Kas notika ar Tacoma Narrows Bridge?

7. gada 1940. novembrī šīs dienas lielās ziņas bija par pilnīgu Tacoma Narrows Bridge neveiksmi un sabrukumu Vašingtonas štatā. Tilts gluži vienkārši saplīsa un iekrita Puget Sound ūdeņos. Kā un kāpēc tas notika, ir jautājumi, uz kuriem adekvātas atbildes ir saņemtas tikai nesen.
Tacoma “šauras” iezīmē tuvāko punktu Puget Sound starp Vašingtonas piekrasti un Olimpisko pussalu. Tilts pāri šaurām nozīmēja, ka štata valdība varēja atvērt vēl vienu štata daļu paplašināšanai, tāpēc viņi vēlējās to uzcelt.

1930. gadu Amerikā tendence, īpaši garajām konstrukcijām, bija graciozs piekares tilts. Arhitekti un inženieri meklēja visgraciozākos, vieglākos un plānākos dizainus. Rezultātā Tacoma Narrows Bridge, kad tas tika pabeigts, bija 5,939 pēdas (1,810.2 metri) garš un nūjai līdzīgais 39 pēdas (11.9 metri) plats. Tas bija arī viegls, pateicoties būvniecībā izmantotajām seklajām plākšņu sijām. Graciozs? Neapšaubāmi. Tas tika atvērts satiksmei 1. gada 1940. jūlijā.

Sabiedrība nezināja, ka tilts būvniecības posmā ir izrādījis kādu neparastu uzvedību, taču drīz vien viņi saņēma mājienu, ka ar viņu augsto, šķebinošo tiltu viss nav kārtībā. Eksperti bija pamanījuši neparastu lineāru kustību pa brauktuvi, kad vējš pieauga, kā tas bieži notiek cauri Šaurumam. Inženieri mēģināja kompensēt daļu no šīm “svārstībām”, uzstādot hidrauliskos buferus un tērauda “piesaistes” kabeļus, lai tās stabilizētu. Tomēr centra laidumam bija ieradums viļņot uz augšu un uz leju, līdzīgi kā amerikāņu kalniņiem.

Autovadītāji drīz vien atklāja, ka priekšā esošās automašīnas, šķiet, pazūd “ielejās”, atkal parādās kalna virsotnē. Cilvēki nāca no tālienes, lai brauktu pa amerikāņu kalniņu tiltu. Vietējie iedzīvotāji ēku ātri nosauca par “Galloping Gertie”, un tā iestrēga.

7. gada 1940. novembrī Valsts policija un autoceļu departaments slēdza tiltu satiksmei apmēram pulksten 10 no rīta pēc tam, kad tika ziņots par viļņiem 3 līdz 5 pēdu (1 līdz 1.5 metru) augstumā ar vēja ātrumu, kas pārsniedza 35 km/h. Par laimi uz tā joprojām atradās tikai viens cilvēks, kurš paguva izkāpt, pirms sabruka centra laidums. Sapulcējušajam pūlim valdzinot šausmās vērojot, centrs sāka griezties no vienas puses uz otru, kā arī kustēties augšup un lejup. Visi, kas skatījās, zināja, ka tilts ilgi nevar izturēt šāda veida kustību.

Ap pulksten 10:30 sāka birt pirmie bruģa gabali. 11:02 kabeļi, kas turēja centrālo laidumu, sāka piekāpties, un rietumu posms apgāzās un ietriecās ūdenī. Līdz pulksten 11:09 bija pazudusi arī atlikušā centra laiduma daļa. Gallopējošā Gērtija vairs nebija. Palika tikai sānu laidumi un torņi.
Tāpēc inženierus vajāja jautājums: kas notika ar viņu tiltu? Šāda apjoma raksts nevar izpētīt visus iesaistītos fizikas un aerodinamikas jautājumus, taču pirmā hipotēze apgalvoja, ka vēja rezonanse to iznīcināja. Vēlāk testēšana un inženiertehniskie modeļi parādīja, ka, iespējams, tas tā nav.

Faktiski Tacoma Narrows Bridge neveiksme bija daudzu faktoru kombinācija, tostarp dizaina trūkumi. Tas izmantoja seklas plākšņu sijas, lai samazinātu svaru, nevis dziļi atvērtas stingrākas kopnes, kas padarīja tiltu mazāk stabilu. Arī struktūra, gluži vienkārši, bija pārāk gara tās platumam. Plašāks tilts varētu būt saglabājies, bet brauktuve bija pārāk šaura, lai izturētu citus spriedzes.
Savu lomu spēlēja arī aerodinamika un dīvaini skanoša parādība, ko sauc par “pašuzbudinājumu”. Tā kā laidums sāka viļņot un kļuva nestabilāks, nestabilitāte izraisīja lielāku nestabilitāti. Tāpēc, kad laidums sāka savu griešanās kustību, tas arī baroja nestabilitātes liesmas, līdz konstrukcija sabojājās. “Sevis uzbudinājums” nozīmē, ka viena lieta noved pie citas, atgriežoties pret sevi līdz sabrukumam. Filma par Gertie sabrukumu ir pieejama tiešsaistē, tāpat kā attēli ar viļņaino, līkloču brauktuvi. Daudzus dokumentus, arī tiešsaistē, var izlasīt, lai iegūtu vairāk atbilžu uz jautājumu “kāpēc”.

Otrais pasaules karš un no tā izrietošais tērauda trūkums aizkavēja cita Tacoma Narrows tilta celtniecību. Otrais laidums no tērauda kabeļu piekares varianta tika atvērts 14. gada 1950. oktobrī. Šoreiz inženieri pētīja un modelēja konstrukcijas četrus gadus, pirms pabeidza savu izvēli. Šis negrasījās sabrukt. Kā maksas tilts tas maksāja sevi, un pašlaik ir piektais garākais tilts Ziemeļamerikā.
Galloping Gertie Vašingtonas štatam izmaksāja miljoniem dolāru, taču tā neveiksme radīja revolūciju tiltu būves profesijā. Tagad dizainparaugi tiek rūpīgi pārbaudīti un modelēti, pirms tie tiek uzbūvēti, tādējādi ietaupot naudu un cilvēku dzīvības.