inženirske mojstrovine.

Hota GangaRao je profesor gradbenega in okoljskega inženirstva na Univerza v Zahodni Virginiji in Maria Martinez de Lahidalga de Lorenzo je podiplomski raziskovalni asistent pri Univerza v Zahodni Virginiji . Ta članek je bil prvotno objavljen dne Pogovor . Preberi izvirni članek .

Članki, Ki Vam Bodo Morda Všeč :