무엇이 더 좋을까요?펙셀 1937 년 5 월 27 일 금문교가 개통 된 이래 미국 풍경의 상징적 인 상징이었습니다.
1870 년까지 사람들은 샌프란시스코시와 마린 카운티를 연결하기 위해 골든 게이트 해협을 가로 지르는 다리를 건설해야한다는 것을 깨달았습니다. 그러나 구조 엔지니어 Joseph Strauss가 교량 제안을 제출하기까지는 또 다른 반세기였습니다. 계획이 발전했고 최종 프로젝트는 현수교로 승인되었습니다. 구축하는 데 4 년 이상 .
금문교가 올라 갔을 때, 그것은 세계에서 가장 긴 현수교 길이였습니다. 케이블은 중간 지지대없이 두 개의 타워 사이의 도로를 유지합니다. 그리고 설정에는 여러 가지 고유 한 도전이있었습니다. 비용이 3,700 만 달러 당시; 오늘날 같은 구조를 짓는 데는 약 10 억 달러가들 것입니다. 그렇다면 지난 80 년 동안 디자인은 어떻게 유지되어 왔습니까? 오늘 처음부터 시작한다면 다르게할까요? 
현수교의 개략도. 빨간색지지 케이블은 검은 색 현수 케이블에서 파란색 타워와 앵커로 힘을 전달합니다.대화
세계에서 가장 긴 현수교
금문교는 현수교입니다. 즉, 중간 지지대없이 장거리를 건너기 위해 압축 된 타워와 함께 긴장 상태의 케이블과 멜빵에 의존합니다. 도로 갑판은 타워와 끝의 앵커 사이를 연결하는 두 개의 주요 케이블에 연결되는 수직 멜빵에 매달려 있습니다. 멜빵은 차량의 힘과 자중을 타워와 단단한지면에 고정 된지지 케이블로 전달합니다. 
단순하게 짠 현수교.Rutahsa 모험
그만큼 이 유형의 첫 번째 교량 두 개의 절벽을 유연한 로프로 연결하여 계곡이나 강을 건너는 것 같습니다. 수백 년 전에이 로프는 식물 섬유로 만들어졌습니다. 나중에 철 사슬이 나왔습니다. 1883 년에 개통 된 뉴욕시의 브루클린 다리는 강철 케이블을 처음으로 사용하여 표준이되었습니다.
탑은 계곡 양쪽에있는 단순한 암석으로 시작되었을 것입니다. 결국 엔지니어들은 거대한 돌이나 강철 교각을 사용했습니다. 예를 들어, 금문교는 각 끝에있는 하나의 어 버트먼트와 해저에 내장 된 기초 위에 놓인 두 개의 타워에 의해지지됩니다.
금문교의 두 개의지지 케이블은 1937 년에 통행을 위해 다리가 개통 된 이후로 변경되지 않은 유일한 것입니다. 각 주 케이블은 대략적인 연필 두께의 27,572 개의 강철 와이어로 구성됩니다. 건설 승무원이 거의 매달렸다 80,000 마일의 전선 케이블 다리의 한쪽에서 다른쪽으로.
이 작업을 수행하는 데 결함없이 길고 두꺼운 케이블을 한 조각으로 제조하는 것은 거의 불가능합니다. 그리고 결정적으로, 하나의 큰 케이블이 다리를 지탱하고 있고 그 다리에 무슨 일이 발생하면 치명적인 오류가 발생할 것입니다. 더 작은 전선에 의존한다는 것은 모든 장애가 더 느려져 재난을 우회 할 시간을 남김을 의미합니다.
사람들이 처음으로 샌프란시스코 만에서 다리를 숙고하기 시작한 이래로 해당 지역의 강풍, 격렬한 물 및 가능한 지진을 견딜 수있는 구조물의 능력에 대해 큰 우려가있었습니다. 샌프란시스코는 두 개의 교차로에 있습니다. 활성 지각 판 – 분명히 아무도 지진이 다리를 무너 뜨리는 것을보고 싶어하지 않았습니다. 하루 112,000 대 .
이 문제를 피하기 위해 건축업자는 바람이나 지진력에서 오는 에너지를 흡수하기 위해 다리 양쪽 끝에 충격 흡수 장치를 배치했습니다. 특별히 설계된이 진동 댐퍼는 고무로 덮인 리드 코어로 만든 미터 직경 실린더입니다. 전략적인 위치에 배치되어 다리가 무너질 수있는 에너지를 흡수합니다.
좋은 상태로 유지
기존의 통념은 인프라 프로젝트가 시작 직후에 완료되었음을 시사합니다. 그러나 금문교를 최상의 상태로 유지하려면 지속적으로 엄격한 유지 관리가 필요합니다. 80 년 동안 전담 유지 보수 직원 교량을 수리하고 필요에 따라 부식되거나 파손 된 부품을 다시 칠하고 교체해야합니다.
이 작업은 엄격한 기준에 따라 수행되어야합니다. 예를 들어, 교량의 모든 부분을 연결하는 수천 개의 볼트 중 하나를 교체해야하는 경우 강풍이나 지진의 힘으로부터 교량을 안전하게 유지하기 위해 동시에 2 개 이상을 빼지 마십시오.
구조적 유지 관리 문제도 있습니다. 시간의 경과와 지속적인 온도 변화로 인해 케이블과 멜빵이 늘어나거나 수축되며주기적인 점검 및 조임이 필요합니다. 이러한 유형의 조정을 튜닝이라고하며 음악가가 현악기를 최상의 상태로 유지하는 방식과 유사합니다.
오늘 만들면 무엇이 바뀔까요?
거대한 때문에 유지 비용 , 일부 사람들은 지속적인 유지 보수 및 운영 비용을 제한하는 방식으로 금문교를 재건 할 것을 제안했습니다. 정치적 타당성을 제쳐두고, 엔지니어가 오늘 처음부터 다리를 건설한다면 다리를 어떻게 설계할까요?
시간이 지남에 따라 연구자들은 더 가벼운 재료를 개발했습니다. 강철이나 콘크리트 대신 섬유 강화 폴리머 (FRP)를 사용하는 것이이 정도 규모의 구조물의 무게를 줄이는 방법입니다. 이 자체 무게는 일반적으로 저항의 최대 70 ~ 80 %를 사용하는 원인이됩니다. 이는 고장 전에 견딜 수있는 최대 부하입니다. 이를 줄이면 교량의 구조에 필요한 강도가 줄어들어 더 저렴하고 쉬운 옵션이 가능해집니다.
예를 들어, 설계자들은 West Virginia의 Market Street Bridge와 같은 교량에서 FRP (Fiber Reinforced Composite) 재료를 사용하기 시작했습니다. FRP는 플라스틱 수지를 사용하여 유리 또는 탄소 섬유를 결합하여 재료에 강도를 부여합니다. 콘크리트보다 4 배 가볍기 때문에 FRP는 5 ~ 6 배 더 강합니다.
아마도 설계자가 대체 금문교를 변경하는 첫 번째 목표는 케이블 구성 일 것입니다. 현재 사용중인 강철은 부식성이 있으며 새로운 재료보다 4 배 더 무겁고이 위치에서 발생하는 것과 마찬가지로 가혹한 습기 및 온도 환경에서 고장날 수 있습니다. 탄소 케이블은 더 불활성이며 이미 전 세계에서 사용되고 있습니다. 
사장교에서 케이블은 데크에서 타워로 직접 연결됩니다.대화
이러한 강철보다 가벼운 소재는 교통 도로와 같은 다리의 다른 요소에도 사용할 수 있습니다. 플라스틱 합성 데크를 사용하면 Golden Gate Bridge의 데크 자체 무게를 5 배까지 줄일 수 있습니다. 이를 통해 엔지니어는 현수교가 아닌 사장교를 설계하고 건설 할 수 있습니다. 장점은 멜빵을 없앨 수 있다는 것입니다. 사장교에서 힘은 케이블에 의해 갑판에서 타워로 직접 전달됩니다. CFRP 케이블이있는 최초의 고속도로 사장교는 1996 년에 개통 된 스위스의 Stork Bridge입니다.
사장교는 현수교보다 경간이 길 수 있으므로 지지대와 해안 사이의 구조가 더 간단 할 수 있습니다. 또한 물 바닥이 더 얕은 해안 가까이에 타워를 건설하면 금문교가 처음 건설되었을 때 주요 문제 중 하나를 완화하는 데 도움이 될 것입니다. 깊은 물에서 타워 기초에서 작업하는 것은 매우 어렵고 비용이 많이 듭니다. 강한 흐름으로.
댐핑 시스템은 새로운 디자인으로 해결 될 수도 있습니다. 골든 게이트 건설에 사용 된 리드 코어 기반 댐퍼는 바람, 교통 및 지진력에 더 잘 견딜 수있는 새로운 기술로 대체 될 수 있습니다. 이러한 개선은 Tacoma Narrows Bridge에서 발생하는 것과 같은 고장 (바람이 다리를 옆으로 불 때 다리가 뒤틀리고 붕괴 됨)을 방지 할 수 있도록합니다.
그래도 금문교는 여전히 잘하고 있습니다. 다른 실현 가능하고 저렴한 옵션을 사용하더라도 Art Deco 아이콘과 세계적으로 유명한 국제 주황색 페인트 작업을 대체하기 위해 현실적으로 작업하는 사람은 없습니다. 금문교는 교통, 바람 및 지진 부하로 인한 스트레스 한계를 초과하지 않도록 면밀히 모니터링됩니다. 우리는이 엔지니어링 걸작의 적어도 또 다른 80 년을 기대할 수 있습니다.
호타 강가 라오 토목 및 환경 공학 교수입니다. 웨스트 버지니아 대학교 과 마리아 마르티네즈 데 라히 달가 데 로렌조 대학원 연구 조교입니다. 웨스트 버지니아 대학교 . 이 기사는 원래 게시되었습니다. 대화 . 읽기 원본 기사 .
