Sheffield Üniversitesi, matematiksel modellemeyi kullanarak şu anda mümkün olandan çok daha uzun köprüler inşa etmek için yeni köprü formları belirledi.
Şu anda, Japonya’nın Akashi Kaikyō Köprüsü’nün köprü açıklığı (kuleler arasındaki asma yol mesafesi olarak ölçülen) 2 km’ ye yakındır. Bu uzun köprüler, normalde ana kablodan dikey olarak asılı kablolar kullanarak güverteyi bağlayan asma köprülerdir ancak doğrudan kulelerden asılmış kablolar kullanılarak güverteyi bağlayan köprülerde giderek daha popüler hale gelmektedir.
Köprü ne kadar uzun olursa, köprünün kendi ağırlığını desteklemek için yapının oranı da o denli büyük olmalıdır. Bu durum, açıklıktaki bir artışın daha fazla destekleyici çelik gerektirdiğinden köprünün ağırlığını artıracaktır ve sonuç olarak köprü açıklığını sınırladığı bir kısır döngüye yol açacaktır
Araştırmayı yürüten Sheffield Üniversitesi İnşaat Mühendisi Profesör Matthew Gilbert, “Yüzyıllardır her yerde olan asma köprüler ek iyileştirmelerle daha uzun açıklıklar oluşturabilsek de aslında kullanımının en iyi biçim olup olmadığını görmek için araştırmayı hiç bırakmadık. Araştırmamız, daha yapısal olarak etkili biçimlerin var olduğunu gösteriyor ki, bu da gelecekte önemli ölçüde daha uzun köprü açıklıklarına kapı açabilir.” dedi.
Gilbert ve meslektaşları 19. yüzyılda geliştirilen matematiksel teoriyi (ağır yüklerin yerleştirilmesiyle birlikte bir kablonun en iyi şeklini bulmak) modern bir optimizasyon modeline dahil ettiler. Böylece köprü uzunluğu için mümkün olan minimum malzeme miktarını kullanarak tamamen yeni köprü yapılarını belirlemelerine izin verdi.
Jant tellerine benzeyen bir köprünün bir bölümü de dahil olmak üzere tasarımın parçaları inanılmazdı. Gilbert ve meslektaşları önerilen yapıları inşa edilebilir olanlarla sınırlamak için çok sayıda “telin” yerine kulelerin içinde daha az sayıda tel yerleştirildi. Bu yeni formlar yük yollarını kısa tutuyor ve çekme-sıkıştırma elemanları arasında keskin köşelerden kaçınarak, güverteden gelen ağır kuvvetlerin köprü yapısı boyunca daha verimli bir şekilde iletilmesini sağlıyor.
Yeni köprü biçimleri, geleneksel köprü tasarımları kullanılarak gerekenden daha az malzeme ile 5 kilometre (örneğin Gibraltar Boğazı’nı geçmek gibi) köprü açıklığına izin verebilir.
Çalışmanın ortaklarından ve COWI( Uluslararası Yapı Danışmanlık Grubu) de yönetici olan Ian Firth “Bu, süper uzun asma köprülerin tasarımında daha fazla malzeme verimliliği arayışında olanlar için ilginç bir gelişme. Özellikle etkili ve ekonomik inşaat yöntemlerini tasarlarken çok daha fazla çalışmamız gerekiyor ama belki de bir gün, bazı geniş haliçlerde veya deniz geçişi üzerinde şekillenen bu yeni köprü yapılarını göreceğiz.” dedi.
Ancak araştırmacılar, bu yeni köprü yapılarının, trafik ve rüzgâr gücü gibi modellerinde diğer güçler de dikkate alınana kadar inşa edilemeyeceğine dikkat çekti.
Çeviri: Bahadır Furkan SÖNMEZ , Matematik Öğretmeni
Kaynak:
Matematiksel