導入
| タコマ ナローズ ブリッジ | |
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| 国 | 米国 |
|---|---|
| 地域 | ワシントン州 |
| 市 | タコマ |
| 緯度 経度 | 北緯47度16分5秒 西122度33分2秒/ 47.26806 、 -122.55056 |
| 十字架 | タコマ湾 (ピュージェット湾) |
| 関数 | 道路橋（SR16） |
| 親切 | 吊り橋 |
| 長さ | 1,822m |
| 幅 | 18 3m |
| 身長 | 142m |
| 材料 | 鋼鉄 |
| 試運転 | （東橋）昭和25年10月14日 （西橋） 2007年7月15日 |
| 建築家 | チャールズ・E・アンドリューとデクスター・R・スミス |
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注目すべき橋•最長 • 吊り橋 • 斜張橋 • アーチ • ローマ橋 • カンチレバー | |
タコマ ナローズ ブリッジ (タコマ ナローズブリッジ) は、タコマ橋またはタコマ サウンド ブリッジと訳されることが多く、ピュージェット湾の狭窄部であるタコマ ナローズを渡る吊り橋です。米国ワシントン州のタコマ市とギグハーバー市を結んでいます。 1940 年 7 月 1日に開通した最初の橋は、1940 年 11 月 7 日に崩壊し、最も有名な土木事故の 1 つとなりました。 2 番目の橋は 1950 年に開通し、現在も使用されています。 2007 年には 2 倍になりました。
崩壊
この事故により多数の出版物が出版されましたが、その中には科学的現実に関する重大な誤りが含まれる場合もありました。最初のタコマ ナローズ吊り橋は 1940 年 7 月 1 日に開通し、事故は 4か月後の 11 月 7 日に発生しました。風速はわずか67 km/h でしたが、橋はそれよりはるかに高い速度を想定して設計されていましたが、静的な影響のみが考慮されていました。しかし、この機構が振動していることは間違いなく、振動の持続時間は崩壊するまでに 45分以上続きました。
この事故の誤った説明は、非常に広く広まっているにもかかわらず、橋とデッキの余波で形成された空気の渦との間の共鳴現象を非難するものである。このタイプの渦は、平均風速と障害物の形状に応じた特定の周波数で特定の障害物の背面から発生します。それらは気圧の交互の変化を生成し、デッキ上に周期的な空気力学的な力を生成します。この力の周波数が橋の固有振動周波数の 1 つに一致すると、共振現象が引き起こされる可能性があり、その間に構造物の動きが増幅されます。しかし、タコマ橋の場合、橋のねじれ周波数は 5 秒ごとに 1 サイクル (0.2 Hz) であるのに対し、渦のねじれ周波数は 1秒あたり 1 サイクル (1Hz) であるため、この説明はまったく当てはまりません。これら 2 つの周波数の比率が 5 であるため、共振のリスクは排除されます。
一方、空力弾性結合により、風と振動橋の間で機械エネルギーの交換が発生します。橋は、機械的エネルギーが橋から風に伝達され、それが消散するときに安定すると言われています。つまり、トラックの通過や突風などの外部事象が小さな初期振動を生成すると、この振動は減衰します。さらに、風は完全に一定ではありません。平均速度付近の速度の小さな変化だけで、小さな振動が生じるのに十分です。しかし、平均風速が十分に高く、いわゆる「臨界速度」を超えると、橋は不安定になり、初期振動が増幅されます。その後、エネルギーが風から橋に伝達され、空力弾性結合により振動が増幅され、破壊されます。このメカニズムは 1940 年に飛行機の翼でのみ知られており、当時は吊り橋を設計する際にこのシナリオを考慮した人はいませんでした。
タコマ橋の場合、デッキのねじれ変形はフィルムの抜粋で容易に観察され、風の入射角の変化を引き起こします。この入射角の変化により、デッキの周りの風の流れが変化し、それによってトルクなどが変化し、橋が振動するたびに風からエネルギーを得ることができます。このメカニズムを「ストールフラッター」といいます。より一般的には、風によって負の減衰が発生する空力弾性ねじり不安定性です。振動の振幅は徐々に大きくなり、大きな変形がケーブルやその他のコンポーネントにさらなる影響を与え、最終的には破損につながります。この説明は 1940 年代以来、いくつかの風洞研究によって確認されており、この現象は現在では設計者によく知られており、体系的に研究されています。
