Έσπασε το ρεκόρ κατά 155 μέτρα: Η κινεζική γέφυρα με τα 600 μέτρα άνοιγμα που άλλαξε τα δεδομένα
- Το 600άρι που άλλαξε τα δεδομένα στις τοξωτές γέφυρες
- Το βάρος ήταν ο μεγάλος εχθρός
- Εξοικονόμηση εκατομμυρίων σε βάθος 100 ετών
Η Κίνα έσπασε ένα όριο που για δεκαετίες έμοιαζε εξαιρετικά δύσκολο να ξεπεραστεί στην κατασκευή μεγάλων τοξωτών γεφυρών. Η Tian’e Longtan, στη Γκουανγκσί, διαθέτει κύριο άνοιγμα 600 μέτρων και σύμφωνα με τα στοιχεία που παρουσιάστηκαν για το έργο κατέρριψε το προηγούμενο ρεκόρ των 445 μέτρων.
Το εντυπωσιακό, ωστόσο, δεν είναι μόνο η απόσταση που καταφέρνει να γεφυρώσει. Οι μηχανικοί προσπάθησαν να λύσουν ένα από τα βασικότερα προβλήματα των τεράστιων τοξωτών κατασκευών: το ίδιο τους το βάρος. Και για να το πετύχουν δεν πρόσθεσαν περισσότερο σκυρόδεμα, αλλά αφαίρεσαν υλικό από σημεία όπου δεν ήταν απαραίτητο.
Το 600άρι που άλλαξε τα δεδομένα στις τοξωτές γέφυρες
Η Tian’e Longtan βρίσκεται πάνω από τον ποταμό Hongshui, στην κομητεία Tian’e της Γκουανγκσί, και έχει συνολικό μήκος περίπου 2,49 χιλιομέτρων. Διαθέτει τέσσερις λωρίδες κυκλοφορίας και τέθηκε σε λειτουργία το 2024.
Το βασικό μέγεθος, όμως, είναι το κύριο άνοιγμά της: 600 μέτρα. Για να γίνει αντιληπτό το μέγεθος της επίδοσης, το προηγούμενο ρεκόρ για τοξωτή γέφυρα από σκυρόδεμα ήταν 445 μέτρα. Η νέα κατασκευή το ξεπερνά κατά 155 μέτρα, δηλαδή κατά περίπου 35%.
Η διαφορά δεν είναι απλώς ένας μεγαλύτερος αριθμός. Όσο μεγαλώνει το άνοιγμα μιας τοξωτής γέφυρας, αυξάνεται και το πρόβλημα του βάρους της. Το ίδιο το υλικό της κατασκευής δημιουργεί φορτία τα οποία πρέπει να μεταφερθούν με ασφάλεια στα σημεία στήριξης.
Κάπου εδώ βρίσκεται και η βασική καινοτομία της Tian’e Longtan. Οι μηχανικοί επανασχεδίασαν την κύρια τοξωτή κατασκευή, χωρίζοντάς την σε δύο μεγάλες νευρώσεις και περιορίζοντας τα τμήματα της διατομής που δεν ήταν απαραίτητα για την ανάληψη των συγκεκριμένων φορτίων. Το αποτέλεσμα ήταν μια σημαντικά πιο λεπτή κατασκευή.
Σύμφωνα με τα στοιχεία που παρουσιάστηκαν για το έργο, το πλάτος της τοξωτής κατασκευής περιορίστηκε από περίπου 23 σε 13 μέτρα. Παράλληλα, η ποσότητα σκυροδέματος που απαιτήθηκε μειώθηκε από περίπου 40.000 σε 28.000 κυβικά μέτρα.
Η μείωση αυτή μεταφράζεται, σύμφωνα με την ίδια τεχνική σύγκριση, σε περίπου 22% λιγότερο σκυρόδεμα ανά μέτρο σε σχέση με αντίστοιχες κατασκευές της τάξης των 400 μέτρων.
Με απλά λόγια, η γέφυρα κατάφερε να γίνει πολύ μεγαλύτερη χωρίς να ακολουθήσει την προφανή λύση της προσθήκης ολοένα περισσότερου υλικού.
Το βάρος ήταν ο μεγάλος εχθρός
Στις τεράστιες τοξωτές γέφυρες το πρόβλημα είναι σχεδόν παράδοξο. Για να κατασκευαστεί ένα μεγαλύτερο άνοιγμα χρειάζεται περισσότερη δομική αντοχή. Όμως περισσότερη δομή σημαίνει περισσότερο βάρος. Και το επιπλέον βάρος δημιουργεί με τη σειρά του ακόμη μεγαλύτερες απαιτήσεις από την ίδια τη γέφυρα.
Σύμφωνα με την τεχνική παρουσίαση του έργου, το ίδιο βάρος της κατασκευής αντιστοιχεί σε περισσότερο από το 90% της συνολικής καταπόνησης που εξετάστηκε.
Γι' αυτό και η μείωση της μάζας ήταν κρίσιμη για να γίνει εφικτό το άνοιγμα των 600 μέτρων. Η πρόκληση δεν σταμάτησε όμως στον σχεδιασμό. Το σκυρόδεμα σε μια τόσο μεγάλη κατασκευή πρέπει να χυθεί και να σκληρύνει χωρίς να δημιουργηθούν προβληματικές ρωγμές. Οι μεταβολές θερμοκρασίας και οι εσωτερικές τάσεις κατά την πήξη μπορούν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά του υλικού.
Έτσι, η κατασκευή απαιτούσε και ειδικές τεχνικές σκυροδέτησης και ελέγχου των ρωγμών. Το αποτέλεσμα ήταν ένας συνδυασμός διαφορετικών λύσεων: ελαφρύτερη γεωμετρία, δύο κύριες νευρώσεις, μικρότερη ποσότητα σκυροδέματος και πιο ελεγχόμενη διαδικασία κατασκευής.
Εξοικονόμηση εκατομμυρίων σε βάθος 100 ετών
Η επιλογή της τοξωτής κατασκευής δεν παρουσιάστηκε μόνο ως τεχνική λύση αλλά και ως οικονομικά συμφέρουσα επιλογή. Σύμφωνα με στοιχεία που αποδόθηκαν στη Science and Technology Daily, η επιλογή της συγκεκριμένης λύσης έναντι μιας καλωδιωτής γέφυρας μείωσε το αρχικό κόστος κατασκευής κατά περίπου 110 εκατομμύρια γουάν, ποσό που αντιστοιχεί σε περίπου 14 εκατομμύρια ευρώ με τις τρέχουσες ισοτιμίες.
Η διαφορά γίνεται ακόμη μεγαλύτερη όταν υπολογίζεται ολόκληρος ο κύκλος ζωής της κατασκευής. Για περίοδο 100 ετών, το κόστος συντήρησης της τοξωτής λύσης εκτιμήθηκε περίπου 59 εκατομμύρια ευρώ χαμηλότερα από εκείνο της εναλλακτικής καλωδιωτής κατασκευής.
Έτσι, η συνολική θεωρητική εξοικονόμηση από την κατασκευή και τη συντήρηση ξεπερνά τα 70 εκατομμύρια ευρώ. Η Tian’e Longtan δεν είναι επομένως απλώς μία ακόμη τεράστια κινεζική γέφυρα. Το ενδιαφέρον της βρίσκεται στο γεγονός ότι οι μηχανικοί προσπάθησαν να αντιμετωπίσουν το βασικό πρόβλημα των πολύ μεγάλων τοξωτών γεφυρών με διαφορετικό τρόπο.
Αντί να προσθέσουν περισσότερο υλικό για να φτάσουν μακρύτερα, σχεδίασαν μια κατασκευή που χρησιμοποιεί το υλικό πιο αποδοτικά.
Με κύριο άνοιγμα 600 μέτρων, 155 μέτρα πάνω από το προηγούμενο ρεκόρ, και σημαντικά μικρότερη κατανάλωση σκυροδέματος, η Tian’e Longtan δείχνει μέχρι πού μπορεί να φτάσει η σύγχρονη μηχανική όταν το βάρος, η γεωμετρία και η μέθοδος κατασκευής αντιμετωπίζονται ως ένα ενιαίο πρόβλημα.
