Köprülerin çöküşleri çoğu zaman trajik, ancak mühendisler için aynı zamanda büyüleyici olaylardır. Çünkü genellikle çözülmesi gereken bulmacalar sunarlar ve sıklıkla tasarım, inşaat ve yönetimde büyük değişikliklere yol açarlar. Ancak sanılanın aksine köprülerin yıkılmasının arka planındaki tek neden rezonans değildir.
12 Nisan 1831’de 60. piyade bölüğünün yetmiş dört mensubu kışlalarına dönüyordu. Bunun için İngiltere, Salford yakınlarındaki Broughton Asma Köprüsü’nden geçmeleri gerekiyordu. 1826’da tamamlanan köprü, Avrupa’da inşa edilen ilk asma köprülerden biriydi.
Ancak bölük köprüyü geçerken köprü çöktü. Neyse ki suyun derinliği yarım metre kadar olduğundan küçük çaplı yaralanmalarla kazayı atlatmışlardı. Hikayeye göre, birliklerin senkronize yürüyüşü köprünün tam doğru frekansta titreşmesine neden olmuştu. Yani köprünün yıkılmasından sorumlu olan şey rezonans gibi gözüküyordu. Çözüm ise köprüden geçerken askerlerin senkronize değil rastgele yürümesi idi.
Angers Asma Köprüsü de Fransa’da 16 Nisan 1850’de çöktü. Bu esnada 500 kişilik birkaç taburdan oluşan bir müfreze kuvveti köprüden geçiyordu. Bu kaza ne yazık ilki kadar sorunsuz atlatılmadı ve 226 asker yaşamını yitirdi. Aslında askerler daha önceki emire uymuş ve yürüyüş düzenini bozmuşlardı.
Bir Köprü Rezonans Nedeni İle Gerçekten Yıkar m?
Sonrasında da 1940 yılında Tacoma Narrows Asma Köprüsü’nün çöküşü gerçekleşti. Tüm zamanların en ünlü köprü çöküşü için de rezonans suçlanacaktı. Oysa ki bir köprünün yıkılması çoğu zaman rezonans ile ilgili değildir.
Asıl neden çoğu zaman ucuz inşaat teknikleri ve tüm ilgili kuvvetleri hesaplama başarısızlığıdır. Üç olayın sonrasında yapılan incelemelerde köprülerin yıkılmasına neden olan şeyin yapısal hatalar olduğu anlaşılacaktı.
10 Haziran 2000’de Londra’daki Thames nehri üzerindeki yeni yaya köprüsü Millenium Bridge açılışına büyük bir ilgi vardı. Ancak kalabalıklar köprüyü doldurdukça, köprü ileri geri sallanmaya başladı. Polis köprüden geçişleri engellemeye çalışsa da bu sadece daha uzun kuyrukların olmasına neden olacaktı. Sonunda köprü tamamen kapatıldı ve 2 yıl daha açılmadı. Başlangıçta bir kez daha rezonans suçlansa da sonrasında gerçek neden anlaşılacaktı.
Titreşebilen tüm nesnelerin doğal bir salınım frekansı vardır. Bir cetvelin bir ucunu masa üzerine sabitler ve boşta kalan ucu aşağıya doğru bastırıp aniden serbest bırakırsanız, cetvel, malzemeye, boyutuna ve şekline bağlı olarak doğal frekans ile titreştirecektir.
Rezonans, titreşebilen bir nesneye harici bir salınım kuvveti uygulandığında meydana gelir. Ancak rezonans çok hassas bir kuvvettir. Bir frekansın, nesnenin doğal frekansıyla eşleşmesini sağlamak için çok özel şartlar gerekir. Kaynak son derece güçlü olmalı, kuvvet darbeleri çok kesin bir frekansta gönderilmelidir ve buna müdahale eden başka hiçbir frekans olmamalıdır.
Millenium Köprüsü Neden Sallanmıştı?
Mesela, Millenium köprüsünün salınım hareketi yapmasına neden olan şey yayaların attığı adımlar değildi. Aslında tam tersiydi. Millenium köprüsü tipik bir asma köprüden farklıydı. Destek kabloları yanlarda bulunuyordu. Köprü mühendislerinin hesaba katmadıkları şey insanların yanal salınıma da neden olabilecekleri idi.
Elbette bir kişinin bunun gibi bir köprünün üzerinde durum sağa sola sallanarak köprüyü yerinden oynatması mümkün değildir. Ama belli bir sayıda insan aynı hareketi senkronize yaparsa durum değişir. Köprü kapatıldıktan sonra mühendisler bu salınıma kaç kişinin neden olabileceğini araştırmaya koyuldular. Bunun için artan sayıda meslektaşlarını köprünün üzerinden geçirdiler.
Köprüden 50 kişi olduğunda ihmal edilebilir düzeyde hareket vardı. 100 kişide de bir sorun gözükmüyordu. Titreşimler 156 kişiye kadar neredeyse hiç artmamıştı. Ancak 10 kişi daha eklendiğinde yani 166 kişi köprüde yürüdüğünde, köprü açılış gününde olduğu gibi sallanmaya başladı.
Altımızda hareketli bir platform olduğu zaman, dengeyi sağlamak için bacaklarımızı istemsizce iki yana doğru açarız. Aynı eylemi çok kişi aynı anda yaptığı zaman da işler değişir. Yukarıdaki videoda da görebileceğiniz gibi aslında insanlar istemsizce bir noktadan itibaren bu hareketi yapmaya başlıyor.
Yani aslında sallanan köprü insanların adım atma biçimlerini değiştiriyordu. Bunun sonucunda insanlar köprüye daha fazla enerji aktardılar ve köprünün hareketini kötüleştirdiler. Sorun fark edildikten sonra köprünün bir çok yerine enerji sönümleyici damperler yerleştirildi ve güvenlik sağlandı.
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- Can A Contingent Of Marching Soldiers Collapse A Bridge; Yayınlanma tarihi: 22 Ocak 2022; Bağlantı: https://www.scienceabc.com/
- Science Busts The Biggest Myth Ever About Why Bridges Collapse. Yayınlanma tarihi: 10 Aralık 2021. kaynak site: Forbes. Bağlantı: Science Busts The Biggest Myth Ever About Why Bridges Collapse
Size Bir Mesajımız Var
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
