Rezonans ve Tacoma Köprüsü

Rezonans : Mühendislik açısından düşünüldüğü takdirde yapılarda oluşan genliğin sonsuza gitmesi olarak tanımlanmaktadır. Genlik ise binanın yer değiştirmesi olarak açıklanabilir. Yapıda oluşan salınımlar sistemin doğal titreşim frekansı ile eşitlenirse yapının doğal genliğinin sonsuza gitmesine sebep olur. Bu olayı açıklayacak olursak, yapı göçme sınırına kadar sürekli artan bir deformasyon yapar.

 

Rezonansa bir çok yapı örnek verilebilir. Şehirlerde yapılan bir bina yahut baraj hatta yüksek gerilim hatları rezonansa uğrayabilir. Bu yapıların rezonansa girmesine etken rüzgar, deprem, askeri nizamda yürüyen askerler dahi olabilir. Yapıya uygulanan yük ile gelen yük doğru orantılı olduğu taktirde yapı rezonansa girmektedir ve yapı üzerinde sürekli bir yük artışı olmaktadır. Bu yük artışından dolayı yapı salınımı sürekli olarak artırmakta ve göçme kaçınılmaz olmaktadır.

Depremi sadece zemine bağlayarak, yer kürede oluşan sarsıntılar ve levha kırılması sonucu oluşan enerji ile yapıların yıkıldığını düşünmek yanlış olur. Bu durum sanıldığından daha karmaşıktır. Deprem kuvveti yüksekliği fazla olan binalara daha fazla gelmekte bu binalar daha fazla salınım yani deformasyon yapmaktadır. Bu mantalite ile yola çıkarsak bina yüksekliklerini düşük yapıp depremden korunuruz. Ama 1985 Meksika depreminde durumun bundan ibaret olmadığı açıkça ortaya çıkmıştır.

Meksika depreminde 6 ile 15 katlı bir çok bina göçerken gariptir ki düşük katlı yapılar ayakta kaldı. Diğer yandan 15 kattan yüksek binalarda az hasar olduğu görülmüştür. Yapı frekansı ile deprem frekansı çakışmaktadır. Frekans yapının bir saniyede ileri geri gitme sayısı olarak anlatılabilir. Frekans periyot ile ters orantılıdır. Ortaya çıkan denklemlerden bu olayın rezonans etkisi olduğu görülmektedir.

Tacoma Narrow Köprüsü

1940 yılında Tacoma şehrinde inşaa edilen Narrow köprüsü hizmete sunulduktan sonra 4 ay içerisinde yıkılmıştır. Yaptığı salınımların kayıtlara geçmesi ile ün kazanan köprü üzerinde bilim insanları bakımından çok sayıda araştırmalar yapılmıştır. Dünyanın üçüncü büyük köprü olarak açılan tacoma asma köprüsü ayaklar arası orta açıklığı 853 m olmasına karşın genişliği sadece 11,9 metreydi. 6~9 km/s ‘le gelen rüzgarda bile çok fazla salınımı gözlemlenmiştir. Bu nedenle köprüye “Galloping Gertie” adı verilmişti. Peki bu köprünün yıkılma sebebi nedir ?

Köprüde çok fazla proje hatası vardır.

  • 853 metrelik uzunluğa rağmen genişliğinin sadece 11.9 metre olması
  • Kiriş yüksekliği sadece 2.44 metre idi. Kirişi yüksekliği / köprü uzunluğu normalde 1/90 olması gerekirken, bunda 2,44/853= 1/350
  •   2.44 metre uzunluğundaki kirişler içi dolu levhalardan yapılmıştı yani rüzgarı geçirmiyor tam tersine rüzgara direniyordu.

Başlıca hataların bunlar olması bile yıkılmasına büyük etken oynamaktadır.

 

Şehirde oluşacak rüzgar yüklerinin hesabında yanlışlık yapılması yapı göçmesinin önüne geçilemez yapılmıştır. Bir diğer yandan Tacoma şehrinde oluşan rüzgar nedeniyle yapının rüzgarla rezonansa geçtiği ve yıkıldığı kayıtlar altına geçmiştir.

Share

Bir Cevap Yazın