आज इंजीनियर गोल्डन गेट ब्रिज कैसे बनाएंगे?

जब से 27 मई, 1937 को गोल्डन गेट ब्रिज यातायात के लिए खोला गया, यह अमेरिकी परिदृश्य पर एक प्रतिष्ठित प्रतीक रहा है।

1870 तक, लोगों ने सैन फ्रांसिस्को शहर को मारिन काउंटी से जोड़ने के लिए गोल्डन गेट स्ट्रेट में फैले एक पुल के निर्माण की आवश्यकता को महसूस किया था। हालांकि, संरचनात्मक अभियंता जोसेफ स्ट्रॉस ने अपना पुल प्रस्ताव प्रस्तुत करने से पहले यह एक और अर्धशतक था। योजनाएं विकसित हुईं, और अंतिम परियोजना को एक निलंबन पुल के रूप में अनुमोदित किया गया जो समाप्त हो गया निर्माण के लिए चार साल से अधिक .

जब गोल्डन गेट ब्रिज ऊपर गया, तो यह दुनिया का सबसे लंबा निलंबित पुल था - केबल दो टावरों के बीच सड़क मार्ग को पकड़ते हैं, बिना किसी मध्यवर्ती समर्थन के। और सेटिंग में कई अंतर्निहित चुनौतियां थीं। इसके बारे में लागत यूएस$37 मिलियन उन दिनों; आज उसी ढांचे के निर्माण पर लगभग एक अरब डॉलर खर्च होंगे। तो पिछले 80 वर्षों में डिजाइन कैसे बना रहा है - और अगर हम आज से खरोंच से शुरू कर रहे थे तो क्या हम चीजों को अलग तरह से करेंगे?

एक निलंबन पुल की योजनाबद्ध। लाल सहायक केबल काले निलंबित केबलों से नीले टावरों और एंकरों में बलों को स्थानांतरित करते हैं।बातचीत

दुनिया का सबसे लंबा सस्पेंशन ब्रिज

गोल्डन गेट ब्रिज एक सस्पेंशन ब्रिज है, जिसका अर्थ है कि यह बिना किसी मध्यवर्ती समर्थन के लंबी दूरी को पार करने के लिए संपीड़न के तहत टावरों के साथ-साथ तनाव के तहत केबल और सस्पेंडर्स पर निर्भर करता है। रोडवे डेक ऊर्ध्वाधर सस्पेंडर्स से लटका हुआ है जो दो मुख्य केबलों से जुड़ते हैं जो टावरों और एंकरों के बीच अंत में चलते हैं। सस्पेंडर्स वाहनों के बल और स्व-वजन को सहायक केबलों में स्थानांतरित करते हैं जो टावरों और ठोस जमीन पर लगे होते हैं। एक साधारण बुना हुआ निलंबन पुल।रूतहसा एडवेंचर्स

इस प्रकार के पहले पुल संभवत: किसी घाटी या नदी को पार करने के लिए दो चट्टानों को लचीली रस्सियों से जोड़ा गया है। सैकड़ों साल पहले, इन रस्सियों को पौधे के रेशे से बनाया जाता था; लोहे की जंजीर बाद में आई। न्यू यॉर्क शहर में ब्रुकलिन ब्रिज, 1883 में खोला गया, स्टील केबल्स का उपयोग करने वाला पहला व्यक्ति था, जो तब मानक बन गया।

घाटी के प्रत्येक तरफ एक साधारण चट्टान के रूप में टावरों की शुरुआत होने की संभावना है; अंततः इंजीनियरों ने बड़े पैमाने पर पत्थर या स्टील के पियर्स का इस्तेमाल किया। उदाहरण के लिए, गोल्डन गेट ब्रिज, प्रत्येक छोर पर एक एबटमेंट और दो टावरों द्वारा समर्थित है, जो समुद्र तल में एम्बेडेड नींव पर रखे गए हैं।

गोल्डन गेट ब्रिज के दो सहायक केबल केवल एक चीज के बारे में हैं जो 1937 में पुल को यातायात के लिए खोले जाने के बाद से नहीं बदला गया है। प्रत्येक मुख्य केबल एक पेंसिल की अनुमानित मोटाई के साथ 27,572 स्टील के तारों द्वारा बनाई गई है। निर्माण कर्मचारियों ने लगभग लटका दिया 80,000 मील की तार केबल पुल के एक तरफ से दूसरी तरफ।

इस काम को करने के लिए बिना किसी दोष के एक टुकड़े में एक लंबी, मोटी केबल का निर्माण करना लगभग असंभव है। और महत्वपूर्ण बात यह है कि अगर एक भी बड़ी केबल पुल को पकड़े हुए थी और उसे कुछ हो गया, तो एक भयावह विफलता होगी। छोटे तारों पर भरोसा करने का मतलब है कि कोई भी विफलता धीमी होगी, जिससे आपदा को मोड़ने में समय लगेगा।

चूंकि लोगों ने पहली बार सैन फ्रांसिस्को की खाड़ी में एक पुल पर विचार करना शुरू किया था, इसलिए स्थान की तेज हवाओं, अशांत पानी और संभावित भूकंप बलों का सामना करने की संरचना की क्षमता के बारे में बहुत चिंता थी। सैन फ्रांसिस्को दो . के चौराहे पर स्थित है सक्रिय टेक्टोनिक प्लेट्स - स्पष्ट रूप से कोई भी भूकंप को पुल को नीचे लाते हुए नहीं देखना चाहता था, जो वर्तमान में चारों ओर ले जाता है प्रति दिन 112,000 वाहन .

इस समस्या से बचने के लिए, बिल्डरों ने हवा या भूकंपीय बलों से आने वाली ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए पुल के प्रत्येक छोर पर शॉक एब्जॉर्बर भी लगाए। ये विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए वाइब्रेशन डैम्पर्स मीटर-व्यास के सिलेंडर हैं जो रबर से ढके एक लीड कोर से बने होते हैं। रणनीतिक स्थानों पर स्थित, वे ऊर्जा को अवशोषित करते हैं जो अन्यथा पुल के ढहने का कारण बन सकती हैं।

इसे अच्छे आकार में रखते हुए

पारंपरिक ज्ञान यह सुझाव देगा कि एक बुनियादी ढांचा परियोजना इसके उद्घाटन के तुरंत बाद की जाती है। लेकिन गोल्डन गेट ब्रिज को टिपटॉप रूप में रखने के लिए निरंतर कड़े रखरखाव की आवश्यकता होती है। 80 साल तक, समर्पित रखरखाव दल जहां आवश्यक हो वहां क्षतिग्रस्त या टूटे हुए घटकों को पुल, फिर से रंगना और प्रतिस्थापित करना।

यह काम सटीक मानकों के अनुसार किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, जब पुल के सभी विभिन्न टुकड़ों को जोड़ने वाले हजारों बोल्टों में से किसी को बदलने की आवश्यकता होती है, तो पुल को तेज हवाओं या भूकंप की ताकतों से सुरक्षित रखने के लिए एक साथ दो से अधिक बोल्ट नहीं निकाले जाते हैं।

संरचनात्मक रखरखाव के मुद्दे भी हैं। समय बीतने और तापमान परिवर्तनशीलता के कारण, केबल और सस्पेंडर्स बढ़ जाते हैं या सिकुड़ जाते हैं, और समय-समय पर जाँच और रिटेंशनिंग की आवश्यकता होती है। इस प्रकार के समायोजन को ट्यूनिंग के रूप में जाना जाता है और यह उसी तरह है जैसे एक संगीतकार एक तार वाले वाद्य यंत्र को सबसे अच्छा लगता है।

अगर हम इसे आज ही बना लें तो क्या बदलेगा?

विशाल होने के कारण रखरखाव लागत , कुछ लोगों ने गोल्डन गेट ब्रिज के पुनर्निर्माण का सुझाव इस तरह से दिया है जिससे चल रहे रखरखाव और संचालन बिलों को सीमित किया जा सके। राजनीतिक व्यवहार्यता को अलग रखते हुए, इंजीनियर पुल को कैसे डिजाइन करेंगे यदि वे इसे आज खरोंच से बनाने जा रहे हैं?

समय के साथ, शोधकर्ताओं ने हल्की सामग्री विकसित की है। स्टील या कंक्रीट के बजाय फाइबर प्रबलित पॉलिमर (एफआरपी) का उपयोग इस परिमाण की संरचना के वजन को कम करने का एक तरीका है। यह स्व-भार आमतौर पर इसके प्रतिरोध के 70 से 80 प्रतिशत तक उपयोग करने के लिए जिम्मेदार होता है - यह विफल होने से पहले अधिकतम भार वहन कर सकता है। इसे कम करके, पुल की संरचना को कम ताकत की आवश्यकता होगी, जिससे सस्ता और आसान विकल्प मिल सके।

उदाहरण के लिए, डिजाइनरों ने वेस्ट वर्जीनिया में मार्केट स्ट्रीट ब्रिज जैसे पुलों में फाइबर प्रबलित समग्र (एफआरपी) सामग्री का उपयोग करना शुरू कर दिया है। एफआरपी कांच या कार्बन फाइबर को एक साथ बांधने के लिए प्लास्टिक राल का उपयोग करता है, जो सामग्री को ताकत देता है। कंक्रीट की तुलना में चार गुना हल्का होने के कारण, एफआरपी पांच से छह गुना अधिक मजबूत होते हैं।

गोल्डन गेट ब्रिज के विकल्प में बदलाव के लिए संभवतः एक डिजाइनर का पहला लक्ष्य केबलों की संरचना होगी। वर्तमान में उपयोग में आने वाला स्टील संक्षारक है, नई सामग्री की तुलना में चार गुना भारी है और कठोर नमी और तापमान के वातावरण में विफल हो सकता है - ठीक वैसे ही जैसे इस स्थान पर इसका सामना होता है। कार्बन केबल अधिक निष्क्रिय हैं और दुनिया भर में पहले से ही उपयोग में हैं।

केबल वाले पुल में, केबल सीधे डेक से टावरों से जुड़ते हैं।बातचीत

इन हल्के-से-इस्पात सामग्री का उपयोग पुल के अन्य तत्वों जैसे यातायात सड़क मार्ग में भी किया जा सकता है। प्लास्टिक मिश्रित अलंकार का उपयोग गोल्डन गेट ब्रिज के डेक के स्व-वजन को पांच के कारक से कम कर सकता है। यह इंजीनियरों को एक सस्पेंशन ब्रिज के बजाय एक केबल-स्टे ब्रिज का डिजाइन और निर्माण करने में सक्षम करेगा। सस्पेंडर्स को खत्म करने की क्षमता का फायदा होगा; एक केबल-रुके हुए पुल में बल सीधे डेक से टावरों तक केबलों द्वारा प्रेषित होते हैं। CFRP केबल वाला पहला हाईवे केबल-स्टे ब्रिज स्विट्जरलैंड का स्टॉर्क ब्रिज है, जिसे 1996 में खोला गया था।

एक केबल-रुके हुए पुल में निलंबन पुल की तुलना में लंबी अवधि हो सकती है, इसलिए समर्थन और किनारे के बीच इसकी संरचना सरल हो सकती है। साथ ही किनारे के पास टावरों का निर्माण, जहां पानी का तल अधिक उथला है, मुख्य समस्याओं में से एक को कम करने में मदद करेगा जब पहली बार गोल्डन गेट ब्रिज का निर्माण किया गया था: गहरे पानी में टावर नींव पर काम करना बहुत मुश्किल और महंगा है तेज धाराओं के साथ।

भिगोना प्रणाली को एक नए डिजाइन के साथ भी संबोधित किया जा सकता है। गोल्डन गेट के निर्माण में उपयोग किए गए प्रमुख कोर-आधारित डैम्पर्स को नई तकनीकों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है जो हवा, यातायात और भूकंपीय ताकतों का विरोध करने में बेहतर हैं। यह सुधार सुनिश्चित करेगा कि टैकोमा नैरो ब्रिज पर एक विफलता जैसे - जब हवा ने पुल को बग़ल में उड़ा दिया, यह मुड़ गया और ढह गया - रोका जाएगा।

इन सबके साथ, गोल्डन गेट ब्रिज अभी भी ठीक चल रहा है। यहां तक ​​कि अन्य व्यवहार्य और सस्ते विकल्पों के साथ, आर्ट डेको आइकन और इसके विश्व प्रसिद्ध अंतरराष्ट्रीय नारंगी पेंट जॉब को बदलने के लिए कोई भी वास्तविक रूप से काम नहीं कर रहा है। गोल्डन गेट ब्रिज की बारीकी से निगरानी की जाती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि यह यातायात, हवा और भूकंपीय भार के कारण अपनी तनाव सीमा से अधिक न हो। हम इंजीनियरिंग की इस उत्कृष्ट कृति के कम से कम ८० वर्षों की प्रतीक्षा कर सकते हैं।

Hota GangaRao सिविल और पर्यावरण इंजीनियरिंग के प्रोफेसर हैं is वेस्ट वर्जीनिया विश्वविद्यालय तथा मारिया मार्टिनेज डी लाहिडाल्गा डी लोरेंजो में स्नातक अनुसंधान सहायक है वेस्ट वर्जीनिया विश्वविद्यालय . यह लेख मूल रूप से . पर प्रकाशित हुआ था बातचीत . को पढ़िए मूल लेख .