На 1 юли 1940 г. мостът Такома Нароуз отваря за движение. Главният му отвор е 853 метра – колкото около осем футболни игрища едно зад друго – и това го прави третия най-дълъг висящ мост в света – след Голдън Гейт в Сан Франциско и моста „Джордж Вашингтон“ в Ню Йорк.
Евтиният и елегантен проект
Мостът свързва град Такома в щата Вашингтон с полуостров Китсап над протока Такома Нароуз. Първоначалният проект на щатския инженер Кларк Елдридж предвижда класическа конструкция: решетъчни ферми, дълбоки 7,6 метра, които да придават твърдост на пътното платно.
Известният нюйоркски мостостроител Леон Моисейф предлага друго решение. Вместо фермите той използва плътни стоманени греди, дълбоки само 2,4 метра. Мостът става по-тънък, по-елегантен и по-евтин. Проектът на Моисейф печели. По време на строежа друг известен инженер, Дейвид Стайнман, публично предупреждава на среща на Американското дружество на строителните инженери, че мостът ще рухне. Строежът отнема едва 19 месеца и струва 6,4 милиона долара.
Мостът е и необичайно тесен: само две ленти и ширина 12 метра при такава дължина. Плитките греди правят платното още по-гъвкаво.
„Галопиращата Гърти“
Още от първите дни вятърът го люлее нагоре и надолу. Работниците забелязват това още по време на строежа и кръщават моста „Галопинг Гърти“ – „Галопиращата Гърти“. Половините на централния отвор се издигат и спускат с по няколко фута, а шофьорите виждат как колите срещу тях изчезват и се появяват като на вълна.
Опитите с укрепващи въжета не спират люлеенето. Въжетата, закотвени за бетонни блокове на брега, се скъсват скоро след монтажа. Хидравличните амортисьори са повредени още преди да заработят, когато уплътненията им пострадват при пясъкоструйното почистване на моста преди боядисване.
Професорът от Вашингтонския университет Фредерик Фаркуарсън прави изпитания с макети в аеродинамична тръба. Изводите му са готови на 2 ноември 1940 г. Той предлага по-аеродинамична форма на платното, но решението не успява да бъде приложено.
Денят на срутването
През октомври, при вятър около 80 км/ч, „Галопинг Гърти“ се държи учудващо спокойно. На 7 ноември вятърът духа равномерно с около 68 км/ч, а според друга оценка – 64 км/ч, тоест по-слабо от октомврийските пориви. И точно тогава платното започва да се усуква неудържимо. Едната страна на пътя се спуска, другата се вдига, а средната линия остава почти неподвижна.
Причината е във формата на моста. Плътните греди и настилката действат като крило на самолет: вятърът създава съпротивление и подемна сила. Трептенето се самоподхранва и нараства – аероеластичен флатер, неудържимо усукване под въздействието на въздушния поток. Мостът е прекалено гъвкав, за да издържи, и около 11 ч. централният отвор се срутва в протока.
Тъби и камерите
Хора при срутването не загиват. На моста по това време има поне две превозни средства. Леонард Коутсуърт, редактор във вестник The News Tribune, изоставя колата си и пълзи стотици метри до кулите с разранени колене и ръце. Фотографът Хауърд Клифърд от същия вестник тръгва по моста, за да спаси кучето, но е принуден да се върне, когато платното започва да се разпада.
В колата загива кокер шпаньолът Тъби – кучето на семейството на собственика. По-късно Коутсуърт получава 814,40 долара обезщетение за колата и съдържанието ѝ, включително за кучето.
Срутването е заснето от Барни Елиът и Харбин Монро, собственици на фотомагазин в Такома. Кадрите обикалят кината по света, а през 1998 г. филмът е включен в Националния филмов регистър на САЩ. И днес го показват на студенти по инженерство и физика. Повечето копия обаче показват люлеенето около 50 процента по-бързо от реалното, защото част от кадрите са заснети с 16 кадъра в секунда, а при копирането са прожектирани като заснети с 24.
Урокът, който променя мостостроенето
Катастрофата показва границите на тогавашните инженерни познания за поведението на мостовете под въздействието на вятъра. В комисията, която разследва срутването, влизат мостостроителят Отмар Аман и аеродинамикът Теодор фон Карман. Много учебници по физика години наред описват случая като пример за обикновен резонанс. Инженерите уточняват, че причината е по-сложна: флатерът е самовъзбуждащо се трептене, което черпи енергия от самия вятър. След катастрофата изпитванията на макети в аеродинамични тръби стават важна част от проектирането на висящи мостове.
През 1950 г. на същото място е открит нов мост, който използва основите на кулите и анкерните блокове на стария. Рухналите останки на дъното на протока днес служат като изкуствен риф.
Такома Нароуз не пада от ураган, а от умерен вятър, срещу който формата му се оказва беззащитна. Провалът струва скъпо, но учи цяло поколение инженери да мислят за аеродинамиката толкова сериозно, колкото за здравината. Почти всеки голям висящ мост, построен след 1940 г., носи частица от този урок.
Източници: Tacoma Narrows Bridge (1940) – Wikipedia