Den 7 november 1940 var dagens stora nyhet om det totala misslyckandet och kollapsen av Tacoma Narrows Bridge i delstaten Washington. Bron slet helt enkelt sönder sig själv och föll i vattnet i Puget Sound. Hur och varför det hände är frågor som först nyligen har fått ett adekvat svar.
Tacoma ”avsmalnande” markerar den närmaste punkten på Puget Sound mellan Washingtons kust och den olympiska halvön. En bro över narrows innebar att delstatsregeringen kunde öppna upp ytterligare en del av staten för expansion, så de ville bygga en.
På 1930-talets Amerika var trenden, särskilt för långa strukturer, den graciösa hängbron. Arkitekter och ingenjörer sökte de mest graciösa, lättaste och smalaste designerna. Som ett resultat var Tacoma Narrows Bridge, när den var klar, 5,939 1,810.2 fot (39 11.9 meter) lång och en pinneliknande 1 fot (1940 meter) bred. Den var också lätt på grund av de grunda plåtbalkarna som användes i konstruktionen. Graciös? Otvivelaktigt. Den öppnade för trafik den XNUMX juli XNUMX.
Allmänheten visste inte att bron hade uppvisat något ovanligt beteende under byggfasen, men de fick snart en antydan om att allt inte var bra med deras höga, spinkiga bro. Experter hade märkt ovanliga linjära rörelser längs vägbanan när vinden steg, som den ofta gör genom Narrows. Ingenjörer försökte kompensera för en del av denna ”oscillation” genom att installera hydrauliska buffertar och stålkablar för att stabilisera den. Ändå hade mittspannet för vana att bölja upp och ner, ungefär som en berg-och dalbana.
Förare upptäckte snart att bilar framför dem verkade försvinna i ”dalar” och dök upp igen vid toppen av kullen. Folk kom från när och fjärran för att köra på berg- och dalbanan bron. Lokalbefolkningen gav snabbt smeknamnet ”Galloping Gertie”, och den fastnade.
Den 7 november 1940 stängde statens polis och motorvägsavdelningen bron för trafik omkring klockan 10 på morgonen, efter att rapporter om vågningar på 3 till 5 meter höga hade rapporterats, med vindar över 1 mph (1.5 km/h). Lyckligtvis var bara en person kvar på den, och han lyckades ta sig av innan mittspannet kollapsade. När den samlande skaran tittade på i fascinerad fasa, började mittspannet vrida sig från sida till sida, såväl som att röra sig upp och ner. Alla som tittade visste att bron inte länge kunde motstå denna typ av rörelse.
Cirka 10:30 började de första bitarna av trottoaren falla. Klockan 11:02 började kablar som håller mittspännet ge vika, och den västra delen vände och kraschade i vattnet. Vid 11:09 var den återstående delen av mittspann också borta. Galopperande Gertie fanns inte längre. Endast sidospann och torn återstod.
Så frågan förföljde ingenjörerna: vad hände med deras bro? En artikel av denna omfattning kan inte utforska alla inblandade fysik- och aerodynamikfrågor, men den första hypotesen ansåg att vindresonans förstörde den. Senare tester och konstruktionsmodeller visade att så troligen inte var fallet.
Faktum är att misslyckandet med Tacoma Narrows Bridge var en kombination av många faktorer, inklusive designfel. Den använde grunda plåtbalkar för att minska vikten istället för djupt öppna förstyvningsfackverk, vilket gjorde bron mindre stabil. Dessutom var strukturen helt enkelt för lång för sin bredd. En bredare bro kunde ha överlevt, men vägbanan var för smal för att stå emot de andra påfrestningarna.
Aerodynamik och ett konstigt klingande fenomen som kallas ”självexcitering” spelade också en roll. När spännvidden började bölja och blev mer instabil matade instabiliteten mer instabilitet. Därför, när spann började sin vridningsrörelse, matade den också instabilitetslågorna, tills strukturen misslyckades. ”Själv-excitation” betyder att en sak leder till en annan, vänder sig tillbaka till sig själv tills den kollapsar. Film av Gerties kollaps är tillgänglig online, liksom bilder på den böljande, slingrande vägbanan. Många tidningar, även online, kan läsas för fler svar på ”varför”-frågan.
Andra världskriget och den resulterande bristen på stål försenade byggandet av en annan Tacoma Narrows Bridge. Det andra spännet, av stålkabelupphängningssorten, öppnade den 14 oktober 1950. Denna gång studerade ingenjörer och modellerade konstruktioner i fyra år innan de slutförde sina val. Den här skulle inte kollapsa. Som en tullbro betalade den för sig själv och har för närvarande den femte längsta spännvidden i Nordamerika.
Galopperande Gertie kostade staten Washington miljontals dollar, men dess misslyckande revolutionerade brobyggaryrket. Designen genomgår nu rigorösa tester och modellering innan de någonsin byggs, vilket sparar pengar och människoliv.