Tacoma narrows köprüsü, Seattle, Washington, USA

Özellikle ABD'deki en büyük asma köprülerden birini inşa etmek için mamut görevini üstlendiğinizde köprü boşlukları hiçbir zaman kolay değildir. 

Puget Sound' un mil genişliğindeki kanalına bir köprü inşa etmek, mevcut yapının trafikteki aşırı dalgalanmasını sürdürmesi zorlaştığından, büyük önem kazanmıştı. Başlangıçta bir günde 60.000 araç için tasarlanan Tacoma Narrows Köprüsü, şimdi günde 90.000'den fazla aracı taşıyan  bir yol haline geldi. Saat için duyulan ihtiyaç Washington Mainland ile Olimpiyat Yarımadası'nı birbirine bağlayan daha yeni, daha güçlü ve daha büyük bir köprü idi.
 

Zorluk

• Seattle'ın güneyinde sismik olarak aktif bir alan olduğu bilinen bir gerçektir. Yüksek rüzgarlar, 4 m gelgit dalgası ve yedi düğüm akımı, inşaatın üstlenilmesini zorlaştırarak zorluklara katkıda bulunur.
   
• Köprü inşaatı çok büyük öneme sahipken, aynı derecede önemli olan sudaki beton dökülmesine ilişkin çevresel kaygılardı.

Seattle'da tamamlanan Tacoma Narrows Köprüsü

Çözüm

Tacoma Narrows, sismik olarak aktif bir bölgede, yüksek rüzgarlar, 4 m gelgit dalgası ve yedi düğüm akımıyla komplike olan Sismik olarak aktif bir bölgede bulunduğundan, Washington'un Seattle eyaletinin güneyinde önemli bir zorluk bulunmaktadır.

Kablo askıya alınan ilk köprü, 2. Dünya Savaşı'ndan önce orada inşa edildi. Ancak, rüzgârla sallanan yolu “Galloping Gertie” olarak adlandırmak bir başarısızlıktı. Köprü, 1940 yılında açıldıktan dört ay sonra çöktü.

Sonuç olarak, değiştirilmesi daha aerodinamik olarak sağlam bir çelik köprü idi ve bugün ABD'deki en büyük beşinci asma köprüdür. Ancak köprünün 1950’de açılmasından bu yana, trafik hacmi günde 90.000’den fazla araca yükseldi (30.000 daha fazla olması amaçlanmıştı.). Bu nedenle, trafik tıkanıklığını azaltmak için başka bir köprü inşa etmek olağanüstü hale geldi.

Yeni 2007 Tacoma Narrows Köprüsü, toplam uzunluğu 1645 m, ana 853 m'dir. Mevcut Narrows Köprüsü' ne doğrudan paralel olarak inşa edilen bu yapı, günümüzde üç adet doğu sınırında trafik şeridi, her iki tarafta omuzlar ve ayrı bir bisiklet/yaya yolu sunmaktadır. Bu arada, mevcut köprü, batıya giden üç trafik şeridini taşıyacak şekilde yeniden yapılandırıldı.

İki köprünün merkez şeritleri birbirinden sadece 60 m uzakta olmasına rağmen, iki yapı birbirine benzemiyor. Mevcut köprü kuleleri yeşil ve çelikten yapılmıştır.

Yeni köprü kuleleri, pigmentli kaplayıcı ile kaplanmış gri ve betonarme yapıya sahiptir. Bunun nedeni, günümüz teknolojisinin, daha ekonomik ve daha az bakım gerektiren, çelikten çok daha pratik hale getirilmesidir.

Tasarımı tamamladıktan sonra, ilk büyük görev şimdiye kadar yapılmış en büyük iki kesondan ikisini inşa etmek ve 155 m yüksekliğindeki iskelelerin temelini oluşturmaktı.

20 katlı bir sualtı binasına eşdeğer her bir keson - 29.000 m³ beton içeriyor ve gelecekte ikinci bir güvertenin (karayolu veya hafif raylı) ağırlığını taşıyabilir.

Kesonları nasıl etkili bir şekilde betonlayacağına dair teklifler, Bechtel ve Kiewit Pacific ortak girişimi olan Tacoma Narrows Constructors firmasına sunuldu.

Putzmeister America ve Almanya'daki Putzmeister'in ürün uzmanları proje için stratejik bir plan hazırladı.

Birincisi, teknik plan bir mavna üzerine betondan toprağa karşı beton pompalamak için izin verdi. Bu nedenle, hazır mikserler doğrudan kıyıdan bir beton pompasının deposuna doğrudan boşaltılabilir.

Beton, 50 m ve bir pompalama mavna geçmesi gerekli olana kadar mevcut köprü boyunca beş inçlik bir dağıtım hattından geçecektir.
Bu noktada, bir rampa, gelgit barındıracak iki beş inç çelik örgülü Putzmeister hortumuna sahip olan dağıtım sistemini tutacaktır.
İkincisi, Putzmeister’in gelişmiş ZX boru hattının kullanılması sudaki beton dökülmesine dair çevresel kaygıları hafifletti. ZX dağıtım hattı ve kavramalar sızdırmaz ve son derece yüksek basınçlara sahiptir.
 
Telebelt® ve Putzmeister America’nın Özel Ürünler Sektör Müdürü Bill Carbeau, “ZX boru hattı ve kaplinler aslen Putzmeister tarafından sızıntıları önlemenin kritik öneme sahip olduğu atık su arıtma tesislerinde kullanılmak üzere tasarlandı. Ancak, bu uygulamada teknoloji başarıyla uygulandı ve kesinlikle sızdırmaz ve sorunsuz olduğunu kanıtladı." diye belirtti.

Planın seçiminde üçüncü faktör, pompalama ekipmanının tasarımıydı. Önerilen Putzmeister BSA 14000 HP E beton treyler pompaları, işte beton pompalamak için gerekli olan hem yüksek hacim hem de yüksek basınç kombinasyonunu sunan tek ünitelerdi. Üniteler, elektrikli ikiz motor tahriklerine sahiptir ve saatte 99 m³/saat kadar güç üretebilmektedir. Azami basınçları 220 bar.
Son olarak, uzatılmış erişim için seçilen daha büyük boyutlu modellerde bile, yerleştirme bomlarında karşı ağırlık gerekmedi. Karşı ağırlık eksikliği, ağırlık merkezini mavna üzerinde mümkün olduğunca düşük tutmak için önemli bir faktördü.

Bu nedenle, 38 m yatay erişime sahip olan Putzmeister MXG 38-4 yerleştirme bomları seçildi. Hem verimli beton yerleştirme için yeterince uzun ve de inşaat demiri dökülen yerden temizlemek için yeterince yüksek olarak kabul edildiler.

Keson Yapısı

Putzmeister stratejisi seçildikten sonra, ihtiyaç duyulan iki kesimi geliştirmek bir "harekete geç" idi. Yakındaki Tacoma Limanı sahasında, bir kesicinin tabanı olan bir kesme kenarının üzerine 19 m yüksekliğinde çelik formlar yapıldı. Bu yapının alt kenarları sivriltilmiştir, böylelikle bir keson yere indirilirken deniz tabanını keserler.

Nihayetinde BSA 14000 HP E duvarlarına beton pompaladı ve böylelikle bir keson başladı. Ağırlık nedeniyle yapı, planlandığı gibi su yüzeyinin altına 9 m düştü. Her iki keson da başlangıçta bu şekilde hazırlandı.

2004 yılının Temmuz ayında, üç römorkör ilk kesonu 18 km mil uzaktaki şantiyeye çekti. Teori, içerideki gelgitin limandan kesonu getirmesi ve giden manevrayı son manevra için kullanmasıydı.
Bununla birlikte, mevcut 15.240 tonluk yapı çekilirken hiçbir şey basit değildir. Geliştirme aşamasında bu noktada, keson temel olarak yedi katlı yüksek bir kutu, 40 m uzunluğunda, 24 m genişliğinde, 24 m uzunluğunda ve kısmen su altındaydı.

Takip eden günlerde, yapı tam olarak konumlandırıldı. Sadece küçük bir hata payı ile dalgıçlar yönünün bulmak için GPS'i kullanır ve böylece kesonu Tacoma Narrows tabanına gömülü önceden yerleştirilmiş çapalara kablolarla sabitlemeye yardımcı olurlar. Ağustos ayının ilerleyen zamanlarında ikinci keson, son yerine gönderildi ve aynı şekilde ele alındı.

Önümüzdeki birkaç ay boyunca, çoğunlukla çukurlu ve her biri 15 çelik hava kubbesinde yüzen iki yapı, her kesonun üzerine kademeli olarak 3 m betonarme duvarlar ilave edildi. İki MXG 38-4 yerleştirme bomu aynı anda betonu yerleştirmekten sorumluydu; Her biri diğerinin alanını yedekleme önlemi olarak ele alma yeteneğine sahipti - bununla birlikte hiçbir teknik sorunla karşılaşılmadığı için gereksiz olduğu kanıtlandı. Ortalama çıktı, saatte 54 m³ idi ve hat basınçları 138 bar kadar yüksek oldu.

Daha büyük yerleştirme bomları, şirketin standart modüler tasarım kulelerinin daha büyük sürümlerini gerektiriyordu. Bill Carbeau, “İki bağlantısız 12 m kule, tek bir yüzer mavna cıvatalanmıştı; burada, bir artı veya eksi üç dereceli listeden fazla olmayan sıfır dereceli bir yükseklik elde etmek için odalara su basması gerekliydi. Bu, mavinin aynı tarafına yan yana monte edilen iki bomun dayattığı yükleri dengelemekti." diye açıkladı.

Araziden beton, her biri 457 m ZX dağıtım hattını kullanarak bir kesona ulaşmak için iki BSA 14000 HP E sabit beton pompasıyla pompalandı. Bu arada, yerleştirme bomları günde ortalama 917 m³ beton döktü.
 
Ardından mavna, ertesi hafta pompalamak için Puget Sound'un diğer tarafındaki kesonlara taşındı. Diğer kesonu pompalamak için, köprünün diğer tarafına 670 m dağıtım hattı kullanılarak iki BSA römork pompası kuruldu.

Genel olarak, bu flip-flopping yaklaşımı 64 m yüksekliğindeki kesonların aynı anda inşa edilebileceği anlamına geliyordu. Tamamlandığında, kesme kenarı betonla kapatıldı ve sonunda katı temele ulaşmak için yaklaşık 46 m su ve 18 m deniz yatağından geçti.

Ekip, yüksek basınçlı römork pompalarda veya tekni işlerde ayrı ayrı yerleştirme bomlarında en ufak bir sorunla dahi karşılaşmamıştır.

İskele Yapımı

İskele yapımı Eylül 2004’te başlamıştır. Kesonların pompalanmasındaki başarı nedeniyle, iskelelerin pompalanması için Putzmeister ekipmanı da kullanılmıştır.

Bu nedenle, demonte edilmeden önce, mevcut yerleştirme bom düzeneği, ünitelerin ulaşabileceği kadar yüksek [bu, kesonların 21 m yukarısında. beton yerleştirme için kullanıldı.

Aynı Putzmeister BSA 14000 sabit beton pompaları, yeni köprünün her iki ucunun altına, yine betonu teslim etmek için toplam 1127 m ZX borusu kullanılarak, ancak bu sefer bir kepçeye yerleştirildi.

Buna karşılık olarak ekskavatör kepçesi betonu kulenin formlarına yerleştirdi ve saatte yalnızca en fazla 18 m³/saat dayanabilecek kadardı.

Payandalara ulaştıklarında, bir BSA 14000 sabit beton pompası, betonu takviyenin 42 m yüksekliğinde en üst seviyeye kadar pompalarken, bir boru vinci boru hattını tutarak desteklendi.
İçi boş kulelerin her bir bacağını 5 m artışlarla inşa etmek için “kuş kafesleri” adı verilen bir beton form sistemi kullanılmaktadır. Her bir keson ve neredeyse Seattle’ın Space Needle’ı kadar yüksek rıhtımda toplamda 12.232 m³ beton tüketmişlerdir.

Özel not, iskeleler için beton karışımıdır. Tuz serpintisi ve asit yağmuru iskelelerinin çelik iskeletine nüfuz etmemesi hem güçlü hem de yoğundur ve yumuşatıcı ve uçucu kül içerir. Tipik olarak, köprü kulesi teknik özellikleri 483 bar, bununla birlikte, bu karışım 758 bar daha yakındır.
 

Kablo Dübelleri

Telebelt taşıyıcıları, askıya alınacak kabloları sabitlemek için beton yerleştiriyor. Carbeau, “Kamyona monte Putzmeister bantlı konveyörler ideal bir çözümdür, çünkü daha büyük boyutlu agregayı hızlı ve geçme olasılığı olmadan yerleştirebilirler” dedi. “İki kablo 19.878 m3 beton kullandı.”

Yeni Tacoma Narrows Köprüsü 2007 yılında açıldı. Mevcut Tacoma Narrows Köprüsü'ne yükseltmeler 2008 yılında tamamlanmıştır. Genel olarak, proje maliyetinin 849 milyon ABD doları olduğu tahmin edilmektedir.

Projenin tamamında 194.961 m³ beton tüketilmiştir.

Putzmeister equipment was used for the pier construction as well as to anchor cables

Concrete Takeaways

• The Tacoma Narrows Bridge is the fifth longest suspension bridge in the US.
   
• The original Tacoma Narrows Bridge, also called ‘Galloping Gertie”, collapsed only four months after it opened in 1940.
   
• The whole project cost approximately $849 million and it had consumed over 194,962 m³ of concrete.
   
• The piers have been constructed using a special concrete mix, which is both strong and dense. This keeps the salt spray and acid rain from penetrating  the steel skeletons of the piers.

Project Partners

General contractor: Tacoma Narrows Constructors – a joint venture of Bechtel and Kiewit Pacific
Concrete supplier: Glacier Sand and Gravel – Tacoma, WA
Authorized dealer: Northwest Concrete Pumps and Systems, Inc. – Seattle, WA
Pumping contractor: Ralph’s Concrete Pumping – Seattle, WA
Concrete placing equipment for caissons and piers: Putzmeister MXG 38-4 stationary placing booms (2); freestanding 40-ft PM towers (2); and BSA 14000 HP E stationary concrete pumps (3)
Concrete placing equipment for anchors: TB 105 and TB 130 Telebelt conveyors 
Concrete placing equipment for retaining walls and bridge overpasses: Putzmeister concrete boom pumps – various sizes