7 ноября 1940 года в 11:02 утра в проливе Т Tacoma Narrows в штате Вашингтон произошёл один из самых известных и поучительных инцидентов в истории инженерного искусства — обрушение моста через пролив. Тогда это событие стало не только трагедией, но и мощным толчком к переосмыслению принципов проектирования и безопасности крупных инженерных сооружений. Трагедия, получившая среди инженеров прозвище «Galloping Gertie», оказала колоссальное влияние на развитие аэродинамики и конструкционной инженерии, став уроком на века.

Мост в проливе Т Tacoma Narrows был открыт в июле 1940 года и быстро приобрёл славу благодаря своей изящной и гибкой конструкции. Он стал третьим по длине подвесным мостом в мире на тот момент и символом прогресса американского инженеринга. Проект разработал известный мостостроитель Леон Моиссефф, также приложивший руку к созданию Золотых Ворот — одного из самых известных мостов мира.

Мост отличался элегантностью исполнения, его пролёт достигал 2287 метров, а ширина — всего 14 метров. В отличие от классических конструкций он имел очень тонкий дорожный настил и минимальные опоры, что делало его особенно легким и привлекательным визуально.

Однако именно эта тонкость и гибкость в сочетании с особенностями аэродинамики стали его главными уязвимыми точками. Уже в первые месяцы эксплуатации наблюдались странные колебания, вызывавшие опасения у инженеров и операторов. Мост начал колыхаться при сильных ветрах со скоростью около 40 миль в час (64 км/ч), получив прозвище «Galloping Gertie» — «Галопирующая Гёрти».

На первый взгляд, казалось, что мост — новейшее инженерное чудо, однако внутренний анализ показал обратное. В течение нескольких месяцев инженеры, исследовав проблему, пришли к выводу, что необычные колебания возникали из-за аэродинамических эффектов. Значительный вклад внесли явления, связанные с т.н. аэродинамической нестабильностью, которая в современном научном сообществе получила название тетивного флютера.

«Это был не просто случайный эффект ветра; это — порождение взаимодействия ветра и конструкции, вызванное резонансом, который усиливал колебания»

Команда исследователей во главе с инженером Ф. Бёртом Фаркуарсоном использовала масштабные модели и аэродинамические испытания в ветровых туннелях для анализа поведения моста. В ходе экспериментов было установлено, что даже слабое боковое дуновение ветра вызывает начальные колебания, но при определённых условиях эти колебания усиливаются, становясь самоподдерживающимися.

Основной механизм — тассионный флютер (torsional flutter): при определённых комбинациях ветровых потоков поверхность моста начинает крутиться, что увеличивает амплитуду колебаний. В результате небольшое отклонение перерастает в опасный виток, который уже невозможно остановить без вмешательства.

Анализ показал, что конструкция моста не соответствовала новым требованиям аэродинамики. Основные причины:

• Высокая гибкость и малый вес дорожного покрытия, не обеспечивавшие достаточной устойчивости
• Тонкие и длинные пролёты, создающие условия для возникновения резонансных эффектов
• Отсутствие аэродинамических элементов, препятствующих возникновению вихревых потоков
• Неполное понимание синхронных колебаний и их взаимодействия с ветровыми потоками

В результате тестирования в ветровых туннелях было выявлено, что при ветре, превышающем 40 миль в час, конструкция могла войти в режим самоусиливающихся колебаний, что и случилось в тот роковой день.

4 ноября 1940 года, за несколько дней до трагедии, инженеры приступили к реализации планов укрепления моста. Они установили временные фиксаторы и предприняли меры по снижению колебаний. Однако, 7 ноября, во время сильного ветра, ситуация вышла из-под контроля.

Коротко перед обрывом один из кронштейнов, расположенный в центре пролёта, сломался под воздействием усиливающихся колебаний. Вскоре после этого, примерно в 11:02 утра, вся конструкция начала сотрясаться и трещать. В течение минуты мост взмыл в воздух, и его центральная часть рухнула в пролив, унеся с собой, к сожалению, только маленькую собачку по кличке Тубби, которая оказалась в машине свидетеля.

Свидетели описывали, что мост буквально качался, как корабль на волнах, и движущиеся части конструкции создавали ощущение, будто он живое существо, «гуляющее» под натиском ветра.

Обвал Т Tacoma Narrows стал важнейшим моментом в развитии инженерной науки. Главный урок — необходимо учитывать аэродинамические свойства конструкций и проводить масштабные испытания в специальных условиях. После трагедии в конструкциях мостов были внедрены новые методы: модели в аэродинамических туннелях, расчёты на основе компьютерного моделирования, а также теории о взаимодействии ветра и структуры.

Исследования показали, что мостовая конструкция должна обладать желательными свойствами жесткости и аэродинамической устойчивости. Были также внесены изменения в проектирование — например, появились лепестки, дефлекторы, а также специальные металлические ребра жесткости, предотвращающие вращение и колебания.

Послесловие — это не только история о трагедии, но и весомое подтверждение того, как трагические события могут стать катализатором научных открытий, которые в дальнейшем спасают жизни и помогают создавать более безопасные сооружения.

Обрушение моста через пролив Т Tacoma Narrows — яркое доказательство того, насколько важно сочетать инженерные знания с принципы аэродинамики и поведения материалов. Сегодня такие знания лежат в основе проектирования современных мостов, небоскрёбов и других сложных конструкций, а уроки той катастрофы помогают избегать ошибок прошлого. Инженеры по всему миру теперь обязаны тестировать масштабные модели и учитывать комплексное взаимодействие ветровых потоков с конструкциями, чтобы обеспечить безопасность и надежность.