De ineenstorting van de Tacoma Narrows Bridge op 7 november 1940 was een dramatische en tragische gebeurtenis, maar bleek ook een keerpunt in de bouwtechniek. De plotselinge val van de brug, die de bijnaam ‘Galloping Gertie’ kreeg vanwege zijn verontrustende dans in de wind, bracht kritische tekortkomingen in het ontwerp en het begrip van de aerodynamica aan het licht, waardoor de manier waarop ingenieurs de brugconstructie benaderen fundamenteel veranderde.
De opkomst en ondergang van de galopperende Gertie
De Tacoma Narrows Bridge, die Tacoma, Washington en het Kitsap-schiereiland met elkaar verbond, werd enkele maanden voor het rampzalige einde met veel tamtam geopend. Destijds was het de op twee na langste hangbrug ter wereld, een bewijs van de innovatieve ontwerpen van Leon Moisseiff, een gerenommeerde brugingenieur die ook had bijgedragen aan het ontwerp van de iconische Golden Gate Bridge.
Vrijwel vanaf het begin werden echter ongebruikelijke oscillaties opgemerkt. Werknemers gaven de brug de bijnaam “Galloping Gertie”, en ingenieur F. Bert Farquharson en zijn team van de Universiteit van Washington kregen de taak het probleem te onderzoeken en erkenden: “Die nacht begon de brug te galopperen.” Moisseiff erkende dat andere bruggen die hij had ontworpen soortgelijk gedrag vertoonden, zij het met minder intensiteit.
Inspanningen om de brug te stabiliseren
Naarmate de trillingen van Gertie steeds duidelijker werden, probeerden de ingenieurs een oplossing te vinden. Eerst werden vier hydraulische vijzels geïnstalleerd die als schokdempers moesten fungeren, maar die bleken niet effectief. Vervolgens werden, in een poging om de beweging te verminderen, tijdelijke kabels over de overspanning van de brug aan de grond vastgemaakt. Op 1 november brak echter een kabel tijdens harde wind en het galopperen werd hervat.
Het team van Farquharson voerde uitgebreide modellering uit, waarbij een schaalmodel van 16,5 meter (54 voet) en een sectie van 2,4 meter (8 voet) werd gemaakt om de oorzaak te identificeren. Uit hun tests bleek dat windstoten van de zijkanten ervoor zorgden dat de brug verdraaide. Ze stelden een oplossing voor: gaten boren in de liggers of windgeleiders installeren om de wind tegen te houden. Het implementeren van deze veranderingen had in slechts tien dagen voldoende stabiliteit kunnen bieden, terwijl een volledige retrofit 45 dagen zou duren.
Een getuige van een ramp
Helaas zijn deze reparaties nooit van de grond gekomen. Op de ochtend van 7 november reed Leonard Coatsworth, redacteur van de Tacoma News Tribune, naar een familiehuisje op het schiereiland met Tubby, de driepotige cocker-spaniël van zijn dochter, toen de brug heftig begon te zwaaien. Hij belde de krant en vroeg verslaggever Bert Brintnall en fotograaf Howard Clifford om uit de eerste hand getuige te zijn van de ramp. Coatsworth vertelde dat hij de controle over zijn auto verloor toen de brug kantelde, en Clifford beschreef de weg die zo dramatisch stuiterde dat hij gedwongen werd te rennen en soms te knielen om te voorkomen dat hij in de lucht bleef hangen. Clifford was de laatste persoon die de brug veilig verliet voordat deze instortte.
Het laatste, catastrofale moment arriveerde om 11:02 uur toen een kabel van 17,5 meter (57 voet) brak en de centrale overspanning in het water stortte. Clifford en Brintnall konden de val van de brug op camera vastleggen. Tragisch genoeg overleefde de hond Tubby het niet en was hij het enige slachtoffer van de ineenstorting.
Van tragedie tot inzicht: de wetenschap van torsieflutter
De ineenstorting heeft de reputatie van Moisseiff aanzienlijk beschadigd en hij stierf slechts drie jaar later. De ramp bood echter ongeëvenaarde mogelijkheden voor technische analyses, wat leidde tot baanbrekende ontdekkingen.
Een team van experts heeft uiteindelijk de oorzaak van de instorting vastgesteld als torsieflutter. Een cruciale factor was het wegglijden van de middenspankabel, die zich in twee ongelijke lengtes scheidde. Door deze onbalans kon de brug draaien, en door het draaien veranderde de hoek van de wind ten opzichte van de hoofdliggers van de brug. De brug begon meer energie te absorberen, waardoor de beweging werd versterkt. Toen het draaien synchroon liep met windwervelingen, werd de beweging zelfonderhoudend.
“Met andere woorden, de krachten die op de brug inwerken, werden niet langer veroorzaakt door de wind. De eigen beweging van het brugdek veroorzaakte de krachten. Ingenieurs noemen deze ‘zelfopgewekte’ beweging”, zoals beschreven door het Washington State Department of Transportation (WSDOT).
Uiteindelijk was de brug te lang, het dek te licht en de rijbaan te smal om effectief weerstand te bieden aan aerodynamische krachten. De ineenstorting van de Tacoma Narrows Bridge was een harde maar essentiële les, die de benadering van brugontwerp fundamenteel veranderde en een nieuw tijdperk van windtechniek en aerodynamische overwegingen in grootschalige constructies inluidde.
