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Eine warnende Geschichte - Der Zusammenbruch der Tacoma Narrows Bridge

Ein winziger Konstruktionsfehler in der Brücke führte zum Einsturz der Brücke, und dieser Einsturz wird heute noch in Ingenieur-, Architektur- und Physikkursen gelehrt.

vor 80 Jahren 7. November 1940 Die Tacoma Narrows Bridge ist zusammengebrochen, und der Nachhall dieses Zusammenbruchs spiegelt sich auch heute noch in Vorlesungen in den Bereichen Ingenieurwesen, Architektur und Physik weltweit wider.

Gig Harbor mit Tacoma verbinden

Die Tacoma Narrows Bridge wurde für einen kilometerlangen Abschnitt des Puget Sound im US-Bundesstaat Washington gebaut und war eine Hängebrücke, bei der das Deck - oder der tragende Teil - unter zwischen Türmen aufgereihten Aufhängungskabeln aufgehängt ist.

Design der Hängebrücke Quelle : Praktisch Engineering / YouTube modifiziert von Marcia Wendorf

Die Tacoma Narrows Bridge war die erste Brücke, die mit Trägern aus Kohlenstoffstahl gebaut wurde, die in Betonblöcken verankert waren. Zu dieser Zeit war sie die drittlängste Hängebrücke der Welt, nur hinter der Golden Gate Bridge zwischen San Francisco und Marin County, und das George Washington Bridge Verbindung zwischen New York City und New Jersey.

Die Unterstützung für den Bau der Brücke kam vom US-Militär, das drei Einrichtungen in der Region betrieb: die Puget Sound Naval Shipyard, McChord Field und Fort Lewis. Die Unterstützung kam auch von der Northern Pacific Railway.

Joseph Strauss Statue Quelle : Steven Pavlov / Wikimedia Commons

Tacomas Stadtväter konsultierten mehrere namhafte Brückendesigner, darunter Joseph B. Strauss der Chefingenieur der Golden Gate Bridge gewesen war, und David B. Steinman , der das entwarf Mackinac-Brücke das die obere und untere Halbinsel des Bundesstaates Michigan verbindet.

Mackinac-Brücke Quelle : Justin Billau / Wikimedia Commons

Weder Strauss noch Steinman wurden ausgewählt, und stattdessen wurde ein lokaler Ingenieur namens Clark Eldridge ausgewählt. Eldridge schlug ein konventionelles Hängebrücken-Design zusammen mit der Einbeziehung von vor. 25 Fuß tief 7,6 m Traversen, die unter dem Deck sitzen und es versteifen würden.

Tacoma Narrows Bridge Poster Quelle : Wikimedia Commons

Ein geldsparender Vorschlag

Zurück in New York jedoch zwei Brückeningenieure Leon Moisseiff und Frederick Lienhard hatte gerade ein Papier veröffentlicht, in dem beschrieben wurde, wie die Steifheit der Hauptkabel bis zu absorbieren würde 50% des statischen Winddrucks, der eine schwebende Struktur seitlich drückt.

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Moisseiff schlug vor, die Brücke mit einer Reihe von zu versteifen acht Fuß tief 2,4 m Plattenträger anstelle des 25 Fuß tief 7,6 m Traversen, die Eldridge entworfen hatte, und dies würde die Baukosten erheblich senken.Die Stadtväter von Tacoma folgten dem Entwurf von Moisseiff und 6 Millionen US-Dollar entspricht 109 Millionen US-Dollar heute wurde für den Bau der Brücke vergeben.

Der Bau der zweispurigen Brücke begann im September 1938. Gerade 39 Fuß 12 m breit, die Brücke war ziemlich schmal im Vergleich zu ihrer Länge von 5.939 Fuß 1.810 m mit einer Hauptspanne von 2.800 Fuß 850 m .

Sobald die Bauarbeiter das Deck fertiggestellt hatten, bemerkten sie, dass es sich bei Wind vertikal bewegen würde, und nannten die Brücke "Galloping Gertie".

Die Tacoma Narrows Bridge wurde am 1. Juli 1940 für den Verkehr freigegeben, und die Fahrer bemerkten schnell, dass die Brücke bis zu mehreren Fuß vertikal schwingen würde. Die Behörden versuchten, die vertikalen Schwingungen durch Hinzufügen von dort verankerten Zurrkabeln zu verringern. 50 Tonnen Betonblöcke am Ufer. Die Zurrkabel innerhalb weniger Tage aufgenommen .

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Als nächstes versuchten die Ingenieure, Kabelstreben hinzuzufügen, die die Hauptkabel in der Mitte der Spannweite mit dem Brückendeck verbinden, aber das funktionierte auch nicht. Schließlich fügten die Ingenieure hydraulische Puffer zwischen den Türmen und dem Deck hinzu, die die Längsbewegung dämpfen solltenDiese versagten, als die Hydraulikdichtungen durchbrochen wurden, als die Brücke vor dem Lackieren sandgestrahlt wurde.

Die Behörden stellten als nächstes einen Ingenieurprofessor an der University of Washington ein, um das Problem zu analysieren. Er und seine Studenten bauten eine Modell im Maßstab 1: 200 von der Brücke, auf der sie Windkanaltests durchgeführt haben. Sie haben ihre Schlussfolgerungen zu eingereicht 2. November 1940 und sie schlugen vor, Löcher in die Seitenträger entlang des Decks zu bohren, damit der Wind durchströmen kann, und Verkleidungen oder Ablenkschaufeln entlang des Decks hinzuzufügen, um seine aerodynamische Form zu unterstützen.

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Keine der beiden Optionen wurde jemals implementiert, da nur fünf Tage später 7. November 1940 Die Tacoma Narrows Bridge ist eingestürzt.

Die Brücke kommt herunter

Glücklicherweise befanden sich an diesem Donnerstagmorgen um 11:00 Uhr nur sehr wenige Personen auf der Brücke. Einer der wenigen Personen auf der Brücke, Leonard Coatsworth, war Redakteur für die Tacoma News Zeitung und er schrieb über seine Erfahrungen mit dem Abstieg der Brücke :

"Um mich herum konnte ich Betonknacken hören. Ich ging zurück zum Auto, um den Hund zu holen, wurde aber geworfen, bevor ich ihn erreichen konnte. Das Auto selbst begann auf der Straße hin und her zu rutschen. Ich entschied mich für die BrückeIch löste mich auf und meine einzige Hoffnung war, wieder ans Ufer zu kommen. Die meiste Zeit kroch ich auf Händen und Knien 460 m oder mehr zu den Türmen ... Mein Atem ging keuchend, meine Knie waren rauund blutete, meine Hände waren verletzt und geschwollen, als ich den Betonrand packte ... Gegen Ende riskierte ich, aufzustehen und ein paar Meter auf einmal zu rennen ... Sicher zurück am Mautplatz sah ich die Brücke in ihrem endgültigen Einsturzund sah mein Auto in die Engen stürzen. "

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Leider war Coatsworths Cockerspaniel Tubby in diesem Auto und er war der einzige Todesopfer der Katastrophe.

Eine anschließende Untersuchung des Zusammenbruchs ergab, dass die Brücke durch eine Drehbewegung zerstört wurde, als der Wind erreichte. 40 Meilen pro Stunde 64 km / h .

Torsionsschwingung Quelle : Praktische Technik / YouTube

Als Torsionsschwingung bezeichnet, führte dies dazu, dass eine Seite der Fahrbahn nach oben ging, während die andere Seite nach unten ging. Die Ursache für die Torsionsschwingung wurde so genannt. Wirbelablösung . Hier schwingt eine an einem Objekt vorbeiströmende Flüssigkeit oder ein Wind, wenn sich auf der Rückseite der Strömung Wirbel bilden. Wenn diese alternierenden Niederdruckzonen mit einer Frequenz auftreten, die nahe an der Eigenfrequenz einer Struktur liegt,Schon geringe Windmengen können starke Schwingungen verursachen.

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Wirbelablösung Quelle : Praktische Technik / YouTube

Wenn die Amplitude der Bewegung über die Stärke einiger Aufhängungskabel hinaus anstieg, schnappten sie und die benachbarten Kabel konnten das Gewicht nicht tragen, wodurch sie ebenfalls schnappten.

Der Einsturz der Brücke wurde von einem örtlichen Kameraladenbesitzer namens Barney Elliott aufgezeichnet, und 1998 trug Elliotts Film den Titel Der Zusammenbruch der Tacoma Narrows Bridge wurde von den USA ausgewählt Kongressbibliothek als kulturell und historisch bedeutsam.

Die Folgen des Zusammenbruchs

Als der Bundesstaat Washington seinen Versicherungsanspruch für die Brücke abholte, stellten sie fest, dass ihr Versicherungsvertreter mit der Prämienzahlung abgereist war und die Brücke nur teilweise versichert war.

Tacoma Narrows Bridge geschlossen Quelle : Praktische Technik / YouTube

Das Wettersystem, das den Zusammenbruch der Tacoma Narrows Bridge verursachte, setzte seinen Weg durch das Land fort und produzierte schließlich die Waffenstillstandstag Schneesturm ein 12. November 1940 . Es enthielt Schneefälle von bis zu 27 Zoll 69 cm , Winde dazwischen 50 und 80 Meilen pro Stunde 80 bis 130 km / h , 20 Fuß 6,1 m Schneeverwehungen und 50 ° F 28 ° C Temperaturabfälle in Teilen von Nebraska, South Dakota, Iowa, Minnesota, Wisconsin und Michigan.

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Rekordtiefdrücke wurden in La Crosse, Wisconsin und Duluth, Minnesota, aufgezeichnet und 146 Menschen wurden getötet. Hunderte von Entenjägern wurden auf Inseln im Mississippi gestrandet, wo sie an der Kälte starben. Ein Überlebender wurde von seinen beiden Labrador-Retrievern gerettet, die ihn mit ihren Körpern beschützten.

In Watkins, Minnesota, verursachte der blendende Schnee die Kollision eines Personenzugs und eines Güterzuges, und die Bewohner bildeten eine menschliche Kette, um die Passagiere in Sicherheit zu bringen. Am Michigansee. 66 Seeleute starben, als drei Frachter aufgrund des Sturms sanken.

Heute wird Barney Elliotts Film auf der ganzen Welt Ingenieur-, Architektur- und Physikstudenten gezeigt, um zu warnen, wie die Kraft von Mutter Natur respektiert werden muss.

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