vartijoiden ratsuväen kavioiden alla
Fontankajoen ylittävä egyptiläinen silta Pietarissa romahti.
Kuvittele, että seisot heiluvalla puisella sälesillalla. On selvää, että jos aloitat heilumisen ajoissa sillan heilumisen kanssa, silta alkaa heilua vielä enemmän.
Todelliset modernit sillat myös itse asiassa värisevät paljaalla silmällä huomaamattomasti. Arkkitehdit tietävät, että resonanssiilmiö (eli luonnollisen taajuuden yhteensopivuus ulkoisen vaikutuksen taajuuden kanssa) voi johtaa katastrofaalisiin seurauksiin.
Egyptiläinen ketjusilta Fontankan yli
Joten 2. helmikuuta 1905 Egyptin silta Pietarissa romahti, kun hevoslentue kulki sen yli. Tapahtuman syynä uskotaan johtuneen siitä, että ratsastajat hyppiessään hevosillaan joutuivat resonanssiin sillan omien värähtelyjen kanssa.
Koulun fysiikan tunneilla, kun tutkitaan resonanssiilmiötä, he antavat usein esimerkin tästä tuhosta, kun hevosvartiosykmentin laivue kulki "askeleen" sillan yli yhteen suuntaan ja 11 rekeä kuljettajien kanssa vastakkaiseen suuntaan .
Tyypillisesti sotilasryhmä ottaa 120 askelta minuutissa, ja tämä taajuus (2 Hz) osui yhteen rakenteen luonnollisen taajuuden kanssa. Jokaisella askeleella jänteen värähtelyalue kasvoi, ja lopulta silta ei kestänyt sitä. Silta resonoi ja romahti. Se oli yksi kaupungin viidestä riippusillasta.
Sillan koko kansi kaiteiden ja kiinnikkeiden kanssa rikkoi ketjut ja mursi osan valurautatuesta, mursi jään läpi ja päätyi joen pohjaan.
Onneksi henkilövahinkoja ei sattunut ja kaikki pääsivät maihin. Virallisten tietojen mukaan vakavia vammoja ei sattunut.
Myöhemmin armeijaa kiellettiin kävellä siltojen yli. Siellä oli jopa erityinen komento: "Astu satunnaisesti!"
Egyptiläinen silta Fontanka-joen yli. Silta sai nimensä ainutlaatuisesta suunnittelustaan.
Tällä hetkellä ensimmäisestä sillasta on jäljellä vain sfinksit. Nyt tämä silta ei ole ketju eikä ripustus.
Ja vuonna 1940 Tacoma-silta Yhdysvalloissa romahti resonanssivärähtelyjen takia. Kuvassa näkyy kuinka se "kierrettiin".
Tacoma Narrows Bridge (Tacoma Bridge) kuuluu riippusiltarakenteiden luokkaan. Sijaitsee Washingtonin osavaltiossa, Yhdysvalloissa. Se lasketaan Tacoma Narrowsin läpi, joka puolestaan on osa Puget South Soundia.
Luomisen historia
Alun perin se rakennettiin Venäjältä kotoisin olevan Leon-Solomon Moiseevin suunnittelun mukaan. Hänet tunnetaan suunnitteluinsinöörinä, sillanrakentajana ja aktiivisena julkisuuden osallistujana. Tacoma-silta avattiin liikenteelle heinäkuussa 1940. Rakentajat havaitsivat jo rakentamisen aikana sillan tienpinnan tärinää ja heilumista tuulen voimistuessa. Tämä johtui riittämättömän korkeasta jäykistyspalkista. Arkielämässä siltaa alettiin kutsua "Galloping Gertie".
Sillan ominaisuudet
Kun Tacoma-silta rakennettiin, se oli merkittävä rakennelma. Se oli riippuva (kaapelijalkainen) kolmivälinen rakenne. Sen kokonaispituus oli 1810 metriä. Ja keskiriippuvan jännevälin pituus on 854 metriä. Silta oli noin 12 metriä leveä. Päätukikaapeleiden halkaisija oli 438 millimetriä. Jäykistyspalkki saavutti 2,44 metrin korkeuden, mikä myöhemmin todettiin virheeksi. Siltarakennetta tukivat betonikannattimilla (bullilla) seisovat teräspylväät.
Crash
7. marraskuuta 1940, kun toimintajakso oli vain neljä kuukautta, Tacoma-silta tuhoutui. Tänä päivänä tuulen nopeus oli 65 km/h. Koska liikennettä sillalla oli sinä päivänä vähän, tämä mahdollisti uhrien välttämisen.
Itse dynamiikan tuhoaminen tallennettiin elokuvalle. Tämä mahdollisti tämän prosessin huolellisen tutkimisen ja tutkimisen. Uutissarjat ja valokuvat Tacoma Narrows Bridgestä sen tuhoutumisprosessissa ovat todella vaikuttavia.
Elokuvaa käytettiin kansainvälisesti arvostetun dokumentin The Tacoma Narrows Bridge Collapse luomiseen.
Tuhojen syyt
Tutkimustulosten ja dokumentaaristen materiaalien tutkimisen perusteella todettiin, että pääasiallinen onnettomuuteen johtanut tekijä oli voimakkaiden tuulien aiheuttamat äärimmäiset dynaamiset vääntövärähtelyt. Todettiin, että Tacoma Bridge -hanke on laskettu ja suunniteltu ottamalla huomioon vain tilastolliset ja tuulikuormat. Aerodynaamisten tekijöiden mahdollista vaikutusta sen suunnitteluun ei kuitenkaan ole tutkittu.
Sillan kannen tärinä syntyi, koska se alkoi voimistua kaapeleiden pystysuuntaisen värähtelyn vuoksi. Vaijerin heikkeneminen sillan toisella puolella ja jännitys toisella puolella aiheuttivat vääntöilmiöitä, jotka johtivat pylväiden kallistumiseen ja sen seurauksena keskijännevälin ripusteiden katkeamiseen. Silta osoittautui rakenteellisesti liian joustavaksi, sillä se ei juurikaan kestänyt dynaamisia voimia.
Kuvauksissa tallennettiin, että silta alkoi heilua, kun tuulen nopeus oli noin 19 metriä sekunnissa. Vaikka hankkeessa sen tuulenkesto laskettiin 50 metriin sekunnissa.
johtopäätöksiä
Tacoma-sillan tuhoutuminen pakotti siltojen suunnittelijat (ja muut) aloittamaan tutkimuksen aerodynamiikan, rakenteiden ja rakenteiden aerodynaamisen stabiiliuden alalla. Tämä on johtanut muutokseen ajattelussa pitkäjänteisten siltojen suunnittelussa.
Teoriassa syyksi alettiin nimetä pakotetun mekaanisen resonanssin ilmiö. Käytännössä uskotaan kuitenkin, että ns. aeroelastinen lepatus (vääntövärähtely), joka johtuu riittämättömistä tuulikuormituslaskelmista suunnitteluvaiheessa.
Uusi silta
Sormineen rakenteen purkaminen aloitettiin välittömästi onnettomuuden jälkeen. Pylonit ja sivujännevälit purettiin. Tämä prosessi kesti vuoteen 1943, jolloin aloitettiin uuden sillan rakentaminen. Käytettiin pylväiden jalkoja, ankkuritukea ja joitain muita vanhan rakenteen osia. Uudelleen perustettu silta otettiin käyttöön lokakuussa 1950. Tuolloin siitä tuli maailman kolmas riippusilta (sen 1822 metrin pituuden perusteella).
Aerodynaamisten kuormien siirtämiseksi ja vähentämiseksi sen elementteihin lisättiin avoimet ristikot. Lisäjäykisteet asennettu. Se on varustettu liikuntasaumoilla ja tärinänvaimennusjärjestelmillä. Silta voisi kuljettaa jopa 60 tuhatta autoa päivässä.
Vuonna 2007 rakennettiin toinen silta nykyisen sillan rinnalle. Rakentamisen tarkoituksena on lisätä valtatien kapasiteettia. Sen pituus on 1645,9 metriä ja leveys 853,4 metriä. Pylväiden korkeus on 155,4 metriä.
Tämän vuoden 14. elokuuta tiesilta romahti Genovan viimeisimpien tietojen mukaan, katastrofin uhriksi joutui 42 ihmistä. Samaan aikaan, kun insinöörit ja tutkijat tutkivat, miksi ja miten tämä tapahtui, Around the World päätti muistaa ja luetella tärkeimmät mahdolliset siltojen romahtamisen syyt ja merkittäviä esimerkkejä tällaisista romahduksista menneisyydestä.
Ihmiskunta alkoi rakentaa siltoja yli kolme tuhatta vuotta sitten, minkä ansiosta silta voi vaatia itselleen kunnianimen. Lisäksi monet tuhansia vuosia sitten rakentamat sillat - erityisesti roomalaisten, jotka saavuttivat hämmästyttäviä korkeuksia sillanrakennusalalla - ovat edelleen pystyssä ja jopa suorittavat tehtävänsä.
Mutta kuten mikä tahansa tekninen rakennelma, silta voi romahtaa, mikä on usein tapahtunut viimeisen kolmen tuhannen vuoden aikana. Ja on myös hyvä, jos se on juuri rakennusvaiheessa. On pahempaa, jos tämä tapahtuu työn valmistumisen jälkeen.
Miksi siltoja tuhotaan? Usein syitä voi olla useita samaan aikaan, ja ne menestyksekkäästi toisiaan täydentäen johtavat katastrofiin. Esimerkiksi insinööri teki laskelmat väärin, rakentajat säästelivät materiaaleja tai rikkoivat rakennustekniikkaa, sitten siltaa ei käytetty kunnolla ja lopulta se romahti, kun liian raskaasti kuormattu juna tai suuri määrä autoja tai ihmisiä kulki läpi. huonolla säällä. Kuitenkin useimmissa tapauksissa yksi syistä toimii pääasiallisena.
Suunnittelu- ja toimintavirheet sekä liiallinen kuluminen
Ehkä suunnitteluvirheitä voidaan kutsua ensisijaiseksi syyksi kaikkien teknisten rakenteiden - kellotornien, linnoituksen muurien tai siltojen - tuhoutumiseen. Lisäksi ongelma voi ilmetä välittömästi tai tietyissä olosuhteissa rakentamisen valmistumisen jälkeen. Näin tapahtui esimerkiksi rautatiesillan kanssa Firth of Tayn yli Skotlannissa vuonna 1879. Projektin laatija ja hänen puolestaan ritariksi lyöty insinööri Thomas Bautsch ei ottanut hanketta luodessaan huomioon tuulikuormaa ja suunnitteli sillan ristikkotukia liian ohuiksi. Tähän lisätään materiaalien ja työn huono laatu. Tämän seurauksena ankaran myrskyn aikana (10/12 Beaufortin asteikolla) illalla 28. joulukuuta 1879 (kaksi vuotta rakentamisen valmistumisen jälkeen) 75 ihmisen juna ajoi sillalle ja löysi pian itsensä vesi: maailman pisimmän sillan jännevälit (noin 3000 metriä) putosivat jokeen vaunujen ja veturin mukana.
Tältä silta näytti muutama viikko romahduksen jälkeen. Nykyään sen rakenteet on purettu, mutta tukien jäänteet ovat edelleen näkyvissä
Mutta Tacoma Narrowsin ylittävän riippusillan käyttäjät Tacoman kaupungin Washingtonin osavaltiossa (USA) ja Kitsupin niemimaan välillä olivat onnellisempia. Tämän pitkän ja varsin tyylikkään rakenteen ongelmat tulivat tunnetuksi jo rakennusvaiheessa: siltaa pystyttävät työntekijät huomasivat, että kun salmessa nousi sivutuuli, tienpinta alkoi täristä ja taipua. Tätä varten he jopa antoivat sillalle lempinimen "Galloping Gertie" (Gallping Gertie). Tämä ei kuitenkaan estänyt rakentamisen valmistumista ja sillan vihkimistä käyttöön 1.7.1940. Lisäksi vaikka tienpinnan värähtely tuulessa oli havaittavissa paljaalla silmällä ja alkoi välittömästi aiheuttaa huolta insinöörien, viranomaistarkastajien ja kuljettajien keskuudessa, siltaa pidettiin täysin turvallisena. Samanaikaisesti sen toiminnan kanssa kehitettiin ratkaisuja ongelmaan. Mikä oli ongelma? Tosiasia on, että rakentamisen aikana käytettiin tuolloin kehittyneitä kiinteitä hiiliteräspalkkeja, joiden päälle tienpinta laitettiin. Jos käytettäisiin tavanomaisempia läpimeneviä palkkeja, sillan yli puhaltava tuuli kulkisi niiden läpi ja kiinteät palkit ohjaisivat ilmavirtoja ylä- ja alapuolella ja saisivat siten tien liikkeelle. Puutteen korjaamiseen tähtääviä hankkeita ei ehditty edes harkita täysin: 7. marraskuuta samana vuonna 1940 tuuli salmessa nousi voimakkaaksi, mutta ei katastrofaaliseksi, 18 m/s (noin 64 km/h; 8 pistettä Beaufortin asteikolla), ja lopussa oleva silta ei kestänyt sitä lopussa: kaapelit repeytyivät ja tienpinta yhdessä ihmeen kaupalla paenneen kuljettajan auton kanssa putosivat salmeen; Yksi koira kuoli, kun se juoksi vahingossa sillalle. Ja saimme ainutlaatuista materiaalia - ne on ottanut paikallinen asukas, joka sattui olemaan sillalla sinä päivänä kameran kanssa.
ResonanssiYksi tunnetuimmista siltojen tuhoutumisen syistä, vaikkakaan ei yleisin, on resonanssi, eli ilmiö, jossa järjestelmän (tässä tapauksessa sillan rakenteen) värähtelyjen amplitudi kasvaa jyrkästi säännöllisen ulkoisen vaikutuksen alaisena. vaikutus. Koulussa tätä ilmiötä selitetään jopa fysiikan tunneilla ja mainitaan esimerkkinä tarina siitä, kuinka askeleen kävelevä sotilasjoukko voi aiheuttaa sillan romahtamisen. Itse asiassa kaksi syytä yhtyvät tähän: suunnitteluvirheet ja virheellinen toiminta; Joskus mukana voi olla myös huono sää. Juuri näin tapahtui yllä mainitun Tacoma Narrows Bridgen kanssa. Resonanssia mainitaan usein syynä egyptiläisen ketjusillan romahtamiseen Pietarissa 2. helmikuuta 1905, kun Henkivartijan ratsuväen kranadierirykmentti seurasi, vaikka tapahtuman syitä tutkinut komissio osoitti, että laatu oli heikko. ketjun raudasta oli syyllinen Valitettavasti kaikki tämänkaltaiset katastrofit eivät tapahdu ilman ihmishenkien menetyksiä. Kuolonuhrien ennätys oli Maine-joen ylittävän riippusillan resonanssin aiheuttama tuho Angersin kaupungissa Keski-Ranskassa 16. huhtikuuta 1850, kun yli 200 sotilasta kuoli kävellessään sillan yli ukkosmyrskyssä ja voimakkaat tuulet. Ja yksi ensimmäisistä kirjatuista tämänkaltaisista tapauksista oli Broughton Bridgen romahtaminen Englannissa lähellä Manchesteria 19 vuotta aiemmin. Sitten kukaan ei kuollut, vaikka kaksi tusinaa 74 sotilasta loukkaantui pudotessaan veteen, ja armeijaan ilmestyi joukkue seota askelissa("mennä pois askeleesta"), käytetään ylitettäessä siltoja, erityisesti riippusiltoja, jotka ovat herkempiä resonanssille. Angersin sotilaat muuten suorittivat tällaisen käskyn, mutta tämä ei pelastanut heitä ongelmista. |
Sallitun kuormituksen ylittäminen
Tarkkaan ottaen sallitun kuorman ylittäminen on myös käyttösääntöjen rikkomista, vaikka se ei pääsääntöisesti johdu tällaisten sääntöjen laiminlyönnistä ja terveen järjen motiiveista, kuten ennenaikaisesta korjauksesta tai määräysten vastaisesta korjauksesta (joka tuhosi 710 metrin silta joen yli vuonna 2011 Mahakam Borneon saaren Indonesian osassa), mutta sattumalta. Juuri näin voimme arvioida esimerkiksi sitä, mitä tapahtui klo 17.00 paikallista aikaa perjantaina 15. joulukuuta 1967 Hopeasillan kanssa. (Hopea silta) Ohio-joen yli, joka yhdistää Ohion ja Länsi-Virginian osavaltiot. Vuonna 1928 rakennettu silta oli osa moottoritietä Yhdysvaltain tie 35 ja nautti suuresta suosiosta, mikä näkyi siinä, että sen läpi kulki säännöllisesti tiheä liikennevirta. Juhannusta edeltävinä viikkoina liikenne lisääntyi tavallista enemmän, ja tragedia tapahtui perjantai-iltana kymmenen päivää ennen joulua. Silta romahti yhden tienpinnan kaapeleihin kiinnittävän ripustustangon tuhoutuessa ja sen takana alkoivat romahtaa muut siltarakenteet - koko tuhoaminen kesti noin minuutin. Seurauksena 46 ihmistä kuoli.
Tarkimmillaan Dixonin, Illinoisin osavaltion sillan romahduksessa kuolleiden luettelo sisältää 46 nimeä, joista 37 oli naisia, eli 80 prosenttia. Lisäksi 19 kuolleista oli alle 21-vuotiaita. Syynä tähän epäsuhtaiseen on se, että naiset ja lapset saivat mennä eteenpäin, jotta he näkivät paremmin kasteseremonian joen vesissä - juuri sillä puolella kävelytiellä, jonne suurin massa oli keskittynyt. Raskaat mekot, ylhäältä putoavat ihmiset ja surkean sillan rakenteet viimeistelivät työn.
Toinen esimerkki on myös Amerikasta - Dixonin kaupungista Illinoisista. Toukokuun alku 1874 oli lämmin ja aurinkoinen, joten paikallisen baptistiseurakunnan pastori päätti järjestää kasteseremonian Rock Riverin vesissä kuudelle uudelle yhteisön jäsenelle kuukauden ensimmäisenä sunnuntaina, 4. päivänä. Kätevä sijainti oli lähellä siltaa, ja tällaiset seremoniat herättivät yleensä kaupunkilaisten huomion (vuonna 1874 hieman yli 4000 asukkaan maakuntakaupungissa oli vähän vaihtoehtoisia viihdevaihtoehtoja). Silta rakennettiin viisi vuotta aikaisemmin, ja sillä oli suosittu, niinä vuosina uusi ristikkorakenne, joka mahdollisti pitkien risteysten kokoamisen lyhyistä metalliosista ja siten vähemmän rahaa ja siltojen rakentamista vaikeapääsyisille alueille.
Sunnuntaiaamuna sillalle kerääntyi 150-200 henkilöä, jotka kaikki olivat sunnuntaipukeutuneita, ja suurin määrä ihmisiä keskittyi sillan toiseen päähän ja yhden jännevälin sisällä. Pastori piti teatraalisen tauon ennen kuin upotti kastetun joen veteen. Yhtäkkiä seuranneessa hiljaisuudessa kuului kova nariseva ääni, ja sillan jänne alkoi pudota siihen kokoontuneiden ihmisten (miehet, naiset raskaissa mekoissa, joissa krinoliinit ja alushameet, lapset, pienet mukaan lukien) kanssa, jotka lensivät vettä yli viiden metrin korkeudelta. Noin 50 ihmistä kuoli. Virallisesti tapahtuman syytä kutsuttiin sillan suunnitteluksi, mutta tragediaa ei olisi tapahtunut, jos se ei olisi ollut ylikuormitettu ja epätasainen.
Sodankäynti ja terrorismi
Kaikissa yllä kuvatuissa tapauksissa sillat tuhoutuivat ihmisten tahattomien toimien vuoksi. Mutta näin ei aina tapahdu, ihmiset tuhoavat muiden rakentamia risteyksiä. Useimmiten ihmiskunnan historiassa näin on tapahtunut sotien aikana, ja eniten siltoja tuhottiin 1900-luvulla toisen maailmansodan aikana ilmaiskuilla tai pommituksella - joko joukkojen etenemisen pysäyttämiseksi tai vihollisen taloudellisen toiminnan häiritsemiseksi. Siten Kölnin keskustassa vuosina 1907–1911 rakennettu Hohenzollernin silta mahdollisti maantie-, rautatie- ja jalankulkuliikenteen Reinin yli ja sitä pidettiin siksi kolmannen valtakunnan infrastruktuurin tärkeimpänä elementtinä - sodan aikana se oli vilkkain rautatiesilta Saksassa. Ei ole yllättävää, että liittolaiset ovat vuodesta 1942 lähtien yrittäneet tuhota sitä ilmahyökkäysten avulla. He eivät kuitenkaan koskaan kyenneet poistamaan sitä kokonaan ilmasta - silta putosi Reinin vesiin vasta 6. maaliskuuta 1945, kun amerikkalaiset sapöörit räjäyttivät sen.
Hohenzollernin silta tuhoutui kaksi kuukautta ennen sodan loppua (kuvassa keskellä) alettiin palauttaa pian Saksan vihollisuuksien päättymisen jälkeen. Ja vuonna 1948 sitä pitkin käynnistettiin jo rautatieliikenne. Autolinja laitettiin toiselle reitille, ja raitojen vasemmalla ja oikealla puolella on nyt kävely- ja pyöräteitä, joista avautuu upeat näkymät kaupunkiin yleensä ja erityisesti Kölnin tuomiokirkolle.
Siltojen tuhoaminen jatkui kuitenkin myös toisen maailmansodan päätyttyä ilmapommituksissa ja räjähdyksissä – tämä kohtalo koki esimerkiksi Serbian Novi Sadin kaupungissa vuonna 1999 Naton armeijan aikana erittäin kauniille köysirataiselle Vapaudensillalle. operaatio Jugoslaviaa vastaan (silta kuitenkin kunnostettiin vuonna 2005).
Silta romahtaa kirjallisuudessaSillasta tuli usein kirjallisten teosten sankari, ja osa niistä kuvaili risteyksen tuhoa. Niinpä 1800-luvun jälkipuoliskolla skotlantilainen runoilija William McGonagall kirjoitti runon "Tay-joen sillan hylky", josta keskustelimme edellä. Runo on kuuluisa siitä, että sitä pidetään yhtenä brittiläisen kirjallisuuden historian pahimmista runoista. Kirjailija Archibald Cronin romaanissaan "Castle Brodie" kuvaa tätä tapahtumaa, vaikkakin proosaa, mutta paljon paremmin. Kirjoittajien ei kuitenkaan välttämättä tarvitse kuvailla asioita, jotka todella tapahtuivat. Esimerkiksi Ernest Hemingwayn yhden parhaista ja suosituimmista romaaneista ”Kelle kellot soivat” (kahdeksas sija 1900-luvun sadan parhaan romaanin luettelossa ranskalaisen painoksen mukaan) päähenkilö. Le Monde) Robert Jordan liittyy espanjalaisten partisaanien joukkoon vain räjäyttääkseen strategisesti tärkeän sillan (spoileri: hän räjäyttää sen ja kuolee), lisäksi kirjailija väitti, että kaikki romaanin tapahtumat ovat fiktiivisiä. Eniten huomiota sillan romahtamiseen saa kuitenkin ehkä amerikkalaisen kirjailijan Thornton Wilderin vuonna 1927 kirjoitettu romaani "The Bridge of Saint Louis". Tarina keskittyy sata vuotta vanhan riippusillan romahtamiseen Perussa Liman ja Cuzcon väliselle tielle vuonna 1714, kun viisi muukalaista kulki sen yli; he kaikki kuolivat. Onnettomuuden todistaja, fransiskaanimukki Juniper, jonka puolesta tarinaa kerrotaan, yrittää selvittää, miksi juuri nämä ihmiset päätyivät sillalle tuona valitettavana hetkenä.
|
Katastrofi
Tähän syyluokkaan kuuluvat tulvat ja äkilliset jyrkät veden nousut, jotka yksinkertaisesti huuhtelevat sillan pois tai tuhoavat sen tuet ja niiden alla olevan maaperän, sekä maanjäristykset ja maanvyörymät. Juuri jälkimmäinen aiheutti Pfeiffer Canyonin (98 metriä syvä) ylittävän sillan romahtamisen valtatiellä 1 Kaliforniassa maaliskuussa 2017. Kuukauden aikana sillan alueelle satoi yli 1 500 mm sadetta, mikä aiheutti paksun maakerroksen siirtymisen kanjonin rinteeseen yhdessä tähän rinteeseen kaivetun siltatuen kanssa. Onneksi sillalla ei tuolloin ollut ketään.
Kinza-joen yli 92 metriä korkea silta romahti osittain tornadon kohtaamisen jälkeen vuonna 2003. Ennen romahtamista se oli 625 metriä pitkä ja oli Yhdysvaltojen neljänneksi korkein silta. Vuonna 1977 rakennelma sisällytettiin Yhdysvaltain kansalliseen historiallisten paikkojen rekisteriin ja vuonna 1982 - Yhdysvaltain historiallisten rakennustekniikan maamerkkien luetteloon.
Toinen, vaikkakin melko eksoottinen skenaario on tornado. Hän tuhosi kuuluisan rautatiesillan Cilantro-joen yli Pennsylvaniassa (USA) - insinöörin muistomerkin, joka rakennettiin vuonna 1883 ja toimi vuoteen 1963 asti, ja siitä tuli sitten puiston päänähtävyys. Kinzua Bridge State Park. Ja 21. heinäkuuta 2003 tornado osui puistoon, osui siltaan ja kaatui 11 sen 20 tuesta - 120 vuotta vanhat rakenteet eivät kestäneet yli 150 km/h tuulen nopeuksia.
Törmäys
Loistava tapa kaataa silta on törmätä siihen, ja tämän yrityksen suurimman menestyksen saavuttamiseksi kannattaa tähdätä tukeen. Vaikka voit halutessasi yrittää purkaa jänneväliä esimerkiksi syöksymällä sillan alle itse jännettä korkeammalla ajoneuvolla. On sanottava, että useimmissa tapauksissa silta voittaa (katso ns. "tyhmien silta" Pietarissa), mutta ei aina, kuten tapahtui Almön sillalle, joka yhdisti Ruotsin Cörnin saaren mantereeseen. Tämä kaunis kaareva rakennelma (rakennushetkellä maailman pisin silta lajissaan) ylitti vilkkaan vesiväylän ja seisoi 20 vuotta ilman välikohtauksia, kunnes se kohtasi irtolastialuksen pimeänä, sumuisena yönä 17.–18. tammikuuta, 1980 MS Star Clipper. Hän seurasi vaikeissa navigointiolosuhteissa, ei ohittanut kaarevan jännevälin keskeltä, kosketti kaaria ja tuhosi sen. Tien pinta ja siltarakenteet putosivat laivan sillalle ja tuhosivat sen. On huomionarvoista, että kukaan ei loukkaantunut laivalla. Mutta valitettavasti uhreja ei tullut ollenkaan: sumussa useat autot ajoivat täydellä nopeudella sillalle Chernin puolelta ja putosivat siitä salmen jäisiin vesiin, kun he eivät huomanneet, että siltaa ei ollut - kahdeksan ihmistä kuoli. Uhreja olisi voinut olla enemmänkin, ellei mantereelta saapunut kuorma-autonkuljettaja olisi huomannut puomien yhtäkkiä kadonneen eikä ehtinyt jarruttaa metriä kalliosta tukkien tien.
Kun proomu törmää moottoritiesillaan I-40 Vuonna 2002 Yhdysvalloissa kukaan ei loukkaantunut suoraan törmäyksestä, mutta kahdeksan autoa ja kolme kuorma-autoa onnistuivat putoamaan veteen - 14 ihmistä kuoli, 11 loukkaantui
Ja silti, luotettavampi tapa purkaa silta on törmätä tukeen ja mieluiten täydellä nopeudella, kuten lastattu proomu teki. Robert Y. Rakkaus Kerr Reservoirissa Arkansas-joella Oklahomassa, Yhdysvalloissa. Hänen ruorimiehensä romahti ruorissa, ja hallitsematon alus törmäsi yhteen tiesillan tukeen ja kantoi sen pois aiheuttaen 177 metrin jännevälin romahtamisen. Kuten Almön sillan tapauksessa, onnettomuuden uhreja olivat autonkuljettajat, jotka eivät ehtineet jarruttaa reunalla (tämä tapahtui toukokuun aamuna).
Kuva: Wikimedia Commons, Stephen Lux/Getty Images, Posnov/Getty Images
Ennen kuin aloitat tutustumisen resonanssin ilmiöihin, sinun tulee tutkia siihen liittyviä fyysisiä termejä. Niitä ei ole paljon, joten niiden merkityksen muistaminen ja ymmärtäminen ei ole vaikeaa. Eli ensin asiat ensin.
Mikä on liikkeen amplitudi ja taajuus?
Kuvittele tavallinen piha, jossa lapsi istuu keinussa ja heiluttaa jalkojaan keinuakseen. Sillä hetkellä, kun hän onnistuu heilauttamaan keinua ja se ulottuu puolelta toiselle, voidaan laskea liikkeen amplitudi ja taajuus.
Amplitudi on suurin poikkeama pisteestä, jossa keho oli tasapainoasennossa. Jos otamme esimerkkimme keinusta, niin amplitudia voidaan pitää korkeimpana pisteenä, johon lapsi heiluu.
Ja taajuus on värähtelyjen tai värähtelevien liikkeiden lukumäärä aikayksikköä kohti. Taajuus mitataan hertseinä (1 Hz = 1 jakso sekunnissa). Palataan keinuihimme: jos lapsi ohittaa vain puolet keinun koko pituudesta 1 sekunnissa, sen taajuus on 0,5 Hz.
Miten taajuus liittyy resonanssiilmiöön?
Olemme jo havainneet, että taajuus kuvaa kohteen värähtelyjen määrää sekunnissa. Kuvittele nyt, että aikuinen auttaa heikosti keinuvaa lasta heilumaan, työntäen keinua yhä uudelleen ja uudelleen. Lisäksi näillä iskuilla on myös oma taajuutensa, mikä lisää tai vähentää "swing-child" -järjestelmän heilahdusamplitudia.
Oletetaan, että aikuinen työntää keinua sen liikkuessa häntä kohti, tässä tapauksessa taajuus ei lisää liikkeen amplitudia, eli ulkoinen voima (tässä tapauksessa työnnät) ei lisää järjestelmän värähtelyä.
Jos taajuus, jolla aikuinen heilahtelee lasta, on numeerisesti yhtä suuri kuin itse heiluntataajuus, resonanssia voi esiintyä. Toisin sanoen esimerkki resonanssista on itse järjestelmän taajuuden yhteensopivuus pakotettujen värähtelyjen taajuuden kanssa. On loogista kuvitella, että taajuus ja resonanssi liittyvät toisiinsa.
Missä voit nähdä esimerkin resonanssista?
On tärkeää ymmärtää, että esimerkkejä resonanssista löytyy melkein kaikilta fysiikan alueilta ääniaalloista sähköön. Resonanssilla tarkoitetaan sitä, että kun käyttövoiman taajuus on yhtä suuri kuin järjestelmän luonnollinen taajuus, niin se saavuttaa sillä hetkellä korkeimman arvonsa.
Seuraava esimerkki resonanssista antaa käsityksen. Oletetaan, että kävelet ohuella laudalla, joka on heitetty joen poikki. Kun askelmiesi taajuus on sama kuin koko järjestelmän taajuus tai jakso (board-person), lauta alkaa värähdellä voimakkaasti (taivuta ylös ja alas). Jos jatkat liikkumista samoilla vaiheilla, resonanssi aiheuttaa levylle voimakkaan värähtelyamplitudin, joka ylittää järjestelmän sallitun arvon ja tämä johtaa lopulta sillan väistämättömään rikkoutumiseen.
On myös fysiikan alueita, joilla on mahdollista käyttää tällaista ilmiötä hyödyllisenä resonanssina. Esimerkit saattavat yllättää sinut, koska käytämme sitä yleensä intuitiivisesti, ymmärtämättä edes asian tieteellistä puolta. Joten esimerkiksi käytämme resonanssia, kun yritämme vetää auton ulos reiästä. Muista, että tuloksia on helpoin saavuttaa vain työntämällä autoa sen liikkuessa eteenpäin. Tämä esimerkki resonanssista lisää liikelaajuutta ja auttaa siten vetämään autoa.
Esimerkkejä haitallisesta resonanssista
On vaikea sanoa, kumpi resonanssi on yleisempää elämässämme: hyvä vai haitallinen meille. Historia tuntee huomattavan määrän resonanssiilmiön kauhistuttavia seurauksia. Tässä ovat tunnetuimmat tapahtumat, joissa voidaan havaita esimerkki resonanssista.
- Ranskassa Angersin kaupungissa vuonna 1750 joukko sotilaita käveli askeleen ketjusillan yli. Kun niiden askelten taajuus osui yhteen sillan taajuuden kanssa, värähtelyalue (amplitudi) kasvoi jyrkästi. Kuului resonanssi, ketjut katkesivat ja silta romahti jokeen.
- On ollut tapauksia, joissa kylissä talo tuhoutui päätietä pitkin ajaneen rekan takia.
Kuten näette, resonanssilla voi olla erittäin vaarallisia seurauksia, minkä vuoksi insinöörien tulee tutkia huolellisesti rakennuskohteiden ominaisuuksia ja laskea oikein niiden värähtelytaajuudet.
Hyödyllinen resonanssi
Resonanssi ei rajoitu vakaviin seurauksiin. Tutkimalla huolellisesti ympärillämme olevaa maailmaa voidaan havaita monia hyviä ja hyödyllisiä resonanssituloksia ihmisille. Tässä on yksi silmiinpistävä esimerkki resonanssista, jonka avulla ihmiset voivat saada esteettistä nautintoa.
Monien soittimien suunnittelu toimii resonanssiperiaatteella. Otetaan viulu: runko ja kieli muodostavat yhden värähtelyjärjestelmän, jonka sisällä on tappi. Sen kautta värähtelytaajuudet välittyvät yläkerroksesta alempaan. Kun lutteri liikuttaa jousen nauhaa pitkin, jälkimmäinen voittaa nuolen tavoin hartsipinnan kitkan ja lentää vastakkaiseen suuntaan (alkaa liikkua vastakkaisella alueella). Syntyy resonanssi, joka välittyy koteloon. Ja sen sisällä on erityisiä reikiä - f-reiät, joiden kautta resonanssi tuodaan ulos. Näin sitä ohjataan monissa kielisoittimissa (kitara, harppu, sello jne.).
