Tacoma Narrows Köprüsü

Tacoma Narrows Köprüsü: Galloping Gertie

Tarihçesi Türkiye'de pek bilinmez. 1940 yılında ABD’nin Tacoma şehrinde inşa edilmiş ve açılıştan dört ay sonra aynı yıl içinde göçmüştür. Göçme anı görüntüleri köprüye büyük bir ilgi ve ün kazandırmıştır.

Tamamlandığında dünyanın üçüncü büyük açıklıklı asma köprüsü idi. Ayaklar arası orta açıklık 853 m olmasına karşın genişliği sadece 11.9 m idi. Açılıştan kısa süre sonra, çok hafif Rüzgârda bile (6-9 Km/saat), sağa-sola ve yukarı-aşağı salınım yaptığı gözlenmişti. Bu nedenle halk köprüye “Galloping Gertie” adını takmıştı.

Köşeleri Yuvarlanmış Dikdörtgen Belirtme Çizgisi: Kenar açıklık 335 m

Köşeleri Yuvarlanmış Dikdörtgen Belirtme Çizgisi: Orta açıklık 853 m

Köşeleri Yuvarlanmış Dikdörtgen Belirtme Çizgisi: Dolu gövdeli I kesitli kiriş Yükseklik 2.44 m

Genişliği çok az, kiriş yüksekliği çok az, çok hafif ve çok esnek bir köprü idi, proje kusurları vardı:

a) Tabliye genişliği/açıklık oranı çok küçüktü: 11.9/853=1/72 (San Francisco-1936: 1/35, Golden Gate-1937: 1/47, Boğaziçi

köprüsü-1973: 28/1074=1/38).

b) 2.44 m yüksekliğindeki boyuna I kesitli kirişler dolu gövde levhalardan oluşturulmuştu. Rüzgâra direniyor, geçirmiyordu.

c) Boyuna kiriş yüksekliği/açıklık oranı çok küçüktü: 2.44/853=1/ 350 (1/90 civarı normal sayılır).

d) Burulma rijitliği çok düşüktü.

e) Kalıcı yükü çok azdı.

f ) Projede ön görülen hareketli yük olması gerekenin 1.5 katı daha azdı.

Göçme nedeni:

07 Kasım 1940, çok da kuvvetli esmeyen (yaklaşık 67 km/saat) rüzgârlı bir günde rezonansa gelerek yıkıldı. Projesine göre 140 km/saat rüzgara dayanıklı olmalıydı. Rüzgârın etkisiyle köprü önce 0.6 Hz frekansla 0.5 m yukarı-aşağı salınım yapmaya başladı. Ardından 0.2 Hz lik dönme (burulma) salınımı başladı. Salınım sırasında sol kenar sağ kenara nazaran 8.5 m yukarıda ve aşağıda yer alıyordu. Düzgün esen rüzgâr sonucunda giderek şiddetlenen salınımların frekansı köprünün öz frekansı ile çakıştı, köprü çöktü. Köprü çökme öncesi trafiğe kapatıldığından, köprü üzerindeki arabada bulunan bir köpek dışında, can kaybı olmadı.

Rezonans nedeniyle göçme teorisi tartışmalıdır. Son yıllarda yapılan çalışmalar 0.2 Hz lik salınımın köprüyü rezonansa sokamayacağı yönündedir. Farklı göçme teorileri için bakınız:

BILLAH, K., Y., SCANLAN, R., Resonance, Tacoma Narrows bridge failure, Princeton University, 1991, http://www.ketchum.org/ajp1.html

KOUGHAN, J., The Collapse of the Tacoma Narrows BridgeThe University of Texas at Austin, 1996,

IRVINE, T., THE TACOMA NARROWS BRIDGE FAILURE, 1999, http://www.vibrationdata.com/Tacoma.htm

PETERSON, I., Rock-and-Roll Bridge, 1999, http://www.maa.org/mathland/mathtrek_2_1_99.html

WANG, R., COMPETING THEORIES REGARDING THE COLLAPSE OF THE TACOMA NARROWS BRIDGE, University of California, Berkeley, 2001.

Çökme anı sessiz kamera ile filme alınmıştı. Bu görüntüler köprüye büyük bir ün kazandırdı. Hemen tüm dünyada, fizik ve dinamik derslerinde, video görüntüler ders aracı olarak kullanılmaktadır.

Köprünün çöküşü Mühendislik camiasını şok etti. Aerodinamik araştırılmalara başlandı. Bu felaket köprü inşaatında rüzgâr tüneli testinin standartlaşmasına neden oldu.

Yeni Köprü: Sturdy Gertie

Galloping Gertie nin temelleri üzerine 1950 yılında yeni köprü inşa edildi. Yeni köprünün 10 m yüksekliğindeki taşıyıcı kirişi rüzgârı geçirecek kafes elemanlardan oluşturulmuştur. Tabliye genişliği 18.3 m, kiriş yüksekliği/açıklık oranı=1/85, genişlik/açıklık oranı=1/47 dir. Ona da hemen bir isim takıldı: Sturdy Gertie.

1940 ve 1950 köprülerinin karşılaştırmalı teknik bilgileri için: http://www.nwrain.net/~newtsuit/recoveries/narrows/comp.htm

Köprünün çöküşüne ait video görüntüleri izleyebilirsiniz.

Resimler:

http://www.bernd-nebel.de/bruecken/4_desaster/tacoma/tacoma.html

http://www.civeng.carleton.ca/Exhibits/Tacoma_Narrows/DSmith/fig12.gif

sitelerinden alınmışlardır.

Proje Mühendisi

Leon S. MOISSEIFF.

Manhattan (1909) ve Golden Gate (1937) köprüleri de ona aittir. Galden Gate ile kazandığı ünü Tacoma ile yitirdi. 1943 de öldü.

1 Temmuz 1940: Açılış töreni

7 Kasım 1940, saat 10:00: Rüzgâr etkisiyle salınım başlıyor.

Saat10:40: İlk hasar anı. Kopan tabliye betonu parçaları suya düşüyor (beyaz bölge)

Orta açıklık burulma hareketi

Saat 11:00: Orta açıklık burulma hareketi. Sol kenar ile sağ kenar kot farkı 8.5 m. Düşey duran köprü ayağı ile köprü üzerindeki lamba direkleri arasındaki açıya dikkat ediniz. Burulmanın ne denli büyük olduğunu gösteriyor.

Saat 11:02: Orta açıklığın çöküş anı. Orta açıklığın 183 m lik bir bölgesi koparak suya düşüyor. Tabliyenin buruştuğuna, sol ve sağdaki taşıyıcı kirişlerin burkulduğuna dikkat ediniz.