Inġiniera Kif Jibnu l-Golden Gate Bridge Illum?

Minn meta l-Golden Gate Bridge fetaħ għat-traffiku fis-27 ta ’Mejju, 1937, kien simbolu ikoniku fuq il-pajsaġġ Amerikan.

Sal-1870, in-nies kienu rrealizzaw il-ħtieġa li jinbena pont li jkopri l-Istrett ta ’Golden Gate biex jgħaqqad il-belt ta’ San Francisco mal-Kontea ta ’Marin. Madankollu, kien nofs seklu ieħor qabel ma l-inġinier strutturali Joseph Strauss ressaq il-proposta tal-pont tiegħu. Il-pjanijiet evolvew, u l-proġett finali ġie approvat bħala pont sospiż li spiċċa jieħu fuq erba 'snin biex tibni .

Meta l-Golden Gate Bridge tela ', kien l-itwal medda ta' pont sospiż fid-dinja - il-kejbils iżommu t-triq bejn żewġ torrijiet, mingħajr appoġġ intermedju. U l-ambjent kellu numru ta 'sfidi inerenti. Kien jiswa madwar US $ 37 miljun dak il-ħin; il-bini tal-istess struttura llum jiswa madwar biljun dollaru. Allura kif żamm id-disinn matul l-aħħar 80 sena - u nagħmlu l-affarijiet b'mod differenti kieku llum bdejna mill-bidu?

Skema ta 'pont sospiż. Il-kejbils ta 'appoġġ ħomor jittrasferixxu forzi mill-kejbils iswed li jissospendu għat-torrijiet u l-ankri blu.Konversazzjoni

L-itwal pont sospiż fid-dinja

Il-Golden Gate Bridge huwa pont sospiż, li jfisser li jiddependi fuq kejbils u sospensuri taħt tensjoni flimkien ma 'torrijiet taħt kompressjoni biex jaqsmu distanza twila mingħajr ebda appoġġ intermedju. Il-gverta tat-triq mdendla minn sospensjonijiet vertikali li jgħaqqdu maż-żewġ kejbils ewlenin li jgħaddu bejn it-torrijiet u l-ankri fit-tarf. Is-suspenders jittrasferixxu l-forzi tal-vetturi u l-piż tagħhom infushom għall-kejbils ta 'appoġġ li huma ankrati għat-torrijiet u fuq art solida. Pont sospiż minsuġ sempliċi.Rutahsa Adventures

Il l-ewwel pontijiet ta ’dan it-tip probabbilment qabbad żewġ irdumijiet bi ħbula flessibbli biex jaqsmu wied jew xmara. Mijiet ta ’snin ilu, dawn il-ħbula kienu magħmula minn fibra tal-pjanti; ktajjen tal-ħadid ġew wara. Il-Brooklyn Bridge fi New York City, miftuħ fl-1883, kien l-ewwel wieħed li uża kejbils tal-azzar, li mbagħad saru standard.

It-torrijiet x’aktarx bdew bħala blat sempliċi fuq kull naħa ta ’wied; eventwalment l-inġiniera użaw mollijiet massivi tal-ġebel jew tal-azzar. Il-Golden Gate Bridge, pereżempju, huwa sostnut minn abutment fuq kull tarf u ż-żewġ torrijiet, li huma mqiegħda fuq pedamenti mdaħħla f'qiegħ il-baħar.

Iż-żewġ kejbils ta ’appoġġ tal-Golden Gate Bridge huma dwar l-unika ħaġa li ma nbidlitx minn meta l-pont infetaħ għat-traffiku fl-1937. Kull kejbil ewlieni huwa ffurmat minn 27,572 wajer tal-azzar bil-ħxuna approssimattiva ta’ lapes. L-ekwipaġġi tal-kostruzzjoni mdendla kważi 80,000 mili ta 'kejbils tal-wajer minn naħa għall-oħra tal-pont.

Huwa kważi impossibbli li timmanifattura kejbil twil u oħxon f'biċċa waħda mingħajr difetti biex tagħmel dan ix-xogħol. U kruċjalment, jekk kejbil kbir wieħed kien iżomm il-pont 'il fuq u jiġrilu xi ħaġa, ikun hemm falliment katastrofiku. Li sserraħ fuq wajers iżgħar ifisser li kwalunkwe falliment ikun aktar bil-mod, u jħalli l-ħin biex jiddevja d-diżastru.

Peress li n-nies l-ewwel bdew jaħsbu fuq pont fil-bajja ta ’San Francisco, kien hemm tħassib kbir dwar l-abbiltà ta’ l-istruttura li tiflaħ għar-riħ qawwi tal-post, ilmijiet taqlib u forzi ta ’terremoti possibbli. San Francisco jinsab fl-intersezzjoni ta 'tnejn pjanċi tekniċi attivi - ovvjament ħadd ma ried jara terremot iwaqqa 'l-pont, li bħalissa jġorr 112,000 vettura kuljum .

Biex tiġi evitata din il-problema, il-bennejja lokalizzaw ukoll shock absorbers f'kull tarf tal-pont biex jassorbu l-enerġija li ġejja mill-forzi tar-riħ jew sismiċi. Dawn l-umidifikaturi tal-vibrazzjoni ddisinjati apposta huma ċilindri ta 'dijametru ta' metru magħmula minn qalba taċ-ċomb mgħottija bil-gomma. Imqiegħda f'postijiet strateġiċi, jassorbu enerġija li inkella tista 'tikkawża l-kollass tal-pont.

Inżommuha f'forma tajba

Għerf konvenzjonali jissuġġerixxi li proġett infrastrutturali jsir ftit wara l-inawgurazzjoni tiegħu. Iżda biex iżżomm il-Golden Gate Bridge f'forma tiptop teħtieġ manutenzjoni stretta kontinwa. Għal 80 sena, ekwipaġġi ta ’manutenzjoni ddedikati serva l-pont, żebgħa mill-ġdid u sostituzzjoni tal-komponenti msadda jew miksura fejn meħtieġ.

Dan ix-xogħol għandu jsir fuq standards eżiġenti. Pereżempju, meta xi wieħed mill-eluf ta 'boltijiet li jgħaqqdu l-biċċiet varji kollha tal-pont jeħtieġu sostituzzjoni, mhux aktar minn tnejn jinħarġu simultanjament, biex iżommu l-pont sigur kontra rjiħat qawwija jew forzi ta' terremoti.

Hemm ukoll kwistjonijiet ta 'manutenzjoni strutturali. Minħabba l-mogħdija taż-żmien u l-varjabilità kontinwa tat-temperatura, il-kejbils u s-sospensjonijiet jittawwlu jew jiċċekknu, u jeħtieġu kontroll perjodiku u tensjoni mill-ġdid. Dan it-tip ta 'aġġustament jissejjaħ irfinar u huwa simili għal kif mużiċist iżomm strument bil-kordi li jdoqq l-aħjar.

X’jibdel kieku bnejniha llum?

Minħabba enormi spejjeż ta 'manutenzjoni , xi nies issuġġerew li l-Golden Gate Bridge jinbena mill-ġdid b'mod li jillimita l-kontijiet kontinwi ta 'manutenzjoni u operazzjoni. It-twarrib tal-fattibilità politika, kif inġiniera jistgħu jiddisinjaw il-pont kieku llum se jibnuh mill-bidu?

Maż-żmien, ir-riċerkaturi żviluppaw materjali eħfef. L-użu ta 'Polimeri Rinfurzati bil-Fibra (FRPs) minflok l-azzar jew il-konkrit huwa mod kif tnaqqas il-piż ta' struttura ta 'din il-kobor. Dan l-awto-piż huwa tipikament responsabbli għall-użu ta '70 sa 80 fil-mija tar-reżistenza tiegħu - dik hija t-tagħbija massima li tista' ġġorr qabel ma tfalli. Billi tnaqqasha, l-istruttura tal-pont tkun teħtieġ inqas saħħa, li tippermetti għażliet irħas u eħfef.

Pereżempju, id-disinjaturi bdew jużaw materjali Fiber Reinforced Composite (FRP) f'pontijiet bħall-Market Street Bridge fil-West Virginia. FRP juża reżina tal-plastik biex jgħaqqad flimkien ħġieġ jew fibri tal-karbonju, li jagħtu saħħa lill-materjal. Peress li huma erba 'darbiet eħfef mill-konkrit, l-FRPs huma ħames sa sitt darbiet aktar b'saħħithom.

Probabbilment l-ewwel mira ta 'disinjatur għal bidla f'sostitut Golden Gate Bridge tkun il-kompożizzjoni tal-cables. L-azzar li qed jintuża bħalissa huwa korrużiv, itqal b'erba 'darbiet minn materjali aktar ġodda u jista' jonqos f'ambjenti ħarxa ta 'umdità u temperatura - bħal dawk li jiltaqa' magħhom f'dan il-post. Il-kejbils tal-karbonju huma aktar inerti u diġà qed jintużaw madwar id-dinja.

F'pont imwaħħal bil-kejbil, il-kejbils jgħaqqdu direttament mill-gverta mat-torrijiet.Konversazzjoni

Dawn il-materjali eħfef mill-azzar jistgħu jintużaw ukoll f'elementi oħra tal-pont, bħat-triq tat-traffiku. L-użu ta 'gverta ta' vapur kompost tal-plastik jista 'jnaqqas il-piż tal-gverta tal-Golden Gate Bridge b'fattur ta' ħamsa. Dan jippermetti lill-inġiniera jiddisinjaw u jibnu pont imwaħħal bil-kejbil minflok pont sospiż. Il-vantaġġ hemm ikun l-abbiltà li jitneħħew is-suspenders; f'pont imwaħħal bil-kejbil il-forzi huma trasmessi direttament mill-gverta għat-torrijiet mill-kejbils. L-ewwel pont bil-kejbil tal-awtostrada bil-kejbils CFRP huwa l-Isvizzera Stork Bridge, miftuħ fl-1996.

Pont imwaħħal bil-kejbil jista 'jkollu medda itwal minn pont sospiż, u għalhekk l-istruttura tiegħu bejn l-irfid u x-xatt tista' tkun aktar sempliċi. Il-bini wkoll tat-torrijiet eqreb tax-xatt, fejn il-qiegħ tal-ilma huwa aktar baxx, jgħin biex tittaffa waħda mill-problemi ewlenin meta nbena l-Golden Gate Bridge l-ewwel darba: Huwa diffiċli ħafna u għali li taħdem fuq il-pedamenti tat-torri fl-ilma fond b’kurrenti qawwija.

Is-sistema ta 'damping tista' tiġi indirizzata wkoll b'disinn ġdid. L-umidifikaturi bbażati fuq il-qalba taċ-ċomb li ntużaw fil-kostruzzjoni tal-Golden Gate jistgħu jiġu sostitwiti minn teknoloġiji aktar ġodda li huma kapaċi jirreżistu aħjar il-forzi tar-riħ, tat-traffiku u tas-sismiċi. Dan it-titjib jiżgura li falliment bħal dak fuq il-Pont Tacoma Narrows - meta r-riħ nefaħ il-pont lejn il-ġenb, jitgħawweġ u ġġarraf - jiġi evitat.

Ma 'dak kollu li ntqal, il-Golden Gate Bridge għadu sejjer tajjeb. Anke ma 'għażliet oħra fattibbli u orħos, ħadd mhu qed jaħdem b'mod realistiku biex jissostitwixxi l-ikona Art Deco u x-xogħol ta' żebgħa oranġjo internazzjonali famuż fid-dinja. Il-Golden Gate Bridge huwa mmonitorjat mill-qrib biex jiġi żgurat li ma jaqbiżx il-limiti tal-istress tiegħu minħabba t-traffiku, ir-riħ u t-tagħbijiet sismiċi. Nistgħu nħarsu 'l quddiem għal mill-inqas 80 sena oħra ta' dan il-kapulavur tal-inġinerija.

Hota GangaRao huwa Professur tal - Inġinerija Ċivili u Ambjentali fi West Virginia University u Maria Martinez de Lahidalga de Lorenzo huwa Assistent tar - Riċerka Gradwat fi West Virginia University . Dan l-artikolu kien oriġinarjament ippubblikat fuq Il-Konversazzjoni . Aqra l- artikolu oriġinali .