Οι στρόβιλοι που καταστρέφουν γέφυρες

Σαν σήμερα πριν 12 χρόνια στις 20/5/2010 η νεόδμητη γέφυρα στον ποταμό Βόλγα στη Ρωσία ταλαντεύτηκε πολύ έντονα εξαιτίας των ισχυρών ανέμων και αν δεν ειχαν ληφθεί τα απαραίτητα μέτρα, θα είχε καταστραφεί

Ο πρώτος που αντελήφθη τον μηχανισμό πτώσεως γέφυρας ήταν ο διάσημος Καθηγητής της ρευστομηχανικής στο California Institute of Technology (CALTECH, USA) von Karman, ο οποίος και διετύπωσε την άποψη, ότι η καταστροφή μιας γέφυρας θα μπορούσε να συμβεί και να αποτελέσει περίπτωση συντονισμού από την περιοδική εκπομπή στροβίλων λόγω ανέμου, σύμφωνα με την θεωρία των περίφημων von Karman vortex streets που είχε διατυπώσει ο ίδιος.

Η ΠΡΩΤΗ ΠΤΩΣΗ ΓΕΦΥΡΑΣ

Το 1940, η στενή (πλάτος 12 μέτρα) κρεμαστή γέφυρα της Tacoma (Washington, USA) κατέρρευσε λίγο καιρό (4 μήνες) μετά τα εγκαίνια της, και οι λόγοι της κατάρρευσης αποδόθηκαν, ύστερα από έρευνα, στη δυναμική καταπόνησή της από τον άνεμο. Η καταστροφή αποτυπώθηκε συμπτωματικά σε κινηματογραφική ταινία, όπου βλέπει κανείς την προοδευτική αύξηση του ύψους ταλάντωσης της γέφυρας σαν συνάρτηση του χρόνου, λόγω συντονισμού της ιδιοσυχνότητας της γέφυρας με την συχνότητα της δυναμικής καταπόνησης.

Η γέφυρα είχε μήκος 853 μέτρα, και ήταν κρεμαστή σιδερένια, και είχε μελετηθεί από ένα από τα μεγαλύτερα μελετητικά γραφεία των ΗΠΑ. Η γέφυρα από την αρχή παρουσίαζε προβλήματα ταλαντώσεων όταν έπνεε άνεμος (όχι ιδιαίτερα μεγάλης ταχύτητας),και είχε μετρηθεί μία φορά ταλάντωση ύψους 1.5 μέτρα, χωρίς να πέσει.

Πριν την πτώση της γέφυρας της Tacoma λίγα ήταν γνωστά για τη δυναμική καταπόνηση των κατασκευών, οι οποίες υπολογίζονταν μόνο για στατικά φορτία. Ο άνεμος την ημέρα που έπεσε η γέφυρα ήταν 68 km/h, δεν ήταν δηλαδή εξαιρετικά υψηλή η ταχύτητα του ανέμου. Το πρόβλημα δημιουργήθηκε από τον συντονισμό της συχνότητας της εμφάνισης δινών πίσω από την γέφυρα (δυναμική καταπόνηση ) με την ιδιοσυχνότητα της γέφυρας.

Η ταλάντωση των γεφυρών δεν είναι το μόνο είδος προβλήματος που συναντάμε εξαιτίας της εκπομπής στροβίλων. Παραπλήσια προβλήματα εμφανίζονται σε υποβρύχιους αγωγούς (π.χ. διαθέσεως λυμάτων, μεταφοράς πετρελαίου κλπ.) στον πυθμένα της θάλασσας λόγω θαλασσίων ρευμάτων. Αλλά παραδείγματα είναι τα καλώδια μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας που δημιουργούν ήχο, ο οποίος συνήθως είναι μόνο ακουστική ενόχληση, αλλά σε συνδυασμό με το φαινόμενο της κόπωσης υλικών, αυτός ο υψηλής συχνότητας και μικρού μεγέθους ήχος είναι γνωστό ότι σπάει τα καλώδια!

Τα υποβρύχια περισκόπια είναι επίσης ευαίσθητα στις ταλαντώσεις σε συγκεκριμένες ταχύτητες εξαιτίας της εκπομπής στροβίλων, οπότε η προκύπτουσα θόλωση της εικόνας του περισκοπίου καθιστά το περισκόπιο άχρηστο. Επίσης οι περισσότερες καταστροφές από ανεμοπίεση σε χαμηλά κτίρια (στέγες, καμινάδες, τζαμαρίες κλπ.) οφείλονται σε στατικά φορτία και όχι σε δυναμικά, επειδή η κατασκευή των μικρών έργων είναι σχετικά με το μέγεθός τους, συμπαγής.

Ακολουθήστε το News247.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις