Zawalenie się mostu Tacoma Narrows Bridge 7 listopada 1940 r. było dramatycznym i tragicznym wydarzeniem, ale stanowiło także przełomowy moment w inżynierii budowlanej. Most, nazywany „Galopującą Gertie” ze względu na niepokojący taniec na wietrze, nagle się zawalił, odsłaniając krytyczne błędy w projektowaniu i rozumieniu aerodynamiki, zasadniczo zmieniając sposób, w jaki inżynierowie podchodzą do budowy mostu.
Wzlot i upadek „Biegnącej Gertrudy”
Most Tacoma Narrows, łączący Tacomę w stanie Waszyngton i półwysep Kitsap, został otwarty z wielkim hukiem na kilka miesięcy przed jego katastrofalnym zakończeniem. W tamtym czasie był to trzeci co do długości most podwieszany na świecie, co stanowiło świadectwo innowacyjnego projektu Leona Moisseiffa, znanego inżyniera budownictwa, który pomógł także zaprojektować kultowy most Golden Gate.
Jednak niemal od samego początku zauważono nietypowe wahania. Robotnicy nadali mostowi przydomek „Biegnąca Gertruda”, a inżynier F. Burt Farquharson i jego zespół z Uniwersytetu Waszyngtońskiego otrzymali zadanie zbadania problemu i przyznali: „Tego wieczoru most zaczął skakać”. Moisseiff przyznał, że inne mosty, które zaprojektował, zachowywały się podobnie, choć z mniejszą intensywnością.
Próby ustabilizowania mostu
Gdy oscylacje Gertrudy nasiliły się, inżynierowie zaczęli szukać rozwiązania. Początkowo zainstalowano cztery podnośniki hydrauliczne, które pełniły funkcję amortyzatorów, ale okazały się one nieskuteczne. Następnie, chcąc zmniejszyć ruch, do mostu przymocowano tymczasowe kable. Jednak 1 listopada podczas silnego wiatru zerwał się jeden z linek i wyścigi zostały wznowione.
Zespół Farquharsona przeprowadził szeroko zakrojone modelowanie, tworząc model w skali 16,5 m i odcinek o długości 2,4 m, aby zidentyfikować pierwotną przyczynę. Badania wykazały, że wiejący z boku wiatr spowodował skręcenie mostu. Zaproponowali rozwiązanie: albo wywierć otwory w belkach, albo zainstaluj deflektory blokujące wiatr. Wdrożenie tych zmian mogłoby zapewnić wystarczającą stabilność w zaledwie 10 dni, a pełna modernizacja zajęłaby 45 dni.
Świadek katastrofy
Niestety napraw tych nigdy nie dokończono. Rankiem 7 listopada Leonard Coatsworth, korektor Tacoma News Tribune, wiózł córkę do rodzinnego domku na półwyspie z trójnożnym cocker spanielem o imieniu Tubby, gdy most zaczął się gwałtownie kołysać. Zadzwonił do gazety, co skłoniło reportera Berta Brintona i fotografa Howarda Clifforda do osobistego zobaczenia katastrofy. Coatsworth powiedział, że stracił kontrolę nad samochodem, gdy most się przechylił, a Clifford opisał, że droga podskakiwała tak gwałtownie, że musiał biec, a czasem klękać, aby uniknąć uniesienia się w powietrze. Clifford był ostatnią osobą, która bezpiecznie opuściła most, zanim się zawalił.
Decydujący, katastrofalny moment nastąpił o godzinie 11:02, kiedy to zerwał się 17,5-metrowy kabel i zapadło się do wody przęsło środkowe. Cliffordowi i Brintonowi udało się uchwycić kamerą zawalenie się mostu. Niestety, Tubby nie przeżył i był jedyną ofiarą zawalenia się.
Od tragedii do zrozumienia: nauka o oscylacjach fali skrętnej
Upadek poważnie nadszarpnął reputację Moisseiffa i zmarł on zaledwie trzy lata później. Jednak katastrofa zapewniła bezprecedensowe możliwości analiz inżynieryjnych, prowadząc do przełomowych odkryć.
Zespół ekspertów ostatecznie ustalił, że przyczyną zawalenia się były wibracje fali skrętnej. Kluczowym czynnikiem był poślizg kabla środkowego rozpiętości, który podzielił się na dwie nierówne sekcje. Ta nierównowaga spowodowała skręcenie mostu, a skręcenie zmieniło kąt wiatru w stosunku do głównych belek mostu. Most zaczął pochłaniać więcej energii, zwiększając ruch. Kiedy skręcanie zsynchronizowało się z wirami wiatru, ruch stał się samowystarczalny.
“Innymi słowy, siły działające na most nie były już powodowane przez wiatr. Ruch pomostu wytworzył siły. Inżynierowie nazywają ten ruch “samowzbudnym””, zgodnie z opisem Departamentu Transportu Stanu Waszyngton (WSDOT).
Ostatecznie most był za długi, jego pokład za lekki, a jezdnia za wąska, aby skutecznie przeciwstawić się siłom aerodynamicznym. Zawalenie się mostu Tacoma Narrows Bridge było surową, ale istotną lekcją, która zasadniczo zmieniła podejście do projektowania mostów i zapoczątkowała nową erę w projektowaniu obciążeń wiatrem i rozważaniach aerodynamicznych przy budowie dużych konstrukcji.
