როგორ აშენებდნენ დღეს ინჟინრები ოქროს კარიბჭის ხიდს?

მას შემდეგ, რაც ოქროს კარიბჭის ხიდი მოძრაობისთვის 1937 წლის 27 მაისს გაიხსნა, ის ამერიკის ლანდშაფტის სიმბოლოა.

1870 წლისთვის ხალხმა გააცნობიერა გოლდენ კარიბჭის სრუტეზე გამავალი ხიდის აშენების აუცილებლობა, რომელიც ქალაქ სან ფრანცისკოს და მარინის ოლქს დააკავშირებდა. ამასთან, კიდევ ნახევარი საუკუნე იყო, სანამ სტრუქტურულმა ინჟინერმა ჯოზეფ შტრაუსმა თავისი ხიდის წინადადება წარადგინა. გეგმები განვითარდა და საბოლოო პროექტი დამტკიცდა, როგორც შეჩერების ხიდი, რომელიც დასრულდა ოთხი წლის განმავლობაში აშენება .

ოქროს კარიბჭის ხიდი რომ ავიდა, ეს იყო მსოფლიოში ყველაზე გრძელი შეჩერებული ხიდი - კაბელები იკავებდნენ საავტომობილო გზას ორ კოშკს შორის, შუალედური საყრდენების გარეშე. და ამ პარამეტრს თანდაყოლილი გამოწვევები ჰქონდა. დაახლოებით ღირდა 37 მილიონი აშშ დოლარი დროზე; დღეს იგივე სტრუქტურის მშენებლობა დაახლოებით მილიარდი დოლარი დაჯდება. როგორ მოხდა ბოლო 80 წლის განმავლობაში დიზაინის შეჩერება - და სხვაგვარად მოვიმოქმედებდით საქმეს, თუ დღეს ნულიდან დავიწყებდით?

დაკიდებული ხიდის სქემა. წითელი საყრდენი კაბელები გადაჰყავთ ძალებს შავი შეჩერების კაბელებიდან ლურჯ კოშკებსა და წამყვანებზე.Საუბარი

მსოფლიოში ყველაზე გრძელი დაკიდებული ხიდი

Golden Gate Bridge არის დაკიდებული ხიდი, რაც იმას ნიშნავს, რომ იგი ეყრდნობა დაძაბულობის ქვეშ მყოფ კაბელებსა და საკიდრებს, შეკუმშვის ქვეშ მყოფ კოშკებს, რათა გადალახონ დიდი მანძილი ყოველგვარი შუალედური საყრდენის გარეშე. სავალი ნაწილის გემბანი ვერტიკალური საკიდებიდან ეკიდება, რომლებიც ერთმანეთთან აკავშირებს ორ მთავარ კაბელს, რომლებიც ბოლოში კოშკებსა და წამყვანებს შორის გადიან. საკიდრები სატრანსპორტო ძალებს და თვითწონას გადასცემს საყრდენ კაბელებს, რომლებიც კოშკებზეა მიმაგრებული და მყარ ნიადაგზე. მარტივი ნაქსოვი დაკიდებული ხიდი.Rutahsa თავგადასავალი

ამ ტიპის პირველი ხიდები სავარაუდოდ ხეობის ან მდინარის გადასალახად დააკავშირა ორი კლდე მოქნილი თოკებით. ასობით წლის წინ ეს თოკები მზადდებოდა მცენარეული ბოჭკოსგან; რკინის ჯაჭვები მოგვიანებით მოვიდა. ბრუკლინის ხიდი ნიუ – იორკში, რომელიც 1883 წელს გაიხსნა, პირველმა გამოიყენა ფოლადის კაბელები, რომლებიც შემდეგ გახდა სტანდარტული.

კოშკები სავარაუდოდ უბრალო კლდედ იწყებოდა ხეობის თითოეულ მხარეს; საბოლოოდ ინჟინრებმა გამოიყენეს მასიური ქვის ან ფოლადის ბურჯები. მაგალითად, ოქროს კარიბჭის ხიდს მხარს უჭერს თითო საყრდენი და ორი კოშკი, რომლებიც ზღვის ფსკერში ჩასმულ საძირკველებს ედება.

Golden Gate Bridge– ის ორი საყრდენი კაბელი არის ერთადერთი, რაც არ შეცვლილა 1937 წელს ხიდის გახსნის შემდეგ. თითოეული მთავარი კაბელი ჩამოყალიბებულია 27 572 ფოლადის ხაზით, ფანქრის სავარაუდო სისქით. სამშენებლო ეკიპაჟი თითქმის ჩამოიხრჩო 80,000 მილის მავთულის კაბელები ხიდის ერთი მხრიდან მეორეზე.

თითქმის შეუძლებელია გრძელი, სქელი კაბელის დამზადება ერთ ნაჭერში, ხარვეზების გარეშე, ამ საქმის შესასრულებლად. და რაც მთავარია, თუ ერთი დიდი კაბელი ხიდს მაღლა ეკიდებოდა და მას რამე დაემართებოდა, კატასტროფული უკმარისობა მოხდებოდა. უფრო მცირე ზომის მავთულხლართებზე დაყრდნობით ნიშნავს, რომ ნებისმიერი უკმარისობა ნელდება, რაც დრო დატოვებს კატასტროფის გადასატანად.

მას შემდეგ, რაც ხალხმა პირველად დაიწყო სან-ფრანცისკოს ყურეში ხიდის განხილვა, დიდი შეშფოთება გამოთქვა სტრუქტურის შესაძლებლობის შესახებ, გაუძლოს მდებარეობის ძლიერ ქარებს, მღელვარე წყლებსა და მიწისძვრის შესაძლო ძალებს. სან-ფრანცისკო მდებარეობს ორის გადაკვეთაზე აქტიური ტექტონიკური ფირფიტები - აშკარად არავის სურდა ენახა ხიდის ჩამოგდებული მიწისძვრა, რომელიც ახლა მოძრაობს დღეში 112,000 მანქანა .

ამ პრობლემის თავიდან ასაცილებლად, მშენებლებმა ხიდის თითოეულ ბოლოს განალაგეს ამორტიზატორები, რათა მიეღოთ ენერგია ქარის ან სეისმური ძალებისგან. ეს სპეციალურად შემუშავებული ვიბრაციის დემპერები არის მეტრის დიამეტრის ცილინდრები ტყვიის ბირთვიდან, რომელიც რეზინისაა დაფარული. სტრატეგიულ ადგილებში განთავსებული, ისინი შთანთქავენ ენერგიას, რამაც სხვაგვარად შეიძლება გამოიწვიოს ხიდის დაშლა.

მისი კარგ ფორმაში შენარჩუნება

ჩვეულებრივი სიბრძნის თანახმად, ინფრასტრუქტურული პროექტი შესრულდება მისი ინაუგურაციიდან მალევე. მაგრამ ოქროს კარიბჭის ხიდის წვერის სახით შენარჩუნება მკაცრი მოვლაა საჭირო. 80 წლის განმავლობაში სპეციალურ სარემონტო ეკიპაჟებს მოემსახურა ხიდს, საჭიროების შემთხვევაში გადაანაწილეთ კოროზიული ან გატეხილი კომპონენტები.

ეს სამუშაო უნდა შესრულდეს სტანდარტების შესაბამისად. მაგალითად, როდესაც რომელიმე ათასობით ჭანჭიკი, რომელიც ხიდის ყველა სხვადასხვა ნაწილს აკავშირებს, საჭიროებს ჩანაცვლებას, ერთდროულად გაიყვანება არაუმეტეს ორი, რომ ხიდი დაცული იყოს ძლიერი ქარისგან ან მიწისძვრის ძალებისგან.

არსებობს სტრუქტურული მოვლის საკითხებიც. დროთა განმავლობაში და მიმდინარე ტემპერატურის ცვალებადობის გამო, კაბელები და საკიდრები წაგრძელებულია ან იკუმშება და პერიოდული შემოწმება და დაძაბვა სჭირდება. ამ ტიპის რეგულირება ეწოდება tuning და ჰგავს იმას, თუ როგორ ინარჩუნებს მუსიკოსი სიმან ინსტრუმენტს საუკეთესოდ.

რა შეიცვლებოდა, თუ დღეს მას ავაშენებდით?

უზარმაზარი გამო შენარჩუნების ხარჯები ზოგიერთმა პირმა შემოგვთავაზა ოქროს კარიბჭის ხიდის რეკონსტრუქცია ისე, რომ შეზღუდავს მიმდინარე ტექნიკური მომსახურებისა და ექსპლუატაციის გადასახადები. პოლიტიკური მიზანშეწონილობის გათვალისწინებით, როგორ დააპროექტებენ ინჟინრები ხიდს, თუ იგი ნულიდან აშენებენ დღეს?

დროთა განმავლობაში მკვლევარებმა შეიმუშავეს უფრო მსუბუქი მასალები. ბოჭკოვანი რკინა პოლიმერების (FRP) გამოყენება, ვიდრე ფოლადისა და ბეტონის გამოყენება ამ ზომის სტრუქტურის წონის შემცირების საშუალებაა. ეს თვითწონა, როგორც წესი, პასუხისმგებელია მისი წინააღმდეგობის 70–80 პროცენტის გამოყენებაში - ეს არის მაქსიმალური დატვირთვა, რომელიც მას შეუძლია აიღოს, სანამ არ მოხდება. მისი შემცირებით, ხიდის სტრუქტურას ნაკლები ძალა სჭირდება, რაც უფრო იაფი და მარტივი ვარიანტების საშუალებას იძლევა.

მაგალითად, დიზაინერებმა დაიწყეს ბოჭკოვანი რკინა კომპოზიტის (FRP) მასალების გამოყენება ხიდებში, როგორიცაა დასავლეთი ვირჯინიის მარკეტის ქუჩის ხიდი. FRP იყენებს პლასტმასის ფისას მინის ან ნახშირბადის ბოჭკოების დასაკავშირებლად, რომლებიც მასალას ანიჭებს ძალას. ბეტონზე ოთხჯერ მსუბუქია, FRP– ები ხუთ – ექვსჯერ ძლიერია.

ალბათ დიზაინერის პირველი სამიზნე შეცვლა ოქროს კარიბჭის ხიდი იქნება კაბელების შემადგენლობა. ამჟამად გამოყენებული ფოლადი კოროზიულია, უფრო მძიმეა ოთხჯერ, ვიდრე ახალი მასალები და შეიძლება ვერ მოხდეს მკაცრი ტენიანობისა და ტემპერატურის გარემოში - ისევე, როგორც ამ ადგილას ხვდება. ნახშირბადის კაბელები უფრო ინერტულია და უკვე გამოიყენება მთელ მსოფლიოში.

საკაბელო მდგარ ხიდში კაბელები პირდაპირ გემბანიდან უკავშირდება კოშკებს.Საუბარი

ფოლადის მასალის მსუბუქი მასალები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ხიდის სხვა ელემენტებშიც, როგორიცაა საგზაო გზა. პლასტმასის კომპოზიტური გემბანის გამოყენებამ შეიძლება ოქროს კარის ხიდის გემბანის თვითწონა 5 – ჯერ შეამციროს. ეს საშუალებას მისცემს ინჟინრებს, შეაჩერონ საკაბელო ხიდი, ვიდრე დაკიდებული ხიდი. იქ უპირატესობა იქნებოდა სავალი ნაწილის გაუქმების შესაძლებლობა; საკაბელო ხიდის ძალები გადაადგილებულია პირდაპირ გემბანიდან კოშკებზე კაბელებით. პირველი მაგისტრალის საკაბელო ხიდი CFRP კაბელებით არის შვეიცარიის Stork Bridge, რომელიც 1996 წელს გაიხსნა.

საკაბელო საყრდენის ხიდს შეიძლება ჰქონდეს უფრო გრძელი სიგრძე, ვიდრე დაკიდებული ხიდი, ამიტომ მისი სტრუქტურა საყრდენებსა და ნაპირს შორის შეიძლება იყოს უფრო მარტივი. ასევე ნაპირთან უფრო ახლოს მდებარე კოშკების აშენება, სადაც წყლის კალაპოტი უფრო არაღრმაა, ხელს შეუწყობს ერთ-ერთი მთავარი პრობლემის შემსუბუქებას, როდესაც პირველად აშენდა ოქროს კარიბჭის ხიდი: ძალიან რთული და ძვირია ღრმა წყალში კოშკის საძირეებზე მუშაობა ძლიერი დინებით.

დემპინგ სისტემას ასევე შეუძლია მიმართოს ახალი დიზაინის საშუალებით. ტყვიის ბირთვზე დაფუძნებული ამორტიზატორები, რომლებიც გამოყენებულ იქნა ოქროს კარიბჭის მშენებლობაში, შეიძლება შეიცვალოს ახალი ტექნოლოგიებით, რომლებიც უკეთესად შეძლებენ ქარის, მოძრაობისა და სეისმური ძალების წინააღმდეგობას. ეს გაუმჯობესება უზრუნველყოფს, რომ თავიდან აიცილოთ ისეთი მარცხი, როგორიცაა თაკომა ვიწრო ხიდზე - როდესაც ქარს ხიდი გვერდულად უბერა, იგი იბრუნებს და ინგრევა.

ყველაფერთან ერთად, ოქროს კარიბჭის ხიდი მაინც კარგად მუშაობს. თუნდაც სხვა შესაძლო და იაფი ვარიანტების გათვალისწინებით, არავინ რეალურად არ მუშაობს Art Deco- ს ხატისა და მისი მსოფლიოში ცნობილი საერთაშორისო ნარინჯისფერი საღებავის სამუშაოს შეცვლაზე. ოქროს კარიბჭის ხიდს აკონტროლებენ, რომ არ გადალახოს სტრესის ზღვარი მოძრაობის, ქარისა და სეისმური დატვირთვის გამო. ჩვენ შეგვიძლია ველით ამ საინჟინრო შედევრის კიდევ მინიმუმ 80 წელს.

ჰოტა განგარაო არის სამოქალაქო და გარემოს დაცვის ინჟინერიის პროფესორი დასავლეთ ვირჯინიის უნივერსიტეტი და მარია მარტინეს დე ლაჰიდალგა დე ლორენცო არის კურსდამთავრებული ასისტენტი ქ დასავლეთ ვირჯინიის უნივერსიტეტი . ეს სტატია თავდაპირველად გამოქვეყნდა Საუბარი . წაიკითხეთ ორიგინალური სტატია .