80 yıl önce 7 Kasım 1940’ta Tacoma Narrows Köprüsü bir anda çöktü. Köprünün çöküşü o zamandan beri, mühendislik ve fizik öğrencilerinin ders kitaplarında, belli konularda örnek alınması gereken bir olay olarak yer almaktadır. Tacoma Narrows Köprüsü Washington sınırları içerisindeki Tacoma kenti ile Kitsap Yarımadası’nı birbirine bağlamak üzere inşa edilmiş ikiz köprülerin ilkiydi. Bu köprü aynı zamanda, beton bloklara sabitlenmiş karbon çelikten yapılmış kirişlerle inşa edilen ilk köprü olma özelliğini taşıyordu. O zamanlar, San Francisco ile Marin County’yi birbirine bağlayan Golden Gate Köprüsü ve New York ile New Jersey’i birbirine bağlayan George Washington Köprüsü’nün arkasında, dünyanın üçüncü en uzun asma köprüsüydü. Ne var ki, açıldıktan dört ay sonra, 7 Kasım 1940’ta serin sulara gömüldü…
Bu köprünün yapımı için Golden Gate Köprüsü’nün baş mühendisi Joseph B.Strauss ve Michigan eyaletinin Yukarı ve Aşağı Yarımadalarını birbirine bağlayan Mackinac Köprüsü’nü tasarlayan David B.Steinman da dahil olmak üzere birçok önemli köprü tasarımcısına danışıldı. Ancak sonunda Clark Eldridge adlı yerel bir mühendis bu köprünün yapımı için seçildi. Eldridge, geleneksel bir asma köprü tasarımı önerdi.
Ancak bu esnada iki köprü mühendisi, Leon Moisseiff ve Frederick Lienhard, ana kabloların sertliğinin, asılı bir yapıyı yanal olarak iterek statik rüzgar basıncının % 50’sini nasıl emeceğini açıklayan bir makale yayınlamışlardı. Moisseiff, Eldridge’in tasarladığı 7,6 metre derinliğindeki kafes kirişler yerine, köprünün 2,4 metre derinliğinde plaka kirişlerle güçlendirilmesini önerdi. İnşaat maliyetlerini önemli ölçüde azaltacak olan bu seçenek onaylandı ve köprünün inşası için 6 milyon dolar (bugün 109 milyon dolara eşdeğer) tahsis edildi.
Tacoma Narrows Köprüsü Nasıl İnşa Edildi?
İki şeritli köprünün inşaatına Eylül 1938’de başlandı. Sadece 12 metre genişliğindeki köprünün ayaklar arasındaki orta açıklığı 853 metre olacak biçiminde tasarlanmıştı. Köprünün toplam uzunluğu da 1810 metre olacaktı. Tacoma Narrows Köprüsü, 1 Temmuz 1940’ta trafiğe açıldı ve sürücüler, köprünün dikey olarak salınım yaptığını hemen fark ettiler. Yetkililer bu duruma çeşitli teknikler ile çözüm bulmaya çalışsalar da hiçbiri işe yaramadı. Sonunda sorunu analiz etmesi için Washington Üniversitesi’nden bir mühendislik profesörü işin içine karıştı. O ve öğrencileri, köprünün 1: 200 ölçekli bir modeli üzerinde yaptıkları çalışmalar sonucunda kararlarını 2 Kasım 1940’ta sundular. Ancak önerileri uygulanamayacaktı çünkü beş gün sonra, 7 Kasım 1940’ta Tacoma Narrows Köprüsü çöktü.
Köprünün Çöküş Zamanı
Şans eseri, o Perşembe sabahı saat 11: 00’de, köprüde çok az insan vardı. Köprüdeki birkaç kişiden biri olan Leonard Coatsworth, Tacoma News gazetesinin editörüydü neyse ki kendisi arabasını bırakıp kaçarak köprüden kurtulmayı başardı. Bu kazada ölen tek kişi arabada olan bir köpekti.
Peki köprüde yapılan hata neydi?
Köprünün yapımında az çelik kullanıldığından dolayı gerçekten ucuza mal edildiğini düşünebilirsiniz. Ancak sorun bu değildi. Eğer inşa ettiğiniz yapı rüzgarın etkisiyle sallanıyorsa ne kadar sağlam yaptığınızın bir önemi yoktur. Bu etkiyi azaltmak için rüzgar delikleri koymanız gerekir. Maalesef Tacoma Narrows köprüsünde rüzgar deliği bulunmuyordu. Çöküşle ilgili daha sonra yapılan bir araştırma, köprünün çökmesine neden olan şeyin rüzgarın etkisiyle ortaya çıkan bir bükülme hareketi olduğunu belirledi. Burulma titreşimi olarak adlandırılan bu durum, yolun bir tarafının yukarı çıkmasına ve diğer tarafın aşağı inmesine neden olmuştu.
Bu felaket, köprü inşaatlarında rüzgar tüneli testlerinin bir standart haline gelmesini sağladı. Aerodinamik alanındaki araştırmalar hızlandı ve günümüz köprü mühendisliğinde kullanılan güvenli ve gelişmiş süspansiyon sistemlerinin ve titreşim hesaplamalarının temellerinin atılmasına yardımcı oldu. Bugün, dünyanın her yerinde, Barney Elliott’un filmi mühendislik, mimarlık ve fizik öğrencilerine, doğanın gücüne saygı duyulması gerektiğine hatırlatan, uyarıcı bir hikaye olarak gösteriliyor.
Başka yazılarımıza da göz atmak isterseniz…
Kaynak: A Cautionary Tale – The Tacoma Narrows Bridge Collapse; https://interestingengineering.com
Matematiksel