İnsanlığın bulunduğu her ortamda mühendisliğe rastlamak mümkündür. Kullandığımız ulaşım araçlarından, teknolojik aletlere, üzerinden geçtiğimiz köprülerden, içinde barındığımız binalara kadar çok ince hesaplanmış mühendislik hizmetleri bulunmaktadır. Hesaplamalarında ve uygulamalarında hata yapılması durumunda ise çok ciddi kazalara hatta can kayıplarına yol açmaktadır. Trafiğe açıldıktan dört ay sonra yıkılan Tacoma Narrows Köprüsü de tarihte ders niteliğinde bir hesaplama hatası olarak hafızalarda yer almaktadır.
Tacoma Narrows Köprüsü Tasarımı
Tacoma Narrows Köprüsü, Puget Sound’un Tacoma Narrows boğazını kapsayan bir köprüydü. Bu köprü, New Jersey ve New York City arasındaki George Washington Köprüsü ve Golden Gate Köprüsü’nün ardından o sırada dünyanın en uzun üçüncü asma köprüsüydü. Maliyeti 6,4 milyon dolar, uzunluğu 2253 metre, en uzun tek açıklığı 853 metre olan, malzeme olarak çelik ve betonun kullanıldığı bir asma köprüydü. Mühendis Leon Moisseiff, ince köprülerde son noktayı tasarlayan isimdi. Yol sadece 12 metreydi ve bu yüzden Moisseiff, dar köprüsünü yolun altında sağlam bir çelik kirişle güçlendirdi. Fakat açıldıktan kısa bir süre sonra Tacoma Narrows Köprüsü beklenmedik hareketler göstermeye başladı. Rüzgar, köprünün ileri geri sallanmasına neden olmakta ve aynı zamanda tabliye boyunca dalgalanan dalgalar göndermekteydi. Aslında köprünün rüzgarlı hava şartlarında dikey olarak hareket ettiği daha inşaat sırasında fark edildi. Hatta işçiler bu nedenle köprüye “Dörtnala Giden Gertie” anlamını taşıyan “Galloping Gertie” adını vermişlerdi.
Tacoma Narrows Köprüsü’nün Yıkılma Sebebi
İnşaatı Eylül 1938’de başladı. Köprü tabliyesi, yapıldığı andan itibaren rüzgarlı koşullarda dikey olarak hareket etmeye başladı. Bu hareket, çeşitli sönümleme önlemlerine rağmen, köprü halka açıldıktan sonra da devam etti. Bu sebepten ötürü köprünün ana açıklığı 7 Kasım 1940 sabahı saatte 64 kilometre hızlı rüzgarla çöktü. Tacoma Narrows Köprüsü’nün, öncelikle aeroelastik titreşim nedeniyle çöktüğü bilinmektedir. Sıradan köprü tasarımında, kafes kirişler dahil edilerek rüzgarın yapıdan geçmesine izin verilmektedir. Buna karşılık rüzgar, Tacoma Narrows Köprüsü’nde, yapının üstünde ve altında hareket etmek zorunda kaldı ve bu da akışın ayrılmasına yol açtı.
Tabliye parçalanana kadar kademeli olarak artan genliği artan alternatif bir bükülme hareketinde salındı. Bu, enine veya boyuna titreşim modundan farklı olarak sözde burulma titreşim modu olmaktadır. Bu modda yolun sol tarafı aşağı indiğinde, sağ taraf yükselmektedir. Bu burulma titreşimine aeroelastik titreşimleri neden olmaktadır. Bunun yanı sıra köprüdeki hemen hemen tüm halatlar sadece yük taşımaya yani çekme kuvvetine çalışmaktadır. Bununla birlikte basınç kuvvetine çalışacak halatların bulunmaması da bu yıkımı tetikledi.
Hata Sonrası Alınan Dersler
Yıllar sonra mühendisler, kirişlerin rüzgarı engellediğini ve köprünün bükülmesine neden olduğunu tespit etti. Köprü, sabit rüzgarı bir girdap hareketine dönüştürdü ve bu da köprünün daha da bükülmesine ve sonunda ikiye ayrılmasına neden oldu. Tacoma Narrows Köprüsü, 1950’de bir makasla güçlendirilmiş yeni bir köprü ile değiştirildi. Bu kez plan, rüzgarı engellemek yerine rüzgarın yeni köprüden esip geçebileceği şekilde tasarlandı. 1940 Narrows Köprüsü’nün başarısızlığının ve mevcut Narrows Köprüsü’nün başarısının öyküsü, büyük bir mühendislik destanı olmaktadır. Yapılan hata, mühendislerin asma köprüleri tasarlama şeklini sonsuza dek değiştirdi. Tacoma Narrows Köprüsü’nün başarısızlığı, bugün kullandığımız köprülerin daha güvenli olmasına önayak olmaktadır.
Kaynakça
- www.simscale.com
- www.matematiksel.org
