Nove forme mostova mogu omogućiti značajno savladavanje većih razdaljina tj. pravljenje dužih mostova u budućnosti, što bi potencijalno moglo činiti izvodljivim premošćavanje Gibraltarskog moreuza, od Iberijskog poluostrva do Maroka.
Nove forme mostova koriste novu tehniku matematičkog modelovanja za identifikaciju optimalnih oblika za vrlo dugačke mostove. Istraživanje je objavljeno 19. septembra 2018. godine u „Proceedings of the Royal Society“.
Raspon mosta je rastojanje između visećih delova kolovoza između tornjeva, a sadašnji svetski rekord je 2km. Najpopularniji oblik za dugačke raspone je forma visećeg mosta koja je korišćena za Humber Bridge, gde kablovi nosači direktno povezuju kulu sa kolovozom. Ovo je korišćeno kod nedavno izgrađenog „Queensferry Crossing“ u Škotskoj i postaje sve popularnija forma.
Kako raspon mosta postaje duži, tako i proporcije same konstrukcije postaju veće zbog veće nosivosti same konstrukcije, a ne zbog saobraćaja koji se odvija preko njega. Ovo može stvoriti začarani krug: relativno malo povećanje raspona zahteva upotrebu znatno više materijala, što dovodi do težih konstrukcija koje zahtevaju još više materijala za podršku. Ovo takođe postavlja ograničenje koliko dugi rasponi mogu biti, tj. iznad koje granice most jednostavno ne može da nosi sopstvenu težinu.
Nove forme mostova koje omogućavanju premošćavanje većih razdaljina (foto: Helen Fairclough)
Jedna od opcija je upotreba jačih i lakših materijala. Međutim, čelik ostaje najbolji izbor jer je izdržljiv, lako dostupan i relativno jeftin. Jedini drugi način povećanja raspona je promena projekta mosta.
Profesor Matthew Gilbert sa University of Sheffield, koji je predvodio istraživanje, rekao je: „Viseći most je stotinama godina oko nas i čak i kada samo bili u stanju da izgradimo duže raspone kroz postepeno poboljšanje, nikada nismo prestali da tražimo koja je zapravo najbolja forma. Naše istraživanje je pokazalo da postoje konstrukcijski efikasnije forme, što bi moglo da otvori vrata stvaranju dužih raspona u budućnosti."
Tehnika koju je napravio tim zasniva se na teoriji koju je razvio profesor, Gilbertov prezimenjak, Davies Gilbert, koji je u ranom 19. veku koristio matematičku teoriju kako bi ubedio Tomasa Telforda da su viseći kablovi u njegovom originalnom projektu za most Menai Strait u Severnom Velsu pratili previše nisku krivu. Predložio je i „lanac jednakog stresa" koji pokazuje optimalni oblik kabla koji obračunava prisustvo gravitacionih opterećenja.
Inkorporiranjem te teorije iz 19. veka u savremeni matematički model optimizacije, tim je identifikovao koncepte mosta koji zahtevaju minimalni mogući volumen materijala, što potencijalno čini duže raspone mogućim.
Projekti zasnovani na matematičkim modelima sadrže delove koji podsećaju na biciklistički točak, sa višestrukim „krakovima" na mestu jednog tornja. Međutim, ovo bi u praksi bilo veoma teško izgraditi zbog veličine. Tim je stoga ovo zamenio sa podeljenim tornjevima, koji su sadržali samo dva ili tri „kraka" kao kompromis koji zadržava većinu koristi od optimalnih modela, dok su malo lakši za konstrukciju.
Za raspon od 5km, koji će verovatno biti potreban za izgradnju 14km prelaznog dela Gibraltara, tradicionalni viseći most će zahtevati daleko više materijala, čineći ga 73% težim od optimalnog projekta. Nasuprot tome, predloženi projekat sa dva i tri kraka bio bi samo 12 i 6 procenata teži, što bi potencijalno bilo mnogo ekonomičnije za izgradnju.
Nove forme mosta zahtevaju manje materijala uglavnom zato što se sile sa kolovoza efikasno prenose sa konstrukcije mosta na temelj. Ovo se postiže držanjem kratkih opterećenja i izbegavanjem oštrih uglova između zateznih i kompresivnih elemenata.
Tim naglašava da je njihovo istraživanje samo prvi korak i da se ideje ne mogu odmah upotrebiti u praksi za izgradnju nostova velikih raspona. Sadašnji model uzima u obzir samo gravitaciona opterećenja i još ne razmatra dinamičke sile koje proističu iz saobraćaja ili opterećenja vetrom. Potrebno je dalje istraživati i raditi na rešavanju problema izgradnje i održavanja.
Koautor Ian Firth iz COWI-a je rekao: „Ovo je interesantan razvoj u istraživanju materijalne efikasnosti kada je u pitanju projektovanje mostova velikih rapona. Ima još puno posla da se uradi, naročito u kreiranju efikasnih i ekonomskih metoda izgradnje, ali možda jednog dana vidimo da se ove nove forme koriste za premošćavanje estuara ili delova mora."
