Wat is er gebeurd met de Tacoma Narrows Bridge?
Op 7 november 1940 was het grote nieuws van die dag het totale falen en instorten van de Tacoma Narrows Bridge in de staat Washington. De brug scheurde zich eenvoudigweg uit elkaar en viel in het water van Puget Sound. Hoe en waarom het gebeurde zijn vragen die pas recentelijk adequaat zijn beantwoord.
De Tacoma "versmalt" markeert het dichtstbijzijnde punt op Puget Sound tussen de kust van Washington en het Olympisch schiereiland. Een brug over de versmalling betekende dat de deelstaatregering weer een ander deel van de staat kon openen voor uitbreiding, dus wilden ze er een bouwen.
In Amerika in de jaren dertig was de trend, vooral voor lange structuren, de sierlijke hangbrug. Architecten en ingenieurs zochten de meest sierlijke, lichtste, slankste ontwerpen. Als gevolg hiervan was de Tacoma Narrows Bridge, wanneer hij klaar was, 1.839,2 meter lang en een stokachtige 39,9 meter breed. Het was ook licht van gewicht, vanwege de ondiepe plaatliggers die in de bouw worden gebruikt. Bevallig? Ongetwijfeld. Het ging open voor verkeer op 1 juli 1940.
Het publiek wist niet dat de brug ongewoon gedrag had getoond in de bouwfase, maar al snel kregen ze de hint dat alles niet goed was met hun lange, spichtige brug. Experts hadden ongewone lineaire bewegingen langs de rijbaan opgemerkt toen de wind opsteeg, zoals vaak door de Narrows. Ingenieurs probeerden een deel van deze "oscillatie" te compenseren door hydraulische buffers en stalen "vastbindkabels" te installeren om het te stabiliseren. Toch had de middelste overspanning de gewoonte om op en neer te golven, net als een achtbaan.
Bestuurders ontdekten al snel dat auto's voor hen in 'valleien' leken te verdwijnen, en weer op de top van de heuvel verschenen. Mensen kwamen van heinde en verre om op de achtbaanbrug te rijden. De lokale bevolking kreeg snel de bijnaam 'Galopperende Gertie' en het bleef hangen.
Op 7 november 1940 sloten de staatspolitie en de snelwegafdeling de brug om ongeveer 10 uur 's ochtends, na meldingen van golvingen van 3 tot 5 voet (1 tot 1,5 meter) hoog, met winden van meer dan 35 mph (56,3 km / u). Gelukkig zat er nog maar één persoon op en het lukte hem om uit te stappen voordat de middenoverspanning instortte. Terwijl de verzamelde menigte gefascineerd en afgrijselijk toekeek, begon de middenspanne van links naar rechts te draaien en op en neer te bewegen. Iedereen die keek, wist dat de brug dit soort bewegingen niet lang kon weerstaan.
Om ongeveer 10.30 uur begonnen de eerste stukken bestrating te vallen. Om 11:02 begonnen kabels die de middelste overspanning vasthielden te wijken, en het westelijke gedeelte kantelde en stortte in het water. Tegen 11:09 was ook het resterende deel van de middenspanne verdwenen. Gertie galoppeerde niet meer. Alleen de zijoverspanningen en torens bleven over.
Dus de vraag achtervolgde de ingenieurs: wat is er met hun brug gebeurd? Een artikel van deze strekking kan niet alle fysische en aerodynamische vragen onderzoeken, maar de eerste hypothese luidde dat windresonantie het vernietigde. Uit latere test- en engineeringmodellen bleek dat dit waarschijnlijk niet het geval was.
Het falen van de Tacoma Narrows Bridge was in feite een combinatie van vele factoren, waaronder ontwerpfouten. Het gebruikte ondiepe plaatliggers om het gewicht te verminderen in plaats van diep open verstijvende spanten, waardoor de brug minder stabiel werd. Ook was de structuur eenvoudigweg te lang voor zijn breedte. Een bredere brug heeft misschien overleefd, maar de rijbaan was te smal om de andere spanningen te weerstaan.
Aerodynamica en een vreemd klinkend fenomeen genaamd "zelfexcitatie" speelden ook een rol. Terwijl de overspanning begon te golven en onstabieler werd, voedde de instabiliteit meer instabiliteit. Daarom, toen de span zijn draaiende beweging begon, voedde het ook de instabiliteitsvlammen, totdat de structuur faalde. "Zelfexcitatie" betekent dat het ene ding naar het andere leidt en op zichzelf terugkeert tot het instort. Film van Gertie's instorting is online beschikbaar, net als foto's van de golvende, kronkelige rijbaan. Veel artikelen, ook online, kunnen worden bekeken voor meer antwoorden op de 'waarom'-vraag.
De Tweede Wereldoorlog en het daaruit voortvloeiende tekort aan staal vertraagde de bouw van een andere Tacoma Narrows Bridge. De tweede overspanning, van de variëteit van de staalkabelophanging, ging in op 14 oktober 1950. Dit keer hebben ingenieurs ontwerpen bestudeerd en gemodelleerd gedurende vier jaar voordat ze hun keuzes hebben gemaakt. Deze zou niet instorten. Als tolbrug betaalde het zichzelf terug en heeft het momenteel de vijfde langste overspanning in Noord-Amerika.
Galopperende Gertie kostte de staat Washington miljoenen dollars, maar het falen ervan bracht een revolutie teweeg in het beroep van bruggenbouwer. Ontwerpen worden nu grondig getest en gemodelleerd voordat ze ooit worden gebouwd, waardoor geld en mensenlevens worden bespaard.