Die Tacoma Narrows 1940-Bridge war die erste Verkörperung der Tacoma Narrows Bridge, eine Hängebrücke im amerikanischen Staat Washington, der den Tacoma abgemessen hat, Engt Ton der Puget-Straße zwischen Tacoma und der Kitsap-Halbinsel Ein. Es hat sich zum Verkehr am 1. Juli 1940 geöffnet, und ist drastisch in den Puget-Ton am 7. November desselben Jahres zusammengebrochen. Zur Zeit seines Aufbaus (und seine Zerstörung) war die Brücke die dritte längste Hängebrücke in der Welt in Bezug auf die Hauptspanne-Länge, hinter der Golden Gate Bridge und der George Washington Bridge.

Der Aufbau auf der Brücke hat im September 1938 begonnen. Von der Zeit wurde das Deck gebaut, es hat begonnen, sich vertikal in windigen Bedingungen zu bewegen, die zu Bauarbeitern geführt haben, die die Brücke der Spitzname geben, der Gertie Galoppiert. Die Bewegung wurde beobachtet, selbst wenn sich die Brücke zum Publikum geöffnet hat. Mehrere Maßnahmen haben darauf gezielt anzuhalten die Bewegung waren unwirksam, und die Hauptspanne der Brücke ist schließlich unter Windbedingungen der Morgen vom 7. November 1940 zusammengebrochen.

Im Anschluss an den Zusammenbruch hat die USA-Beteiligung am Zweiten Weltkrieg Pläne verzögert, die Brücke zu ersetzen. Die Teile der Brücke noch stehend nach dem Zusammenbruch, einschließlich der Türme und Kabel, wurden demontiert und haben als Stück-Metall verkauft. Fast 10 Jahre, nachdem die Brücke, die neue in derselben Position geöffnete Tacoma Narrows Bridge, mit den Turm-Sockeln der ursprünglichen Brücke und Kabelankerplätzen zusammengebrochen ist. Der Teil der Brücke, die ins Wasser jetzt gefallen ist, dient als ein künstliches Riff.

Der Zusammenbruch der Brücke hatte eine anhaltende Wirkung auf die Wissenschaft und Technik. In vielen Physik-Lehrbüchern wird das Ereignis als ein Beispiel der elementaren erzwungenen Klangfülle mit dem Wind präsentiert, der eine periodische Außenfrequenz zur Verfügung stellt, die die natürliche Strukturfrequenz verglichen hat, obwohl seine wirkliche Ursache des Misserfolgs Aeroelastic-Flattern war. Sein Misserfolg hat auch Forschung im Feld der Brücke-Aerodynamik-aeroelastics erhöht, deren Studie die Designs aller großen seit 1940 gebauten Brücken der langen Spanne in der Welt beeinflusst hat.

Design und Aufbau

Der Wunsch nach dem Aufbau einer Brücke zwischen Tacoma und der Kitsap-Halbinsel geht bis 1889 mit einem Nördlichen Pazifischen Eisenbahnvorschlag für einen Bock zurück, aber vereinbarte Anstrengungen haben Mitte der 1920er Jahre begonnen. Die Tacoma Handelskammer hat begonnen, zu kämpfen und Studien 1923 finanziell zu unterstützen. Mehrere bekannte Brücke-Ingenieure, einschließlich Joseph B. Strauss, der fortgesetzt hat, Chefingenieur der Golden Gate Bridge und David B. Steinman zu sein, der fortgesetzt hat, die Mackinac Bridge zu entwerfen, wurden befragt. Steinman hat mehrere Raum-geförderte Besuche gemacht, in einem einleitenden 1929 präsentierten Vorschlag kulminierend, aber vor 1931 hat sich der Raum dafür entschieden, die Abmachung zu annullieren mit der Begründung, dass Steinman im Arbeiten nicht genug energisch war, um Finanzierung zu erhalten. Ein anderes Problem mit der Finanzierung der ersten Brücke zahlte den Fährvertrag von einem privaten festen laufenden Dienst auf dem Einengen zurzeit aus.

Die gesetzgebende Körperschaft von Staat Washington hat den Staat Washington Autorität der Toll Bridge geschaffen und hat 5,000 $ verwendet, um die Bitte durch die Grafschaft von Tacoma und Pierce für eine Brücke über das Einengen zu studieren.

Vom Anfang war die Finanzierung der Brücke ein Problem: Einnahmen von den vorgeschlagenen Gebühren würden nicht genug sein, um Aufbaukosten zu bedecken, aber es gab starke Unterstützung für die Brücke von der amerikanischen Marine, die den Puget-Ton Marineschiffswerft in Bremerton, und von der amerikanischen Armee bedient hat, die Feld von McChord und das Fort Lewis in der Nähe von Tacoma geführt hat.

Ingenieur von Staat Washington Clark Eldridge hat ein einleitendes tried-true herkömmliches Hängebrücke-Design erzeugt, und die Autorität der Washington Toll Bridge hat um $ 11 Millionen von föderalistischer Public Works Administration (PWA) gebeten. Einleitende Baupläne durch die Washingtoner Abteilung von Autobahnen hatten aufgefordert, dass eine Reihe von 25 Fuß tiefen (7.6 m) Tragbalken unter der Straße gesessen und es versteift hat.

Jedoch, gemäß Eldridge, "Östliche technische Berater" - durch den Eldridge Leon Moisseiff, den bekannten New Yorker Brücke-Ingenieur vorgehabt hat, der als Entwerfer gedient hat, und der Berateringenieur für die Golden Gate Bridge - hat den PWA und Reconstruction Finance Corporation (RFC) ersucht, die Brücke für weniger zu bauen. Moisseiff hat seichtere Unterstützungen — Tragbalken tief vorgeschlagen. Seine Annäherung hat ein schlankeres, eleganteres Design bedeutet, und hat auch die Aufbaukosten im Vergleich zum Autobahn-Abteilungsdesign reduziert. Das Design von Moisseiff hat gewonnen, weil, wie man betrachtete, der andere Vorschlag zu teuer war. Am 23. Juni 1938 hat der PWA fast $ 6 Millionen für die Tacoma Narrows Bridge genehmigt. Weitere $ 1.6 Millionen sollten von Gebühren gesammelt werden, um die geschätzten Gesamtkosten von $ 8 Millionen zu bedecken.

Das Design von folgendem Moisseiff, Brücke-Aufbau hat am 27. September 1938 begonnen. Aufbau hat nur neunzehn Monate zu einem Selbstkostenpreis von $ 6.4 Millionen genommen, der durch die Bewilligung vom PWA und ein Darlehen vom RFC finanziert wurde. Die Tacoma Narrows Bridge, mit einer Hauptspanne dessen, war die dritte längste Hängebrücke in der Welt damals, im Anschluss an die George Washington Bridge zwischen New Jersey und New York City, und die Golden Gate Bridge, San Francisco mit der Grafschaft von Marin nach seinem Norden verbindend.

Moisseiff und Fred Lienhard, die Letzteren ein Hafen des New Yorker Autoritätsingenieurs, haben eine Zeitung veröffentlicht, die wahrscheinlich der wichtigste theoretische Fortschritt im Brücke-Technikfeld des Jahrzehnts war. Ihre Theorie des elastischen Vertriebs hat die Ablenkungstheorie erweitert, die vom österreichischen Ingenieur Josef Melan zum horizontalen Verbiegen unter der statischen Windlast ursprünglich ausgedacht wurde. Sie haben gezeigt, dass die Steifkeit der Hauptkabel (über die Hosenträger) bis zu eine Hälfte des statischen Winddrucks absorbieren würde, eine aufgehobene Struktur seitlich stoßend. Diese Energie würde dann den Ankerplätzen und Türmen übersandt.

Mit dieser Theorie hat Moisseiff für Versteifung der Brücke mit einer Reihe acht Fuß tiefer Teller-Tragbalken argumentiert, aber nicht - bündelt tief vorgeschlagen von der Autorität der Washington Toll Bridge. Diese Änderung war ein wesentlicher Mitwirkender zum Unterschied in den geplanten Kosten der Designs.

Weil Planer ziemlich leichtes Verkehrsaufkommen erwartet haben, wurde die Brücke mit zwei Gassen entworfen, und es war gerade breit. Das war besonders im Vergleich mit seiner Länge ziemlich schmal. Mit nur - tiefe Teller-Tragbalken, die zusätzliche Tiefe zur Verfügung stellen, war die Straße-Abteilung der Brücke auch seicht.

Die Entscheidung, solche seichten und schmalen Tragbalken zu verwenden, hat sich erwiesen, das Aufmachen der ursprünglichen Tacoma Narrows Bridge zu sein. Mit solchen minimalen Tragbalken war das Deck der Brücke ungenügend starr und wurde durch Winde leicht bewegt; vom Anfang ist die Brücke berüchtigt für seine Bewegung geworden. Ein milder, um Wind zu mäßigen, konnte Stellvertreter Hälften der Zentrum-Spanne veranlassen, sich sichtbar zu erheben und um mehrere Fuß mehr als vier - zu den fünf Sekunde Zwischenräumen zu fallen. Diese Flexibilität wurde von den Baumeistern und Arbeitern während des Aufbaus erfahren, der einige der Arbeiter dazu gebracht hat, die Brücke "Galoppierende Gertie zu taufen." Der Spitzname hat bald, und sogar das Publikum gesteckt (als der Gebühr-bezahlte Verkehr angefangen hat), hat diese Bewegungen am Tag gefühlt, dass sich die Brücke am 1. Juli 1940 geöffnet hat.

Versuchen Sie, Strukturvibrieren zu kontrollieren

Seitdem die Struktur beträchtliche vertikale Schwingungen erfahren hat, während es noch im Bau war, wurden mehrere Strategien verwendet, um die Bewegung der Brücke zu reduzieren. Sie haben eingeschlossen

• die Verhaftung von Kabeln des Bands unten zu den Teller-Tragbalken, die in konkrete 50-Tonne-Blöcke an der Küste verankert wurden. Dieses Maß hat sich unwirksam als die kurz nach der Installation geschnappten Kabel erwiesen.
• die Hinzufügung eines Paares des aufgelegten Kabels bleibt, der die Hauptkabel mit dem Brücke-Deck an der Mitte Spanne verbunden hat. Diese sind im Platz bis zum Zusammenbruch geblieben, aber waren auch beim Reduzieren der Schwingungen unwirksam.
• schließlich wurde die Struktur mit hydraulischen Puffern ausgestattet, die zwischen den Türmen und dem Fußboden-System des Decks installiert sind, um Längsbewegung der Hauptspanne zu befeuchten. Die Wirksamkeit der hydraulischen Dämpfer wurde jedoch ungültig gemacht, weil die Siegel der Einheiten beschädigt wurden, als die Brücke sandgestrahlt wurde, bevor sie gemalt wird.

Die Autorität der Washington Toll Bridge hat Professor Frederick Burt Farquharson, einen Technikprofessor an der Universität Washingtons angestellt, um Windkanal-Tests zu machen und Lösungen zu empfehlen, um die Schwingungen der Brücke zu reduzieren. Professor Farquharson und seine Studenten haben ein 1:200-Skala-Modell der Brücke und ein 1:20-Skala-Modell einer Abteilung des Decks gebaut. Die ersten Studien haben am 2. November 1940 — fünf Tage vor dem Brücke-Zusammenbruch am 7. November aufgehört. Er hat zwei Lösungen vorgeschlagen:

• Einige Löcher in den seitlichen Tragbalken und entlang dem Deck zu bohren, so dass der Luftstrom durch sie zirkulieren konnte (auf diese Weise Liftkräfte reduzierend).
• Eine aerodynamischere Gestalt der Querabteilung des Decks durch das Hinzufügen fairings oder der Deflektor-Schaufeln entlang dem Deck zu geben, das der Tragbalken-Faszie beigefügt ist.

Die Vorhand wurde wegen seiner irreversiblen Natur nicht bevorzugt. Die zweite Auswahl war die gewählte; aber es wurde nicht ausgeführt, weil die Brücke fünf Tage zusammengebrochen ist, nachdem die Studien geschlossen wurden.

Zusammenbruch

Der windveranlasste Zusammenbruch ist am 7. November 1940, um 11:00 Uhr (Pazifische Zeit), wegen eines physischen Phänomenes bekannt als aeroelastic Flattern vorgekommen.

Leonard Coatsworth, ein Redakteur von Tacoma News Tribune, war die letzte Person, um die Brücke voranzutreiben: