Вітер шаленів над протокою Такома-Нарровс зі швидкістю 64 кілометри на годину, коли міст, прозваний “Стрибаючою Герті”, почав свій фатальний танець. Це було епохальне інженерне диво, що лише кілька місяців тому – у липні 1940 року – урочисто відкрило шлях між містом Такома, що у штаті Вашингтон, та мальовничим півостровом Кітсап. На той час Такома-Нарровс був третім за довжиною підвісним мостом у світі. Його елегантну та водночас гнучку конструкцію розробив видатний інженер Леон Мойсейфф, який також доклав руки до створення всесвітньо відомого мосту Золота Брама у Сан-Франциско, що височіє над затокою Сан-Франциско, об’єднуючи місто з округом Марін.
Проте, від самого початку будівельники помічали дивні коливання споруди на вітрі, що й подарувало йому народне прізвисько – “Стрибаюча Герті”. Ф. Берт Фаркварсон, інженер з Університету Вашингтона, найнятий Організацією збору плати за проїзд для з’ясування причин цих коливань, розповідав, що вже у ніч відкриття мосту стало зрозуміло – щось не так. Міст почав “стрибати” від перших годин свого існування.
Коли команда Фаркварсона звернулася до Мойсейффа, той підтвердив, що два інші його мости також коливалися, хоч і з набагато меншою амплітудою. Для глибинного вивчення проблеми дослідники замовили масштабну модель мосту у співвідношенні 1:200, завдовжки понад 16 метрів, а також 2,4-метрову версію однієї з секцій у масштабі 1:20. Крім того, вони використовували аеродинамічну трубу, намагаючись відтворити несприятливі умови.
Тим часом, Організація збору плати одразу ж взялася за спроби усунення неполадок. Невдовзі після відкриття мосту були встановлені чотири гідравлічні амортизатори, але “Герті” продовжувала свій небезпечний танок. У жовтні команда прикріпила тимчасові троси, щоб зафіксувати міст до землі по всій його довжині. Хоча ці троси зменшили коливання на краях, центральна частина споруди все одно хиталася вгору-вниз. Однак, під час сильного вітру 1 листопада один з тросів обірвався, і міст знову почав “стрибати”.
До 2 листопада команда Фаркварсона завершила моделювання, яке виявило, що міст починав крутитися, коли пориви вітру дмухали збоку. Дослідники запропонували або вирізати отвори в балках, або встановити дефлектори для блокування вітру. Вони негайно почали працювати над впровадженням цих змін. Інженери стверджували, що лише за десять днів деякі з дефлекторів забезпечили б мосту достатню стабільність, а повна модернізація споруди була б завершена за 45 днів.
Але їм так і не судилося перевірити ефективність цих рішень. Вранці 7 листопада Леонард Коутсворт, редактор газети “Такома Ньюс Трібюн”, їхав до сімейного літнього будиночка на півострові разом зі своїм триногим кокер-спанієлем на ім’я Таббі, коли міст почав хитатися вгору-вниз і нахилятися з боку в бік. Він зателефонував у свою газету, яка відправила репортера Берта Брінтнелла та фотографа Говарда Кліффорда.
Коутсворт пізніше згадував, що раніше міст вже рухався вгору-вниз, але таке сильне нахиляння було для нього новим. “Перш ніж я встиг усвідомити, нахил з боку в бік став настільки несамовитим, що я втратив контроль над автомобілем і на мить подумав, що він перестрибне високий бордюр і впаде з тротуару мосту в огорожу”, – написав Коутсворт у своєму звіті для “Такома Ньюс Трібюн” того ж дня. Він покинув автомобіль посеред мосту.
Остання мить “Стрибаючої Герті”
Кліффорд, своєю чергою, був останнім, хто залишив міст. “Дорожнє полотно стрибало вгору-вниз, провалюючись піді мною і буквально змушуючи мене бігти в повітрі. Потім воно відскакувало назад, змушуючи мене падати на коліна. Я продовжував йти, здавалося, вічність, але, ймовірно, це було лише кілька хвилин, і нарешті дістався стабільного ґрунту. Берт [Брінтнелл] чекав там на мене, тож я став останньою людиною, що покинула міст”, – розповів Кліффорд у пізнішій публікації для газети.
Раптом пролунав гучний звук, ніби постріл, коли обірвався 17,5-метровий кабель. Об 11:02 ранку центральна частина мосту обвалилася у воду. Кліффорд, Брінтнелл і оператор зафіксували падіння споруди. Пес Таббі, на жаль, загинув, але він став єдиною жертвою того дня.
Цей катастрофічний обвал значно заплямував репутацію Мойсейффа, який помер від серцевого нападу лише через три роки. Проте, руйнування мосту також дало безцінні інженерні знання.
Уроки, винесені з катастрофи
Команда інженерів врешті-решт встановила, що обвал був спричинений торсійним флаттером – складним аеродинамічним явищем, коли коливання споруди взаємодіють з повітряним потоком, створюючи самопідтримувані крутильні рухи. Після того, як трос у середині прольоту обірвався, він розділився на дві нерівні частини. Це, своєю чергою, дозволило мосту почати крутитися. Кручення змінило кут вітру відносно основних балок мосту, так що він поглинав більше енергії, тим самим збільшуючи амплітуду руху. В певний момент крутіння синхронізувалося з вітровим вихором, і рух став самопідтримуваним.
Як пояснює Департамент транспорту штату Вашингтон (WSDOT), сили, що діяли на міст, перестали бути просто викликаними вітром. Власний рух дорожнього полотна генерував ці сили. Інженери називають це “самозбудним” рухом. Звіт про аварію дійшов висновку, що міст був занадто довгим, його дорожнє полотно занадто легким та вузьким, щоб забезпечити достатній опір аеродинамічним силам.
Внаслідок цієї руйнації, нині всі інженери зобов’язані тестувати 3D-масштабні моделі будь-якого мосту в аеродинамічній трубі перед початком будівництва. Ця невдача також означала, що “теорія прогинів” – концепція, згідно з якою значення мають лише вертикальні рухи в підвісних мостах, – була доповнена, аби охопити інші режими руху. А після того, як великий шторм 1951 року загрожував мосту Золота Брама, цей культовий об’єкт у районі затоки Сан-Франциско було укріплено для підвищення його “торсійної стабільності”, що стало важливим кроком для безпеки майбутніх поколінь.
