Vad hände med Tacoma Narrows Bridge?
Den 7 november 1940 var dagens stora nyheter om total misslyckande och kollaps av Tacoma Narrows Bridge i delstaten Washington. Broen slet sig helt enkelt isär och föll i vattnet i Puget Sound. Hur och varför det hände är frågor som bara nyligen har besvarats tillräckligt.
Tacoma "smalnar" markerar den närmaste punkten på Puget Sound mellan Washingtons kust och olympiska halvön. En bro över smalarna innebar att statsregeringen kunde öppna upp ytterligare en del av staten för utvidgning, så de ville bygga en.
På 1930-talet Amerika var trenden, särskilt för långa strukturer, den graciösa hängbron. Arkitekter och ingenjörer sökte den mest graciösa, lättaste, smalaste designen. Som ett resultat var Tacoma Narrows Bridge, när den var klar, 5 939 fot (1 810,2 meter) lång och en pinnliknande 39 fot (11,9 meter) bred. Det var också lätt, på grund av de grunda plattbärare som användes i konstruktionen. Graciös? Otvivelaktigt. Den öppnade för trafik den 1 juli 1940.
Allmänheten visste inte att bron hade visat något ovanligt beteende i byggfasen, men de fick snart antydan att allt inte var bra med deras höga, snediga bro. Experter hade märkt ovanlig linjär rörelse längs vägen när vinden steg, som det ofta gör genom de smala. Ingenjörer försökte kompensera för en del av denna "svängning" genom att installera hydrauliska buffertar och stålkablar för att stabilisera den. Fortfarande hade mittintervallet en vana att böljas upp och ner, ungefär som en berg-och dalbana.
Chaufförerna upptäckte snart att bilar framför dem tycktes försvinna i "dalar", som dyker upp igen på kullen. Människor kom från hela och breda för att köra på berg-och dalbanan. Lokalbefolkningen kallade snabbt strukturen "Galloping Gertie", och den fastnade.
Den 7 november 1940 stängde den statliga polisen och motorvägsavdelningen bron för trafik ungefär klockan 10, efter att rapporter hade rapporterats om vågor på 1 till 1,5 meter hög, med vindar överstigande 35 km / h. Lyckligtvis var det bara en person som stod kvar på det, och han lyckades ta sig av innan mittomspannningen kollapsade. När den samlade folkmassan tittade i fascinerad skräck började mittspännen att vrida sig från sida till sida, liksom att röra sig upp och ner. Alla som tittade visste att bron inte kunde tåla denna typ av rörelse.
Cirka 10:30 började de första bitarna av trottoaren att falla. Klockan 11:02 började kablar som håller mittspännen att vika, och det västra avsnittet vippade och kraschade i vattnet. Vid 11:09 var den återstående delen av mittspännen också borta. Galoppande Gertie var inte längre. Endast sidor och torn kvar.
Så frågan spökade ingenjörerna: vad hände med deras bro? En artikel med detta omfång kan inte utforska alla frågor om fysik och aerodynamik, men den första hypotesen konstaterade att vindresonans förstörde den. Senare test- och konstruktionsmodeller visade att detta förmodligen inte var fallet.
I själva verket var misslyckandet i Tacoma Narrows Bridge en kombination av många faktorer, inklusive designfel. Den använde grunda plattbalkar för att minska vikten istället för djupa öppna förstyvningsstänger, vilket gjorde bron mindre stabil. Dessutom var strukturen helt enkelt för lång för dess bredd. En bredare bro kanske har överlevt, men vägbanan var för smal för att motstå de andra spänningarna.
Aerodynamik och ett konstigt klingande fenomen som kallas "själv excitation" spelade också en roll. När spännvidden började böljas och blev mer instabil, matades instabiliteten med mer instabilitet. Därför när spännvidden började sin vridningsrörelse matade den också instabilitetsflammorna tills strukturen misslyckades. "Självexitation" innebär att en sak leder till en annan och vänder tillbaka på sig själv tills kollaps. Film av Gerties kollaps finns tillgänglig online, liksom bilder av den böljande, vridande vägbanan. Många tidningar, även online, kan granskas för att få fler svar på "varför" -frågan.
Andra världskriget och den resulterande bristen på stål försenade byggandet av en annan Tacoma Narrows Bridge. Det andra spännvidden, av stålkabelupphängningssorten, öppnades den 14 oktober 1950. Denna gång studerade och modellerade ingenjörer mönster i fyra år innan de slutförde sina val. Den här kommer inte att kollapsa. Som en avgiftsbrygga betalade den sig själv och har för närvarande det femte längsta loppet i Nordamerika.
Galoppande Gertie kostade staten Washington miljoner dollar, men dess misslyckande revolutionerade brosbyggnadsyrket. Konstruktioner genomgår nu noggrann testning och modellering innan de någonsin byggs, vilket sparar pengar och människoliv.